两种不同在线作业系统对普通化学学生知识记忆水平的影响比较外文翻译资料

两种不同在线作业系统对普通化学学生知识记忆水平的影响比较

摘要：人们已经证明在线作业系统可以帮助学生在化学课程中取得成就。本研究试图使用两种不同类型的家庭作业系统——自适应响应系统和传统响应系统，来比较学生在一个学期内的知识记忆水平。我们研究了第一学期普通化学课程的两个部分，一个部分使用自适应响应系统，另一个部分使用传统响应系统。我们比较了两个部分的学生在累积考试中的成绩，发现使用自适应响应系统的学生在考试中的得分明显高于其他部分的学生，并且记住了更多信息。这项研究的结果有助于教育工作者选择合适的家庭作业系统，或甚至根据他们希望学生们获得的结果使用或不使用不同系统的一部分。

关键词：本科一年级，高中/普通化学，知识记忆，在线作业系统，以学生为中心的学习，测试/评估

1. 引言

过去几年，学生在 STEM 领域（科学、技术、工程、数学领域），尤其是化学领域的成功率一直在下降，原因是学生对该领域的认知不佳，以及他们在这些领域缺乏参与（特纳Turner和佩克Peck，2010年；吉尔Gill，2011年）。由于这种下降，教育机构一直在寻找提高参与度和记忆概念的方法。许多因素会影响学生在一门课程中对概念的记忆和学习。其中一个因素是技术的使用（布特勒Butle等人，2014年; 雷维尔Revell，2013年），这包括大量的应用程序，比如翻转课堂——利用课堂时间解决工作问题，并提供在线资源（取代传统课程）供学生在进入课堂之前（甚至之后）访问（希巴德Hibbard等人，2015年；赫雷德Herreid和席勒Schiller，2013年)。帮助学习过程的其他技术用途包括使用智能手机在课堂上回答问题，这可以帮助教师衡量内容知识和理解（赫夫林Heflin等人，2017年），以及与传统的纸笔作业相比，使用在线家庭作业系统提高课堂外的参与度和理解力（理查兹-巴布Richards-Babb等人，2011年；罗谢尔Roschelle等人，2016年）。

雷维尔 (2013年) 在化学入门课堂中比较了不同类型技术（在线作业、使用平板电脑和讲座捕获/录音）的使用情况，发现这些技术深受学生好评，特别是在线作业（树苗学习平台Sapling Learning）和平板电脑。该研究还发现，完成大部分或所有在线作业的学生在课程中的表现优于未完成的学生，并且最终在课程中的 Ds、Fs 和退出率较低。

在线作业为学生参与课程材料和学习过程提供了积极的方式，因为它允许对每个问题进行多次尝试以及即时反馈（理查兹-巴布等人，2011年；帕克Parker和劳登Loudon，2012年）。目前的研究表明，学生普遍对在线作业系统持积极态度（帕克和劳登，2012年；理查兹-巴布等人，2015年，2018年），学生认为它提供了更加个性化的教学（帕克和劳登，2012年），并有助于改善整体学习习惯（理查兹-巴布等人，2015年）。此外，研究表明，与传统的纸笔作业相比，在线作业有助于提高学生在整个学期对概念的记忆（伯奇Burch和郭Kuo，2010年；阿罗拉Arora等人，2013年）。

伯奇和郭（2010年）在一项在线作业与传统纸笔作业的比较研究中发现，在学习代数的大学生中，对于概念记忆，在线作业比纸笔作业更有效。该研究评估了两个学期的数据，第一学期使用传统作业，第二学期使用在线作业系统。使用纸笔作业的学生有1次完成作业的机会，而在线作业系统给予学生3次尝试来完成一个问题。作者发现，学生喜欢在线作业系统提供的多次尝试和系统提供的说明。他们还发现，尽管纸笔作业能更好地预测学生在考试中的表现，但与使用纸笔作业的学生相比，使用在线作业的学生在考试中的表现更好。作者认为，在线作业系统的多次尝试机会使这些学生能够更好地记住信息，从而在考试中表现更好。

在阿罗拉等人（2013年）的另一项研究中比较了在线作业与纸笔作业，他们也发现了与伯奇和郭（2010年）类似的结果。这项研究比较了统计课程学生两个学期的最终成绩，这些学生在两个学期都参加了相同的期中和期末考试，因此可以直接比较分数。结果还显示，使用在线作业系统的学生成绩高于使用纸笔作业的同龄人。该研究的第二部分随后观察了使用在线作业系统的学生在后续课程中的表现，发现他们在第一次考试中的表现比其他学生更好。作者认为，这是因为学生在之前的课程中使用了在线作业系统而记住了更多的信息。

（伯奇和郭，以及阿罗拉等人的）两项研究得出的结论是，在线作业系统比传统的纸笔作业更能帮助学生记忆信息。但是，由于数据是在不同学期收集的，因此可以说两组学生之间存在差异的原因不仅仅是在线作业系统，因为可能还有其他因素可能会影响研究。尽管如此，两篇论文的主题都是，相比传统的纸笔作业，在线作业系统的多次尝试机会可以帮助学生更好地记忆知识。

学者们已经进行了其他研究来比较不同类型的在线作业系统。目前，已经开发了两种在线作业系统。第一种是更常见的形式，称为“传统响应式”系统（理查兹-巴布等人于2018年提出）。这些是家庭作业系统，例如树苗学习平台（麦克米伦学习Macmillan Learning，2019年）、威利加WileyPLUS（威利加WileyPLUS，2019年）和 Mastering Chemistry（皮尔逊Pearson，2019年）。传统的响应式系统为每个问题提供特定答案的反馈，并且可以允许多次尝试为同一问题提供正确答案。这些问题通常取自预先制作的问题库，并且对于每个学生通常都是相同的，涉及数字的问题具有不同的数字。每个问题的反馈都是即时的，并且由于所有尝试的问题都相同，因此学生可以使用提供的反馈来努力在下一次尝试中获得正确的答案。

第二种在线作业是“自适应响应”系统（理查兹-巴布等人，2018年）。这些系统衡量每个人的内容掌握情况，并在每个学生继续完成问题集时为他们调整问题。这些系统的例子有Mindtap（圣吉Cengage，2019年）和知识空间评估与学习（ALEKS）（麦格劳-希尔McGraw-Hill，2019年）。传统系统和自适应系统之间的主要区别在于，传统系统中所有学生都必须解决相同类型的问题，但自适应系统会根据个别学生的掌握情况来定制问题。例如，使用传统系统的教师将为作业分配一定数量的问题（例如，15个问题），并且该课程中的所有学生必须完成这15个问题才能获得该作业的完整学分。而使用自适应系统，教师可以为作业分配15个问题，但如果根据学生在之前作业中的表现，他们已经掌握了15个问题中的5个，则学生只需完成他们尚未掌握的10个问题。

理查兹-巴布等人（2018年）将ALEKS与传统的响应式系统进行了比较，发现由于个性化学习的问题调整，ALEKS对那些进入课程的预备知识较少的人和那些更有可能挂科的人特别有帮助。相反，梅森Mason（2015年）认为在线作业系统（包括ALEKS）也可以帮助成绩更好的学生。梅森评估了14个学期内1900多名学生使用的7种不同的在线作业系统（包括ALEKS和树苗学习平台），发现尽管学生的成功率（基于考试成绩）没有显著提高，大多数学生（超过70%）还是对在线作业系统持积极态度。 梅森的研究还表明，与研究中调查的其他系统相比，树苗学习平台和ALEKS可以帮助学生更好地记忆信息。

在另一项比较两种类型的在线家庭作业系统的研究中，Williamson和Zumalt（2017年）调查了 MindTap和在线网络学习（OWL）对学生表现和掌握学习的影响。他们的研究调查了将教科书的一小部分嵌入一个系统（MindTap）与在不同窗口中打开教科书的链接的影响。这项研究的结果表明，两组之间的课程成绩没有差异。然而，与OWL系统相比，接触过这两种系统的学生更喜欢使用MindTap系统以便轻松地访问教科书。

此外，艾克勒Eichler和皮普尔斯Peeples（2013年）比较了MasteringChemistry（传统响应系统）和ALEKS（自适应响应系统）的区别。本研究分为三组学生——使用MasteringChemistry的学生、使用ALEKS的学生和未使用任一系统的学生。在使用这两种在线家庭作业系统的学生中，有的学生只完成了课前作业，有的学生完成了整个学期的作业。结果表明，使用 MasteringChemistry 或 ALEKS的学生在期末考试中的成绩高于未使用这两种系统的学生。作者还发现，整个学期使用 ALEKS的学生表现优于整个学期使用MasteringChemistry的学生。这项研究提供了一个非常有力的论据，即与传统的响应系统相比，自适应响应系统提高了学生的表现。然而，正如论文结论中所述，自适应系统还需要在如何改善学生学习方面做更多的工作。

理查兹-巴布等人（2018年）还将传统响应系统（威利加和MasteringChemistry）与自适应响应系统 (ALEKS) 进行了比较，与艾克勒和皮普尔斯一样，他们发现自适应响应系统增加了学生获得更高的最终成绩的可能性。

先前的研究通过查看课程中的最终表现/成绩来调查不同的在线家庭作业系统在学生成绩中的作用（雷维尔，2013年；理查兹-巴布等人2011、2018年；艾克勒和皮普尔斯2013年；梅森，2015年）。本研究旨在调查这些系统如何影响整个学期学生的知识记忆，指导本研究的理论框架是认知主义学习理论（麦克劳德McLeod，2003年），该理论“将学习过程视为一个内部和积极的心理过程，它在学习者内部发展，提高了心理能力和技能，以便更好地学习”（麦克劳德，2003年）。根据认知主义理论，当学习者能够在必要时接收、存储和检索信息时，就会发生学习（麦克劳德，2003年；厄特默Ertmer和纽比Newby，1993年）。该理论侧重于“实践在纠正反馈中的作用”（厄特默和纽比，1993年），这是大多数在线作业系统努力做到的，它们都具有不同程度的纠正反馈功能。

1. 研究问题

本研究的目标有两个：（1）使用认知主义框架证实艾克勒和皮普尔斯（2013年）以及理查兹-巴布（2018年）等人的发现，即使用自适应响应系统的学生比使用传统系统的学生表现更好；（2）研究自适应响应系统改善学生学习的可能方式。为此，本研究试图回答以下问题：

（1）与使用传统在线作业系统的学生相比，使用自适应在线作业系统的学生在一个学期的考试中表现如何？

（2）根据一个学期使用的在线作业系统的类型，学生的知识记忆水平有何不同？

1. 方法

在这项研究中，使用的传统响应系统是树苗学习平台，自适应响应系统是ALEKS。我们根据学生在本学期考试的总体表现来衡量学生的记忆水平。

外文原文资料信息

[1] 外文原文作者：Leena Nabulsi and Amy Nguyen and Oluwatobi Odeleye

[2] 外文原文所在书名或论文题目：A Comparison of the Effects of Two Different Online Homework Systems on Levels of Knowledge Retention in General Chemistry Students

[3] 外文原文来源：

出版社或刊物名称、出版时间或刊号、译文部分所在页码：Journal of Science Education and Technology,2020,:1-9 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

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