Ger MIT bort gården?

En fredagsmorgon i april i fjol, var Bethany LaPenta, som är sophomore el-ingenjör och datavetenskap major, i sitt rum i Simmons, satt vid sin dator och åt en skål med Apple Jacks. Hon var i sin pyjamas och elektronisk dansmusik strömmade från datorns högtalare. Men hon kollade inte sin e-post eller uppdaterade sin Facebook-profil. Hon tog ett prov för sin kurs i kretsar och elektronik, 6.002.

Circuits and Electronics var den första kursen som erbjöds genom MITx, ett ambitiöst projekt som syftar till att reproducera MITs utbildningsupplevelse online för en världsomspännande publik, med videoföreläsningar, virtuella labbexperiment och automatiskt betygsatta hemuppgifter och tentor. Men onlinestudenterna som började ta kursen i mars låg ungefär en månad efter 20 MIT-studenter – inklusive LaPenta – som provkörde systemet på campus.

Förhandsfelsökning var avgörande, eftersom MITx-teamet gav sig ut i okända vatten. Vi hade ingen aning om vad som skulle hända, säger Anant Agarwal, professor i elektroteknik och datavetenskap (EECS) som undervisar i 6.002. Vi hade skämts om bara 500 personer anmälde sig till det. Men det skulle bli en stor framgång om 10 000 gjorde det. När kursen, kallad 6.002x, gick live i mars 2012, registrerade sig mer än 154 000 personer. Till slut skulle 7 157 onlinestudenter klara 6 002 gånger – så många som skulle kunna ta 6 002 på 40 år vid MIT.

I maj växte det redan massiva experimentet med onlineinlärning ännu större när MIT och Harvard tillkännagav bildandet av edX , ett gemensamt initiativ – med stöd av 30 miljoner dollar från varje skola – som skulle erbjuda onlinekurser inte bara från dess grundande partners utan också från andra universitet. Den tekniska plattformen byggd för MITx skulle fungera som grunden för edX-plattformen.

Fördelarna med MITx för en världsomspännande publik var uppenbara. MITx är animerad av en känsla av skyldighet att maximera mänsklig potential, skrev Krönika för högre utbildning är Kevin Carey. Det är helt enkelt ohållbart att göra anspråk på globalt ledarskap när det gäller att utbilda en planet med sju miljarder människor när du samlar dina utbildningserbjudanden för några tusen lyckligt lottade som bor tillsammans på en liten yta.

Fördelarna med MIT var å andra sidan mer oklara. Administratörer talade om möjligheten att endast ta ut en blygsam avgift av MITx-studenter som ville ha behärskningsbevis; den inledande kursen erbjöds kostnadsfritt och vid presstillfället var edX i färd med att införlivas som en ideell organisation. MIT verkade vara angelägen om att ge bort en produkt – en MIT-utbildning – som den tar ut cirka 200 000 dollar för. Kommer edX att sätta Harvard och MIT ur drift? frågade en rubrik på Forbes tidningens hemsida.

Agarwal anser dock att edX bör förbättra den pedagogiska upplevelsen på ett sätt som gynnar MIT-studenter inte mindre än de som går kurser online. Vi har verkligen inte tillämpat teknik – datorteknik, internetteknik – på utbildning, säger han. Med onlineinlärning kan vi verkligen uppfinna utbildning på nytt. Han säger att programmet faktiskt kommer att öka värdet av en MIT-utbildning på campus, låta professorer och lärarassistenter arbeta mer direkt med studenter genom att befria dem från de tidskrävande skyldigheterna att föreläsa och betygsätta. Grundkurser kan anta vad Agarwal kallar lärlingsmodellen, där studenter driver terminslånga forskningsprojekt under fakultetsvägledning. Människor på campus får en helt annan upplevelse, säger han. Du kan skapa en mycket bättre, utökad upplevelse än en ren onlineupplevelse. Och endast studenter på campus kan få MIT-grader.

EdX kan också utöka poolen av sökande till MIT, hävdar Agarwal. Redan, säger han, ger det en objektlektion i rigoriteten för en MIT-utbildning. På onlineanslagstavlan tillägnad 6 002x har jag sett diskussioner som säger: 'Wow, det här är svårt', säger han. Folk pratar om att få en ny respekt för MIT-studenter.

OCW-prejudikatet
MITx växte fram ur en serie möten under en tidsperiod på fem år, där Rafael Reif, då institutets provost, rådgjorde med fakulteten, administratörer och studentrepresentanter om hur tekniken skulle kunna förbättra kvaliteten på utbildning på campus. Programmet lanserades i december 2011 och Reif utsåg formellt Agarwal till dess direktör i mars 2012; i maj avgick Agarwal som chef för CSAIL för att bli VD för edX. I höst är MITx (namnet hänvisar nu till MIT-kurser som erbjuds genom edX) värd för två nya onlinekurser utöver 6.002x: Introduktion till fast tillståndskemi och Introduktion till datavetenskap och programmering. Harvard och University of California, Berkeley, kommer också att erbjuda två kurser på edX. Därifrån, edX kursutbud kommer att expandera i enlighet med professorernas intresse och studenters efterfrågan.

Men på många sätt bygger MITx på institutets decenniumgamla OpenCourseWare (OCW)-initiativ, som lägger MIT-kursmaterial som kursplaner och föreläsningsanteckningar – och i slutändan, i vissa fall, föreläsningsvideor – online. När den debuterade, väckte OCW också spekulationer om huruvida det var i MIT:s intresse.

Många ställde liknande frågor, säger Agarwal. Men det var väldigt bra för MIT i många avseenden. En är att MIT kom att bli känt som ett stort universitet i världen. Mer specifikt, säger han, hjälpte det varumärket MIT. Det gav mycket välvilja till MIT, och rekryteringen blev mycket enklare.

I en undersökning från 2010 rapporterade 57 procent av MIT-studenterna att de hade varit medvetna om OCW innan de ansökte till MIT, och av dem sa 31 procent att OCW hade ett betydande eller mycket betydande inflytande på deras beslut att delta. Bland doktoranderna var siffrorna 45 respektive 30 procent. En separat fakultetsundersökning visade att 34 procent av fakulteten som hade lagt upp material på OCW ansåg att webbplatsen hade förbättrat sin professionella status, och 58 procent av alla tillfrågade ansåg att OCW hade förbättrat sina institutioners rykte. Tänk på edX och MITx som nästa stora steg, säger Agarwal. Många av samma slags saker som gjorde OCW bra för MIT fortsätter att gälla här.

Experimentell plattform
Från början, säger Agarwal, var MITx tänkt som en plattform för att genomföra pedagogiska experiment. Även om han är ovillig att spekulera om hur dessa experiment kan se ut - för honom är en del av projektets överklagande dess öppna slut - han ger några exempel baserat på hans och hans kollegors erfarenhet av 6.002x.

Organisationen av 6.002x speglade den för en konventionell kurs på campus, med föreläsningar och läsuppgifter som följde en föreskriven ordning, veckouppsättningar av problem som testade elevernas behärskning av begreppen som presenterades i föreläsningarna och läsningen, och laboratorieexperiment som gjorde att de begrepp levande. Men, föreslår Agarwal, MITx skulle kunna variera den formeln - till exempel genom att presentera eleverna med problem först och kräva att de gräver upp den information som behövs för att lösa dem. Med tusentals studenter som använder varje tillvägagångssätt samtidigt, skulle en jämförelse av de två vara statistiskt meningsfull. Studenternas provprestationer skulle indikera de relativa meriterna för var och en.

På liknande sätt, säger Agarwal, i 6.002x fick eleverna kontrollera riktigheten av sina svar på läxproblem; om de fick fel svar kunde de omarbeta problemen och skicka in igen. Några studenter i testgruppen på campus ansåg att det förbättrade deras förståelse av materialet; de kunde identifiera och korrigera brister i sina resonemang. Du visste exakt när du fick saker rätt och när du inte gjorde det, säger 6.002x eleven David Ku '12. Med ett fysiskt P-set fortsätter du bara att gå tills du inte kan komma på något annat, och du kommer på 'det här är 70 procent sannolikt att det kommer att bli rätt', och du lämnar in det. Och du kanske inte tänker om det någonsin igen om du inte specifikt tar ditt P-set och sedan jämför det med svarsuppsättningen, vilket jag inte tror att de flesta gör.

Andra elever rapporterade dock att de helt enkelt skulle ändra sina svar slumpmässigt – multiplicera eller dividera med 2π, säg – tills de var korrekta. Men återigen, omfattningen av onlinekursen är så stor att tusentals studenter kan erbjudas obegränsade kontroller, tusentals studenter kan erbjudas få eller inga kontroller, och deras provprestationer kan jämföras.

Plattformen byggd av [edX chefsforskare] Piotr Mitros, Dave Ormsbee och resten av vårt utvecklingsteam tillåter oss att ge olika grupper av elever lite olika erfarenheter så att vi kan göra den här typen av tester, säger Agarwal.

Fokuserade energier
Att utveckla ny pedagogisk teknik behöver naturligtvis inte betyda att de släpps gratis ut i världen. Men att göra det, tror Agarwal, kommer att ge edX en storlek och global räckvidd som hjälper den att koncentrera resurser, etablera tekniska standarder och realisera skalfördelar som kommer att ge mycket mer användbara resultat mycket snabbare.

Vi har försökt göra olika initiativ på campus i ett par decennier, säger Agarwal. Men det finns ingen standardisering. Alla har gjort sin egen grej. Att tänka stort kan fungera som en blixtledare för människor att samlas och fokusera all sin ansträngning längs en vektor, så att du kan göra något mycket, mycket större.

Vi har samarbetat med Harvard, och vi kommer också att arbeta med andra universitet runt om i världen, tillägger han. Så jag tror att detta skapar en kraftmultiplikatoreffekt.

För potentiella givare är ett projekt som lovar att förbättra utbildningskvaliteten i utvecklingsvärlden också mer tilltalande än ett projekt vars förmånstagare är studenter som har turen att gå på MIT och Harvard. Agarwal säger att edX redan pratar med flera stiftelser och privata filantroper. Många av dem tog kontakt oss , han säger. Ett icke-vinstdrivande synsätt på att demokratisera utbildning är något av stort intresse för dem.

Och att bygga en internationell gemenskap av användare har bieffekten att skapa en internationell gemenskap av utvecklare. Den tekniska plattformen är fortfarande ett pågående arbete, men när den väl har stabiliserats planerar edX att släppa den underliggande koden under en öppen källkodslicens. Fördelen med att göra det istället för att göra det på egen hand är att du kan få samhället att utvecklas och förbättra det, säger Agarwal. Jag menar, det här är en enorm uppgift.

Till Agarwals förvåning väntade faktiskt 6.002x studenter inte ens på att edX-källkoden skulle släppas innan de gick in. Eftersom människor har begärt förbättringar ger många av eleverna själva oss bitar av kod och teknologier som vi nu gör tillgängligt över hela världen, säger han. Till exempel, säger Piotr Mitros, en student skrev en onlineläroboksläsare som fungerade bättre än MITx-versionen på mobila enheter; en annan skrev ett program som låter studenter ladda ner kursvideorna från YouTube för offlinevisning. Flera elever skrev användarskript för Firefox som lade till betydande funktionalitet till kursmaterialet – från små saker som en volymkontroll för videospelaren till större saker som bättre visualisering av vilka problem som graderas eller integrering av de sociala komponenterna, säger Mitros.

Öppenheten i edX gav mer direkt utdelning för MIT-studenterna i experimentdelen av 6.002 förra våren. MITx-webbplatsen var värd för två diskussionsforum dedikerade till kursen, ett för MIT-studenter och ett annat för dem utanför campus. Den externa kursen hade en större användarbas, så onlineforumet var mycket mer lyhört, säger LaPenta. I den interna kursen ställde du en fråga och några dagar senare fick du svar. Medan du med onlinekursen skulle lägga upp en fråga och tre eller fyra svar skulle dyka upp inom 30 minuter.

Eftersom de externa studenterna var en månad efter studenterna på campus var de inte till mycket hjälp med problemuppsättningar, som hade specifika förfallodatum. Men LaPenta säger att hon förlitade sig på forumet för att studera inför prov. Om det fanns ett koncept som jag var otydlig med så visade det sig att fem andra personer hade samma fråga, säger hon. Det var till stor hjälp vid prov. Agarwal tillägger att elever som tog sig tid att svara på frågor på forumet också befäste sin egen förståelse av materialet. Man lär sig aldrig något riktigt förrän man måste lära ut det, säger han.

Provköra
För studenterna i den experimentella gruppen på campus hade dock de flesta fördelarna med MITx-plattformen att göra med själva teknologierna, inte det faktum att 154 000 andra människor också använde dem. Flera studenter nämnde bekvämligheten med videoföreläsningar. Jag skötte fem lektioner den här terminen, så det hade varit mycket svårare att gå på föreläsning, gå på recitation, göra allt, säger LaPenta. Det var mycket bekvämare för mig än en begränsad tid att jag var tvungen att gå på föreläsning. Dessutom, tillägger hon, jobbar jag bättre senare på natten.

Ku säger att han till skillnad från LaPenta vanligtvis tittade på föreläsningarna vid samma tidpunkt varje vecka. Men du kan titta på dem i vilken hastighet som helst, från ,75 av de vanliga till 1,5, säger han. 1,5 verkade fungera ganska bra för mig. De modulerade också rösten, så den blir inte högre med hastighetsökningen.

När du vill ha en kopia av anteckningarna ligger den redan framför dig, tillägger David Lawrence '14, som också tog pilotklassen MITx. Allt som skrevs eller sas i föreläsningen är bara redan transkriberat. Rutschbanorna tillhandahålls.

LaPenta säger att hon uppskattade kursens virtuella labbkomponent, en webbaserad simulator av ett kretspaket. Simuleringarna på nätet var verkligen korrekta, säger hon. Du drar bara elementen på kretsen och trycker på 'Simulera.' Som student i 6.01, Introduktion till elektroteknik och datavetenskap, hade LaPenta försökt sig på att bygga fysiska kretsar, och hon missade det inte. Du vill inte sitta där och felsöka en krets som du har rätt men ett element är trasigt, vilket var ett fall som hände 6.01 några gånger när vi prototypade våra kretsar, säger hon. Med onlinesimulatorn behövde du inte ta itu med de tekniska detaljerna i 'Åh, fungerar inte tråden i det här motståndet?' - tekniker som verkligen saktar ner din inlärning.

Och du behöver inte oroa dig för att något ska brinna, tillägger hon och skrattar.

Befrielser
Under lanseringen av 6.002x presenterade professorerna fortfarande traditionella föreläsningar för de studenter som inte fanns i den experimentella delen, och både de och TA:erna felsökte själva plattformen, så de automatiserade verktygen var inte så befriande som de kunde ha varit. Ändå hittade Agarwal, TAs och Gerald Sussman, professor i elektroteknik och en av kursens lärare, tid att träffas två gånger i veckan med eleverna i experimentdelen. Naturligtvis fokuserade en del av diskussionen på sätt att förbättra MITx, vilket passade Ku bra, med tanke på att han som senior på andra terminen hade anmält sig frivilligt till den experimentella sektionen främst för att delta i MITx-plattformsutvecklingen. Men bortom de oundvikliga diskussionerna om att fixa MITx-buggar, verkade konversationen mycket mer frigående än vad som var typiskt vid en recitation. Lawrence, till exempel, minns att han diskuterade härledningen av den komplexa impedansen med hjälp av Laplace-transformen, något som inte tas upp i 6.002 – liksom ett samtal med Sussman om skinkradio.

Gerry ägnade lite tid åt att visa mig bilder på en stor sändare med en induktor så stor som en liten bil, säger Lawrence. Det var väldigt roligt att prata med professorerna där, ofta om områden i kretslopp som inte var strikt inom kursmaterialet – bara intressanta saker. Ku håller med. Jag gick mest bara för att umgås med professorerna, säger han.

Agarwal hävdar att MITx kommer att leda till en mer tvärvetenskaplig grundutbildning också. Han påpekar att ett antal deltagare i experimentdelen var maskinteknikstudenter som länge velat gå kursen men inte kunnat. De sa att tidigare var kursen 6.002 i konflikt med en obligatorisk mekanisk kurs, säger han. Inom institutionen arbetar vi ganska noggrant för att se till att typiska kurser som studenter läser under en termin inte kommer i konflikt när det gäller tider, men vi gör inte detta över campus.

Enligt lärlingsmodellen kan MITx också uppmuntra tvärvetenskapliga studier genom att ge eleverna flexibilitet i deras val av projekt. Ett projekt kan till exempel tillämpa begrepp från elektroteknik till biologiska frågor, eller använda fysik för att ta itu med frågor inom ekonomi.

Betygsutmaningen
Teorin att edX kommer att ge TA:er och professorer mer tid att arbeta direkt med studenterna förutsätter att betygsättning kan automatiseras. Det kan ha varit fallet i 6.002x, där svaren på de flesta läx- och tentafrågor var numeriska värden eller matematiska uttryck, men antagandet kommer inte att gälla för alla kurser som erbjuds genom programmet.

Hur man automatiserar betyg är en av de stora forskningsfrågorna som edX kommer att ta itu med, men det är inte på något sätt ett nytt problem för MIT-forskare. EECS-professorn Regina Barzilay arbetar inom området bearbetning av naturliga språk, som söker algoritmer för att skapa mening med fria texter. Barzilays grupp har utvecklat system som automatiskt dechiffrerade ett gammalt alfabet och härledde betydelsen av ord i en videospelsmanual genom att spela spelet. Men de har också föreslagit tekniker för att förbättra automatisk bedömning av uppsatser. Förra året utvärderade en trio av forskare vid Educational Testing Service en av dessa tekniker, och använde den för att hjälpa till att göra uppsatsfrågor på GRE General Test och Test of English as a Foreign Language. De fann att överensstämmelsen mellan dess poäng och de som tilldelas av mänskliga betygsättare var jämförbar med överenskommelsen mellan mänskliga graderare själva. Agarwal säger att han och Barzilay har börjat diskutera hur hennes arbete skulle kunna användas på edX.

Agarwal citerar också arbetet av Rob Miller, som leder User Interface Design Group på CSAIL. Under de senaste åren har Millers grupp forskat kring crowdsourcing, eller dela upp komplexa uppgifter i små, diskreta enheter och driva ut dem över Internet. I det klassiska crowdsourcing-scenariot får deltagarna en liten summa – ofta bara några cent – ​​för varje uppgift de slutför. Millers grupp tar fram tekniker för att organisera uppgifter så att de kräver så lite av deltagarnas tid som möjligt. Forskarna utvecklar också metoder för att verifiera deltagarnas arbete, så att resultaten inte äventyras av vare sig inkompetens eller illvilja.

Miller undervisar också i en kurs som heter Elements of Software Construction—6.005—i vilken de flesta hemuppgifter består av att skriva korta program. Att verifiera att ett program gör vad det ska är ganska lätt att automatisera, men kurslärarna vill också ge eleverna feedback om tydligheten i deras kod. Förra hösten började Miller använda sin grupps crowdsourcing-tekniker för att utföra kodgranskning. Uppgifter gick inte bara ut till TA:er och till MIT-alumner som gav sin tid frivilligt, utan även till elever i klassen. Du vill dra på en skara som består av dina elever – studenterna i kursen, studenterna som redan har gått kursen – samt, förhoppningsvis, experter på området och kursens lärare, säger Miller. Utmaningen är att få dem att interagera tillsammans på ett sätt som ger bra feedback till eleverna. Om edX-kurser fortsätter att dra hundratusentals studenter per termin, kommer de snabbt att producera en enorm population av potentiella betygsättare.

Att betala betygsättare kommer förmodligen att vara opraktiskt, men Agarwal påpekar att MITx redan tillhandahåller så kallade karmapoäng till studenter som gör regelbundna bidrag av hög kvalitet till diskussionsforumen, och att höga karmapoängsummor ger användarna privilegierad tillgång till aspekter av edX-webbplats – säg möjligheten att moderera inlägg på diskussionsforum för särskilda kurser. Karmapoäng kan ge ett incitament för crowdsourcing-gradering.

Miller håller med. Andra fråge-och-svar-forum i programmeringscommunityt, säger han, ger liknande betyg, som högpoängare har varit kända för att citera i sina CV. Det är ett bevis på att de behandlar det som en verklig typ av medelbetyg - att det betyder något för dem, säger han.

I slutändan, säger Miller, kommer betygsättning förmodligen att bli en blandning av lösningar, som delvis kommer att vara automatiska och delvis mänskliga ögonglober. För vissa kurser, till exempel, kan ett automatiskt betygssystem som Barzilays göra ett första godkänt, med verifiering av resultaten till tusentals tidigare studenter.

Men om man antar att betygsproblemet kan lösas och att onlineversioner av fler lektioner på campus kommer att läggas till, kommer studenter som har möjlighet att föredra dem framför de konventionella versionerna?

Lawrence, som redan hade lång erfarenhet av att bygga fysiska kretsar och saknade att smutsa ner händerna med faktiska motstånd och kondensatorer, säger att det skulle bero på kursinnehållet. Jag skulle definitivt gå X-versionen av en rent teoretisk kurs, säger han. Jag tror faktiskt att jag skulle ta vilken X-kurs som helst inom MIT som var speciellt skräddarsydd för att inkludera den nödvändiga praktiska komponenten.

Ku och LaPenta är mindre försiktiga. Det skulle jag, säger Ku. Definitivt, säger LaPenta. Jag njöt verkligen.

Dölj