[PPT] - Authen(c Research Experiences in Laboratory Courses PowerPoint Presentation

SLIDE 1

¡Authen(c ¡Research ¡Experiences ¡ in ¡Laboratory ¡Courses ¡

REIL-‑Biology ¡Network ¡

¡

Nitya ¡Jacob, ¡Gary ¡Reiness, ¡Elisabeth ¡Schussler, ¡Rachelle ¡Spell ¡ ¡

non-‑presen(ng ¡coauthors: ¡Barbara ¡Abraham, ¡Larry ¡Blumer, ¡Chris ¡Beck, ¡Sibdas ¡Ghosh, ¡Judy ¡ Guinan, ¡Lonnie ¡Guralnick, ¡Pamela ¡Hanson, ¡Nitya ¡Jacob, ¡Mary ¡Miller, ¡Kristen ¡Miller, ¡Craig ¡ Ogilvie, ¡Gary ¡PaLerson, ¡Joanna ¡Vondrasek, ¡Jen ¡Rhode ¡Ward, ¡Larry ¡Wimmers, ¡Kathy ¡Winnet-‑ Murray ¡ ¡ ¡

IBP ¡Summer ¡Conference ¡ ¡ July ¡1, ¡2012 ¡

Supported ¡by ¡the ¡Na(onal ¡Science ¡Founda(on, ¡RCN-‑UBE ¡1061798 ¡ ¡

SLIDE 2

Objec&ves ¡of ¡Interac&ve ¡Session ¡

1. Describe ¡advantages ¡of ¡Authen(c ¡Research ¡

Experiences ¡in ¡biology ¡laboratory ¡courses ¡

2. Discuss ¡defini(ons ¡of ¡authen(c ¡research ¡
3. Discuss ¡barriers ¡and ¡catalysts ¡to ¡

implementa(on ¡ ¡

4. Present ¡successful ¡implementa(on ¡examples ¡

by ¡REIL-‑Biology ¡network ¡members ¡ ¡

5. Solicit ¡examples ¡of ¡implementa(on ¡from ¡the ¡

audience ¡

SLIDE 3

SLIDE 4

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Cul(va(ng ¡Biological ¡Literacy ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Ac(on ¡Items ¡ ¡

Introduce ¡research ¡ experiences ¡as ¡an ¡integral ¡ component ¡of ¡biology ¡ educa(on ¡for ¡all ¡students, ¡ regardless ¡of ¡their ¡major. ¡ ¡

¡

SLIDE 5

Vision ¡and ¡Change ¡– ¡ ¡

Integra(ng ¡Undergraduate ¡ ¡ Research ¡Experiences ¡

“Results ¡from ¡the ¡SURE ¡survey ¡… ¡ indicate ¡that ¡even ¡a ¡short ¡immersion ¡ experience ¡is ¡sufficient ¡to ¡effect ¡long-‑ term ¡gains ¡in ¡student ¡mo?va?on ¡for ¡ learning, ¡independence ¡and ¡ understanding ¡of ¡science ¡(LopaCo, ¡ 2007).” ¡

SLIDE 6

Vision ¡and ¡Change ¡– ¡ ¡

Integra(ng ¡Undergraduate ¡ ¡ Research ¡Experiences ¡

“Undergraduate ¡par?cipa?on ¡in ¡some ¡ kind ¡of ¡research ¡in ¡introductory ¡ courses, ¡therefore, ¡may ¡be ¡the ¡key ¡to ¡ developing ¡an ¡enduring ¡understanding ¡

f ¡core ¡concepts ¡for ¡all ¡undergraduate ¡

students.” ¡

SLIDE 7

REIL ¡Biology ¡

(Research ¡Experience ¡in ¡Introductory ¡Laboratories ¡in ¡Biology) ¡

Funding: ¡Na(onal ¡Science ¡Founda(on ¡

Research ¡Coordina(on ¡Network ¡for ¡ Undergraduate ¡Biology ¡Educa(on ¡ Incubator ¡Grant ¡(NSF ¡RCN-‑UBE) ¡

Goal: ¡Increase ¡authen(c ¡research ¡

experiences ¡in ¡introductory ¡biology ¡ laboratory ¡courses ¡ ¡

¡

SLIDE 8

REIL ¡Biology ¡ ¡ Members ¡

in ¡conjunc(on ¡with ¡ ¡

– Associa(on ¡for ¡Biology ¡Laboratory ¡Educa(on ¡(ABLE) ¡ – Council ¡on ¡Undergraduate ¡Research ¡(CUR) ¡ – and ¡invitees ¡

SLIDE 9

REIL ¡Biology ¡ ¡ Goals ¡

1. Survey ¡on ¡authen(c ¡research ¡in ¡introductory ¡

biology ¡laboratories ¡

2. Disseminate ¡findings ¡
3. Develop ¡a ¡full ¡RCN-‑UBE ¡proposal ¡ ¡

¡a. ¡best ¡prac(ces ¡and ¡examples ¡ ¡b. ¡overcoming ¡barriers ¡ ¡

SLIDE 10

Special ¡Men&on ¡

1. Wri(ng ¡the ¡Survey ¡– ¡all ¡of ¡Core ¡REIL-‑Biology ¡
2. Quan(ta(ve ¡Analysis ¡–Chris ¡Beck, ¡Judy ¡

Guinan ¡

3. Qualita(ve ¡Analysis ¡– ¡Kris ¡Miller, ¡Chris ¡Beck, ¡

Rachelle ¡Spell ¡

SLIDE 11

Survey ¡of ¡Research ¡in ¡Intro ¡Labs ¡

279 ¡respondents ¡ ¡
532 ¡courses ¡
diverse ¡ins(tu(ons ¡

– 17% ¡ ¡(48 ¡of ¡279) ¡ ¡2-‑year ¡colleges ¡ – 41% ¡(114 ¡of ¡279) ¡ ¡liberal-‑arts ¡colleges ¡ – 13% ¡ ¡(39 ¡of ¡279) ¡ ¡comprehensive ¡universi(es ¡ – 20% ¡ ¡(57 ¡of ¡279) ¡ ¡research ¡universi(es. ¡ ¡ ¡

diverse ¡student ¡body ¡

– 14% ¡ ¡(39 ¡of ¡279) ¡ ¡minority-‑serving ¡ins(tu(ons ¡

SLIDE 12

Demographic ¡breakdown ¡

100# 105# 110# 115# 120# 125# 130# 135# 140# 145# Private# Public# Number'of'Ins-tu-ons'

SLIDE 13

Demographic ¡breakdown ¡

0" 20" 40" 60" 80" 100" 120" 2(year"college" Liberal"Arts"College" Comprehensive" University" Research"University" Number'of'Ins-tu-ons'

SLIDE 14

Demographic ¡breakdown ¡

216$ 15$ 14$ 8$ 2$ 0$ 50$ 100$ 150$ 200$ 250$ N

n

, m i n

r

i t y $ O t h e r $ m i n

r

i t y , s e r v i n g $ $ H i s p a n i c , s e r v i n g $ I n s = t u =

n

$ H B C U $ T r i b a l $ Number'of'Ins-tu-ons'

SLIDE 15

Course ¡breakdown ¡

0" 50" 100" 150" 200" 250" 300" n

n

) m a j

r

s " m a j

r

s " m i x e d " p r e ) h e a l t h "

t

h e r " Number'of'courses' Research"University" Comprehensive"University" Liberal"Arts"College" 2)year"college"

SLIDE 16

Defining ¡Authen(c ¡Research ¡

SLIDE 17

Defining ¡Authen(c ¡Research-‑ ¡ Reflec(ons ¡

Key ¡terms? ¡

¡

SLIDE 18

20 ¡Most ¡Common ¡Words ¡in ¡ ¡ Defini(ons ¡of ¡Authen(c ¡Research ¡

SLIDE 19

Themes ¡based ¡on ¡common ¡words ¡in ¡ defini(ons ¡of ¡authen(c ¡research ¡

Novel ¡Ques(ons ¡(i.e., ¡unknown ¡results) ¡
Student-‑generated ¡Ques(ons ¡
Hypothesis ¡Forma(on ¡
Experimental ¡Design ¡
Data ¡Analysis ¡
Presenta(on ¡or ¡Publica(on ¡

SLIDE 20

Defini(ons ¡of ¡Authen(c ¡Research ¡ preliminary ¡quan(fica(on ¡

0 ¡ 20 ¡ 40 ¡ 60 ¡ 80 ¡ 100 ¡ 120 ¡ 140 ¡ 160 ¡ 180 ¡ Experimental ¡Design ¡ Data ¡Analysis ¡ Hypothesis ¡ Forma(on ¡ Student-‑generated ¡ ques(ons ¡ Presenta(on ¡and ¡ Publica(on ¡ Novel ¡ques(ons ¡ Frequency ¡

SLIDE 21

Factors ¡influencing ¡defini(ons ¡of ¡ authen(c ¡research ¡

2-‑year ¡college ¡faculty ¡less ¡likely ¡to ¡include ¡Experimental ¡

Design ¡

ABLE ¡members ¡much ¡more ¡likely ¡to ¡include ¡Experimental ¡

Design ¡

CUR ¡members ¡much ¡more ¡likely ¡to ¡include ¡Novel ¡Ques(ons ¡
NABT ¡members ¡less ¡likely ¡to ¡include ¡Hypothesis ¡Forma(on ¡

and ¡Presenta(ons ¡and ¡Publica(ons ¡(marginally ¡significant ¡ given ¡number ¡of ¡tests) ¡

SLIDE 22

Conclusions ¡of ¡defini(ons ¡

no ¡one ¡clear ¡defini(on ¡
can ¡incorporate ¡several ¡components ¡
therefore, ¡must ¡support ¡many ¡models ¡of ¡

incorpora(on ¡of ¡research ¡into ¡the ¡ curriculum ¡

SLIDE 23

Implemen(ng ¡Authen(c ¡Research ¡

SLIDE 24

Research ¡in ¡intro ¡lab ¡courses ¡

0 ¡ 5 ¡ 10 ¡ 15 ¡ 20 ¡ 25 ¡ 30 ¡ 0 ¡ 20 ¡ 40 ¡ 60 ¡ 80 ¡ 100 ¡

% ¡of ¡courses ¡ % ¡research ¡

SLIDE 25

Effect ¡of ¡course ¡type ¡on ¡research ¡

A ¡ B ¡ AB ¡ B ¡ B ¡

SLIDE 26

Effect ¡of ¡ins(tu(on ¡type ¡on ¡research ¡

A ¡ B ¡ B ¡ AB ¡

SLIDE 27

Effect ¡of ¡ins(tu(on ¡type ¡on ¡research ¡

N.S. ¡ P=0.001 ¡ Private ¡ ¡Public ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Non-‑ ¡ ¡Minority ¡ Minority ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

SLIDE 28

Barriers ¡to ¡Authen(c ¡Research ¡

SLIDE 29

Barriers ¡to ¡Authen(c ¡Research ¡

SLIDE 30

TIME ¡

Conclusions ¡of ¡Barriers ¡

SLIDE 31

Not ¡significant ¡barriers, ¡generally ¡

class ¡size ¡
sec(on ¡numbers ¡
facili(es ¡

SLIDE 32

Effect ¡of ¡Ins(tu(on ¡Type ¡on ¡Barriers: ¡ Lack ¡of ¡Equipment ¡ ¡

A ¡ B ¡ AB ¡ AB ¡

SLIDE 33

Effect ¡of ¡Ins(tu(on ¡Type ¡on ¡Barriers: ¡ Class ¡Size ¡ ¡

AB ¡ A ¡ A ¡ B ¡

SLIDE 34

Effect ¡of ¡Ins(tu(on ¡Type ¡on ¡Barriers: ¡ Student ¡Prepara(on ¡ ¡

A ¡ B ¡ AB ¡ AB ¡

SLIDE 35

Barriers ¡to ¡Authen(c ¡Research ¡at ¡ Minority-‑serving ¡Ins(tu(ons ¡

Lack ¡of ¡administrator ¡support ¡
Lack ¡of ¡facili(es ¡
Lack ¡of ¡(me ¡for ¡faculty ¡to ¡develop ¡

new ¡research ¡experiences ¡

Effects ¡on ¡student ¡evalua(on ¡of ¡

instructors ¡

SLIDE 36

Barriers ¡to ¡Authen(c ¡Research ¡at ¡ Public ¡Ins(tu(ons ¡

Cost ¡
Lack ¡of ¡equipment ¡
Lack ¡of ¡student ¡prepara(on ¡
Effects ¡on ¡student ¡evalua(on ¡of ¡

instructors ¡

SLIDE 37

List ¡of ¡Network ¡Member ¡Modules ¡

f ¡Research ¡in ¡the ¡Curriculum ¡

by ¡ins(tu(on ¡type ¡

SLIDE 38

2 ¡Year ¡College ¡

SLIDE 39

Liberal ¡Arts ¡

Name Institution Course Module Type of course- Lawrence Blumer Morehouse College (private liberal arts, HBCU) Freshman Course HHMI Phage Hunters Novel question Lawrence Blumer Morehouse College (private liberal arts, HBCU majors introductory laboratory bean beetle guided-inquiry Student- generated questions and expt design?

SLIDE 40

Liberal ¡Arts ¡

Name Institution Course Module Type of course- Sibdas Ghosh Dominican University of California (liberal arts college) Undergraduate Research Sequence, starting 2nd semester Research methodology Lonnie Guralnick Roger Williams University (public college) Intro Bio lab at Western Oregon Ecology module for majors intro Directed inquiry, term-long project Pam Hanson Birmingham- Southern College (liberal arts college) Upper level genetics course and intro honors cell and molecular biology, KP1019 Semester long novel research project

SLIDE 41

Liberal ¡Arts ¡

SLIDE 42

Comprehensive ¡Universi&es ¡

Name Institution Course Module Type of course- Barbara J Abraham Hampton University (HBCU) majors Intro Bio sequence Analyses of chemistry and animals in soil samples 3-4 week module with student- generated question, presentation and paper Judy Guinan Radford University (comprehensive) Introductory majors Guided inquiry, then student- designed question and experimental design, analysis and presentation Larry Wimmers Towson University (comprehensive) Intro labs guided inquiry with student generated hypothesis and design

SLIDE 43 Name Institution Course Module Type of course- Kristen Miller UGA (public university) Introductory Biology for majors, for majors Student- designed experiments, Craig Ogilvie Iowa State University Multiple courses, approximately 1000 students per year courses 5-6 week research projects in 9 science lab courses learning communities

f faculty

and graduate student TAs Elisabeth Schussler University of Tennessee (public university) Second semester introductory biology for majors (cell biology) Four 2-week guided laboratories Guided inquiry based on research by UT faculty members Rachelle Spell Emory University (research university) Research Methods Course Semester-long novel research Entry level (freshman and up)

Research ¡Universi&es ¡

SLIDE 44

Example ¡Module: ¡ ¡ Inves(ga(ng ¡Arabia ¡Mountain: ¡ ¡ A ¡Molecular ¡Approach ¡

Introductory ¡Biology ¡Laboratory ¡ by ¡Nitya ¡Jacob ¡ Oxford ¡College ¡

SLIDE 45

1) ¡Literature ¡Research ¡– ¡Proposal ¡ ¡ ¡“Thinking ¡Time” ¡ 2) ¡Sample ¡collec&on ¡ ¡ 3) ¡Laboratory ¡bench ¡work ¡ 4) ¡Data ¡analysis ¡

“Thinking ¡Time” ¡

5) ¡Communica&ng ¡Evidence ¡

Inves&ga&ng ¡Arabia ¡ Mountain: ¡A ¡Molecular ¡ Approach ¡

Connec(on ¡to ¡Biology ¡141 ¡

(Student ¡ownership) ¡ (Student ¡ownership) ¡

SLIDE 46

Building ¡the ¡founda&on ¡of ¡a ¡ research-‑rich ¡curriculum ¡

Gary ¡Reiness ¡ Department ¡of ¡Biology, ¡Lewis ¡& ¡Clark ¡College, ¡Portland, ¡OR ¡

¡

SLIDE 47

We want our graduates to:

understand the process of scientific inquiry
be independent learners
recognize that ‘facts’ are hypotheses well-

supported by evidence

be able to draw appropriate conclusions from

experimental data

understand what kinds of issues are amenable

to scientific inquiry and what kinds are not

be able to collaborate effectively

Like many of you, we try to achieve those goals by emphasizing student-designed, inquiry- driven laboratories ¡

SLIDE 48

Use ¡lecture ¡(me ¡to ¡teach ¡ experimental ¡design ¡and ¡data ¡analysis ¡ ¡

Courtesy of Peter Kennedy ¡

SLIDE 49

Introduce ¡Primary ¡Literature ¡

Even first semester students can read carefully chosen

papers

Class discussions are used to develop ability to

critically evaluate experiments

Students develop “taste” from comparing good and

flawed work

Good experiments provide models for students

designing their own

SLIDE 50 Provide feedback on projects  

prior to execution ¡

Student groups present research proposals to

peers

Proposals are critiqued by peers and course

staff

Students receive feedback on their

experimental plan, and

Learn from the strengths and weaknesses of
ther proposals ¡

SLIDE 51

Monitor progress of experiments ¡

Obtain regular reports on progress of experiments

(or make site visits to field studies)

Helps students stay on task and assists in

troubleshooting or modifying experiment

Helps reduce last-minute scrambles for data or

failed studies ¡

SLIDE 52

Assign written reports to be drafted in stages, with revision ¡

For multi-week projects, students write Introduction

and Methods before obtaining Results.

Instructor critiques these and students revise them
Student groups outline Introduction, Results, and

Discussion sections in lab (with instructor feedback) to assure common understanding, enrich collaborative interpretation, and reduce “you write section A and I’ll write B” discontinuities. ¡

SLIDE 53

Assign oral presentations of results, with emphasis on “research lessons learned” ¡

Students must describe what they would do

differently if repeating their experiment

The lab manual provides a grading rubric

SLIDE 54

Course: Organization and Function of the Cell Second semester majors’ course >900 students per academic year Previous lab: cookbook, techniques In 2011, identified research of four UTK faculty members to be the basis of new guided inquiry laboratories

Infusing ¡faculty ¡research ¡into ¡an ¡introductory ¡ biology ¡laboratory ¡

Elisabeth ¡Schussler, ¡University ¡of ¡Tennessee, ¡Division ¡of ¡Biology ¡

SLIDE 55

Each lab, Week 1: background and techniques, collect and analyze preliminary data, brainstorm hypothesis and experimental design for another experiment given supplies available Week 2: collect data, analyze data, compile and present an oral communication Follow-up: Written lab communication End of semester: Group presentation on how they would continue experimentation on one of the systems they worked with that semester

Infusing ¡faculty ¡research ¡into ¡an ¡introductory ¡ biology ¡laboratory ¡

Elisabeth ¡Schussler, ¡University ¡of ¡Tennessee, ¡Division ¡of ¡Biology ¡

SLIDE 56

Example ¡Module: ¡ ¡ Novel ¡Research ¡Lab ¡Course ¡

Bio285 ¡Biology ¡Laboratory ¡ Rachelle ¡Spell ¡ Emory ¡University ¡

SLIDE 57

Biol285 ¡Research ¡Course ¡

Collabora(on ¡with ¡Pamela ¡Hansen ¡(Birmingham-‑ Southern ¡College) ¡and ¡Mary ¡Miller ¡(Rhodes ¡College) ¡

novel ¡ques(on: ¡effect ¡of ¡a ¡new ¡metallo-‑

compound ¡chemotherapy ¡agent ¡KP1019 ¡

n ¡yeast ¡
given ¡experimental ¡design ¡
scien(fic ¡communica(on: ¡paper ¡and ¡

poster ¡presenta(on ¡

designed ¡for ¡freshman ¡

SLIDE 58

Breakout ¡

Please ¡share ¡

factors ¡that ¡contribute/d ¡to ¡your ¡success ¡
barriers ¡that ¡limit/ed ¡your ¡success ¡
interest ¡in ¡joining ¡our ¡network ¡

¡

SLIDE 59

Next ¡Steps ¡for ¡REIL-‑BIology ¡

disseminate ¡findings ¡

– presenta(ons ¡ – publica(ons ¡

submit ¡full ¡grant ¡proposal ¡

– iden(fy ¡best ¡prac(ces ¡ ¡ – recruit ¡more ¡network ¡members ¡ – gather ¡real-‑life ¡examples ¡ – address ¡barriers ¡to ¡increase ¡implementa(on ¡

SLIDE 60

Thank ¡you ¡

Please ¡join ¡our ¡network ¡ac(vi(es ¡