Czy MIT rozdaje farmę?

Pewnego piątkowego poranka zeszłego kwietnia Bethany LaPenta, studentka drugiego roku inżynierii elektrycznej i informatyki, siedziała w swoim pokoju w Simmons, siedząc przy komputerze i jedząc miskę Apple Jacks. Była w piżamie, a z głośników komputera płynęła elektroniczna muzyka taneczna. Ale nie sprawdzała poczty ani nie aktualizowała swojego profilu na Facebooku. Zdawała egzamin na kurs Obwody i Elektronika, 6.002.

Obwody i elektronika był pierwszym kursem oferowanym w ramach MITx, ambitnego projektu, którego celem jest odtworzenie online doświadczenia edukacyjnego MIT dla odbiorców na całym świecie, z wykładami wideo, wirtualnymi eksperymentami laboratoryjnymi oraz automatycznie ocenianymi zadaniami domowymi i egzaminami. Ale studenci online, którzy zaczęli brać udział w kursie w marcu, byli około miesiąca za 20 studentami MIT – w tym LaPenta – którzy testowali system na kampusie.

Zaawansowane rozwiązywanie problemów było niezbędne, ponieważ zespół MITx wyruszał na niezbadane wody. Nie mieliśmy pojęcia, co się stanie, mówi Anant Agarwal, profesor elektrotechniki i informatyki (EECS), który uczy 6.002. Bylibyśmy zakłopotani, gdyby zapisało się tylko 500 osób. Ale byłby to wielki sukces, gdyby 10 000 to zrobiło. Kiedy kurs, nazwany 6.002x, został uruchomiony w marcu 2012 r., zapisało się ponad 154 000 osób. Ostatecznie 7157 studentów online zdałoby 6,002x – tyle, ile zajęłoby 6,002 w ciągu 40 lat na MIT.

W maju i tak już masowy eksperyment dotyczący uczenia się online jeszcze się rozrósł, gdy MIT i Harvard ogłosiły utworzenie edX , wspólna inicjatywa – wspierana 30 milionami dolarów z każdej szkoły – która oferowałaby kursy online nie tylko od partnerów założycieli, ale także z innych uniwersytetów. Platforma technologiczna zbudowana dla MITx służyłaby jako fundament platformy edX.

Korzyści z MITx dla odbiorców na całym świecie były oczywiste. MITx jest ożywiony poczuciem obowiązku maksymalizacji ludzkiego potencjału, napisał Kronika Szkolnictwa Wyższego Kevin Carey. Po prostu nie można twierdzić, że jest światowym liderem w edukacji planety zamieszkanej przez siedem miliardów ludzi, kiedy gromadzisz swoją ofertę edukacyjną dla kilku tysięcy szczęśliwców mieszkających razem na małym skrawku ziemi.

Z drugiej strony korzyści dla MIT były bardziej niejasne. Administratorzy mówili o możliwości pobrania jedynie skromnej opłaty od studentów MITx, którzy chcieli certyfikatów mistrzowskich; kurs początkowy był bezpłatny, aw chwili publikacji edX był w trakcie tworzenia organizacji non-profit. Wydawało się, że MIT chce rozdawać produkt — edukację MIT — za którą pobiera około 200 000 USD. Czy edX wykluczy Harvard i MIT z biznesu? zapytał nagłówek na Forbes strona internetowa czasopisma.

Agarwal uważa jednak, że edX powinien poprawić doświadczenie edukacyjne w sposób, który przyniesie korzyści studentom MIT nie mniej niż tym, którzy uczęszczają na kursy online. Mówi, że tak naprawdę nie zastosowaliśmy technologii — technologii komputerowej, technologii internetowej — w edukacji. Dzięki nauce online możemy naprawdę zmienić edukację. Mówi, że program faktycznie zwiększy wartość edukacji na kampusie MIT, pozwalając profesorom i asystentom dydaktycznym pracować bardziej bezpośrednio ze studentami, uwalniając ich od czasochłonnych obowiązków wykładania i oceniania. Studia licencjackie mogą przyjąć to, co Agarwal nazywa modelem praktyk, w którym studenci realizują semestralne projekty badawcze pod kierunkiem wydziału. Mówi, że ludzie na kampusie mają zupełnie inne doświadczenia. Możesz stworzyć znacznie lepsze, rozszerzone wrażenia niż zwykłe wrażenia online. I tylko studenci na kampusie mogą otrzymać stopnie MIT.

EdX może również rozszerzyć pulę kandydatów do MIT, argumentuje Agarwal. Mówi, że już teraz zapewnia lekcję poglądową w rygorach edukacji MIT. Na internetowej tablicy ogłoszeń poświęconej 6.002x widziałem dyskusje, które mówią: „Wow, to jest trudne”, mówi. Ludzie mówią o zdobyciu nowego szacunku dla studentów MIT.

Precedens OCW
MITx wyrósł z serii spotkań trwających pięć lat, podczas których Rafael Reif, ówczesny rektor Instytutu, konsultował się z wykładowcami, administratorami i przedstawicielami studentów na temat tego, jak technologia może poprawić jakość edukacji w kampusie. Program rozpoczął się w grudniu 2011 r., a Reif formalnie wyznaczył Agarwal na jego dyrektora w marcu 2012 r.; w maju Agarwal ustąpił ze stanowiska dyrektora CSAIL, by zostać prezesem edX. Tej jesieni MITx (nazwa odnosi się teraz do kursów MIT oferowanych przez edX) organizuje dwa nowe zajęcia online oprócz 6.002x: Wprowadzenie do chemii półprzewodnikowej i Wprowadzenie do informatyki i programowania. Harvard i Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley zaoferują również dwa kursy dotyczące edX. Stamtąd, Oferty kursów edX będzie się rozwijać zgodnie z zainteresowaniem profesorów i zapotrzebowaniem studentów.

Jednak pod wieloma względami MITx opiera się na dziesięcioletniej inicjatywie Instytutu OpenCourseWare (OCW), która udostępnia online materiały szkoleniowe MIT, takie jak programy nauczania i notatki do wykładów, a ostatecznie, w niektórych przypadkach, filmy wykładowe. Kiedy zadebiutował, OCW również skłoniło do spekulacji, czy leży to w interesie MIT.

Wiele osób zadało podobne pytania, mówi Agarwal. Ale pod wieloma względami było to bardzo dobre dla MIT. Jednym z nich jest to, że MIT stał się znany jako wielki uniwersytet na świecie. Mówiąc dokładniej, pomogło to marce MIT. Przyniosło to MIT wiele dobrej woli, a rekrutacja stała się znacznie łatwiejsza.

Rzeczywiście, w badaniu z 2010 r. 57 procent studentów MIT poinformowało, że wiedziało o OCW przed złożeniem wniosku do MIT, a 31 procent z nich stwierdziło, że OCW miało znaczący lub bardzo istotny wpływ na ich decyzję o uczestnictwie. Wśród doktorantów były to odpowiednio 45 i 30 proc. Oddzielna ankieta wydziałowa wykazała, że ​​34% wykładowców, którzy opublikowali materiały na OCW, uważało, że strona poprawiła ich pozycję zawodową, a 58% wszystkich respondentów uważało, że OCW poprawiło reputację ich wydziałów. Pomyśl o edX i MITx jako o kolejnym dużym kroku, mówi Agarwal. Wiele z tych samych rzeczy, które sprawiły, że OCW było dobre dla MIT, nadal ma tu zastosowanie.

Platforma eksperymentalna
Od samego początku, mówi Agarwal, MITx był pomyślany jako platforma do prowadzenia eksperymentów pedagogicznych. Chociaż niechętnie spekuluje na temat tego, jak te eksperymenty mogą wyglądać – dla niego atrakcją projektu jest jego otwartość – oferuje kilka przykładów opartych na doświadczeniu jego i jego kolegów z 6.002x.

Organizacja 6,002x odzwierciedlała konwencjonalny kurs na terenie kampusu, z wykładami i zadaniami do czytania, które odbywały się zgodnie z określoną kolejnością, cotygodniowymi zestawami zadań, które sprawdzały opanowanie przez uczniów pojęć prezentowanych na wykładach i czytaniu, oraz eksperymentami laboratoryjnymi, które je umożliwiły. koncepcje żywe. Ale, jak sugeruje Agarwal, MITx może zmienić tę formułę — na przykład przedstawiając najpierw uczniom problemy i wymagając od nich wykopania informacji niezbędnych do ich rozwiązania. Przy tysiącach uczniów stosujących jednocześnie każde podejście, porównanie ich byłoby statystycznie znaczące. Wyniki egzaminów uczniów wskazywałyby na względne zalety każdego z nich.

Podobnie, mówi Agarwal, w 6.002x uczniowie mogli sprawdzić poprawność swoich odpowiedzi na zadania domowe; jeśli otrzymali błędne odpowiedzi, mogliby przepracować problemy i przesłać je ponownie. Niektórzy studenci z grupy testowej na terenie kampusu uważali, że to poprawiło ich zrozumienie materiału; byli w stanie zidentyfikować i skorygować błędy w swoim rozumowaniu. Wiedziałeś dokładnie, kiedy robiłeś wszystko dobrze, a kiedy nie, mówi student 6.002x David Ku '12. Z fizycznym P-set po prostu idziesz, aż nie możesz zrozumieć niczego innego, i dochodzisz do wniosku: „To jest 70 procent prawdopodobieństwa, że ​​wszystko będzie dobrze” i oddasz to. I możesz nie myśleć o tym nigdy więcej, chyba że konkretnie weźmiesz swój zestaw P, a następnie porównasz go z zestawem odpowiedzi, czego nie sądzę, aby większość ludzi robiła.

Inni uczniowie stwierdzili jednak, że po prostu losowo modyfikują swoje odpowiedzi — na przykład mnożąc lub dzieląc przez 2π — dopóki nie będą poprawne. Ale znowu skala kursu online jest tak duża, że ​​tysiącom studentów można zaoferować nieograniczone czeki, tysiącom studentów można zaoferować niewiele czeków lub wcale, a wyniki ich egzaminów można porównać.

Platforma zbudowana przez [głównego naukowca edX] Piotra Mitrosa, Dave'a Ormsbee i resztę naszego zespołu programistycznego pozwala nam dać różnym grupom uczniów nieco inne doświadczenia, abyśmy mogli przeprowadzać tego rodzaju testy, mówi Agarwal.

Skupione Energie
Oczywiście rozwój nowych technologii edukacyjnych nie musi oznaczać bezpłatnego udostępniania ich szerszemu światu. Agarwal uważa jednak, że zrobienie tego zapewni edX rozmiar i globalny zasięg, które pomogą mu skoncentrować zasoby, ustanowić standardy techniczne i osiągnąć korzyści skali, które przyniosą znacznie bardziej użyteczne wyniki znacznie szybciej.

Od kilkudziesięciu lat próbujemy realizować różne inicjatywy na terenie kampusu, mówi Agarwal. Ale nie ma standaryzacji. Każdy robi swoje. Myślenie na wielką skalę może służyć jako piorunochron, dzięki któremu ludzie mogą się zebrać i skupić cały swój wysiłek na jednym wektorze, dzięki czemu można zrobić coś znacznie, znacznie większego.

Połączyliśmy siły z Harvardem i zamierzamy również współpracować z innymi uniwersytetami na całym świecie – dodaje. Więc myślę, że to tworzy efekt mnożnika siły.

Dla przyszłych darczyńców projekt, który obiecuje poprawę jakości edukacji w krajach rozwijających się, jest również bardziej atrakcyjny niż ten, którego beneficjentami są studenci, którzy mają szczęście uczęszczać na MIT i Harvard. Agarwal mówi, że edX już rozmawia z kilkoma fundacjami i prywatnymi filantropami. Wielu z nich się skontaktowało nas , on mówi. Bardzo ich interesuje niekomercyjne podejście do demokratyzacji edukacji.

A budowanie międzynarodowej społeczności użytkowników ma efekt uboczny w postaci stworzenia międzynarodowej społeczności programistów. Platforma techniczna jest wciąż w toku, ale po jej ustabilizowaniu edX planuje wydać bazowy kod na licencji open-source. Korzyścią z tego, że robisz to, a nie robisz to na własną rękę, jest to, że możesz sprawić, by społeczność się rozwijała i ulepszała, mówi Agarwal. To jest ogromne zadanie.

Rzeczywiście, ku zdumieniu Agarwal, 6.002x studenci nawet nie czekali na wydanie kodu źródłowego edX, zanim się w niego wrzucili. Ponieważ ludzie domagali się ulepszeń, wielu samych studentów daje nam fragmenty kodu i technologii, które teraz tworzymy dostępne na całym świecie, mówi. Na przykład, mówi Piotr Mitros, jeden ze studentów napisał przeglądarkę podręczników online, która działała lepiej niż wersja MITx na urządzeniach mobilnych; inny napisał program, który pozwalał uczniom pobierać filmy z kursu z YouTube do oglądania w trybie off-line. Kilku uczniów napisało skrypty użytkownika dla Firefoksa, które dodały znaczną funkcjonalność do oprogramowania szkoleniowego — od drobnych rzeczy, takich jak regulacja głośności odtwarzacza wideo, po większe rzeczy, takie jak lepsza wizualizacja ocenianych problemów lub integracja komponentów społecznościowych, mówi Mitros.

Otwartość edX przyniosła więcej bezpośrednich dywidend dla studentów MIT w części eksperymentalnej 6.002 zeszłej wiosny. Na stronie MITx znajdowały się dwa fora dyskusyjne poświęcone temu kursowi, jedno dla studentów MIT, a drugie dla osób spoza kampusu. Zewnętrzny kurs miał większą bazę użytkowników, więc forum internetowe było o wiele bardziej responsywne, mówi LaPenta. Na kursie wewnętrznym publikowałeś pytanie, a kilka dni później otrzymywałeś odpowiedź. Podczas gdy w przypadku kursu online publikujesz pytanie, a trzy lub cztery odpowiedzi pojawiają się w ciągu 30 minut.

Ponieważ studenci zewnętrzni byli o miesiąc za studentami w kampusie, nie byli zbyt pomocni w zestawach problemów, które miały określone terminy. Ale LaPenta mówi, że polegała na forum, aby uczyć się do egzaminów. Jeśli pojawiła się koncepcja, co do której byłam niejasna, to okazało się, że pięć innych osób miało to samo pytanie – mówi. To było bardzo pomocne na egzaminach. Agarwal dodaje, że studenci, którzy poświęcili czas na odpowiadanie na pytania na forum, również ugruntowali własne zrozumienie materiału. Tak naprawdę nigdy się czegoś nie nauczysz, dopóki nie będziesz musiał tego nauczyć, mówi.

Jazda testowa
Jednak w przypadku studentów z eksperymentalnej grupy na terenie kampusu większość korzyści płynących z platformy MITx dotyczyła samych technologii, a nie faktu, że korzystało z nich również 154 000 innych osób. Kilku studentów wskazało na wygodę wykładów wideo. W tym semestrze prowadziłem pięć zajęć, więc dużo trudniej byłoby chodzić na wykłady, chodzić na recytacje, robić to wszystko, mówi LaPenta. To było dla mnie dużo wygodniejsze niż ograniczony czas, w którym musiałem iść na wykład. Poza tym – dodaje – lepiej pracuję później w nocy.

Ku mówi, że w przeciwieństwie do LaPenta, co tydzień oglądał wykłady o tej samej porze. Ale można je oglądać przy dowolnej prędkości, od 0,75 normalnej do 1,5, mówi. 1.5 wydawał się działać całkiem dobrze dla mnie. Zmodulowali również głos, aby nie był wyższy wraz ze wzrostem prędkości.

Kiedy chcesz kopię notatek, masz ją już przed sobą, dodaje David Lawrence ‘14, który również wziął udział w zajęciach pilotażowych MITx. Wszystko, co zostało napisane lub powiedziane na wykładzie, zostało już przepisane. Dostępne są slajdy.

LaPenta mówi, że doceniła element wirtualnego laboratorium kursu, internetowy symulator zestawu obwodów. Symulacje online były naprawdę dokładne, mówi. Po prostu przeciągasz elementy na obwód i klikasz „Symuluj”. Jako studentka w 6.01, Wstęp do elektrotechniki i informatyki, LaPenta próbowała swoich sił w budowaniu fizycznych obwodów i nie przegapiła tego. Nie chcesz siedzieć tam i debugować obwód, który masz rację, ale jeden element jest uszkodzony, co miało miejsce w 6.01 kilka razy, kiedy tworzyliśmy prototypy naszych obwodów, mówi. Dzięki symulatorowi online nie musiałeś zajmować się technicznymi kwestiami „Och, czy przewód w tym rezystorze nie działa?” — technikami, które naprawdę spowalniają naukę.

I nie musisz się martwić, że coś się zapali – dodaje ze śmiechem.

Wyzwolenia
Podczas premiery 6.002x profesorowie nadal prowadzili tradycyjne wykłady studentom spoza sekcji eksperymentalnej i zarówno oni, jak i TA rozwiązywali problemy z samą platformą, więc zautomatyzowane narzędzia nie były tak wyzwalające, jak mogłyby być. Mimo to Agarwal, TA i Gerald Sussman, profesor elektrotechniki i jeden z nauczycieli kursu, znaleźli czas, aby dwa razy w tygodniu spotykać się ze studentami z sekcji eksperymentalnej. Oczywiście część dyskusji koncentrowała się na sposobach ulepszenia MITx, co dobrze pasowało Ku, biorąc pod uwagę, że jako student drugiego semestru zgłosił się na ochotnika do sekcji eksperymentalnej głównie do udziału w rozwoju platformy MITx. Ale poza nieuniknionymi dyskusjami na temat naprawy błędów MITx, rozmowa wydawała się o wiele bardziej swobodna niż zwykle podczas recytacji. Lawrence, na przykład, wspomina dyskusję o wyprowadzeniu złożonej impedancji za pomocą transformaty Laplace'a, której nie omówiono w 6.002, a także rozmowę z Sussmanem na temat krótkofalówek.

Gerry spędził trochę czasu pokazując mi zdjęcia dużego nadajnika z cewką indukcyjną wielkości małego samochodu, mówi Lawrence. Rozmowa z tamtejszymi profesorami była bardzo przyjemna, często o obszarach obwodów, które nie były ściśle objęte materiałem kursu – po prostu ciekawe rzeczy. Ku się zgadza. „Przeważnie chodziłem po prostu pobyć z profesorami”, mówi.

Agarwal twierdzi, że MITx doprowadzi również do bardziej interdyscyplinarnej edukacji na poziomie licencjackim. Wskazuje, że wielu uczestników sekcji eksperymentalnej stanowili studenci inżynierii mechanicznej, którzy od dawna chcieli wziąć udział w kursie, ale nie byli w stanie. Powiedzieli, że w przeszłości kurs 6.002 kolidował z wymaganym kursem mechanicznym, mówi. W dziale pracujemy dość ostrożnie, aby upewnić się, że typowe kursy, które studenci uczęszczają w semestrze, nie kolidują z czasem, ale nie robimy tego w całym kampusie.

W modelu praktyk zawodowych MITx może również zachęcać do studiów interdyscyplinarnych, dając studentom elastyczność w wyborze projektów. Projekt może, powiedzmy, zastosować koncepcje zaczerpnięte z elektrotechniki w kwestiach biologicznych lub wykorzystać fizykę do rozwiązywania problemów ekonomicznych.

Wyzwanie stopniowania
Teoria, według której edX da TA i profesorom więcej czasu na bezpośrednią pracę ze studentami, zakłada, że ​​ocenianie można zautomatyzować. Mogło tak być w przypadku 6.002x, gdzie odpowiedziami na większość zadań domowych i pytań egzaminacyjnych były wartości liczbowe lub wyrażenia matematyczne, ale założenie to nie będzie obowiązywać w przypadku wszystkich kursów oferowanych w ramach programu.

Jak zautomatyzować ocenianie, to jedno z głównych pytań badawczych, na które odpowie edX, ale w żadnym wypadku nie jest to nowy problem dla badaczy z MIT. Profesor EECS Regina Barzilay pracuje w dziedzinie przetwarzania języka naturalnego, które poszukuje algorytmów nadających sens tekstom o dowolnej formie. Grupa Barzilaya opracowała systemy, które automatycznie rozszyfrowały starożytny alfabet i wydedukowały znaczenie słów w podręczniku gry wideo, grając w tę grę. Ale zaproponowali również techniki ulepszania automatycznego oceniania esejów. W zeszłym roku trójka badaczy z Educational Testing Service oceniła jedną z tych technik, używając jej do oceny pytań opisowych w teście ogólnym GRE i teście z języka angielskiego jako języka obcego. Odkryli, że zgodność między jego wynikami a wynikami przyznanymi przez ludzkich oceniających była porównywalna do zgodności między samymi ludzkimi oceniającymi. Agarwal mówi, że on i Barzilay zaczęli dyskutować o tym, jak jej praca może zostać wykorzystana w edX.

Agarwal przytacza również pracę Roba Millera, który kieruje grupą projektowania interfejsów użytkownika w CSAIL. W ostatnich latach grupa Millera badała crowdsourcing, czyli dzielenie złożonych zadań na małe, dyskretne jednostki i udostępnianie ich przez Internet. W klasycznym scenariuszu crowdsourcingowym uczestnicy otrzymują niewielką kwotę — często zaledwie kilka centów — za każde wykonane zadanie. Grupa Millera opracowuje techniki organizowania zadań tak, aby wymagały jak najmniejszego czasu uczestników. Badacze opracowują również metody weryfikacji pracy uczestników, tak aby wyniki nie były zagrożone ani niekompetencją, ani złośliwością.

Miller prowadzi również kurs o nazwie Elements of Software Construction—6.005—w którym większość zadań domowych polega na pisaniu krótkich programów. Weryfikację, czy program robi to, co powinien, jest dość łatwa do zautomatyzowania, ale instruktorzy kursu chcą również zapewnić uczniom informacje zwrotne na temat przejrzystości ich kodu. Jesienią ubiegłego roku Miller zaczął wykorzystywać techniki crowdsourcingowe swojej grupy do przeprowadzania recenzji kodu. Zadania były przydzielane nie tylko TA i absolwentom MIT, którzy poświęcili swój czas na ochotnika, ale także uczniom w klasie. „Chcesz przyciągnąć uwagę tłumu, który składa się z uczniów — studentów kursu, studentów, którzy już go ukończyli — a także, miejmy nadzieję, ekspertów w tej dziedzinie i personelu dydaktycznego kursu — mówi Miller. Wyzwaniem jest nakłonienie ich do interakcji w sposób, który zapewni uczniom dobrą informację zwrotną. Jeśli kursy edX będą nadal przyciągać setki tysięcy studentów w semestrze, szybko stworzą ogromną populację potencjalnych oceniających.

Płacenie oceniającym będzie prawdopodobnie niepraktyczne, ale Agarwal wskazuje, że MITx już zapewnia tak zwane punkty karmy uczniom, którzy regularnie, wysokiej jakości wnoszą wkład na fora dyskusyjne, oraz że wysokie sumy punktów karmy zapewniają użytkownikom uprzywilejowany dostęp do aspektów strona edX – powiedzmy, możliwość moderowania postów na forach dyskusyjnych poświęconych poszczególnym kursom. Punkty Karmy mogą stanowić zachętę do oceniania w ramach crowdsourcingu.

Miller zgadza się. Inne fora z pytaniami i odpowiedziami w społeczności programistów zapewniają podobne oceny, które znani są z cytowania w życiorysach przez najlepszych. To dowód na to, że traktują to jak średnią ocen w świecie rzeczywistym — że to coś dla nich znaczy, mówi.

Ostatecznie, jak mówi Miller, ocenianie prawdopodobnie stanie się mieszanką rozwiązań, które będą częściowo automatyczne, a częściowo ludzkie gałki oczne. Na przykład w przypadku niektórych kursów automatyczny system oceniania, taki jak Barzilay, może dokonać wstępnego zaliczenia, z weryfikacją wyników, przekazaną tysiącom byłych uczniów.

Ale zakładając, że problem z ocenianiem można rozwiązać i że zostaną dodane wersje online większej liczby zajęć na terenie kampusu, czy studenci, którzy mają taką możliwość, będą preferować je od wersji konwencjonalnych?

Lawrence, który miał już duże doświadczenie w budowaniu fizycznych obwodów i nie zabrudził sobie rąk rzeczywistymi rezystorami i kondensatorami, mówi, że zależałoby to od treści kursu. Zdecydowanie wybrałbym wersję X kursu czysto teoretycznego, mówi. W rzeczywistości myślę, że wybrałbym dowolny kurs X w MIT, który został specjalnie dostosowany, aby zawierał niezbędny komponent praktyczny.

Ku i LaPenta są mniej ostrożni. Zrobiłbym to, mówi Ku. Zdecydowanie, mówi LaPenta. Naprawdę mi się podobało.

ukryć