L'enseignement des STEM - science, technologie, ingénierie et mathématiques - reçoit une attention particulière pour son importance, d'autant plus que les emplois dans les domaines des STEM sont de plus en plus disponibles et nécessaires. Mais Justin Weinberg, le créateur d'une application de chimie interactive appelée Chem101, explique qu'avant même de commencer une carrière dans les sciences ou la technologie, les étudiants trouvent souvent que le format de base de la salle de conférence et de test standardisé pour les matières STEM est maladroit et sans intérêt.
Bien que des livres électroniques soient entrés dans certaines classes, l’enseignement des STEM n’a pas changé depuis presque aussi longtemps que les matières ont été enseignées. Avec son application interactive, Weinberg, candidat au doctorat à la Carnegie Mellon University, espère inspirer un nouveau type d'engagement en classe.
Chem101, son premier outil spécifique à un sujet, permet aux étudiants d’interagir avec un instructeur et de le répondre en temps réel, et de recevoir un retour automatisé à utiliser lors de discussions en classe ultérieures. Prenez un sujet qui énerve beaucoup d'étudiants en première année de chimie: les structures de Lewis. Les structures de Lewis, également appelées diagrammes de points de Lewis, sont des dessins en deux dimensions qui montrent comment les molécules d'un élément sont connectées, ainsi que la forme de la molécule. Pendant une conférence, les étudiants peuvent utiliser 101 pour s'exercer à dessiner ces structures, que les éducateurs peuvent ensuite visualiser, réviser et corriger si nécessaire. Après une étude pilote à l'automne dernier, l'application est utilisée dans plusieurs grandes universités américaines avec des retours très favorables.
Weinberg a parlé à Smithsonian.com de sa vision pour transformer l’enseignement en STEM d’un processus passif à un processus interactif.
D'où vient l'idée de 101?
La plupart des idées et hypothèses de 101 sont basées sur ma propre expérience d’enseignement. J'enseigne des formes de STEM depuis près de 10 ans en tant que tuteur privé et assistant d'enseignement universitaire à Carnegie Mellon, où je suis actuellement candidat au doctorat en génie chimique. Inutile de dire que j'ai été témoin des difficultés que rencontrent tant d'étudiants lorsqu'ils suivent des cours de mathématiques et de sciences à l'université.
La véritable inspiration est venue lorsque j'ai co-créé une application de tutorat en chimie appelée Chem Pro, qui a réalisé plus de 500 000 téléchargements de manière organique. Le fait que tant d'étudiants cherchaient de l'aide en dehors de leurs cours m'a fait comprendre que la manière dont les cours de STEM sont enseignés est fondamentalement bouleversée. Au fil du temps, cette réalisation est devenue la mission de 101: transformer le cours STEM d’une expérience d’apprentissage passif à une expérience d’apprentissage actif.
Justin Weinberg, fondateur et PDG de 101 (101) Comment votre expérience en tant qu'étudiant et enseignant en STEM a-t-elle influencé la création et la conception de l'application?
La plus grande influence sur la conception de Chem101 vient en réalité des produits existants sur le marché, car ils nous ont appris à ne pas faire. La vérité est que les outils interactifs STEM en ligne, tels que les modules de dessin de structures chimiques, ne sont pas nouveaux et existent depuis environ 20 ans. Cependant, ces outils interactifs sont souvent si difficiles à naviguer et frustrants à utiliser pour les étudiants qu'ils ne leur rendent que plus difficile la compréhension des concepts STEM. C'est pourquoi notre objectif premier est de rendre nos interactions aussi simples que possible à utiliser. La technologie de l'éducation devrait accroître les chances de réussite des élèves et non la rendre plus difficile.
Pourquoi commencer par la chimie?
Tout simplement parce que c'est ce que notre équipe connaît le mieux. Indépendamment de notre équipe, la chimie est un excellent point de départ car elle est réputée pour causer de la frustration chez les étudiants, ainsi que des taux d'échec et d'abandon élevés dans les cours du collège.
Quelle est l'expérience utilisateur pour les étudiants et les enseignants utilisant 101?
Au milieu d'une conférence, un professeur utilise Chem101 pour créer une tâche avec un ou plusieurs problèmes intégrés, puis la transmet via le réseau à tous les périphériques de l'étudiant.
Les étudiants sont informés de l'affectation via une notification push. Ils ouvrent l'application Chem101 et répondent aux problèmes en complétant les activités, telles que le dessin de structures chimiques, sur leurs appareils. Lorsque les étudiants soumettent leurs réponses, ils reçoivent un retour personnalisé s'ils commettent une erreur, avec la possibilité de réessayer le problème.
Le professeur reçoit les résultats de chaque problème en temps réel. Chem101 fournit au professeur le nombre d'étudiants qui ont correctement résolu le problème, ainsi que les trois erreurs les plus courantes. Le professeur peut ensuite utiliser ces résultats pour promouvoir une discussion en classe sur les idées fausses courantes.
Comment les étudiants et les éducateurs réagissent-ils jusqu'à présent?
La réponse des deux côtés a été incroyable. L'automne dernier, nous avons mis à l'essai Chem101 auprès de 2 000 étudiants dans 8 collèges et universités, dont Carnegie Mellon, l'Université Columbia et l'Université de Cincinnati. Après le projet pilote, 40% des étudiants ont déclaré que l'utilisation de Chem101 les avait rendus plus intéressés par la chimie, tandis que les étudiants ayant appris les structures de Lewis à l'aide de Chem101 ont obtenu des résultats jusqu'à 200% supérieurs à ceux qui utilisaient des outils d'apprentissage traditionnels.
L'application est-elle gratuite pour les étudiants si elle est achetée par l'établissement? Quel est le prix?
Les professeurs peuvent demander à leurs étudiants de souscrire un abonnement à Chem101 dans le cadre de leurs frais de cours ou de payer pour une licence de site afin de supprimer les coûts liés aux étudiants. De toute façon, Chem101 est actuellement de 5 $ par étudiant et par cours.
Comment avez-vous sélectionné les institutions partenaires pour l’étude pilote et au-delà?
C'est un mélange des deux. Au début, j'ai beaucoup cherché à trouver des professeurs disposés à essayer un produit qui n'avait jamais été testé auparavant. Bien que nous en fassions encore beaucoup, nous avons maintenant des professeurs qui nous contactent parce qu'ils ont entendu de bonnes choses à propos du produit.
Avez-vous l'intention de développer d'autres matières ou d'autres classes et niveaux d'apprentissage?
Nous allons nous concentrer sur la chimie dans un avenir proche, mais nous espérons pouvoir aborder d'autres sujets liés aux STEM bientôt.
