Valutazione della matematica digitale
Le lezioni del servizio di matematica nell'anno di base devono affrontare sfide come il numero elevato di studenti e la formazione preliminare eterogenea. Per affrontare queste sfide, dal 2021 viene utilizzato il tipo di domanda STACK di Moodle. STACK permette di esercitarsi continuamente con un feedback automatico, supporta il processo di apprendimento e consente la correzione automatica degli esami. Questo approccio innovativo dimostra come le tecnologie di e-learning possano essere integrate con successo nelle scuole universitarie.
Le grandi lezioni di matematica dell'anno di base pongono una serie di sfide ai docenti:
- Grande numero di studenti e crescita
- Formazione preliminare eterogenea
- Tracciare il processo di apprendimento individuale
Per affrontare queste sfide, dal 2021 utilizziamo il tipo di domanda STACK di Moodle. Ciò offre le seguenti possibilità:
- Esercitazione continua con feedback automatico, diretto e personalizzato
- Feedback automatico sui progressi di Chi siamo
- Supporto e guida per gli studenti nel processo di apprendimento
- Promuovere l'indipendenza degli studenti
- Correzione automatica degli esami mantenendo la qualità dei compiti
- Statistiche sul successo di apprendimento, sui concetti difficili, sugli errori tipici e sulla qualità dei compiti che possono essere utilizzate per migliorare ulteriormente la qualità.
Questo progetto è anche un modello di come una tecnologia di e-learning esistente possa essere introdotta e diffusa in una scuola universitaria.
Le nostre attività con STACK
STACK ha trovato spazio in quasi tutte le aree delle nostre principali lezioni di ingegneria su Analisi I e II. In questa prima descrizione delle nostre attività, ci limiteremo al quadro generale e approfondiremo i dettagli nelle sezioni successive di questo documento.
Integral-Trainer:L'integrazione è un argomento difficile per i nostri studenti perché, da un lato, le loro conoscenze pregresse al ginnasio variano notevolmente e, dall'altro, una buona padronanza di questo argomento richiede molta pratica, ma abbiamo poco tempo per farlo durante le lezioni e le esercitazioni. Il nostro progetto STACK più importante è quindi l'Integral Trainer, un corso Moodle autonomo in cui gli studenti possono esercitarsi nell'integrazione in modo indipendente.
Chi siamo, i 150 compiti integrali dei vari quiz sono tutti dotati di note di soluzione opzionali e di esempi di soluzione completi e possono essere risolti durante le lezioni. Il trainer integrale è stato realizzato grazie al progetto Innovedum STACK, database di domande per corsi di analisi ingegneristica.
Esami:I primi progetti pilota sotto forma di esame intermedio e di esame di base al computer con STACK sono stati completati con successo. I primi risultati sono promettenti: la quantità di lavoro di correzione è stata notevolmente ridotta, mentre la qualità dei compiti è rimasta elevata. Sono già in programma altri esami in questo formato.
Esercizi settimanali e bonus di voto:Abbiamo tradotto in STACK compiti precedentemente risolti su carta, in modo che gli studenti possano ora risolverli indipendentemente dal tempo e ricevere direttamente un feedback utile. Questi compiti automatici si trovano sia nelle consuete serie di esercizi sia nei compiti d'apprendimento ricorrenti settimanali per i bonus di voto.
Raccolta di esercizi:Nell'ambito del progetto Innovedum è stata creata anche una raccolta completa di esercizi STACK per l'analisi ingegneristica, che ora contiene oltre 250 esercizi STACK1, che consentono la modalità di esercitazione sopra menzionata. Abbiamo condiviso questa raccolta di esercizi con i colleghi dell'ETH e a livello internazionale Chi siamo, tramite la banca di materiale ABACUS per STEM. Sono in preparazione altre raccolte di esercizi, soprattutto per l'algebra lineare.
Flipped Classroom:Nel capitolo sui numeri complessi della nostra flipped classroom, STACK ha creato un valore aggiunto e ha aumentato la diversità dei compiti assegnati.
Lavoro nella comunità: In collaborazione con il LET, abbiamo fondato il Professional Exchange for STACK Users all'interno dell'ETH e organizziamo workshop per i docenti e gli assistenti interessati del D-MATH e di altri dipartimenti (D-INFK, D-ITET, D-MAVT). A partire dal semestre autunnale 2023, l'ETH avrà diverse decine di utenti STACK.
STACK: un sistema di valutazione della matematica
La ricerca didattica ha da tempo riconosciuto che la pratica indipendente attraverso la valutazione formativa e il feedback dettagliato è un fattore importante per il successo dell'apprendimento. In matematica all'ETH, questi punti sono tradizionalmente coperti da esercizi scritti settimanali e dalla correzione manuale. Oltre a essere dispendiosa in termini di tempo e quindi di denaro, la correzione manuale presenta un altro svantaggio decisivo, che vogliamo eliminare con questo progetto:
Gli elementi innovativi del corso
Integral-Trainer come strumento di autoapprendimento per accompagnare le lezioni: L'Integral Trainer descritto sopra offre un approccio innovativo per gli studenti con diversi livelli di conoscenze pregresse. In un ambiente universitario, il materiale che gli studenti stanno studiando è determinato principalmente dalle lezioni e dagli esercizi. Questa soluzione unica funziona bene per molti argomenti, ma presenta anche notevoli punti deboli, in quanto non tiene conto dei diversi background di conoscenza e delle velocità di apprendimento individuali.
Feedback immediato e automatico con compiti di alta qualità: La combinazione di immediatezza, automazione e qualità offerta da STACK è una novità nella valutazione formativa in matematica. L'immediatezza è particolarmente apprezzata dagli studenti, che sanno a che punto sono grazie al feedback direttamente disponibile e possono quindi continuare a imparare in modo più mirato. Dal punto di vista dei docenti, anche l'automazione è un vantaggio, perché la scalabilità per un maggior numero di studenti non comporta alcuno sforzo aggiuntivo.
Pratica ripetuta attraverso un'appropriata randomizzazione:Per gli esercizi settimanali e il bonus di valutazione ci affidiamo in larga misura alle caratteristiche di randomizzazione di STACK. Questo permette agli studenti di esercitarsi nuovamente con lo stesso calcolo con nuovi numeri senza grandi sforzi e quindi di interiorizzare i meccanismi.
Supporto tramite appunti facoltativi: Nel progettare l'Integral Trainer, è stato importante supportare il più possibile l'indipendenza degli studenti. Solo se gli studenti sono in grado di esercitarsi senza aiuto esterno possono davvero trarre beneficio da un trainer di questo tipo. A tal fine, abbiamo dotato tutti i compiti dell'Integral Trainer di suggerimenti opzionali. Gli studenti che non hanno l'idea giusta per risolvere un compito possono cliccare sul pulsante del suggerimento e ricevere un consiglio utile.
Esercizi grafici e interattivi: STACK offre la possibilità di integrare elementi grafici tramite JSXgraph o GeoGebra e, ad esempio, di disegnare il grafico di una funzione definita o di un campo vettoriale. Tuttavia, questa integrazione non serve solo per la visualizzazione, ma può essere utilizzata anche in modo interattivo e quindi come tipo di compito: Gli oggetti disegnati possono essere definiti mobili e le loro coordinate sono disponibili quando vengono analizzati con STACK.
Team di progetto
Dipartimento di Matematica
Rämistrasse 101
8092 Zurigo
Svizzera
Dipartimento di Matematica
Rämistrasse 101
8092 Zurigo
Svizzera
Cattedra di matematica e istruzione
Rämistrasse 101
8092 Zurigo
Svizzera