Operationalizing Optimization in a Middle School Virtual Engineering Internship
Operationalizing Optimization in a Middle School Virtual Engineering Internship
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在中学虚拟工程实习中实施优化
DOI：
10.1007/s10956-020-09826-8
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发表时间：
2020
影响因子：
4.4
通讯作者：
Barber, Jacqueline
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Montgomery, Ryan;Greenwald, Eric;Crane, Samuel;Krakowski, Ari;Barber, Jacqueline
新的国家科学标准提高了对学生表现的关注，并提供了一套科学和工程实践的核心，但有关如何评估这些实践的指导才刚刚出现在文献中。这对于下一代科学标准（NGSS）工程、技术和科学应用（ETS）标准中阐述的以工程设计为重点的概念和实践尤其如此。在这项工作中，我们提出了一个学生的认知模型来评估学生设施的工程设计实践的优化。我们在一组以工程为重点的中学单元中实施这种认知模型，称为虚拟工程实习（VEIS）。为了在我们的VEI中操作优化的工程设计实践，我们首先将优化分解为两个更具体的子行为：探索性和系统性。然后，我们设计了指标，提供这些行为的证据，并将从数字设计工具中观察到学生点击流数据。我们根据从研究试验中获得的分布对这些指标进行了归一化。我们讨论这些行为和指标之间的现有相关性。
New national science standards have elevated attention to student performance with a core set of science and engineering practices, yet guidance about how to assess these practices is only just emerging in the literature. This is particularly true for the set of engineering design–focused concepts and practices articulated in the Next Generation Science Standards’ (NGSS) Engineering, Technology, and Application of Science (ETS) standards. In this work, we present a model of student cognition for assessing student facility with the engineering design practice of optimization. We operationalize this model of cognition within a set of engineering-focused units for middle school, framed as Virtual Engineering Internships (VEIs). To operationalize the engineering design practice of optimization within our VEIs, we first broke optimization down into two more specific sub-behaviors: exploration and systematicity. We then designed metrics that provide evidence of those behaviors and would be observable given student clickstream data from a digital design tool. We normalized these metrics based on the obtained distributions from a research trial. We discuss the existing correlations between these behaviors and metrics.
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