Geeft MIT de boerderij weg?

Op een vrijdagochtend afgelopen april zat Bethany LaPenta, een tweedejaarsstudent elektrotechniek en computerwetenschappen, in haar kamer in Simmons achter haar computer en at een kom Apple Jacks. Ze was in haar pyjama en elektronische dansmuziek stroomde uit de luidsprekers van de computer. Maar ze controleerde haar e-mail niet of werkte haar Facebook-profiel niet bij. Ze deed examen voor haar cursus Circuits and Electronics, 6.002.

Circuits and Electronics was de eerste cursus die werd aangeboden via MITx, een ambitieus project dat tot doel heeft de educatieve MIT-ervaring online te reproduceren voor een wereldwijd publiek, met videocolleges, virtuele laboratoriumexperimenten en automatisch beoordeelde huiswerkopdrachten en examens. Maar de online studenten die in maart met de cursus begonnen, liepen ongeveer een maand achter op 20 MIT-studenten, waaronder LaPenta, die het systeem op de campus testten.

Het was essentieel om vooraf problemen op te lossen, aangezien het MITx-team zich in onbekende wateren waagde. We hadden geen idee wat er zou gebeuren, zegt Anant Agarwal, een professor in elektrotechniek en computerwetenschappen (EECS) die 6.002 doceert. We zouden ons schamen als er maar 500 mensen zich voor hadden aangemeld. Maar het zou een groot succes zijn als er 10.000 zouden zijn. Toen de cursus, genaamd 6.002x, in maart 2012 live ging, schreven zich meer dan 154.000 mensen in. Uiteindelijk zouden 7.157 online studenten 6.002x halen, net zoveel als 6.002 in 40 jaar aan het MIT.

In mei werd het toch al enorme experiment in online leren nog groter toen MIT en Harvard de oprichting aankondigden van edX , een gezamenlijk initiatief - ondersteund door $ 30 miljoen van elke school - dat online cursussen zou aanbieden, niet alleen van de stichtende partners, maar ook van andere universiteiten. Het technologische platform dat voor MITx is gebouwd, zou als basis dienen voor het edX-platform.

De voordelen van MITx voor een wereldwijd publiek waren duidelijk. MITx wordt geanimeerd door een gevoel van verplichting om het menselijk potentieel te maximaliseren, schreef de Kroniek van het hoger onderwijs ’s Kevin Carey. Het is gewoon onhoudbaar om wereldwijd leiderschap te claimen in het onderwijzen van een planeet van zeven miljard mensen als je je educatieve aanbod oppot voor een paar duizend gelukkigen die samenleven op een klein stukje land.

De voordelen voor MIT waren daarentegen onduidelijker. Beheerders spraken over de mogelijkheid om slechts een bescheiden vergoeding in rekening te brengen aan MITx-studenten die certificaten van meesterschap wilden; de eerste cursus werd gratis aangeboden, en op het moment van de pers was edX bezig om te worden opgenomen als een non-profitorganisatie. MIT leek erop uit om een ​​product weg te geven - een MIT-opleiding - waarvoor het ongeveer $ 200.000 rekent. Zal edX Harvard en MIT failliet laten gaan? vroeg een kop op Forbes website van het tijdschrift.

Agarwal is echter van mening dat edX de onderwijservaring moet verbeteren op een manier waar MIT-studenten niet minder baat bij hebben dan degenen die online cursussen volgen. We hebben technologie - computertechnologie, internettechnologie - echt niet toegepast op het onderwijs, zegt hij. Met online leren kunnen we het onderwijs echt opnieuw uitvinden. Hij zegt dat het programma de waarde van een MIT-opleiding op de campus daadwerkelijk zal vergroten, door professoren en onderwijsassistenten directer met studenten te laten werken door hen te bevrijden van de tijdrovende verplichtingen om les te geven en te beoordelen. Niet-gegradueerde cursussen zouden kunnen overnemen wat Agarwal het leerlingwezen-model noemt, waarin studenten semesterlange onderzoeksprojecten uitvoeren onder facultaire begeleiding. Mensen op de campus krijgen een heel andere ervaring, zegt hij. Je kunt een veel betere, verbeterde ervaring creëren dan een pure online ervaring. En alleen studenten op de campus kunnen MIT-graden ontvangen.

EdX zou ook de pool van aanvragers voor MIT kunnen uitbreiden, stelt Agarwal. Hij zegt al dat het een objectles geeft in de strengheid van een MIT-opleiding. Op het online prikbord gewijd aan 6.002x heb ik discussies gezien die zeggen: 'Wauw, dit is moeilijk', zegt hij. Mensen praten over het krijgen van een nieuw respect voor MIT-studenten.

Het OCW-precedent
MITx is ontstaan ​​uit een reeks bijeenkomsten over een periode van vijf jaar, waarin Rafael Reif, toen de provoost van het Instituut, overlegde met docenten, beheerders en studentenvertegenwoordigers over hoe technologie de kwaliteit van het onderwijs op de campus kon verbeteren. Het programma ging van start in december 2011 en Reif benoemde Agarwal formeel tot directeur in maart 2012; in mei trad Agarwal af als directeur van CSAIL om president van edX te worden. Dit najaar organiseert MITx (de naam verwijst nu naar MIT-cursussen die worden aangeboden via edX) naast 6.002x twee nieuwe online lessen: Introduction to Solid State Chemistry en Introduction to Computer Science and Programming. Harvard en de University of California, Berkeley, zullen elk ook twee cursussen over edX aanbieden. Vanaf daar, edX cursusaanbod zal uitbreiden volgens de interesse van professoren en de vraag van studenten.

Maar in veel opzichten bouwt MITx voort op het tien jaar oude OpenCourseWare (OCW)-initiatief van het Instituut, dat MIT-cursusmateriaal, zoals syllabi en dictaten - en uiteindelijk, in sommige gevallen, collegevideo's - online zette. Toen het debuteerde, wekte ook OCW speculatie op of het in het belang van MIT was.

Veel mensen stelden soortgelijke vragen, zegt Agarwal. Maar het was in veel opzichten erg goed voor MIT. Een daarvan is dat MIT bekend kwam te staan ​​als een grote universiteit van de wereld. Meer specifiek, zegt hij, heeft het het merk MIT geholpen. Het bracht veel goodwill bij MIT en werving werd een stuk eenvoudiger.

Inderdaad, in een onderzoek uit 2010 meldde 57 procent van de MIT-studenten dat ze op de hoogte waren van OCW voordat ze zich bij MIT aanmeldden, en van hen zei 31 procent dat OCW een significante of zeer significante invloed had op hun beslissing om deel te nemen. Onder afgestudeerde studenten was dat respectievelijk 45 en 30 procent. Uit een afzonderlijke facultaire enquête bleek dat 34 procent van de docenten die materiaal op OCW hadden gepost, vond dat de site hun professionele reputatie had verbeterd, en 58 procent van alle respondenten vond dat OCW de reputatie van hun afdeling had verbeterd. Beschouw edX en MITx als de volgende grote stap, zegt Agarwal. Veel van dezelfde dingen die OCW goed hebben gemaakt voor MIT, blijven hier van toepassing.

Experimenteel platform
Vanaf het begin, zegt Agarwal, was MITx bedoeld als een platform om pedagogische experimenten uit te voeren. Hoewel hij terughoudend is om te speculeren over hoe die experimenten eruit zouden kunnen zien - voor hem is een deel van de aantrekkingskracht van het project de openheid ervan - geeft hij een paar voorbeelden op basis van de ervaring van hem en zijn collega's met 6.002x.

De organisatie van 6.002x weerspiegelde die van een conventionele cursus op de campus, met lezingen en leesopdrachten in een voorgeschreven volgorde, wekelijkse probleemsets die de beheersing van de concepten die tijdens de colleges en het lezen werden gepresenteerd, en laboratoriumexperimenten die ervoor zorgden dat de concepten levendig. Maar, suggereert Agarwal, MITx zou die formule kunnen variëren, bijvoorbeeld door studenten eerst problemen voor te leggen en hen te verplichten de informatie op te graven die nodig is om ze op te lossen. Met duizenden studenten die elke benadering tegelijkertijd toepassen, zou een vergelijking van de twee statistisch zinvol zijn. De examenprestaties van studenten zouden de relatieve verdiensten van elk aangeven.

Evenzo, zegt Agarwal, mochten studenten in 6.002x de juistheid van hun antwoorden op huiswerkproblemen controleren; als ze de antwoorden fout hadden, konden ze de problemen herwerken en opnieuw indienen. Sommige studenten in de testgroep op de campus waren van mening dat dit hun begrip van de stof verbeterde; ze waren in staat om fouten in hun redenering te identificeren en te corrigeren. Je wist precies wanneer je het goed had en wanneer niet, zegt 6.002x student David Ku '12. Met een fysieke P-set ga je gewoon door totdat je niets anders kunt bedenken, en je denkt: 'Dit is 70 procent waarschijnlijk dat het goed gaat', en je levert het in. En je denkt misschien niet er nooit meer over, tenzij je specifiek je P-set neemt en deze vervolgens vergelijkt met de antwoordenset, wat volgens mij de meeste mensen niet doen.

Andere studenten meldden echter dat ze hun antwoorden gewoon willekeurig zouden aanpassen - bijvoorbeeld vermenigvuldigen of delen met 2π - totdat ze correct waren. Maar nogmaals, de schaal van de online cursus is zo groot dat duizenden studenten onbeperkte cheques kunnen krijgen, duizenden studenten weinig of geen cheques kunnen krijgen en hun examenprestaties kunnen worden vergeleken.

Het platform dat is gebouwd door [edX-hoofdwetenschapper] Piotr Mitros, Dave Ormsbee en de rest van ons ontwikkelingsteam stelt ons in staat om verschillende groepen studenten iets andere ervaringen te geven, zodat we dit soort tests kunnen doen, zegt Agarwal.

Gerichte energieën
Het ontwikkelen van nieuwe onderwijstechnologieën hoeft natuurlijk niet te betekenen dat ze gratis aan de rest van de wereld worden vrijgegeven. Maar door dit te doen, meent Agarwal, krijgt edX een omvang en een wereldwijd bereik waardoor het zijn middelen kan concentreren, technische normen kan vaststellen en schaalvoordelen kan realiseren die veel sneller bruikbare resultaten opleveren.

We proberen al een paar decennia verschillende initiatieven op de campus te doen, zegt Agarwal. Maar er is geen standaardisatie. Iedereen heeft zijn eigen ding gedaan. Groot denken kan dienen als een bliksemafleider voor mensen om samen te komen en al hun inspanningen op één vector te concentreren, zodat je iets veel, veel groters kunt doen.

We werken samen met Harvard en gaan ook samenwerken met andere universiteiten over de hele wereld, voegt hij eraan toe. Dus ik denk dat dit een krachtvermenigvuldigingseffect creëert.

Voor potentiële donoren is een project dat belooft de kwaliteit van het onderwijs in ontwikkelingslanden te verbeteren ook aantrekkelijker dan een project waarvan de begunstigden studenten zijn die het geluk hebben om naar MIT en Harvard te gaan. Agarwal zegt dat edX al in gesprek is met verschillende stichtingen en particuliere filantropen. Velen van hen hebben contact opgenomen met ons , hij zegt. Een non-profitbenadering om het onderwijs te democratiseren, is voor hen van groot belang.

En het opbouwen van een internationale gemeenschap van gebruikers heeft als neveneffect dat er een internationale gemeenschap van ontwikkelaars ontstaat. Het technische platform is nog steeds een werk in uitvoering, maar zodra het gestabiliseerd is, is edX van plan om de onderliggende code vrij te geven onder een open-sourcelicentie. Het voordeel om dat te doen in plaats van het alleen te doen, is dat je de gemeenschap kunt laten ontwikkelen en verbeteren, zegt Agarwal. Ik bedoel, dit is een enorme taak.

Inderdaad, tot Agarwal's verbazing wachtten 6.002x-studenten niet eens op de release van de edX-broncode voordat ze meededen. Omdat mensen om verbeteringen hebben gevraagd, geven veel van de studenten zelf ons stukjes code en technologieën die we nu maken wereldwijd verkrijgbaar, zegt hij. Bijvoorbeeld, zegt Piotr Mitros, een student schreef een online leerboekviewer die beter werkte dan de MITx-versie op mobiele apparaten; een ander schreef een programma waarmee studenten de cursusvideo's van YouTube konden downloaden om ze offline te bekijken. Verschillende studenten schreven gebruikersscripts voor Firefox die substantiële functionaliteit aan het cursusmateriaal toevoegden - van kleine dingen zoals een volumeregeling voor de videospeler tot grotere dingen zoals betere visualisatie van welke problemen worden beoordeeld of integratie van de sociale componenten, zegt Mitros.

De openheid van edX wierp afgelopen voorjaar meer directe vruchten af ​​voor de MIT-studenten in het experimentele gedeelte van 6.002. Op de MITx-site waren twee discussieforums gewijd aan de cursus, een voor de MIT-studenten en een andere voor degenen buiten de campus. De externe cursus had een groter gebruikersbestand, dus het online forum reageerde veel beter, zegt LaPenta. In de interne cursus stel je een vraag en een paar dagen later krijg je antwoord. Terwijl je bij de online cursus een vraag zou stellen en drie of vier reacties binnen 30 minuten zouden verschijnen.

Omdat de externe studenten een maand achterliepen op de studenten op de campus, waren ze niet veel hulp bij probleemsets, die specifieke deadlines hadden. Maar LaPenta zegt dat ze op het forum vertrouwde om voor examens te studeren. Als er een concept was waar ik onduidelijk over was, bleken vijf andere mensen dezelfde vraag te hebben, zegt ze. Het was erg handig voor examens. Agarwal voegt eraan toe dat studenten die de tijd namen om vragen op het forum te beantwoorden, ook hun eigen begrip van de stof hebben versterkt. Je leert iets pas echt als je het moet leren, zegt hij.

Testrit
Voor de studenten in de experimentele groep op de campus hadden de meeste voordelen van het MITx-platform echter te maken met de technologieën zelf, niet met het feit dat 154.000 andere mensen ze ook gebruikten. Verschillende studenten noemden het gemak van videocolleges. Ik leidde dit semester vijf lessen, dus het zou een stuk moeilijker zijn geweest om naar college te gaan, te reciteren en alles te doen, zegt LaPenta. Het was veel handiger voor mij dan een beperkte tijd dat ik naar college moest gaan. Bovendien, voegt ze eraan toe, werk ik beter later op de avond.

Ku zegt dat hij, in tegenstelling tot LaPenta, de colleges doorgaans elke week op hetzelfde tijdstip bekeek. Maar je kunt ze met elke snelheid bekijken, van 0,75 van de normale tot 1,5, zegt hij. 1.5 leek me vrij goed te werken. Ze hebben ook de stem gemoduleerd, dus het is niet hoger met de snelheidsverhoging.

Als je een kopie van de aantekeningen wilt, staat het al voor je neus, voegt David Lawrence '14 toe, die ook de pilot MITx-klasse heeft gevolgd. Alles wat in de lezing is geschreven of gezegd, is gewoon al getranscribeerd. De dia's zijn aanwezig.

LaPenta zegt dat ze de virtuele lab-component van de cursus, een webgebaseerde simulator van een circuitkit, op prijs stelde. De simulaties online waren erg nauwkeurig, zegt ze. Je sleept de elementen gewoon naar het circuit en drukt op 'Simuleren'. Als student in 6.01, Inleiding tot elektrotechniek en computerwetenschappen, had LaPenta haar hand geprobeerd om fysieke circuits te bouwen, en ze miste het niet. Je wilt niet zitten met het debuggen van een circuit dat je gelijk hebt, maar één element is kapot, wat een geval was dat een paar keer was gebeurd in 6.01 toen we onze circuits aan het prototypen waren, zegt ze. Met de online simulator hoefde u zich niet bezig te houden met de technische details van 'Oh, werkt de draad in deze weerstand niet?' - technieken die uw leren echt vertragen.

En je hoeft je geen zorgen te maken dat er iets in brand vliegt, voegt ze er lachend aan toe.

Bevrijdingen
Tijdens de lancering van 6.002x gaven de professoren nog steeds traditionele lezingen aan die studenten die niet in het experimentele gedeelte zaten, en zowel zij als de TA's waren bezig met het oplossen van problemen met het platform zelf, dus de geautomatiseerde tools waren niet zo bevrijdend als ze hadden kunnen zijn. Toch vonden Agarwal, de TA's en Gerald Sussman, een professor in elektrotechniek en een van de docenten van de cursus, tijd om twee keer per week af te spreken met de studenten in het experimentele gedeelte. Natuurlijk ging een deel van de discussie over manieren om MITx te verbeteren, wat Ku goed uitkwam, aangezien hij als tweede-semester senior vrijwillig had aangeboden voor de experimentele sectie, voornamelijk om deel te nemen aan de ontwikkeling van het MITx-platform. Maar afgezien van de onvermijdelijke discussies over het oplossen van MITx-bugs, leek het gesprek veel vrijer dan gebruikelijk bij een recitatie. Lawrence herinnert zich bijvoorbeeld een bespreking van de afleiding van de complexe impedantie met behulp van de Laplace-transformatie, iets dat niet wordt behandeld in 6.002, evenals een gesprek met Sussman over hamradio's.

Gerry liet me een tijdje foto's zien van een grote zender met een spoel zo groot als een kleine auto, zegt Lawrence. Het was erg leuk om daar met de professoren te praten, vaak over gebieden van circuits die niet strikt binnen het cursusmateriaal vielen - alleen maar interessante dingen. Ku is het daarmee eens. Ik ging vooral met de professoren rondhangen, zegt hij.

Agarwal stelt dat MITx ook zal leiden tot een meer interdisciplinair undergraduate-onderwijs. Hij wijst erop dat een aantal deelnemers aan het experimentele gedeelte werktuigbouwkundestudenten waren die de cursus al lang wilden volgen, maar niet konden. Ze zeiden dat in het verleden het parcours van 6.002 in strijd was met een verplicht mechanisch parcours, zegt hij. Binnen de afdeling werken we vrij zorgvuldig om ervoor te zorgen dat typische vakken die studenten in een semester volgen niet met elkaar in conflict komen qua tijd, maar we doen dit niet over de hele campus.

Volgens het leerlingwezenmodel zou MITx ook interdisciplinair onderzoek kunnen aanmoedigen door studenten flexibiliteit te geven bij het kiezen van projecten. Een project kan bijvoorbeeld concepten uit de elektrotechniek toepassen op biologische vragen, of natuurkunde gebruiken om economische problemen aan te pakken.

De beoordelingsuitdaging
De theorie dat edX TA's en professoren meer tijd geeft om rechtstreeks met studenten te werken, gaat ervan uit dat beoordeling geautomatiseerd kan worden. Dat was misschien het geval in 6.002x, waar de antwoorden op de meeste huiswerk- en examenvragen numerieke waarden of wiskundige uitdrukkingen waren, maar de veronderstelling geldt niet voor alle cursussen die via het programma worden aangeboden.

Het automatiseren van beoordelingen is een van de belangrijkste onderzoeksvragen die edX zal beantwoorden, maar het is geenszins een nieuw probleem voor MIT-onderzoekers. EECS-professor Regina Barzilay werkt op het gebied van natuurlijke taalverwerking, dat op zoek is naar algoritmen om teksten in vrije vorm te begrijpen. De groep van Barzilay heeft systemen ontwikkeld die automatisch een oud alfabet ontcijferden en de betekenis van woorden in een handleiding van een videogame afleidden door het spel te spelen. Maar ze hebben ook technieken voorgesteld om de automatische beoordeling van essays te verbeteren. Vorig jaar evalueerde een drietal onderzoekers van de Educational Testing Service een van die technieken en gebruikte het om essayvragen te scoren over de GRE General Test en de Test of English as a Foreign Language. Ze ontdekten dat de overeenkomst tussen de scores en die toegekend door menselijke beoordelaars vergelijkbaar was met de overeenkomst tussen menselijke beoordelaars zelf. Agarwal zegt dat hij en Barzilay zijn begonnen te bespreken hoe haar werk op edX kan worden toegepast.

Agarwal haalt ook het werk aan van Rob Miller, die de User Interface Design Group bij CSAIL leidt. De afgelopen jaren heeft de groep van Miller onderzoek gedaan naar crowdsourcing, of het opsplitsen van complexe taken in kleine, discrete eenheden en deze via internet uit te voeren. In het klassieke crowdsourcingscenario krijgen deelnemers een klein bedrag - vaak slechts een paar cent - voor elke taak die ze voltooien. De groep van Miller bedenkt technieken om taken zo te organiseren dat ze zo min mogelijk tijd van de deelnemers in beslag nemen. De onderzoekers ontwikkelen ook methoden om het werk van deelnemers te verifiëren, zodat de resultaten niet worden aangetast door incompetentie of boosaardigheid.

Miller geeft ook een cursus genaamd Elements of Software Construction—6.005—waarin de meeste huiswerkopdrachten bestaan ​​uit het schrijven van korte programma's. Controleren of een programma doet wat het moet doen, is vrij eenvoudig te automatiseren, maar de cursusleiders willen studenten ook feedback geven over de duidelijkheid van hun code. Afgelopen herfst begon Miller de crowdsourcing-technieken van zijn groep te gebruiken om codebeoordelingen uit te voeren. Taken werden niet alleen uitbesteed aan TA's en MIT-alumni die hun tijd vrijwillig besteedden, maar ook aan studenten in de klas. Je wilt putten uit een menigte die bestaat uit je studenten - de studenten van de cursus, de studenten die de cursus al hebben gevolgd - en hopelijk ook experts in het veld en het onderwijzend personeel van de cursus, zegt Miller. De uitdaging is om ze met elkaar te laten communiceren op een manier die goede feedback geeft aan de studenten. Als edX-cursussen honderdduizenden studenten per semester blijven trekken, zullen ze snel een enorme populatie potentiële beoordelaars produceren.

Het betalen van beoordelaars zal waarschijnlijk onpraktisch zijn, maar Agarwal wijst erop dat MITx al zogenaamde karmapunten verstrekt aan studenten die regelmatig hoogwaardige bijdragen leveren aan de discussieforums, en dat hoge karmapuntentotalen gebruikers bevoorrechte toegang verlenen tot aspecten van de edX-site, bijvoorbeeld de mogelijkheid om berichten te modereren op de discussieforums die aan bepaalde cursussen zijn gewijd. Karmapunten kunnen een stimulans zijn voor crowdsourced-beoordeling.

Molenaar is het daarmee eens. Andere vraag-en-antwoordforums in de programmeergemeenschap, zegt hij, bieden vergelijkbare beoordelingen, waarvan bekend is dat hoogscoorders op hun cv citeren. Dat is het bewijs dat ze het behandelen als een soort gemiddelde van een cijfer in de echte wereld - dat het iets voor hen betekent, zegt hij.

Uiteindelijk, zegt Miller, zal de beoordeling waarschijnlijk een mix van oplossingen worden, die deels automatisch en deels menselijke oogbollen zullen zijn. Voor sommige cursussen zou bijvoorbeeld een automatisch beoordelingssysteem zoals dat van Barzilay een eerste voldoende kunnen zijn, waarbij de verificatie van de resultaten werd uitbesteed aan duizenden oud-studenten.

Maar ervan uitgaande dat het beoordelingsprobleem kan worden opgelost en dat er online versies van meer lessen op de campus zullen worden toegevoegd, zullen studenten die de mogelijkheid hebben, de voorkeur geven aan de conventionele versies?

Lawrence, die al uitgebreide ervaring had met het bouwen van fysieke circuits en het niet eens was om zijn handen vuil te maken met echte weerstanden en condensatoren, zegt dat dit afhangt van de inhoud van de cursus. Ik zou zeker de X-versie van een puur theoretische opleiding volgen, zegt hij. Ik denk zelfs dat ik elke X-cursus binnen MIT zou volgen die specifiek is toegesneden op het noodzakelijke praktische onderdeel.

Ku en LaPenta zijn minder omzichtig. Ik zou het doen, zegt Ku. Absoluut, zegt LaPenta. Ik heb er echt van genoten.

zich verstoppen