Effekten af ​​blandingslæring i STEM i små børns affektive, kognitive og akademiske resultater

Effekten af ​​blandingslæring i STEM i små børns affektive, kognitive og akademiske resultater.

Undersøgelsens baggrund Traditionelt har forskning i naturvidenskabelige uddannelser overvejende fokuseret på formel klasseværelseslæring. Med teknologiens fremskridt hævder Gilbert (2015), at det formelle naturvidenskabelige pensum er begrænset i dets udarbejdelse og brug af interessante videnskabelige illustrationer og udstyr. Desuden, mens denne læringskontekst letter videntilegnelsen, fremmer den muligvis ikke livslang læring eller motivation til at lære (Vedder-Weiss & Fortus, 2011). Motivation for naturvidenskabelig læring kan styrkes gennem uformelle læringskontekster, såsom videnskabsrelaterede aktiviteter og programmer uden for undervisningen (Fortus & Vedder-Weiss, 2014). I disse sammenhænge kan erfaringer, der fokuserer på problemer i den virkelige verden - uden for skolen - til gengæld hjælpe med at styrke ræsonnementskompetencer og forståelse inden for naturvidenskab. Den aktuelle undersøgelse undersøger virkningen af ​​blandet læringstilgang i et uformelt læringsmiljø på børns affektive, kognitive og akademiske resultater inden for naturvidenskab. Især elevernes motivation, identitet, ræsonnement og præstationer i naturvidenskab betragtes holistisk.

Forskningsmål Den nuværende undersøgelse har til formål at implementere et app-baseret interventionsprogram, der fokuserer på STEM-læring uden for et formelt klasseværelsesmiljø. Det overordnede mål er at undersøge effektiviteten af ​​blandet læring, der bruger en kombination af en app og laboratorieeksperimenter i børns affektive, kognitive og akademiske resultater.

Metoder

Deltagere Deltagerne vil bestå af 400 folkeskoleelever i alderen 8-10 år fra 3 skole i Hong Kong. Skolerne vil blive udvalgt ud fra flere kriterier: 1) Engelsk Medium-of-Instruction (EMI) skoler med 2) blandede klasser. Dataene indsamles i sommerferien i 2021 og anonymiseres inden behandling og bruges i analyserne. Klasserne vil blive tilfældigt tildelt den eksperimentelle tilstand eller kontrolbetingelsen baseret på den tilfældige prøveudtagningsmetode. Ansættelsesbrev og annonceplakat vil blive offentliggjort både online og offline via forskellige platforme. Oplysningsskema, samtykkeskema og samtykkeskema udsendes til skolernes rektorer.

Design og procedurer Klasser vil blive tilfældigt tildelt til forsøgsgruppen og kontrolgruppen. Som behandling vil den eksperimentelle gruppe blive tildelt en intervention, der bruger en STEM blended learning-app med gamificerede videoer til indholdsviden sammen med praktiske eksperimenter. Videoerne er fiktive pædagogiske fortællinger relateret til indholdsviden, og eleverne blev bedt om at "træde ind i skoene" af tegneserieforskeren (en jordegern) for at løse forskellige problemer under historierne. De videnskabelige eksperimenter vil blive afsluttet med trin-for-trin videovejledning på appen. Kontrolgruppen vil blive tildelt til at læse det samme indhold på en e-bog og modtage et kunsthåndværkssæt for hver lektion, der ikke er relateret til indholdsviden. Indholdet er designet til at være pensum tilpasset; begge grupper vil lære om de samme emner:

1. Elektricitet (fysik): 4 lektioner om emner som en introduktion til elektricitet, enkle og komplekse elektriske kredsløb, vedvarende energi og statisk elektricitet.
2. Kropsdele (biologi): 4 lektioner om emner som muskoskeletale system, lunger, hjerte og hjerne
3. Miljøvidenskab: 4 lektioner om emner som en introduktion til regnskoven, klassificering, dele og stadier af plantevækst, fotosyntese og vandtransport i planter.

Deltagerne i forsøgsgruppen vil modtage en 2,5-måneders intervention med blended learning-appen, mens kontrolgruppen modtager e-bogskapitler i samme periode. Fem vurderinger, som hver vil vare i omkring 20-30 minutter, vil blive udført gennem hele undersøgelsen: (1) før interventionen (tid 1) og; (2) efter afslutningen af ​​interventionen (tidspunkt 2). Uanset gruppeopgaven vil begge grupper gennemføre forhåndsvurderingerne en uge før interventionen ved hjælp af det samme sæt vurderinger i klasseværelset. Desuden vil begge grupper modtage praktiske materialer under interventionen, selvom materialet er forskelligt mellem grupperne. Som en del af undersøgelsen vil forsøgsgruppen modtage et videnskabeligt eksperimentelt kit til hver af de lektioner, de ser på appen. Hvert eksperiment svarer til den indholdsviden, de lærer for en bestemt lektion. Kontrolgruppen modtager et kunsthåndværkssæt for hvert kapitel, de læser på e-bogen. Alle elever vil engagere sig i den samme mængde tid for hver lektion (45 minutter) i 12 lektioner over de 2,5 måneder.

Foranstaltninger

Demografiske variabler Elevernes alder, køn og akademiske karakterer vil blive indsamlet via lærere i løbet af tid 1.

Før/efter-test Tiltag Undersøgelsen vil bestå af selvrapporterede spørgeskemaer med flere mål. Det vil omfatte følgende spørgeskemaer, der måler videnskabelig motivation, videnskabsidentifikation, videnskabelig præstation og videnskabelig ræsonnement.

Videnskabelig motivation Videnskabelig motivation vil blive vurderet ved hjælp af Expectancy-Value-Cost Scale baseret på forventningsværdimodellen (Kosovich et al., 2015). Spørgeskemaet var designet til at måle elevernes motivation i STEM. Den omfatter 10 punkter til at vurdere 3 underdomæner: hvordan succesfulde elever tror, ​​de kan præstere (forventning); hvor værdifuld videnskab er (værdi) og; oplevet indsats i at gøre det godt (omkostninger). Studerende rapporterede deres svar ved hjælp af en 6-punkts Likert-skala varierede fra 1 (meget uenig) til 6 (helt enig). Instruktioner forklares til eleverne forud for administrationen: "Dette er ikke en prøve. Det er en kort undersøgelse om, hvor meget du kan lide din naturfagstime. Du kan svare åbent og ærligt. Alle dine svar vil blive holdt fortrolige. Ingen vil se dine individuelle svar (ikke din lærer, ikke dine klassekammerater, ikke dine forældre)."

Videnskabsidentitet Videnskabsidentitet er velsagtens en multidimensionel konstruktion, der involverer mange aspekter og kontekst. I denne undersøgelse vil vi fokusere på uformelle rammer uden for klasseværelset. Altså hvordan eleverne forholder sig til naturfag generelt og i deres hverdag. En delmængde af 8 elementer blev tilpasset fra den videnskabelige holdningsskala i (Pell & Jarvis (2001) for at vurdere videnskabens identitet. Punkterne i spørgeskemaet fokuserer på videnskab i den virkelige verden frem for videnskab i klasseværelseskonteksten. Eleverne rapporterede graden af ​​deres enighed med hvert punkt på en 6-punkts Likert-skala (1= meget uenig, 6= meget enig).

Videnskabspræstation Videnskabspræstation vil blive målt ved hjælp af en kombination af quizzer til indholdsviden i realtid, der er designet som en del af appen, samt en undergruppe af elementer fra Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS). Indholdsviden-quizzerne er designet til at være interaktive, fordybende og realtidsquizzer som en del af de historier, som eleverne engagerer sig i i appen. Spørgsmålene er konstrueret til at være pensumtilpassede og blev gennemgået af naturfagslærere. Hvert emne har 40 spørgsmål; i alt er der 120 spørgsmål til de tre emner, der behandles i appen. Sumscoren bruges til at kvantificere videnskabelig præstation i appen. Elementerne udvalgt fra TIMSS vil blive brugt som en anden måling af elevernes viden inden for naturvidenskab. Der vil blive udvalgt i alt 12 multiple-choice emner, der er relevante for emnerne.

Videnskabeligt ræsonnement Videnskabeligt ræsonnement vil blive vurderet ved hjælp af Science-P Reasoning Inventory (SPR-I) 7-element version designet til folkeskoleelever (Koerber & Osterhaus, 2019). SPR-I er en opgørelse, der er baseret på den konceptuelle model for videnskabelig ræsonnement, der er afhængig af forståelsen af ​​hypotesebevisforhold på flere ikke-eksklusive niveauer (dvs. naive, mellemliggende og avancerede). De 7 punkter omfatter 3 punkter om naturvidenskab, 3 punkter om eksperimentering og 1 emne om datafortolkning. Alle elementer bedømmes ved hjælp af en delvis kreditskala (0,1,2), som repræsenterer de tre niveauer af videnskabelig ræsonnement. En score på 0 indikerer en naiv forståelse; en score på 1 indikerer en mellemforståelse og; en score på 2 indikerer et avanceret niveau af forståelse.

Analyse Beskrivende og inferentielle statistiske metoder vil begge blive anvendt i denne undersøgelse. En pålidelighedsanalyse vil først blive udført ved hjælp af scores opnået fra før- og eftervurderingerne. Sammenligninger mellem gennemsnitsscorerne for forsøgs- og kontrolgruppen på alle resultatmålene udføres derefter ved at evaluere gruppernes præ-interventionsækvivalens. En multivariat variansanalyse (MANOVA) vil blive brugt som hovedanalysen med videnskabelig motivation, identitet, præstation og videnskabelig ræsonnement som afhængige variable og gruppetildelingsstatus som den uafhængige variabel. Tildelingsstatus havde to niveauer, eksperimentel og kontrol.