Blend-oppimisen vaikutus STEM-tutkimuksessa pienten lasten affektiivisiin, kognitiivisiin ja akateemisiin tuloksiin

Blend-oppimisen vaikutus STEM-tutkimuksessa pienten lasten affektiivisiin, kognitiivisiin ja akateemisiin tuloksiin.

Tutkimuksen tausta Perinteisesti tiedekasvatuksen tutkimus on keskittynyt pääasiassa muodolliseen luokkahuoneopetukseen. Teknologian edistyessä Gilbert (2015) väittää, että muodollinen luonnontieteiden opetussuunnitelma on rajoitettu mielenkiintoisten tieteellisten kuvien ja laitteiden kehittämisessä ja käytössä. Lisäksi vaikka tämä oppimiskonteksti helpottaa tiedon hankkimista, se ei välttämättä edistä elinikäistä oppimista eikä motivaatiota oppia (Vedder-Weiss & Fortus, 2011). Motivaatiota luonnontieteiden oppimiseen voidaan lisätä arkioppimisen konteksteilla, kuten koulun ulkopuolisilla tieteeseen liittyvillä toimilla ja ohjelmilla (Fortus & Vedder-Weiss, 2014). Näissä yhteyksissä kokemukset, jotka keskittyvät todellisiin ongelmiin - koulun ulkopuolella - voivat puolestaan ​​auttaa vahvistamaan päättelykykyä ja ymmärrystä tieteessä. Nykyinen tutkimus tutkii sekaoppimisen vaikutusta epävirallisessa oppimisympäristössä lasten affektiivisiin, kognitiivisiin ja akateemisiin tuloksiin tieteessä. Erityisesti opiskelijoiden motivaatiota, identiteettiä, päättelyä ja suoriutumista tieteessä tarkastellaan kokonaisvaltaisesti.

Tutkimuksen tavoitteet Tämän tutkimuksen tavoitteena on toteuttaa sovelluspohjainen interventio-ohjelma, joka keskittyy STEM-oppimiseen virallisen luokkahuoneen ulkopuolella. Kokonaistavoitteena on tutkia sovelluksen ja laboratoriokokeilujen yhdistelmää hyödyntävän seka-oppimisen tehokkuutta lasten affektiivisissa, kognitiivisissa ja akateemisissa tuloksissa.

menetelmät

Osallistujat Osallistujat koostuvat 400:sta 8-10-vuotiaasta ala-asteen oppilaista kolmesta Hongkongin koulusta. Koulut valitaan useiden kriteerien perusteella: 1) Englanti Medium-of-Instruction (EMI) -koulut, joissa on 2) sekaluokkaisia ​​luokkia. Tiedot kerätään kesäloman aikana vuonna 2021 ja ne anonymisoidaan ennen käsittelyä ja käytetään analyyseihin. Luokat jaetaan satunnaisesti koeolosuhteisiin tai kontrolliolosuhteisiin satunnaisotosmenetelmän perusteella. Rekrytointikirje ja ilmoitusjuliste julkaistaan ​​sekä verkossa että offline-tilassa eri alustojen kautta. Tietolomake, suostumuslomake ja suostumuslomake jaetaan koulujen rehtoreille.

Suunnittelu ja menetelmät Luokat jaetaan satunnaisesti koeryhmään ja kontrolliryhmään. Hoidona kokeellinen ryhmä määrätään interventioon, jossa käytetään STEM-sekoitettua oppimissovellusta pelillisillä videoilla sisällön tuntemiseksi sekä käytännön kokeiluja. Videot ovat fiktiivisiä opetuskertomuksia, jotka liittyvät sisältötietoon ja oppilaita pyydettiin "astumaan sarjakuvatutkijan (orava) kenkiin" ratkaisemaan erilaisia ​​ongelmia tarinoiden aikana. Tieteelliset kokeet viimeistellään vaiheittaisella video-oppaalla sovelluksessa. Vertailuryhmä määrätään lukemaan samaa sisältöä e-kirjasta ja saamaan taide- ja käsityöpakkauksen jokaisesta oppitunnista, joka ei liity sisältötietoon. Sisältö on suunniteltu opetussuunnitelman mukaiseksi; Molemmat ryhmät oppivat samoista aiheista:

1. Sähkö (fysiikka): 4 oppituntia aiheista, kuten johdanto sähköön, yksinkertaiset ja monimutkaiset sähköpiirit, uusiutuva energia ja staattinen sähkö.
2. Kehonosat (biologia): 4 oppituntia aiheista, kuten tuki- ja liikuntaelimistö, keuhkot, sydän ja aivot
3. Ympäristötiede: 4 oppituntia aiheista, kuten johdanto sademetsään, luokittelu, kasvien kasvun osat ja vaiheet, fotosynteesi ja veden kulkeutuminen kasveissa.

Koeryhmän osallistujat saavat 2,5 kuukauden interventiota sekoitettu oppimissovelluksella, kun taas kontrolliryhmä saa e-kirjan lukuja samana ajanjaksona. Viisi arviointia, joista jokainen kestää noin 20-30 minuuttia, suoritetaan koko tutkimuksen ajan: (1) ennen interventiota (aika 1) ja; (2) toimenpiteen päätyttyä (aika 2). Ryhmätehtävästä riippumatta molemmat ryhmät suorittavat esiarvioinnit viikkoa ennen interventiota käyttäen samoja arviointeja luokkahuoneessa. Lisäksi molemmat ryhmät saavat käytännön materiaalia intervention aikana, vaikka materiaalit vaihtelevat ryhmien välillä. Osana tutkimusta koeryhmä saa tieteellisen kokeellisen sarjan jokaiselle sovelluksessa katsomalleen oppitunnille. Jokainen kokeilu vastaa tiettyä oppituntia varten oppimaa sisältötietoa. Vertailuryhmä saa taide- ja käsityöpakkauksen jokaisesta e-kirjan lukemastaan ​​luvusta. Kaikki oppilaat käyttävät yhtä paljon aikaa jokaiselle oppitunnille (45 min) 12 oppitunnille 2,5 kuukauden aikana.

Toimenpiteet

Demografiset muuttujat Opiskelijoiden ikä, sukupuoli ja akateemiset arvosanat kerätään opettajien kautta 1. aikana.

Esi-/jälkitestit Toimenpiteet Tutkimus koostuu monimittaisista itseraportoiduista kyselylomakkeista. Se sisältää seuraavat kyselylomakkeet, jotka mittaavat tieteellistä motivaatiota, tieteen tunnistamista, tieteen suorituskykyä ja tieteellistä päättelyä.

Tiedemotivaatio Tiedemotivaatiota arvioidaan odotusarvo-arvo-kustannus-asteikolla, joka perustuu odotusarvomalliin (Kosovich et al., 2015). Kyselylomake on suunniteltu mittaamaan opiskelijoiden motivaatiota STEMissä. Se sisältää 10 kohdetta kolmen alialueen arvioimiseksi: kuinka menestyvät opiskelijat luulevat voivansa suoriutua (odotukset); kuinka arvokasta tiede on (arvo) ja; havaittu pyrkimys menestyä hyvin (kustannus). Opiskelijat raportoivat vastauksensa 6-pisteen Likert-asteikolla, joka vaihteli 1:stä (täysin eri mieltä) 6:een (täysin samaa mieltä). Opiskelijoille selitetään ohjeet ennen hallintoa: "Tämä ei ole koe. Se on lyhyt kysely siitä, kuinka paljon pidät tiedetunnista. Voit vastata avoimesti ja rehellisesti. Kaikki vastauksesi pidetään luottamuksellisina. Kukaan ei näe yksilöllisiä vastauksiasi (ei opettajasi, luokkatoverisi, eivät vanhempasi).

Tieteen identiteetti Tiedeidentiteetti on luultavasti moniulotteinen rakennelma, joka sisältää monia näkökohtia ja kontekstia. Tässä tutkimuksessa keskitymme epävirallisiin ympäristöihin luokkahuoneen ulkopuolella. Eli miten opiskelijat suhtautuvat tieteeseen yleensä ja jokapäiväiseen elämäänsä. Kahdeksan kohteen osajoukko mukautettiin tieteen asenneasteikolta vuonna (Pell & Jarvis (2001) tieteen identiteetin arvioimiseksi. Kyselylomakkeen kohteet keskittyvät reaalimaailman tieteeseen luokkahuonekontekstin sijaan. Opiskelijat ilmoittivat olevansa samaa mieltä kunkin kohdan kanssa 6-pisteen Likert-asteikolla (1 = täysin eri mieltä, 6 = täysin samaa mieltä).

Tieteen suorituskyky Tieteen suorituskykyä mitataan käyttämällä sovelluksen osaksi suunniteltuja reaaliaikaisia ​​tietovisoja sekä Trends in International Mathematics and Science Study -tutkimuksen (TIMSS) kohteita. Sisältötietovisat on suunniteltu interaktiivisiksi, mukaansatempaaviksi ja reaaliaikaisiksi tietokilpailuiksi osana tarinoita, joita oppilaat osallistuvat sovelluksessa. Kysymykset on laadittu opetussuunnitelman mukaisiksi, ja luonnontieteiden opettajat ovat tarkistaneet ne. Jokaisessa aiheessa on 40 kysymystä; yhteensä 120 kysymystä kolmesta sovelluksen kattamasta aiheesta. Summapisteitä käytetään sovelluksen tieteen suorituskyvyn kvantifiointiin. TIMSS:stä valittuja kohteita käytetään opiskelijoiden luonnontieteiden toisena mittana. Yhteensä 12 monivalintakohdetta valitaan, jotka liittyvät aiheeseen.

Tieteellinen päättely Tieteellistä päättelyä arvioidaan käyttämällä peruskoulun oppilaille suunniteltua Science-P Reasoning Inventory (SPR-I) 7-osaista versiota (Koerber & Osterhaus, 2019). SPR-I on luettelo, joka perustuu tieteellisen päättelyn käsitteelliseen malliin, joka perustuu hypoteesitodistussuhteen ymmärtämiseen useilla ei-eksklusiivisilla tasoilla (eli naiivilla, keskitasolla ja edistyneellä). Seitsemän kohteen joukossa on 3 tieteen luontoa, 3 kokeilua ja 1 tiedon tulkintaa. Kaikki kohteet pisteytetään osittaisella opintopisteasteikolla (0,1,2), joka edustaa tieteellisen päättelyn kolmea tasoa. Pistemäärä 0 osoittaa naiivia ymmärrystä; pistemäärä 1 osoittaa keskitason ymmärrystä ja; pistemäärä 2 osoittaa edistyneen ymmärryksen tason.

Analyysi Tässä tutkimuksessa käytetään sekä kuvailevia että päätteleviä tilastollisia menetelmiä. Luotettavuusanalyysi tehdään ensin käyttämällä esi- ja jälkiarvioinneista saatuja pisteitä. Koe- ja kontrolliryhmän kaikkien tulosmittausten keskiarvojen vertailu suoritetaan sitten arvioimalla ryhmien interventiota edeltävä vastaavuus. Pääanalyysinä käytetään monimuuttujavarianssianalyysiä (MANOVA), jossa tiedemotivaatio, identiteetti, saavutus ja tieteellinen päättelypisteet ovat riippuvaisia ​​muuttujia ja ryhmämäärittelytila ​​riippumattomina muuttujina. Tehtävän tilalla oli kaksi tasoa, kokeellinen ja kontrolli.