3.091xIntroductiontoSolid‐StateChemistry

M.J. Cima

30913.091• Students learn chemical principles through the solid statethe solid state

• Underlying theme:  “The chemical bond determines properties”determines properties  

• Emphasis on linking basic concepts with applicationsapplications

• Unique among first year chemistry courses across the nationacross the nation

• Satisfies the Chemistry GIR

edx platformedx platform• Nothing like OCW

• No 50 minutes lectures• 10 minutes of lecture or screencast on a topic followed by self assessment tools

• Homework, exams, and finals• Certificate earning course• Free• Courses have the same intellectual content as the MIT course they are based on

Demo edxDemoedx

Whydo this?Whydothis?• Research consistently shows equivalent learningResearch consistently shows equivalent learning outcomes for residence‐based courses and on‐line learning

• Superior outcomes are achieved by a combination of residence based‐learning and on‐line content

3091x development3.091xdevelopment• Preparation began June 2012• Key staff

• One TA over summerOne TA over summer• Full time edx person.  Additional half time edx person• Production/engineering

• Full time video editor• 1.5 FTE engineering

• Part time admin support• Five forum moderators (paid)• Four “community TAs”Four  community TAs• Two to five beta checkers

• Lecture video derived mostly from 2011 lectures. Only a few segments from 2012.• 330 lecture segments (50 unused)• 65 screencasts

• Six additional video segments produced in 2011 via Dreyfus grant• La nch 10/15/12 Final 1/11/13• Launch 10/15/12  ‐ Final 1/11/13

Student participationStudentparticipation28,512

3,4022 186 2 1482,186 2,148

Using but not taking examsUsingbutnottakingexams

15,000 students using 

Taking exams

but not taking exams

Whowere these people?Whowerethesepeople?

• E it s r e as part of final e am• Exit survey as part of final exam• Responded to question “Which of the following categories best describes your primary area ofcategories best describes your primary area of employment? (Select one)”

Representation of studentsRepresentationofstudents

• 13 0% were graduate students• 13.0% were graduate students• 28.9% were University students1 0% it ll t d t• 1.0% were community college students

• 9.7% were high school students

Large numbers of teachersLargenumbersofteachers

• 0.7% teachers at professional schools• 3.9% were University teachers• 1.2% were community college teachers• 2.9% were K‐12 teachers• 8.7% were teachers of all types

OutcomesOutcomesclass: numerically correct answer; closed 

book*edx:   first attempt to answer numerically 

correct score; open book

* Does not reflect partial credit

Howwouldyoucharacterizeyourexperiencei h 3091 ?with3.091x?

27.4%

10.5%

59.6%

1863 d1863 responders

Future directionsFuturedirections• Improved assessment tools• Concentrate future screencasts on solving problems

• 3 091 problem bank• 3.091 problem bank• Integration of 3.091 and 3.091x

• How do we maximize the benefits of having all• How do we maximize the benefits of having all this content and assessment tools?

• Should the on‐line content be “required”?q• Should Fall 2013 be a large change or a small change?

InputsInputs• DMSE faculty retreat• DMSE undergraduate committee• Society of Undergraduate Materials Scientists (SUMS) meeting

ll 2011 d 2012 3 091 l i• Fall 2011 and 2012 3.091 course evaluations• Survey of 2011 and 2012 Fall 3.091 students• Shankar Raman and Jo Flessner‐FilzenShankar Raman and Jo Flessner Filzen

Proposed experimentProposedexperiment• The on‐line content will replace the text(s)

• Lectures take advantage of the new textg• Summarize the on‐line content and more questions are taken from the class. 

Problems are done on the board and demonstrations are emphasized. 

• Two one hour recitations.  

• Assessment is based on 37 proctored on‐line quizzes.• Some of these may be “comprehensive” assessment.  Tests currently underway.

E h i t l i t• Each quiz represents a learning outcome measure.

• There is a specified time window to complete each quiz.  

• If a quiz is not answered correctly, the student may take the quiz again and f ti th t ithi th ti i dfor as many times as they want within the time window.

• There is a twenty four hour lockout between quiz attempts

3091x ProblemBank3.091xProblemBank• Each learning outcome quiz is randomly selected from a group of many related problems

• Parameters for many of the individual problems are randomly selectedrandomly selected  

• Being prototyped now and will be tested on the upcoming 3.091x midterm

Open ended question

AI grading resultsAIgradingresults

Capturedfromthe3.091xdiscussionforumI'm a new high school chemistry teacher in north Louisiana. I changed careers f lti j b I l f t f ll b f I t t dfrom a consulting job, so I was a couple of years out of college before I started teaching. I'm hoping to get some good content refreshers to further my own knowledge. I am also looking for new ways that I might teach the material that will help my own students draw more meaningful connections to the topics we p y gf pcover.Jessica

I am Stephen I am 14 and I wish to use this course to help with my AP chemistryI am Stephen, I am 14 and I wish to use this course to help with my AP chemistry exams and advance my education. And although I live in Canada I live in the rain shadow of the Rockies so I get very little snow.

I'm a senior in high school this year hoping to get in to MIT, but I know this class will be excellent preparation for wherever I attend.

Capturedfromthe3.091xdiscussionforumHi! My name is Vivian and I am from Brazil. Currently I work as a chemist for 

I t k i t t i thi b f li f kan energy company. I took interest in this course because of my line of work (petrochemical technology). I’m quite interested in materials science, especially polymers science and taking this course it´s a great opportunity for me to acquire and update my knowledge on the subject. I hope we can all learn a lot q p y g j pfrom each other!

My name is Keith, and I live in Houston, Texas. I work for an oil equipment manufacturer as a Six Sigma Black Belt My operational division makes valvesmanufacturer as a Six Sigma Black Belt. My operational division makes valves for various oil and gas applications, and my team focuses on large projects with major oil companies. I have a BS degree in General Management and an MS in Operations Management, but I have never had a lick of Chemistry. I am finding that a basic knowledge of chemistry will likely prove very useful in the industry I work in as well as in my life as a whole. I am very excited to learn with you all!

Capturedfromthe3.091xdiscussionforumMy name is Annalena, I'm from Germany and I'm studying for being a teacher for math and chemistry. A friend told me about these courses and I'm really looking forward to it. :)

I am Shinnelle, 21, and I currently live in the DC area. I'm very excited to see people from all over the world come together to enjoy this learning experiencepeople from all over the world come together to enjoy this learning experience. Although I am a Business major, I loved chemistry in high school and am ecstatic at the opportunity to refresh my knowledge on the subject. I very much look forward to the course and its discussions. Good luck to everyone!

Hi, I am Sarvesh, a 15‐year old high school student from India. I just love chemistry so much that I can't wait till undergrad to know more about it. This is a dream come true. I am feeling really excited but a little tense. Can't wait to getdream come true. I am feeling really excited but a little tense. Can t wait to get started!!!

Hi! I'm Sofia from Italy. I'm 22 and about to graduate in economics, but I always l d h i t th t' h I' h )loved chemistry, so, that's why I'm here. :)

Capturedfromthe3.091xdiscussionforumHello everyone! My name is Elli and I am from Thessaloniki Greece. I am 23 years old and I am studying physics in the Aristotle University I am so excitedyears old and I am studying physics in the Aristotle University. I am so excited about this course getting started! I think it is a great opportunity to enrich my studies! See everyone of you around!

Good morning fellow students. I am Gemma from central Queensland, Australia. I studied Chemistry as part of my secondary school curriculum many years ago ‐but my heart wasn't in it. It's something I have always wanted to revisit and this morning I stumbled across EdX as I was browsing Twitter tweets! Extraordinarilymorning I stumbled across EdX as I was browsing Twitter tweets! Extraordinarily I have ended up here ‐ enrolled as a student amid, from what I read, a diverse, excited and education hungry group of people. I promise to give my best to this new endeavor and I feel so privileged to be among you all. Best regards.

Long time at‐home mom.  Last Chemistry class I took was 30 years ago. Hoping this course will re‐train my brain.

Country of originCountryoforigin28,512 at peak registration

Geographic distribution, top 25 home countries by enrollments over enrolled students who were located using ip address.

Age distributionAgedistribution

22

Self reported age distribution over 10582 engaged students who gave their date of birth in the sign up form. 

Demographics at entryDemographicsatentry

L l f d tiLevel of education

Drop‐out statisticsDrop outstatisticsLast date of engagementg g

Whatareasbestdescribeyourinterests( h k ll h l )oroccupation?(Checkallthatapply.)

Employment statusEmploymentstatus• 14.3% employed at for profit institutions• 1.85 employed at a not for profit• 5.1% self employed• 1 3% homemaker• 1.3% homemaker• 5.5% out of work and looking• 1.1% out of work not looking1.1% out of work not looking• 1.3% retired• 0.6% local government employee• 1.0% State government employee• 1.3% Federal government employee