文摘

由于复杂的系统作为一个领域的跨学科性质,学生在大学学习复杂系统水平有不同的学科背景。这会带来的挑战(例如,广泛的计算机编程技能)还有机会(例如,促进跨学科的互动和项目)的教室。然而,几乎没有发表关于如何处理这些挑战和机遇在教学和学习复杂系统作为一个明确的主题在高等教育和这相比其他学科领域不同。我们试图探索这些特定的挑战和机遇通过面访开创性研究教师和学习者(作者)之间进行的关于他们的经验。我们比较和对比那些经验和分析它们对文学教育。我们的讨论课程设计的研究方法,理论/模型/框架如何教与学的明智的决定和经验,学生背景的多样性是如何解决,设计和评估任务。我们发现了一个惊人的共性问题以及表达策略处理,例如,一个重要的关注问题式学习和使用主要学生创意项目实现和评估学习成果。

1。介绍

复杂系统是一个跨学科科学定量处理等概念集体行为,出现,和自组织,使用工具,包括系统思考,基于主体建模(ABM)、复杂网络、博弈理论和信息理论(1,2]。正式其根源可以追溯到20世纪中叶在混沌理论和非线性动力学等领域,控制论,和系统理论;然而复杂系统才成为正式作为一个名义上的字段在1980年代。第一个明确的课程在高等教育水平在复杂系统随后在1980年代和1990年代,特别是复杂系统第一个硕士学位被查尔姆斯理工大学的2000年推出。

由于跨学科性质和复杂系统的领域,这些课程有不同背景的学生在物理、数学、计算机科学、工程学、生物学、神经科学、经济学等领域。这会带来的挑战(例如,多样化的技能,计算机编程,和分析能力),还机会(例如,促进跨学科的互动和项目,和真正的应用程序)。

文献关于教学和学习复杂系统主要考虑教学这样的一般原则和/或教学中小学生(3- - - - - -6),嵌入这些原则在其他课程(7),或编目高等教育课程所学内容(8]。然而,在这里我们不仅关注教学作为一个复杂系统明确的主题高等教育在组件(通常是在专门的学位)课程的基础单位的研究(uo),但我们试图探索经验如何处理上述挑战和机遇的复杂系统教学。(教学这些原则指导顶点和研究基于项目单位的研究被认为是范围)。文学可以直接在这些经历,目前主要的知识在这里驻留在开创性的经验教师和学习者在这个空间。虽然有反思个人高等教育课程的例子,例如,波特(9)谁反映使用self-lens (10)教学网络硕士和更高级的本科生,我们寻求更广泛的比较多个教师和各种复杂系统领域内。因此我们有探索的挑战和机遇在复杂系统的教学和学习在课程模块通过面访等几个研究对象(在作者)在他们的经验。我们比较和对比那些经验和讨论它们与教育文献的引用。

本文首先描述方法和引入参与者,提供他们的经验背景,为什么他们选择。剩下的纸然后评论遇到的不同的观点关于每个重点区域,是课程设计方法,理论/模型/框架如何教与学的老师的决策和经验,如何处理学生的多样性,和评估任务的设计。

2。方法

研究概念在规划的背景下成立一个新的复杂系统硕士学位被推出了悉尼大学(USYD), 2017年,约瑟夫博士Lizier (JL)和迈克尔·Harre博士(MH)教学。Lizier博士和Harre coteach(一半)CSYS5010“复杂系统概论”,以及共同传授CSYS5030“自我组织临界”包括模块信息理论(JL)和关键行为(MH)。

Lizier博士试图获得洞察经历复杂系统的教学和学习如何指导教师在其他机构,作为输入的设计工作为这些新课程,所以举行采访几位老师在他的网络。研究参与者识别由于其建立配置文件作为复杂系统的教师,以及相似的主题领域Lizier博士被教的。

四种常见的半结构式访谈,重点领域(课程设计方法,理论/模型/框架的教学和学习老师的决策和经验,如何处理学生的多样性,和评估任务设计)。专题分析后进行面试,比较和对比的视角在每个区域。这些观点讨论了关于教育文学为了领带的实践教学和学习复杂系统建立的教育理论。

背景研究中每个参与者如下。剩下的纸然后讨论观点每个重点区域。

媚兰教授米切尔(MM)从波特兰州立大学(事业单位)和圣达菲研究所(SFI)最近教学CS 346 u“探索复杂性科学技术”事业单位计算机科学本科(3年)。米切尔教授也跑SFI复杂系统暑期学校几年来,是复杂性的创始董事探险家在SFI(蕴藏)项目,并设计和交付他们的“复杂系统概论”课程。此外,米切尔教授最近咨询与亚利桑那州立大学关于课程开发复杂系统的新的主程序。

采访助理教授Simon DeDeo (SDD)从印第安纳大学(IU)卡内基梅隆大学(现在的)和SFI关注他最近I400/590教学“大规模的社会现象”IU(混合本科/研究生课程在认知科学和信息学和计算机程序),以及“最大熵方法”教程探险家他设计和交付的复杂性。

教授克里斯蒂安·林格伦(吉隆坡)是一个建筑师的理科硕士在查尔姆斯理工大学的复杂的自适应系统,2000年是第一个硕士项目在世界上复杂的系统提供。这次采访关注程度的设计本身,以及林格伦教授的教学“信息的复杂系统理论”(已运行了20多年),(最近开发的)“游戏理论”和理性选修单元这个学位。

Hiroki峡山教授(HS)教学几个课程为生物工程和最近在宾厄姆顿大学系统科学程序。这些包括- 201 /杂志- 333自组织系统(第2 / 3年本科生),ssie - 523集体复杂系统动力学(四年级毕业生和本科生),ssie - 641高级主题在网络科学(先进的毕业生),和ssie - 500计算工具(毕业生)。

最后,我们包括采访康纳先生芬恩(CF),那些在复杂性科学获得理学硕士的沃里克大学的2013年和2014年之间。这次面试的目的是让我们把学习的经验在这个领域通过学生的镜头10),以补充教师的经验。

3所示。方法课程设计

课程设计被广泛承认是提出一个挑战,原因包括学生背景的多样性(主要在处理部分4),这一事实是相对较新的领域。在后者的观点,DeDeo教授猜测:“物理学的世纪教育学是放在一起:我们不!“事实上,Ashwin (11)描述了进化的课程从knowledge-as-research knowledge-as-curriculum knowledge-as-student-understanding,和从这个角度看很明显,课程在我们的领域是在其发展的早期阶段,带着浓重的最近研究成果的影响。

此外,米切尔教授观察到的数据在我们的领域有非常不同的看法,主题复杂系统课程在高等教育至关重要,这反映了Ashwin [11]声明(引用伯恩斯坦(12进化]),这往往是有争议的“不同的声音寻求实施特定的版本”。这里提出了芬恩先生的一个例子是最小的关注在沃里克反弹道导弹项目,相对于看似中心位置是在其他程序中。芬恩先生认为这可能是由于华威项目的定位从数学比计算的角度来看,而不是关注更多的马尔可夫模型等数学方法。的确,老师的背景和经验的影响在他们的课程设计是清楚自己和他人,,例如,米切尔教授构建介绍性课程在前面讨论过的话题她入门书(1林格伦教授)和描述的初始建设查尔默斯的主控程序感兴趣的领域的设计师。同样,信息理论被援引的面试包括(KL、SDD JL)或排除(HS)很大程度上归因于老师的背景。

当然这可能觉得挑战老师,和一些自我怀疑课程“正确”的持续,但这似乎是一个自然和课程发展的重要组成部分和Ashwin提出的主张11]。事实上,因为我们领域的课程开发的早期阶段,许多开创性老师这里有影响力的研究人员。这不仅是积极的,因为一般的教学和研究之间的重叠的重要性,但所认为的啤酒(13]这紧密的研究和教学之间的一个“实践社区”更自然导致观念转变student-focussed (CCSF)教学方式鼓励主动学习(在部分进一步讨论5)和更深层次的学习成果。至关重要的是,啤酒(13]解释等风格更容易与协作构建知识而不是把知识视为目标。因此,文献提供的视角的担忧关于得到“正确”的内容在很大程度上的确揭示了我们的背景和研究的强大的集成与我们的教学力量,而不是限制。

继续课程制定的过程本身,而没有一个受访者明确确定了理论框架之后,最佳实践要点清晰可识别。特别是,建设性的对齐的原则(14学习结果之间,整个采访活动,评估很清楚。首先,在每一个采访证据深思的学习成果的发展出现没有提示,以及如何将这些已定制的教学环境。一个重要例子是林格伦教授描述总体学习结果的主人的项目作为一个整体,学生的目标来了”一个有用的工具箱来实现和分析模型“自然的复杂系统提示对齐通过相关活动和评估。此外,学生学习成果是显而易见的。芬恩先生描述的关键学习结果他看到在他的学位是获得一种新的思考方式描述复杂系统和也(活动的一致性通过)的理解,实现模型是达到目的的一种手段,最终的学习结果的显示模式。这个观点共鸣在受访者(将在后面的部分被重提)和例证了这样的学习成果明确会导致更深的学习和参与这个领域。另外,评估的作用作为一个重要工具实现(除了测试)学习成果也清楚,符合CCSF策略如普罗塞所述15节),我们将继续讨论6。

最后,另一个常见的最初经历的受访者是一个感知教学资源短缺,因为是新的领域,普遍反映的重要工作是由受访者来设计和开发已成为广泛声誉资源。例如,米切尔教授和教授狭山都写复杂系统入门书(1,2),尽管在一个案例中(毫米)这本书促使课程的发展,而在其他(HS)这本书是发达在应对低评级从学生先前的文本。同样,华威也开发了一本书(学者16从自己的课堂笔记以类似的方式波特(9]。这些活动还包括(开源)软件工具包、峡山教授发展PyCX [17)对于简单的复杂系统,网络和反弹道导弹模拟和Lizier发展JIDT博士(18)信息理论分析复杂的系统包括一个图形用户界面(GUI)进行计算,无需编写代码。米切尔教授还开发了网络公开课视频讲座用于复杂性Explorer和她的教学要求。复杂性Explorer视频还包括嘉宾和访谈(和其他老师都是免费在线使用)。

总之,有效的课程设计始终是一个重要的考虑因素,这对复杂系统提出了特别的挑战由于教学还处于萌芽阶段,在这一领域。尽管“正确”的课程有些担忧,强大的集成的优势通过了面试教学与研究,特别是通过使用CCSF教学方式(按酿造13])。进一步说,这个领域的课程开发的早期阶段也为教师提供了机会来开发课程材料,帮助形状的教学方向场和应对其他挑战,如学生的多样性(在下一节讨论)。

4所示。处理学生背景的多样性

主要theme-constant所有访谈和得到波特(9)是教学和学习的关键挑战复杂系统为第三级学生背景的多样性。造成的问题是广泛的领域,适用于复杂系统科学,以及由此产生的一般表示渴望我们的教学可访问所有这些学科导致这些课程通常是开放给所有的官能和/或背景的学生。这种多样性的影响虽然是一个广泛的变异在数学分析和计算机编程能力的学生,这两个中心专家的应用工具集被教。简而言之,林格伦教授。”如果你不能做数学或计算,你挣扎”。

一方面,这个问题有一个简单的解决方案:查尔默斯大学搬到了提高准入要求的数学和计算能力,在发现“这是困难的项目,全面的如果是开放给所有的背景”(吉隆坡)。他们发现这个解决方案来满足他们的程序的上下文坐落在一个物理学校,学生能力的临界质量维持程序。但这个解决方案并不适合所有的场合,实际上也有很好的教学理由运行一个更具包容性的程序。我的受访者一贯强调了独特的学习机会,这样一个多元化的学生在一个教室:例如,“将来自不同背景的学生在一起不是一个通常都有经验”(MM);”在经历不同的人一起工作有时很好,有时不能,但无论如何是一个非常好的经验,却在教室里”(作为一名学生,CF)。这是有价值的相互作用是高度真实复杂系统在解决实际问题的实践,这不仅提供了关键的学习经验,也对学生动机很重要(19]。

在接受这种多样性,问题就变成了如何解决我们的教学。在某种程度上,这必须包括简化课程,,例如,数学内容排除在某些情况下(毫米和SDD)为了使访问的内容。同样,教授狭山搬到平衡对实际动力系统建模教学活动(例如,建模和稳定性分析)而不是直接混沌与分岔为了给生活带来的概念。然后,创造性的选项比比皆是,使计算机编程更简单的方法和建模。华威运行一个程序集中介绍在Matlab编程课程在学位课程开始前一周。更简单,NetLogo [20.,21]反弹道导弹平台名声在我们的领域是初学者容易使用,提供图形用户界面(gui)来促进简单的交互和设计,加上低层软件设计接口为高级用户提供更强大的功能。Lizier博士,教授米切尔和Harre博士一直在使用这个作为主要教学平台为他们的入门课程,它特别适合报道。峡山教授还谈到需要一个“共同点,人们可以快速学习并开始构建复杂的系统“但开发自己的工具包,PyCX [17),作为一种替代NetLogo为了方便学生学习更广泛的可用的Python语言。此外,米切尔教授形容她使用不同级别的形成性评价的任务是为了更有效地帮助学生计算能力较低,同时也促进更深层次的任务更高级的学生。值可能会通过“最近发展区”的概念解释(22),更有效的学习成果是通过调优的挑战任务的水平适合每个学生。

DeDeo正在教授目前的简单的计算工具的方法进一步探索在多大程度上他能够教使用电子表格所需的计算分析。这听起来可能有争议的是简单计算科学家;然而几乎所有学生已经熟悉和适应这个环境,与小计算技巧和分析可以执行一个真正专业的方式。Lizier博士采取了类似的方法在适应他的信息理论分析工具箱JIDT [18)促进学生通过简单的分析并单击GUI界面,而不需要编写代码。此外,JIDT GUI还生成代码模板,更有能力的学生可以扩展以执行更复杂的分析。

至关重要的是,学习成果都表示将重点放在理解和应用关键原则而不是技术细节关于数学分析和programming-based建设模型,总结DeDeo教授:“我想教的概念,而不是编程”。是这种情况即使在技术课程(KL和CF),在建设一个错综复杂的计算模型可能是一个必要的一步,但提供的见解产生了使用模型评估。同样,波特(9)指出,他的学习成果并没有关于学生是否可以计划但”相反,他们可以成功地使用、理解和解释计算的输出”。这提供了动力的使用,简化计算环境如NetLogo和电子表格,可以专注于解决高阶认知过程维度(由布鲁姆的分类修订23创建和批判性评价等)。事实上,这是相当积极的更集中或包容的环境,调整与观念转变student-focussed (CCSF)支持更深层次学习的教学方式24]。

此外,班里的混合能力的学生提供了机会与更强的学生成为“非正式导师”帮助那些较弱。这在所有访谈和观察9),特别是关于数学和软件的任务。从学生的角度来看(CF)被认为很有价值的。华威指出,事实上,这个项目培养的环境鼓励学生以这种方式合作,通过非正式的教程剩下解决问题主要为学生指导作为一个群体。方面这种方法被视为成功的关键因素是小队列的大小,而且一种身份群体和群体文化是积极培育硕士学位项目。(我们将讨论这种技术5)。重要的是,这些学生之间的相互作用被认为也帮助更高级的学生通过获得更深入的理解材料。这种相互作用是广泛讨论在社会建构主义文学(22,25,26]。社会建构主义方法需要重塑教师作为主持人的角色而不是内容发货人提供脚手架小组活动中,学生有权承担的角色“更有能力对等”因为他们当前的技术水平允许(25]。

最后,教授米切尔和狭山教授提出了重要的一点在这种背景下,学生不把数学或软件技能类带来其他专业(如生物知识),应该有效地共享类,特别是在解决问题从这些领域,事实上这是很重要的,这些学生在教室里也觉得值。此外,通常狭山教授指出,“技术熟练的学生相信他们的技术技能太多了”,需要从这些领域专家又有知识,但需要学习如何制定。

最后,复杂的系统课程通常是开放给学生在广泛的领域,领域也是适用的。这导致在这些学生数学和计算功能的多样性,这是有问题,因为这些功能被教的工具集是至关重要的。观察各种策略在解决这个问题,与共性在老师在深刻反思学习成果集中在高阶认知过程如创建分析和批判性评价而不是更多的技术任务。在一起,教师使用(实际上发展)软件平台,积极关注学生对这样的高阶流程而不是技术实现。我们继续讨论其他策略所帮助解决背景的多样性5关于教学的学术基础。

5。学术的基础教学

当被问及如何通知了他们的教学教育文学,受访者一致确定问题式学习的重要性(27)为中心的学术教学复杂系统的基础。这也许是最好的总结,林格伦教授指出,在这一领域事业的整个迭代过程”模型开发、实现、分析、反馈“等等,必要的达到深刻理解。这样一个具体问题具体分析的学习形式是特别适合我们的领域是与数学方程和参数直接影响一个焦点,或者计算机科学,焦点常常停在模型实现。这与研究复杂系统的主动学习的重要性在其他情况下,例如,研究Hmelo et al。4)关于教学概念小学儿童和学习一些设计原则雅各布森和Wilensky构成的复杂系统3包括”经历复杂系统现象”和“构建的理论、模型和实验”。当然,这与实验学习的重要性在更广泛的意义上,例如,通过科尔布的经验学习理论(28]。

用一个问题作为一个优势突出教学重点的沃里克方法由芬恩先生,他也注意到,这反映了他们的研究方法。此外,DeDeo教授找到了提高学生参与使用教育技术从一个示例开始,然后把理论,而且还进一步把这个积极例子在整个类的线程,让学生尝试和应用分析。例如,作为早期介绍的概念的不确定性和信息熵理论,他类成对游戏的剪刀,记录他们的学生数据,然后他们应用技术提出了在课堂上分析这些数据。Lizier博士使用了一个类似的游戏化的不确定性和熵的概念使用“猜猜谁?“棋盘游戏。波特(9)要求学生拍照的本地网络和识别节点和边和其他特性。DeDeo教授总结这些技术所带来的影响:“一旦你让他们做一些事情,它改变了整个动态…更多,我有学生来生成数据,在理论情况下我越让他们写黑板上的想法,越投入,他们能够…使用的概念。“同样,在峡山教授的话说,“学生们很兴奋做事情很快:当他们看到反弹道导弹移动在他们眼前这是一个真正的“啊哈”的时刻”。

此外,教授米切尔试图翻转课堂的技术(29日)在最近的一个学期,因为这意味着课堂是完全致力于活动(与反弹道导弹模拟围绕实验)。重要的是,她的学生们喜欢的方法,它导致了更好的学习成果。她的学生喜欢视频讲座的报告,特别是速度他们重新观看他们的能力。因此,使用视频在这个混合的方式是一个重要的工具在解决能力在课堂上的多样性(如中标识部分4)。DeDeo教授以类似的方式,使尽可能多的数学从他的讲座,让这些个人阅读,因为学生吸收它以不同的速率。

显然上述方法是非常好的教学实践在一般情况下已知,问题式学习好的学习成果计算技能(30.),特别适合跨学科学习(31日]。这提示质疑这些方法在多大程度上帮助教学和学习具体地说复杂的系统,而不是在一般情况下,我们认为方法特别适合复杂系统在很大程度上。我们看到这个结果Hmelo et al。4)和雅各布森和奥巴马3关于教学复杂的系统在不同的上下文中)以上。此外,问题的焦点对齐与复杂系统特别好,鉴于其基金会试图确定共同的普遍的概念和方法,可以解决从根本上相似问题在各种系统和领域。事实上,我们必须注意,复杂系统在其他领域教学的优势因为(HS)”它是基于模拟“所以”学生可以立即得到响应和反馈”。保持等问题的关注也有助于解决学生在课堂上的多样性,首先吸引并激励他们并提供真实性背景(19),还因为被DeDeo教授,它给学生一个共同的基础开始,并解决问题使他们觉得他们可以以类似的方式解决其他问题。事实上,DeDeo教授(与斯特恩伯格32)强调这样一个approach-beginning”与混凝土,然后粘上的抽象通知”,从认知科学教学主导范式的反向定量科学的方法通常是我们的目标和问题是展示他们的一种手段。这种共鸣的重要性放在性能在一个跨学科的背景下Boix Mansilla和Duraisingh33](尤其对于评估,讨论部分6),强调知识是没有正确地理解在这种背景下,直到它是使用,而集成的知识、方法等是正在学到了什么”意味着一个目的”(解决问题)。”不是最终的目的”。

作为一种对比,峡山教授指出之间的区别在这个领域更多的大三本科生和高级本科生或研究生。他做了一个慎重的决定,不包括尽可能多的例子为大三学生,这样他们没有误解了学习成果,而研究生更成熟,能理解之间的差异理论和例子。他认为这可能是潜在的另一个原因为什么大多数复杂的系统课程是研究生。

问题式学习再进一步,访谈结果显示一个类的实例数量了,这样的学生和在某种程度上直接负责他们自己的学习,非常符合CCSF风格的教学(24和维果斯基的社会建构主义的学习理论22]。芬恩先生描述的教程在沃里克程序是运行在一个开放式的,非正式的方式,通常不与模型的解法。留给学生解决的问题作为一个群体,在更多的鼓励。据报道,这个工作特别好,芬恩先生发现它是有益的。有可能小组群体可能是这种方法的成功的因素。Lizier博士和Harre经常要求学生讨论确定工具的使用在自己的背景域和做简短陈述这些例子类;这有助于解决学生的背景的多样性,使理论生活在他们感兴趣的区域。更深入,林格伦教授协调单元的学习完全由学生研讨会在复杂系统研究课题,让学生轮流选择一个主题,安排讨论研讨会,并选择学习材料和运动/活动。林德格列报告了一个高水平的教授学生接触和学习成果,和这种方法的成功已经反映在学生的评价以及入学率大幅增加为即将到来的学期。

最后,外部影响教学和学习的影响是指出在采访。例如,芬恩先生描述了华威教学和学习空间,作为一个专门的区域结合阅览室,教程的房间,和厨房区域,所有中间的研究中心。鼓励学生们持续和社交和与教师和研究生培养互动研究学生,不仅在中心的论坛也在午餐和瞬态交互。实际上,在社会学习空间的作用已被广泛研究,例如,(34],从学生的角度来看这是特别重要的考虑到背景的差异,该集团开始,典型的复杂系统。

总之,尽管相对较少接触的教师教育文献,有强大的对齐在集团识别使用问题式学习复杂系统教学概念的关键。我们采访更进一步比简单地指向该技术良好的实践,但其适用性识别特定的原因在教学复杂的系统,例如,在视图中模型的学生产生是达到目的的一种手段,(在理解给定系统),而不是结束。这与相关文献[3,4,33),也观察到有助于解决学生能力的多样性。此外,社会建构主义风格的影响在学生从事共同进行学习的机会,这是一个方面我们继续探索对评估任务设计部分6。

6。评估任务设计

观察原则出现关于评估方法是主要学生创意项目在课程单元所有的采访报告老师和波特(9]。这些并不是取代结束的学期考试或作业任务,包括以不同的方式在这些单位的研究中,也一定是团队项目,尽管这是常有的事。这些项目突出但是因为在所有情况下,他们报道非常成功和受欢迎的学生(就是明证正式和非正式反馈,学生入学率,和教学奖在一些情况下,例如,(9),它们之间有惊人的相似。项目的学生,学生们被要求识别自己的问题或数据集关注,然后实现模型和/或分析调查,使用的工具,已经学会了在这个学期。这里的模型/分析方法多样在基于主体建模(MM, HS, JL / MH),信息理论(SDD JL)和博弈论(吉隆坡),以及网络搬运工的报告(9在[](项目9]似乎稍微约束网络的一个分区,老师每年的变化)。评估阶段,总是从某种类型的建议和初步报告开始,通常包括一个口头报告的结果(初步或最终)实施后,总是最终报告。

或许这种相似性不应该奇怪;毕竟,正如所描述的詹姆斯(35)评估设计发生在“学习文化”形成的学科。令人惊讶,这提示是否设计仅仅是现代最佳实践后通常它们肯定是相当常见的计算机科学或专门适用于复杂系统评估。

检查这些设计的文献表明许多解释为什么他们工作得很好。例如,设计显然达到了高阶认知过程维度的“创造”和“分析”布鲁姆的修订分类法(23),使更深层次的学习方法和接触24]。同时,学习的挑战和解决问题的重要性,这将促进项目,是人们36]。此外,上演了评估是最佳实践的使用让教练的评论反馈循环前进到下一个评估阶段(37]。然而除了这些谎言更具体的原因这些评估工作在复杂系统领域。

项目被认定为特别真实的真正的工作方式在复杂系统中,出口。19),是一个自然的高潮”模型开发、实现、分析、反馈林格伦教授”过程描述的部分5。评估学生的实际表现的重要性使用这样的过程而不是简单地理解或执行更小的部分,它们在一个跨学科的背景突出显示Boix Mansilla和Duraisingh33]。米切尔教授描述了使用等项目促进”真正复杂的系统里工作发生了教室”。林格伦教授建议学生学习很多关于真实的项目在此设置工作,和波特9)表明,这类项目的使用促使他班的其他方面的变化让他们”更现实的网络科学的从业人员在做什么”。实际上,使用基于项目的评估使用这些过程构建能力反映了当前的讨论高等教育文献中可持续评估(38- - - - - -40]。可持续发展评价方法的一个结果是一种改进的能力的学生做出明智的判断自己的工作质量(39]这里可能包括工具的适用性问题以及如何扩展或改变他们的方法虽然在进步。

接下来,同时允许学生自主选择问题解决是重要的动机一般(41),我们可以期待这是特别重要的教室在一个复杂的系统,因为它地址的背景的多样性让学生关注的问题从自己的领域。例如,Lizier博士建议,对于他的项目信息理论生物学家可能检查基因之间的关系,虽然计算机科学家可能提高机器学习的特征选择;另外这个地址动机通过真实性的任务19]。对动机的影响是显而易见的,这里的教师,尤其是在学生们通常发现想出适当的和有趣的项目的想法,因为他们集中在“他们关心的事情”(HS)。DeDeo教授很明确的关于项目的使用作为激励工具,使用“马拉松”活动的一部分,它和观察”A学生点燃了这些项目。”

此外,这里有明确的证据表明,设计实现建设性的对齐(14)在学习成果很好,活动,和评估任务。峡山教授认为,这一领域的学习成果无法评估与标准方法;坚持认为,他不希望学生简单记忆材料和设计项目任务评估学习成果是他认为合适的。同样,波特(9觉得exam-based评估使用”人工短大为不同的问题类型的时间分配和范围的问题,实际上在网络科学研究”(即。,it was not authentic assessment). Along these lines, each teacher explicitly articulated the learning goals associated with the major project, being (in general) to create an analysis involving intelligent application of the appropriate tools to “讲述一个故事“(SDD)模型/数据集,关注”你这样做的原因和如何”(HS)。“讲故事”方面很重要,因为这是一般的重点评估而不是模型/分析本身。这与这些复杂系统的思想对学习结果通常表现在部分课程3。此外,这方面允许评估学生对概念的理解运用,作为一般的目标而不是技术方面。这是符合重要性,Boix Mansilla和Duraisingh33)和Boix Mansilla et al。42在跨学科学习批判性反思,Jacobson提出的学习原则和奥巴马(3]“鼓励合作、讨论和反思”。确实表示任务被认为是有用的反思等画出学生们在做什么,和Lizier博士和Harre显式地引导学生走向关注此类反射评估准则(标记指南)为这些项目提供给学生。重要的是也,强调了使用形成性评价对大型项目活动脚手架,这也被认为是有用的教师对学生的反馈能力。

我们可以看到这些重大项目的作用实现(不仅测试)这里的学习成果,符合CCSF策略(15),事实上这样的项目可以吸收大量的教学和学习时间(由林德格雷教授认为是50%)。复杂系统的适当性研究以这种方式总结好了雅各布森和奥巴马3):“复杂系统现象很适合问题,实施以学习方法实现建构主义学习和教学的模式”。然而,我们必须指出,这些技术肯定是没有一个占主导地位的教学范式,可以挑战我们的教学观念。例如,反射周围的担忧就能够给好的反馈和教学监督,可以提供的数量有时觉得很小。当然,准备对这些项目的重要性是明显的采访和在9)(例如,准备好脚手架任务,支持群体形成,提供明确的评估规范,和示例数据集准备)。然而,这样的准备完成,我们作为教师需要接受,在促进建构主义模型以这种方式,有一点我们必须放手吗?如果我们要追求这种方法在很大程度上,我们需要信任这些模型;然而对位是和表达这类问题是一个过程,我们必须进行批判性反思教师(10]。

持续的问题式学习的主题部分5,我们也看到这些原则被纳入重点项目。林格伦教授描述促进一系列课堂研讨会制定并开始项目,例如,DeDeo教授使用了一个“马拉松”式事件集中在时间和空间上的努力。Lizier博士开始准备让学生确定如何使用工具的例子在他们自己的领域,学生考虑并讨论如何应用这些工具提供洞察样本数据集。的项目当然群体内部提供同行学习的机会,特别是在峡山教授观察组有复杂的背景。除了不过我们也观察到重要的同伴互动促进跨组织或项目,与其他群体活动场地等任务和/或peer-feedback会话。Lizier博士和Harre邀请学生的评论和反馈其他组的演示,利用同伴学习改善项目的下一阶段和评估学生的批判性思维能力发展。峡山教授甚至跨组织,包括同行评估,他发现,它影响着学生使他们解释他们的方法访问的方式。这些不仅提供同行学习的机会,但也为这种情况下关键的跨学科的互动。

华威计划也包含大具体问题具体分析的项目,但是,有趣的是,芬恩先生指出,这些组件没有发现任何课程单元的研究;相反,学生们进行了两期“一些小型项目”,构成了大约一半所需的信贷负载。这种基于项目的使用单位的研究(通常称为论文或顶点项目)已经超出了本文的范围,但我们注意到,这些都是在其他程序(例如,悉尼和查尔莫斯)虽然不是在同一加权信用负载。这些独立的项目单位的规模可能是基于项目的评估,原因之一就是不习惯在这里的课程;此外,这些单位的时间长度的研究(6 - 7周)通常比别人短,使它更加难以支持等重大项目。

另一种可能性是替代评估任务是否可以提供为了解决学生的多样性功能,部分中概述4。这种方法最初是在查尔莫斯,在限制准入要求;但是发现很难适应只有几个学生。米切尔教授写的一篇论文的研究提供了一个可三反弹道导弹的研究文章。是否这是站不住脚的关键和可持续归结为课程的学习成果是什么。米切尔教授,仍然选择发展能力(学习成果)的理解和评估使用基于动因的模型,尽管这可能不适合在其他上下文(例如,学习结果的能力开发反弹道导弹后来这些技能所需的单位)。另一个这样的环境已经被Lizier博士和Harre博士,成为了标题与基本的反弹道导弹开发实现通过更复杂的发展导致更高的成绩;虽然这那些计算背景优势,它也许是不可避免的,当我们需要他们来构建这些技能。

总之,出现对评估任务的主题设计是使用主要学生创意项目的所有教师。再次,良好的一般教育原因被确定支持这些项目的使用,他们被视为特别教育相关的复杂系统,特别是在的真实过程的处理复杂系统和参与学生的方式接近他们的背景。此外,项目被认为有建设性的结合创造的期望的更高层次的学习成果和批判性评估和一个关键的角色在实现(不仅测试)建构主义风格的学习成果。

7所示。结论

本研究提出了开创性的采访和分析发现教师和学习者在高等教育环境复杂系统。复杂系统只有最近被教导在高等教育层面,因此本研究填补一个重要空白记录教师和学习者的经验,这些经历如何不同于其他领域。

主要是我们探索的经验领域的课程设计,解决学生背景的多样性,教学的学术基础,和评估任务的设计。中可观察到显著水平的共性问题以及表达策略处理它们。主要常见的主题确定如下:(1)报告的主要问题是学生的技术能力范围,在计算机编程和数学分析,由于背景的学生的多样性(部分4)。(2)课程正处于开发的早期阶段在复杂系统中,为贡献创造机会和解决关键的挑战(部分3)。(3)重要关注问题式学习也观察到在所有面试(部分5)。(4)主要课程的学生创造性的项目单位的研究也广泛报道,很常见的结构和学习目标,利用对实现和评估学习结果(部分6)。

后两个策略,以及其他在文本中所讨论的,我们不仅注意访谈结果显示一般教育使用这些策略的原因,但原因是专门教育相关的复杂系统。事实上;这显示教师深思的策略。

在图的四个重点领域我们的访谈(部分3 - 6)在一起,现在我们可以观察它们之间的复杂的相互关系。特别是在学生功能多样性的主要问题主要是讨论部分4可以看到,策略解决这个问题出现在所有的其他重点领域。可以说,这些初开始设计从一开始就学习成果(部分3)把重点放在理解和应用关键原则,技术分析和编程实现定位作为一种手段。此外,贡献资源的机会在这个国家课程开发的早期注册关注平台可以与多样性的学生积极参与。也许最直接的方法解决问题的多样性是问题式学习的能力,作为讨论的部分5,这有许多原因非常适合教学和学习在这种情况下,这是其中一个。以类似的方式,利用社会建构主义风格中标识部分5也有关,在前台设置学生的机会会给课堂带来他们的背景知识,使同行学习。这个角度看仍在主要由学生领导的成功项目(部分6),这被视为一种积极的方法,真正利用的多样性的背景和技能。

除了解决学生的多样性的能力,然而,我们看到其他强大的这些重点领域之间的关系。特别是,CCSF和社会建构主义风格(部分5),其使用在这里提升首先出现的紧身针织教学和研究在一个社区(部分3),支撑几个使用的策略,主要是主动学习(部分5)中标识部分3。继续通过关注学习成果在更高的认知过程的水平,如批判性反思(部分3建设性的对齐的),评估任务主要由学生领导的这些结果最终创意项目(部分6)。确实,从建构主义的角度来看,这些项目被视为一个重要的方式实现(不仅测试)的学习成果和强烈搭建使用问题式学习方法。

也许我们经历的共性不应该奇怪,因为我们都是常见的“学习文化”的一部分我们的纪律35]。事实上,在当代环境交互频繁在会议和社交媒体,共享思想和方法在较小等领域复杂系统中,无论明确或暗示了比过去更容易。

最后,我们注意到,这里描述的教学方法已经显著程度结合已知的有效实践教育文献中,尽管相对有限接触许多教育工作者在这里不得不正式的教育理论。我们希望我们的讨论的教育经验,参照文献可以带来更广泛的接触理论在复杂系统的教学和提示等更广泛的调查和讨论如何提高教学的有效性高等教育的复杂系统。

数据可用性

采访数据用于支持本研究的发现没有提供,因为受访者直接识别,和对话包含材料(除此之外出版许可被授予)的隐私和商业机密问题。

信息披露

这项工作之前在第二个CCS卫星作为一个抽象的复杂系统研讨会上和教育,2017年坎昆。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

约瑟夫·t·Lizier构思。迈克尔·约瑟夫·t·Lizier s Harre和阿曼达·l·Lizier背景进行研究。约瑟夫·t·Lizier采访梅勒妮米切尔,西蒙•DeDeo康纳芬恩,克里斯蒂安•林德格雷Hiroki狭山和主题进行分析比较和对比的反应。约瑟夫·t·Lizier起草了手稿,约瑟夫·t·Lizier和阿曼达·l·Lizier坐落的经历对文学教育,和所有作者编辑和批准了手稿。

确认

约瑟夫·t·Lizier支持通过澳大利亚研究理事会DECRA格兰特DE160100630。约瑟夫·t·Lizier感谢阿玛尼贝尔博士面试有用的反馈设计和早期草稿的手稿,约瑟t Lizier和迈克尔s Harre感谢格雷厄姆·亨得利特别是博士以及丹尼刘博士和杰西卡Frawley评价背景研究。