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データサイエンス教育をもっと身近にする

すべての学習者がデータサイエンス教育にアクセスできるように改善すること。

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目次

データサイエンスの教育は貴重な機会を提供するけど、みんながアクセスできるわけじゃない。もっと多くの人にデータサイエンス教育を提供するのは、その人たちだけじゃなく、分野全体にとっても良いことだよ。教育がこの目標を達成する一番の方法だけど、データサイエンスの教師の多くは教え方の正式なトレーニングを受けていない。私たちは、プロの科学者から高校生まで、いろんなオーディエンスと関わってきた経験から教え方のアイデアを形作ってきたんだ。私たちは、モチベーション、インクルーシブ(包括性)、リアリズムの3つの主要なアイデアに焦点を当てている。これらのアイデアを教育にどう取り入れるかについての考えを共有するよ。

モチベーションが大事な理由

データサイエンスを学ぶのは難しい場合がある。新しい学習者は、難しいテーマに圧倒されることが多い。モチベーションがないと、彼らは続けられずに失敗してしまうことも。学生が苦しむと、自分はこの科目が得意じゃないと思いがち。私たちは、その考え方を変えたい。才能は固定されたものじゃなく、誰でも練習を通じて向上できる成長マインドセットを促すべきだ。

一番のモチベーションは、学生が興味を持つ質問や問題から来る。データサイエンスは多くのトピックをカバーしていて、学生は自分の興味と学びをつなげられる。この個人的なつながりは、プログラミングや統計を学びたいという気持ちよりも、しばしばやる気を引き出すんだ。

教育のインクルーシブ化

データサイエンスの分野には多様性が欠けてる。革新や理解を深めるためには、データサイエンス教育をもっと包括的にしないといけない。数少ない人しかフィールドに代表されていないと、仕事がうまくいかない。教育は、データサイエンスを誰もが利用できるようにすることに焦点を当てる必要があるんだ。これは、代表されていないグループにリソースやサポートを与え、彼らが参加できる道を作ることを意味する。

特に資金不足の学校の子どもたちには、データサイエンス教育に入るための多くの障壁がある。そういう子どもたちは、他の子たちと同じように早い段階でデータサイエンスを学ぶチャンスがないかもしれない。支援や意識を提供することで、このパターンを変えて、もっと多くの機会を作ることができる。目標は、誰もがデータサイエンス教育にアクセスしやすくすることだよ。

現実的な教育

実際の応用がデータサイエンス教育には不可欠。学生が学んでいる内容が現実の問題にどのように関連しているかを見ると、最高の学びが生まれる。実践的なアプローチが必要で、学生はコミュニティのデータ科学者の仕事を模倣したプロジェクトに取り組むべきだ。

データサイエンスの分野は急速に進化しているから、教育者も学び続ける方法を見つける必要がある。変化に合わせて教育方法やコース内容を更新する。目指すのは、データサイエンスのスキルを教えるだけじゃなく、学生が直面するかもしれない現実の課題に備えることだ。

教室プロジェクト

私たちの教育経験は、様々なプロジェクトから来ている。一つのプログラムでは、データサイエンスを学ぶチャンスがなかったかもしれない若者たちを支援している。学術的、財政的、社会的なサポートを提供していて、リアルな状況に備えるプログラムなんだ。私たちは、教え方や学生にとって何が一番効果的かを学び続けているよ。

別の取り組みは、多様な機関からのゲノム研究への参加を増やすことに焦点を当ててる。私たちの目標は、背景やリソースに関係なく、みんなが研究に貢献するチャンスを持つことを確実にすることだ。

学生の自信を育む

多くの学生はデータサイエンスを学ぶ中で困難に直面すると落ち込んでしまう。学生の自信を育て、間違いを犯すのが大丈夫だと示すことが大事。間違いは学びの自然な一部だからね。

学生をやる気にさせるためには、データサイエンスの面白い部分を早めに見せることを提案するよ。例えば、コースの終わりまで待つのではなく、最初からデータビジュアライゼーションを取り入れる。視覚的なプロジェクトを作ることは学生をやる気にさせ、達成感を与えるんだ。

自信を育む実践的な方法

  1. 早めにワクワクを見せる: 学生にできるだけ早く面白いプロジェクトを見せる。楽しいデータビジュアライゼーションやインタラクティブなアプリを見せて。

  2. 成長マインドセットを促す: 学生に練習を通じて上達することを教える。「まだ学んでないだけだよ」と言うようなフレーズを使う。

  3. 課題を認める: データサイエンスは難しいこともあるって思い出させる。それに苦しむのは普通なんだと。

  4. サポートする: 学生にあなたが助けるためにいることを伝える。このサポートが大きな違いを生む。

  5. 小さな成功を祝う: 小さな達成を認識し、祝うことで自信を育てる。

  6. 比較を避ける: 学生同士を比べないように促す。みんなスタート地点が違うからね。

  7. 空欄を埋めるプロジェクトを作る: 学生がプロジェクトの一部を終えると、自分の作品に対する所有感が生まれるんだ。

間違いの価値

間違いを恐れるべきじゃない。学びの一部だよ。私たちはエラーを覚えやすいから、理解する助けになる。学生は、自分が知らないことに対して快適に感じる必要がある。講師が困難を乗り越える様子を見ることは価値がある。なぜなら、それが学生に未知のことに対処する方法を示すから。

私たちのプログラムでは、間違いはプロセスの普通の一部だと明確にしている。学生が直面する課題や間違いについて話すことを促している。このことが、みんなが苦しんでいることを理解する助けになるし、彼らはひとりじゃないんだ。

教室で間違いを奨励する

  • 自分のエラーを共有: 講師として、自分の間違いを共有して、学生の経験を普通のものにする。

  • 問題解決をモデルにする: 授業中に間違えた時、学生に修正してもらう。

  • 未知を楽しむ: 学生がすぐには答えられない質問をしたら、それを認め、一緒に探求する。

  • ドラフトを奨励: 学生に粗いドラフトでも大丈夫だとリマインドする。後で改善できるからね。

  • 質問を普通のことにする: 「質問はありますか?」から「どんな質問がありますか?」に会話をシフトして、参加を促す。

快適な雰囲気を作る

学びは学生が自分らしくいられる快適な環境で最も効果的。ユーモアやふざけた感じを使うことで緊張を和らげ、学びを強化できる。講師は学生との個人的なつながりを持つべきだ。

軽やかな教室のアイデア

  • 楽しいデータを使う: 学生が共感できる軽いデータトピックを分析する、映画やキャンディの好みなど。

  • ビジュアルを取り入れる: ポイントを示すために漫画やGIFを使って、雰囲気を軽く保つ。

  • ふざけることに参加する: フンワリとした質問をアイスブレイクに使って、楽しくオープンな環境を促進する。

  • 休憩を含める: 学生がチャットしてリラックスできる休憩を設けて、フレッシュさを保つ。

入学障壁を解消する

多くの人がデータサイエンスに入る際に課題に直面している、特に代表されていないコミュニティから来ている人たち。こういった問題への意識が大事。教育は、収入の不安や技術へのアクセスといった障壁を打破する助けになるんだ。

問題をより理解しているにも関わらず、不均衡はまだ存在する。例えば、リソースの多い学校が資金不足の学校よりも早くデータサイエンスの授業を導入できる。サポートやデータサイエンスへの露出を提供することで、これらの障壁を逆転させることができるんだ。

障壁を減らすための実践的なステップ

  • メンターを提供する: 学生を指導できるメンターとつなげて、挑戦を乗り越える手助けをする。

  • 重いコストを避ける: 学生が高価なコンピュータを必要としないように、クラウドリソースを使う。

  • 理解のための調査: 学生の興味やニーズを探るための調査を実施する。

  • オフィスアワーを奨励する: オフィスアワーは、困っている人だけでなく、みんなが利用できることを明確にする。

現実のスキルに焦点を当てる

教育者として、学生がキャリアの興味を追求できるように準備するのが私たちの仕事だ。これには技術的なスキルだけでなく、ソフトスキルも教えることが含まれる。学生は効果的にコミュニケーションを取ったり、チームの一員として働くことを学ぶ必要がある。

教育は、現実のデータサイエンスの仕事の要求を反映すべきだ。講師はフィードバックを与えたり、プロジェクトで一緒に作業したりするような協力的なスキルに焦点を当てるべきだ。

現実のスキルを実装する

  • チームワークを実践する: 学生がプロジェクトで一緒に作業するアクティビティを取り入れる。

  • コミュニケーションを教える: 助けを求める方法、プレゼンテーションの仕方、効果的なメールの書き方などを学ぶ授業を含める。

  • 実データを使用する: 学生が実際のデータを使って学びを適用できるようにする。

  • フィードバックを奨励する: 学生が互いに学べるように正式なコードレビューを行う。

カリキュラムを定期的に更新する

教育は、データサイエンスのような成長する分野に合わせて変わる必要がある。これは、コースの資料を定期的に更新して最新の状態を保つことを意味する。教育者はカリキュラムを永久的なものとは見なすべきじゃない。代わりに、継続的な改善の哲学を採用すべきだよ。

継続的な改善のための戦略

  • バージョン管理: オープンソースツールを使ってカリキュラムの変更や更新を追跡する。

  • 学生に調査: 学生のコースへの感情を測るために、定期的にチェックインする。

  • 変更を文書化: 各クラスの繰り返しについてのメモを保持して、何がうまくいっているか、何が改善できるかを追跡する。

結論

データサイエンス教育は、個人や社会にとって大きな可能性を持っている。でも、それをみんながアクセスできるようにしないといけない。モチベーション、インクルーシブ(包括性)、リアリズムに焦点を当てることで、教育者は学生をこの分野で成功させる力を与えられる。すべての学習者を支えるための実践的なステップを踏むことで、データサイエンスの明るい未来を作ることができる。分野が成長するにつれて、私たちがこの分野を教えるために使うアプローチも進化させて、みんなが成功できるチャンスを持てるようにしよう。

オリジナルソース

タイトル: Motivation, inclusivity, and realism should drive data science education

概要: Data science education provides tremendous opportunities but remains inaccessible to many communities. Increasing the accessibility of data science to these communities not only benefits the individuals entering data science, but also increases the field's innovation and potential impact as a whole. Education is the most scalable solution to meet these needs, but many data science educators lack formal training in education. Our group has led education efforts for a variety of audiences: from professional scientists to high school students to lay audiences. These experiences have helped form our teaching philosophy which we have summarized into three main ideals: 1) motivation, 2) inclusivity, and 3) realism. To put these ideals better into practice, we also aim to iteratively update our teaching approaches and curriculum as we find ways to better reach these ideals. In this manuscript we discuss these ideals as well practical ideas for how to implement these philosophies in the classroom.

著者: Candace Savonen, Carrie Wright, Ava M. Hoffman, Elizabeth M. Humphries, Katherine E. L. Cox, Frederick J. Tan, Jeffrey T. Leek

最終更新: 2023-05-09 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://arxiv.org/abs/2305.06213

ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2305.06213

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。

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