Retrieval Practice for Improving Long-Term Retention in Anatomical Education: A Quasi-Experimental Study

Abstrakt

Det antas allmänt av studenter att inlärning sker under upprepade episoder av omläsning och utantill memorering av kursmaterial. Under de senaste decennierna har forskningen dock i allt högre grad visat att den nämnda föreställningen kan och bör förstärkas med inlärningsparadigm som till exempel retrieval practice (RP). RP uppstår när elever övar på att hämta sina konsoliderade semantiska minnen genom att informellt testa sig själva. Denna strategi resulterar i omkodning och omkonsolidering av befintliga semantiska minnen, vilket stärker deras scheman. Syftet med denna kvasi-experimentella design var att bedöma effekterna av implementeringen av RP på elevernas prestationer på slutprovet i en stor grundutbildning i Gross Anatomy. Det antogs att elevernas deltagande i RP under lektionen skulle förbättra deras prestationer på slutprovet i kursen. Deltagarna (N=248) deltog huvudsakligen i program för biovetenskap, kinesiologi och idrott. De svarade på RP-frågor med hjälp av TopHat©, en plattform för utbildningsprogram online. Resultaten av denna studie visade att elevernas prestationer på slutprovet förbättrades när eleverna ägnade sig åt RP. Det drogs slutsatsen att användningen av RP effektivt förbättrar inlärning och långvarig retention av semantiskt minne. Förutom den traditionella testningen "av" lärande, uppmuntras lärare att implementera testning, i form av RP, i sina klassrum "för" lärande.

Nyckelord

Minne; Fungerande minne; Hämtning; Hämtningspraktik; Inlärning;Cistanches effekter.

Introduktion

Inlärning av ny, semantisk (faktisk) information anses traditionellt av eleverna normalt inträffa under episoder av utantill utantill [1]. Historiskt sett har denna föreställning betonats, och i många fall fortfarande, betonats i vetenskapliga discipliner som anatomi. De senaste framgångarna i forskningen om lärande har visat att om lärare och elever drar fördel av hur semantiskt minne och dess processer fungerar, kan inlärning bli mer effektivt. Ett inlärningsparadigm, som använder sig av semantiskt minne, är hämtningspraktik. Retrieval practice (RP) hänvisar till användningen av testning som en form av lärande och är effektiv [2–7]. Denna studie undersökte användningen av RP och dess effektivitet i en stor grundutbildning i Gross Anatomy vid ett kanadensiskt universitet. Denna artikel argumenterar för att testning i form av RP bör användas som en metod för inlärning.

Klicka här för att fåfördelarna med Cistanche för att förbättra minnet

Minne: stadier och processer

Semantiskt minne, eller det av faktainformation, kan klassificeras som ett av fyra steg, där överföringen från ett stadium till nästa fullbordas av en av tre processer. Det första av dessa stadier är sensoriskt minne (SM) [8], där informationen som uppfattas av syn och audition [9] lagras som ett minne i den visuella och auditiva cortexen i cirka 2 s [10]. SM överförs sedan till arbetsminnet (WM), som tillfälligt hålls i den dorsolaterala prefrontala cortexen (DL-PFC). Liksom SM är WM också begränsad i både kapacitet och varaktighet och kan hålla i genomsnitt fem till sju föremål samtidigt, i upp till 12 s [11]. Det är inom WM som information kan manipuleras (t.ex. stärkas eller försvagas); sålunda sägs det att minnet i WM är i sitt labila tillstånd [12].

Minnet från WM överförs till både hippocampus (HPC) som färskt minne (RM) och associationscortex som långtidsminne (LTM) samtidigt. Denna process – den första registreringen av information – kallas kodning [13]. Kodning skapar ganska svaga representationer, eller scheman, av minnet. RM kan lagras i HPC i cirka 5 dagar [14] och överförs sedan till LTM. Till skillnad från andra stadier av minne är minnet i LTM i sitt permanenta tillstånd och kan lagras på obestämd tid. Denna process – där minnet stabiliseras från sitt labila tillstånd till sitt permanenta tillstånd – kallas konsolidering [13]. Semantiskt minne konsolideras av processen för långsiktig potentiering (LTP), genom vilken dess bearbetning i HPC resulterar i ökad synaptisk styrka [15]. Slutligen, möjligheten att komma åt minnet från LTM, returnera det till WM och använda det kallas återhämtning [13]. Den upprepade konsolideringen och hämtningen av minnet stärker de scheman som är associerade med det minnet [3]. Dessutom, ju starkare scheman är, desto lättare kommer informationen att komma ihåg.

Implementering av hämtningspraxis

Att dra fördel av de beskrivna neuroanatomiska processerna i form av RP är därför särskilt viktigt i utbildning. Forskare [t.ex. 2–7] har under de senaste decennierna visat att RP är en överlägsen mnemonisk enhet, jämfört med upprepad utantillkommande memorering på egen hand, för att förbättra det långsiktiga bevarandet av semantiskt minne. Dessutom kan effektiviteten av RP vara särskilt användbar inom högre utbildning, och ännu mer inom naturvetenskaplig utbildning [16], eftersom faktainformation ständigt levereras och förväntas läras in och komma ihåg korrekt. Till exempel, Dobson et al. [17] genomförde en veckolång studie av RP i inlärning av skelettmuskelanatomi med 72 Kinesiologistudenter för att visa att RP-strategier kombinerat med spridd inlärning genererade förbättrad återkallelse av information, jämfört med memorering och samlad inlärning. Vidare har Larsen et al. [18] genomförde en studie i naturliga miljöer för medicinska invånare som lärde sig myasthenia gravis och epileptiker. Deltagarna delades slumpmässigt in i två grupper, var och en ansvariga för att granska en neurologisk störning och sedan genomföra ett test på den andra. Ett test på båda neurologiska sjukdomarna 6 månader senare visade att RP resulterade i att testresultaten var 13 procent högre jämfört med studiens tillstånd.

Det är absolut nödvändigt att påpeka att återkoppling vid implementering av RP är särskilt viktigt [19], särskilt när RP implementeras med hjälp av igenkänningstest (t.ex. flervalsfrågor). Detta beror på att elever kan koda in felaktig information som korrekt [20] och därför kan konsolidera och sedan återskapa fel svar på efterföljande bedömningar [21]. Vidare är den kanske största utmaningen för en framgångsrik implementering av RP att de flesta elever inte tror att det fungerar [1]. Detta kan förklaras av elevens metakognitiva medvetenhet, eller avsaknaden av sådan, av testnings- och hämtningseffekterna [22]. Därför uppmuntras lärare att tillhandahålla forskningsinformerade bevis till sina elever för att övertyga dem om effektiviteten av RP innan de försöker använda det i sina klassrum.

Cistanche piller

Den nuvarande studien

Denna studie använde en kvasi-experimentell design i en stor grundutbildning i Gross Anatomy som var designad för studenter som ville lära sig om människokroppens viscerala system. Denna studie syftade till att ta itu med frågan, "Förbättrar elevernas deltagande i RP under lektionen deras prestationer på slutprovet i kursen?"

Material och metoder

Denna kvasi-experimentella studie undersökte effektiviteten av RP på elevernas lärande, och i sin tur deras prestationer, på slutprovet i en stor grundutbildning i Gross Anatomy vid Queen's University, Kingston, ON, Kanada. Kursen pågick under hela terminen i 12 veckor, med tre föreläsningar och ett 2-h labb i Anatomy Learning Center per vecka. Kursen diskuterade de grova anatomiska strukturerna i huvud, hals och bröstkorg, inklusive detaljerade beskrivningar av strukturernas neurovaskulatur. Instruktören använder vanligtvis instruktionsmetoder såsom användningen av kursboken och dokumentkameran för att undervisa i denna kurs, där de lyfter fram viktig textinformation och märker figurer och bilder, samt presenterar anatomiska prover och modeller som erhållits från Anatomy Learning Centre. De senaste åren, när RP inte praktiserades i den här klassen, var elevgenomsnittet mellan 65 och 70 procent. Denna studie godkändes av Health Sciences and Affiliated Teaching Hospitals Research Ethics Board (HSREB) vid Queen's University.

Deltagare

Alla deltagare (N=248) i denna studie var heltidsstudenter som var inskrivna i en stor grundutbildning i Gross Anatomy. För de flesta studenter var denna kurs ett krav för tillgodoräknande av sina respektive examina, och därför gick de flesta av dem regelbundet på alla föreläsningar. Dessa studenter var inskrivna i ett av tre program: tredje året Life Sciences (LISC) (N=60), andra året Kinesiology (KIN) (N=121) och tredje året Physical Education ( PHED) (N=43). Alla andra studenter, kollektivt klassificerade som "Andra" (N=24), registrerade sig för denna kurs som ett valfritt ämne. Deltagande i denna forskning var helt frivilligt och deltagarna var tvungna att ge informerat samtycke.

Cistanche-tillskott

Procedur

Alla inskrivna studenter deltog i denna studie. Deltagandet slutfördes på TopHat©, en online pedagogisk, icke-analytisk mjukvaruplattform som eleverna kunde ladda ner som en app på sina elektroniska enheter eller komma åt online viahttps://tophat.com/. Användningen av TopHat©, till skillnad från andra metoder såsom användningen av klicker, möjliggjorde tillämpningen av fördröjd hämtning - en grundläggande strategi för RP som gör hämtning ansträngande [23]. Studentanvändningsdata samlades in från TopHat©-servrar och avidentifierades. All analys gjordes med hjälp av dessa avidentifierade datamängder. Eleverna fick betyg för sitt deltagande, upp till högst 5 procent av det totala kursbetyget.

RP implementerades under de första 10 minuterna av varje föreläsning, varvid 6 till 10 frågor ställdes. Lika intervallavstånd användes under denna studie, där eleverna stimulerades att öva på hämtning av semantisk information, förståelse och tillämpning i lika tidsintervall. Denna strategi fungerade bra i den här kursen eftersom instruktören använde spiralkursen [24], där ny information skulle bygga på tidigare information på ett logiskt, sekventiellt sätt. De viktigaste begreppsområdena i denna kurs, och därmed de mest repetitiva RP-frågorna, handlade om neurovaskulaturen hos respektive grovanatomiska strukturer. Feedback i form av korrekta svar gavs till eleverna 1 dag efter varje RP-pass. Sluttentamen skrevs cirka 3 veckor efter kursens slut.

Alla frågor som ställdes under kursen, både i RP och på slutprovet, var flervalsfrågor (igenkänningsprov). Totalt ställdes 252 RP-frågor under terminen och totalt 148 frågor ställdes på slutprovet. RP användes för att studera studenternas kunskap om innerveringen av de viscerala systemen; Av alla frågor som ställdes på slutprovet var det alltså bara frågorna som behandlade innervation som stämde överens med frågorna som ställdes under RP. Dessa frågor, som uppgick till totalt 67 slutprovsfrågor, betecknades som helt kongruenta frågor (CCQs).

"Kongruens" hänvisar till graden av att en RP-fråga liknar en fråga som ställdes på slutprovet. Detta innebär inte att samma fråga ställdes under både genomförandet av RP och slutprovet; snarare ansågs två frågor kongruenta om samma kunskap som gäller den ena också gäller den andra. Till exempel, "Vilken av följande nerver innerverar tygmuskeln?" ställdes som en RP-fråga; en CCQ kongruent med denna fråga var "Vilken kranialnerv, om skadad, orsakar oförmågan att tugga?"

Alla andra frågor, som inte behandlade innervation och ställdes under RP men inte på slutprovet, betecknades som icke-kongruenta frågor (MCQs). Ett exempel på en NCQ var "Vilket av följande är inte ett ben i ansiktet?" Naturligtvis blev studenterna inte medvetna om dessa kategoriseringar och förväntades studera och lära sig all information som lärdes ut under kursen.

Dataanalys

Elevernas övergripande deltagande i RP erhölls från den tabellerade statistiken på TopHat©. Dessutom erhölls deras betyg för var och en av CCQ:erna från TopHat© och deras svarsblad för slutprov. All data tabellerades och dataanalys utfördes enligt demografi. Eleverna kategoriserades i en av två grupper baserat på graden av deras deltagande. Deltagande karakteriserades som det totala antalet RP-frågor som studenterna besvarade under terminen, oavsett hur korrekta svaren är. Den dikotoma gränsen för deltagande sattes till 85 procent på grund av en naturlig lucka i uppgifterna (se tabell 1), fastställd av en konsulterande statistiker vid fakulteten. Därför klassificerades elever som deltog i Mer än eller lika med 85 procent som hög RP-gruppen och de som deltog i<85% were classified as the low RP group. The participants in both groups were similar in terms of intellectual ability, as measured by their GPA before the commencement of the course.

Statistikpaketet för samhällsvetenskap (SPSS-statistik) användes för att analysera data. Statistisk signifikans sattes till sid<0.05. In all statistical analyses, the dependent variable was always student performance on the final exam; the independent variable was student participation in TopHat©. A Shapiro-Wilk test was conducted to test for the normality of both dependent and independent variables. This indicated that the data were non-normally distributed. Kendall's tau-b and Spearman's rank order correlations, as well as linear regression, were performed to determine the existence (or lack thereof) and strength of the relationship between the dependent and independent variables.

Resultat

Totalt 248 studenter deltog i denna studie, varav 200 deltog mer än eller lika med 85 procent av tiden; sålunda betecknades de som gruppen med hög RP. Resten (N=48) betecknades som låg RP-gruppen. Alla deltagare deltog till viss del under hela terminen. Tabell 2 sammanfattar demografin för varje grupp.

Medelbetyget för alla CCQs i RP under klassen för gruppen med hög RP var 91,6 procent (SD=1,6 procent ), medan deras genomsnittliga betyg för alla CCQs på slutprovet var 75,8 procent (SD{{6} },7 procent). På samma sätt var medelbetygen för gruppen med låg RP 73,5 procent (SD =2,1 procent ) respektive 62,3 procent (SD =1,6 procent). Dessa resultat indikerade att gruppen med hög RP presterade bättre på CCQs på slutprovet, jämfört med gruppen med låg RP.

När data analyserades enligt demografi, visades det att grupperna med hög RP presterade bättre på sina slutprov jämfört med grupperna med låg RP: KIN (p<0.001), LISC (p=0.031), PHED (p=0.046), and Others (p<0.001). These results are shown in Fig. 1.

A Shapiro-Wilk's test (p>0.05) utfördes för att testa för normalitet, vilket visade att variablerna var icke-normalfördelade. Kendall tau-b och Spearmans rank-order-korrelationer utfördes för att bedöma sambandet mellan studentdeltagande i RP och studentprestationer på slutprovet. Det fanns måttliga, positiva korrelationer mellan studentdeltagande i RP och studentprestationer på slutprovet, som var statistiskt signifikanta, τ_b=0.334, p<0.001, and r_s=0.420, p<0.001.

A Shapiro-Wilk's test (p>0.05) utfördes för att testa för normalitet, vilket visade att variablerna var icke-normalfördelade. Kendall tau-b och Spearmans rank-order-korrelationer utfördes för att bedöma sambandet mellan studentdeltagande i RP och studentprestationer på slutprovet. Det fanns måttliga, positiva korrelationer mellan elevernas deltagande i RP och elevernas prestationer på slutprovet, vilket var statistiskt signifikant, τb=0.334, s.<0.001, and rs=0.420, p<0.001.

Linjär regression kördes för att förstå effekterna av det dikotomiserade studentdeltagandet (satt till 85,00 procent) i RP på elevernas prestationer på slutprovet. Det visades att elevernas deltagande på CCQs i RP statistiskt signifikant förutspådde deras prestationer på CCQs på slutprovet, F(2, 245)=54.62, p.<0.001, accounting for 30.80% of the variation in student performance with an adjusted R2=30.30%.

Diskussion

Syftet med denna studie var att förstå effektiviteten av klassrumsbaserad RP på elevernas prestationer vid formella utvärderingar i en stor grundutbildning i Gross Anatomy. RP genomfördes under hela terminen. CCQs under RP behandlade specifikt innerveringen av de viscerala systemen i huvudet, nacken och bålen.

Dataanalyser visade att användningen av RP i klassrummet var statistiskt signifikant associerad med förbättrad elevprestation vid formella utvärderingar. Närmare bestämt, studenter som var inskrivna i PHED såväl som de som tog kursen som valfritt fick mest nytta av implementeringen av RP, jämfört med LISC- och KIN-studenterna. Dessutom visades det att LISC-eleverna i både låga och höga RP-grupper presterade bättre än eleverna från andra program. En möjlig förklaring till dessa fynd kan vara att de studenter som deltog mer frekvent var mer samvetsgranna, och att samvetsgrannhet kan vara den faktiska drivkraften för ökad slutprovsprestation. En annan förklaring kan vara att LISC-studenterna, jämfört med KIN-studenterna, var elever på högstadiet som generellt ville söka sig till professionella skolor – särskilt medicin. Icke desto mindre var implementeringen av RP förknippad med förbättrade studentprestationer på slutprovet, oavsett program. Implikationerna av denna forskning visar att implementering av RP förbättrar inlärningsupplevelser och bevarande av semantisk information i anatomisk utbildning. Även om dessa fynd är särskilt viktiga inom discipliner som anatomi, kan RP framgångsrikt implementeras i vilken annan disciplin som helst.

Cistanche tubulosa

Begränsningar

En av de största begränsningarna var kanske att eleverna kan ha engagerat sig i pedagogiska tekniker för kamratundervisning när de försökte svara på RP-frågor, trots att de upprepade gånger avskräckts från att göra det. Om en grupp elever svarade på RP-frågor tillsammans, är det troligt att endast en av dem framgångsrikt kan ha hämtat minnet från LTM, medan de andra bara har insett att svaret var korrekt.

Dessutom skulle implementeringen av en randomiserad experimentdesign under strikta, laboratoriekontrollerade förhållanden ha varit oetiskt eftersom elever i kontrollgruppen skulle ha hamnat i underläge på grund av de positiva effekterna av RP på experimentgruppen. Detta gjorde det svårt att redogöra för flera faktorer, såsom tidigare kunskaper och nivå av intresse för anatomi, som kan ha påverkat resultaten av denna studie.

Slutligen bedömde denna studie inte effekten av NCQs på elevernas prestationer. Hittills har ingen av författarna känd studie genomfört en sådan undersökning. Om det skulle visas att NCQs under RP uppvisade negativa implikationer på studentprestationer vid formella utvärderingar, bör framtida forskning försöka minska dessa negativa effekter.

Slutsatser

Denna studie undersökte implikationerna av implementeringen av RP i en stor grundutbildning i Gross Anatomy. Det visades att deltagande i RP var associerat med förbättrade elevers prestationer vid formella utvärderingar. Dessa fynd visade att RP förbättrar långsiktig bevarande av semantisk information och därigenom förbättrar lärandet, åtminstone inom anatomisk utbildning. Denna studie har visat att implementeringen av RP framgångsrikt ger positiva konsekvenser i klassrumsmiljöer, där strikta experimentella metoder inte etiskt kan användas. Sammantaget uppmuntras lärare att motivera sina elever att implementera RP på egen hand. Dessutom uppmuntras lärare att genomföra testning, i form av RP, i sina klassrum "för" lärande utöver den traditionella testningen "av" lärande i form av formella utvärderingar.

Referenser

1. Karpicke JD, Butler AC, Roediger HL. Metakognitiva strategier i elevens lärande: övar eleverna apportering när de studerar på egen hand? Minne. 2009.

2. Carpenter SK, Pashler H, Wixted JT, Vul E. Effekterna av tester på lärande och glömska. Mem Cogn. 2008.

3. Karpicke JD, Roediger HL. Den avgörande betydelsen av apportering för lärande. Vetenskap. 2008. https://doi.org/10.1126/science.1152408.

4. Kuo T, Hirshman E. Undersökningar av testeffekten. Am J Psychol. 1996. https://doi.org/10.2307/1423016.

5. Roediger HL, Karpicke JD. Testförbättrad inlärning: att ta minnestester förbättrar långsiktig retention. Psychol Sci. 2006;17:249–55.

6. Toppino TC, Cohen MS. Testeffekten och retentionsintervallet. J Exp Psychol. 2009. https://doi.org/10.1027/1618-3169.56.4. 252.

7. Wheeler M, Ewers M, Buonanno J. Olika frekvenser av att glömma efter studie kontra testförsök. Minne. 2003.

8. Dharani K. The Biology of Thought: en neuronal mekanism i Generation of Thought – en ny molekylär modell. Akademisk press. 2014.

9. Stein BE, Stanford TR, Rowland BA. Den neurala grunden för multisensorisk integration i mellanhjärnan: dess organisation och mognad. Värme Res. 2009.

10. Sligte IG. Detaljerat sensoriskt minne, slarvigt arbetsminne. Front Psychol. 2010.

11. Tur SJ, Vogel EK. Visuell arbetsminneskapacitet: från psykofysik och neurobiologi till individuella skillnader. Trender Cogn Sci. 2013. https://doi.org/10.1016/j.tics.2013.06.006.

12. Lee JLC, Nader K, Schiller D. En uppdatering om uppdatering av minneskonsolidering. Trender Cogn Sci. 2017. https://doi.org/10.1016/j. tics.2017.04.006.

13. McDermott KB, Roediger HL. Minne (kodning, lagring, hämtning). I: Biswas-Diener R, Diener E, redaktörer. Noba läroboksserie: Psykologi. Illinois: DEF förlag. 2020.

14. Frankland P, Bontempi B. Organisationen av nyare och avlägsna minnen. Nat Rev Neurosci. 2005. https://doi.org/10.1038/nrn1607.

15. Moncada D, Ballarini F, Martinez MC, Frey JU, Viola H. Identifiering av sändarsystem och inlärningstaggmolekyler involverade i beteendetaggning under minnesbildning. Proc Natl Acad Sci USA. 2011. https://doi.org/10.1073/pnas.1104495108.

16. Karpicke JD, Blunt JR. Hämtningspraktik ger mer lärande än utvecklande studier med konceptkartläggning. Vetenskap. 2011.

17. Dobson JL, Perez J, Linderholm T. Distribuerad hämtningspraxis främjar överlägsen återkallelse av anatomiinformation. Anat Sci Educ. 2017.

18. Larsen DP, Butler AC, Roediger HL. Upprepade tester förbättrar långsiktig retention jämfört med upprepad studie: en randomiserad kontrollerad studie. Med Educ. 2009.

19. Pashler H, Cepeda NJ, Wixted JT, Rohrer D. När underlättar feedback inlärning av ord? J Exp Psychol Lär Mem Cogn. 2005.

20. Rowland CA, DeLosh EL. Mnemoniska fördelar med hämtningspraktik vid korta retentionsintervall. Minne. 2015.

21. Brown G, Bull J, Pendlebury M. Att bedöma studenternas lärande i högre utbildning. London: Routledge. 2013.

22. Bjork RA, Dunlosky J, Kornell N. Självreglerat lärande: föreställningar, tekniker och illusioner. Annu Rev Psychol. 2013.

23. Pyc MA, Rawson KA. Testa hypotesen för hämtningsansträngning: Leder större svårigheter att återkalla information till högre minnesnivåer? J Mem Lang. 2009;60:437–47.

24. Bruner JS. Utbildningsprocessen. Cambridge: Harvard University Press. 1960.

Mohammad B. Azzam1,2; Ronald A. Easteal 2.

1. Pedagogiska fakulteten, Western University, London, ON N6G 1G7, Kanada

2. Institutionen för biomedicinska och molekylära vetenskaper, Queen's University, Kingston, ON K7L 3N6, Kanada