Abstract : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : iii
Public Abstract : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : v
Acknowledgments : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : vii
List of Tables : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : xi
List of Figures : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : xii
1 Introduction : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Purpose Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Defining the Flipped Classroom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Educational Effectiveness and the Flipped Classroom . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4.1 Knowledge Outcomes of Student Learning . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4.2 Student Perceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 Research Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.6 Dissertation Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2 Literature Review : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 13
2.1 Literature Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Student-Centered Learning Theories & Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.1 Origins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.2 Constructivism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.3 Zone of Proximal Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.4 Social Interdependence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.5 Cooperative Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.6 Collaborative Learning and Peer-assisted Learning . . . . . . . . . . . 20
2.2.7 Peer instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.8 Problem-Based Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.9 Active Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.10 Model-Eliciting Activities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.11 Summary of Student-Centered Learning Literature . . . . . . . . . . . 26
2.3 Computer-Aided Instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.1 Simulation & Discovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.2 Computation & Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.3.3 Course Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.3.4 Drill & Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.5 Content Delivery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32