Die Wirkung von Blend-Learning in MINT auf die affektiven, kognitiven und akademischen Ergebnisse kleiner Kinder

Die Wirkung von Blend-Learning in MINT auf die affektiven, kognitiven und akademischen Ergebnisse kleiner Kinder.

Hintergrund der Studie Traditionell hat sich die Forschung im naturwissenschaftlichen Unterricht überwiegend auf das formale Lernen im Klassenzimmer konzentriert. Mit dem Fortschritt der Technologie argumentiert Gilbert (2015), dass der formale naturwissenschaftliche Lehrplan in seiner Ausarbeitung und Verwendung interessanter wissenschaftlicher Illustrationen und Geräte eingeschränkt ist. Darüber hinaus erleichtert dieser Lernkontext zwar den Wissenserwerb, fördert aber möglicherweise weder das lebenslange Lernen noch die Lernmotivation (Vedder-Weiss & Fortus, 2011). Die Motivation für naturwissenschaftliches Lernen kann durch informelle Lernkontexte wie außerschulische naturwissenschaftliche Aktivitäten und Programme gesteigert werden (Fortus & Vedder-Weiss, 2014). In diesen Kontexten können Erfahrungen, die sich auf reale Probleme außerhalb der Schule konzentrieren, wiederum dazu beitragen, die logischen Fähigkeiten und das Verständnis in den Naturwissenschaften zu stärken. Die aktuelle Studie untersucht die Auswirkungen des Blended-Learning-Ansatzes in einer informellen Lernumgebung auf die affektiven, kognitiven und akademischen Ergebnisse von Kindern in Naturwissenschaften. Insbesondere die Motivation, Identität, Argumentation und Leistung der Studierenden in den Naturwissenschaften werden ganzheitlich betrachtet.

Forschungsziele Die aktuelle Studie zielt darauf ab, ein App-basiertes Interventionsprogramm zu implementieren, das sich auf MINT-Lernen außerhalb einer formalen Klassenzimmerumgebung konzentriert. Das übergeordnete Ziel ist es, die Wirksamkeit von Blended Learning zu untersuchen, das eine Kombination aus einer App und Laborexperimenten zu den affektiven, kognitiven und schulischen Ergebnissen von Kindern nutzt.

Methoden

Teilnehmer Die Teilnehmer werden aus 400 Grundschülern im Alter von 8-10 Jahren aus 3 Schulen in Hongkong bestehen. Die Schulen werden auf der Grundlage mehrerer Kriterien ausgewählt: 1) Englische Unterrichtsschulen (EMI) mit 2) gemischten Klassen. Die Daten werden während der Sommerferien 2021 erhoben und vor der Verarbeitung anonymisiert und in den Analysen verwendet. Die Klassen werden nach dem Zufallsstichprobenverfahren zufällig der experimentellen Bedingung oder der Kontrollbedingung zugeordnet. Bewerbungsschreiben und Anzeigenplakat werden sowohl online als auch offline über verschiedene Plattformen veröffentlicht. Informationsblatt, Einverständniserklärung und Einverständniserklärung werden an die Schulleitungen verteilt.

Design- und Verfahrensklassen werden nach dem Zufallsprinzip der Versuchsgruppe und der Kontrollgruppe zugeteilt. Als Behandlung wird der experimentellen Gruppe eine Intervention zugewiesen, die eine MINT-Blended-Learning-App mit gamifizierten Videos für das Inhaltswissen zusammen mit praktischen Experimenten verwendet. Die Videos sind fiktive pädagogische Erzählungen, die sich auf das Inhaltswissen beziehen, und die Schüler wurden gebeten, „in die Fußstapfen“ des Cartoon-Wissenschaftlers (eines Streifenhörnchens) zu treten, um verschiedene Probleme während der Geschichten zu lösen. Die wissenschaftlichen Experimente werden mit einer Schritt-für-Schritt-Videoanleitung in der App abgeschlossen. Die Kontrollgruppe wird beauftragt, den gleichen Inhalt in einem E-Book zu lesen und erhält für jede Lektion, die nichts mit dem Inhaltswissen zu tun hat, ein Bastelset. Die Inhalte sind auf den Lehrplan abgestimmt; Beide Gruppen lernen die gleichen Themen:

1. Elektrizität (Physik): 4 Lektionen zu Themen wie Einführung in die Elektrizität, einfache und komplexe elektrische Schaltungen, erneuerbare Energien und statische Elektrizität.
2. Körperteile (Biologie): 4 Lektionen zu Themen wie Bewegungsapparat, Lunge, Herz und Gehirn
3. Umweltwissenschaften: 4 Lektionen zu Themen wie Einführung in den Regenwald, Klassifikation, Teile und Stadien des Pflanzenwachstums, Photosynthese und Wassertransport in Pflanzen.

Die Teilnehmer der Experimentalgruppe erhalten eine 2,5-monatige Intervention mit der Blended-Learning-App, während die Kontrollgruppe im gleichen Zeitraum E-Book-Kapitel erhält. Während der gesamten Studie werden fünf Bewertungen durchgeführt, von denen jede etwa 20 bis 30 Minuten dauert: (1) vor der Intervention (Zeitpunkt 1) und; (2) nach Abschluss des Eingriffs (Zeitpunkt 2). Unabhängig von der Gruppenzuordnung werden beide Gruppen die Vorbewertungen eine Woche vor der Intervention absolvieren, wobei dieselben Tests im Klassenzimmer verwendet werden. Darüber hinaus erhalten beide Gruppen während der Intervention praktische Materialien, auch wenn sich die Materialien zwischen den Gruppen unterscheiden. Als Teil der Studie erhält die Experimentalgruppe für jede Lektion, die sie sich in der App ansehen, ein naturwissenschaftliches Experimentierkit. Jedes Experiment entspricht dem inhaltlichen Wissen, das sie für eine bestimmte Unterrichtsstunde lernen. Die Kontrollgruppe erhält für jedes gelesene Kapitel des E-Books ein Bastelset. Alle Schüler nehmen sich für jede Unterrichtsstunde die gleiche Zeit (45 Minuten) für 12 Unterrichtsstunden über die 2,5 Monate.

Mittel

Demografische Variablen Das Alter, das Geschlecht und die akademischen Noten der Schüler werden von den Lehrern während Zeit 1 erfasst.

Pre-/Post-Tests Maßnahmen Die Studie besteht aus Fragebögen mit mehreren Maßnahmen zur Selbstauskunft. Es wird die folgenden Fragebögen enthalten, die die wissenschaftliche Motivation, die wissenschaftliche Identität, die wissenschaftliche Leistung und das wissenschaftliche Denken messen.

Wissenschaftsmotivation Die Wissenschaftsmotivation wird anhand der Erwartungswert-Kosten-Skala basierend auf dem Erwartungswertmodell (Kosovich et al., 2015) bewertet. Der Fragebogen wurde entwickelt, um die Motivation der Schüler im MINT-Bereich zu messen. Es umfasst 10 Items zur Bewertung von 3 Unterbereichen: Wie erfolgreich die Schüler ihrer Meinung nach sein können (Erwartung); wie wertvoll Wissenschaft ist (Wert) und; empfundener Aufwand, um gut zu sein (Kosten). Die Schüler berichteten ihre Antworten auf einer 6-Punkte-Likert-Skala von 1 (stimme überhaupt nicht zu) bis 6 (stimme voll und ganz zu). Anweisungen werden den Schülern vor der Verabreichung erklärt: "Dies ist kein Test. Es ist eine kurze Umfrage darüber, wie sehr Ihnen Ihr naturwissenschaftlicher Unterricht gefällt. Sie können offen und ehrlich antworten. Alle Ihre Antworten werden vertraulich behandelt. Niemand wird Ihre individuellen Antworten sehen (nicht Ihr Lehrer, nicht Ihre Klassenkameraden, nicht Ihre Eltern)."

Wissenschaftsidentität Wissenschaftsidentität ist wohl ein multidimensionales Konstrukt, das viele Aspekte und Zusammenhänge umfasst. In dieser Studie konzentrieren wir uns auf informelle Situationen außerhalb des Klassenzimmers. Das heißt, wie Schülerinnen und Schüler mit der Wissenschaft im Allgemeinen und in ihrem Alltag umgehen. Eine Teilmenge von 8 Items wurde von der Skala zur Einstellung zur Wissenschaft in (Pell & Jarvis (2001)) angepasst, um die Wissenschaftsidentität zu bewerten. Die Items im Fragebogen konzentrieren sich eher auf Naturwissenschaften als auf Naturwissenschaften im Klassenzimmer. Auf einer 6-stufigen Likert-Skala (1 = stimme überhaupt nicht zu, 6 = stimme voll und ganz zu) gaben die Studierenden den Grad ihrer Zustimmung zu jedem Item an.

Leistung in Naturwissenschaften Die Leistung in Naturwissenschaften wird mithilfe einer Kombination aus einem Wissensquiz in Echtzeit gemessen, das als Teil der App entwickelt wurde, sowie einer Teilmenge von Elementen aus den Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS). Die Quiz zum Inhaltswissen sind als interaktive, immersive und Echtzeit-Quiz als Teil der Geschichten konzipiert, mit denen sich die Schüler in der App beschäftigen. Die Fragen sind so aufgebaut, dass sie dem Lehrplan entsprechen, und wurden von Naturwissenschaftslehrern überprüft. Jedes Thema hat 40 Fragen; Insgesamt gibt es 120 Fragen zu den drei in der App behandelten Themen. Die Summenpunktzahl wird verwendet, um die naturwissenschaftlichen Leistungen in der App zu quantifizieren. Die aus TIMSS ausgewählten Items werden als zweites Maß für das naturwissenschaftliche Wissen der Schüler verwendet. Insgesamt werden 12 Multiple-Choice-Items ausgewählt, die für die Themen relevant sind.

Wissenschaftliches Denken Wissenschaftliches Denken wird anhand des Science-P Reasoning Inventory (SPR-I) 7-Item-Version für Grundschüler (Koerber & Osterhaus, 2019) bewertet. Das SPR-I ist ein Inventar, das auf dem konzeptionellen Modell des wissenschaftlichen Denkens basiert, das auf dem Verständnis der Hypothesen-Evidenz-Beziehung auf mehreren nicht exklusiven Ebenen (d. h. naiv, mittel und fortgeschritten) beruht. Die 7 Items umfassen 3 Items zum Wesen der Wissenschaft, 3 Items zum Experimentieren und 1 Item zur Dateninterpretation. Alle Items werden anhand einer Partial-Credit-Skala (0,1,2) bewertet, die die drei Ebenen des wissenschaftlichen Denkens darstellt. Ein Wert von 0 weist auf ein naives Verständnis hin; eine Punktzahl von 1 zeigt ein mittleres Verständnis an und; eine Punktzahl von 2 zeigt ein fortgeschrittenes Verständnisniveau an.

Analyse In dieser Studie werden sowohl deskriptive als auch inferenzstatistische Methoden eingesetzt. Zunächst wird eine Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt, wobei die Ergebnisse aus den Vor- und Nachbewertungen verwendet werden. Vergleiche zwischen den Mittelwerten der Versuchs- und der Kontrollgruppe bei allen Ergebnismessungen werden dann durchgeführt, indem die Äquivalenz der Gruppen vor der Intervention bewertet wird. Als Hauptanalyse wird eine multivariate Varianzanalyse (MANOVA) mit Wissenschaftsmotivation, Identität, Leistung und Punktzahlen für wissenschaftliches Denken als abhängige Variablen und Gruppenzuordnungsstatus als unabhängige Variable verwendet. Der Zuweisungsstatus hatte zwei Ebenen, experimentell und Kontrolle.