L'effetto dell'apprendimento combinato nelle STEM sui risultati affettivi, cognitivi e accademici dei bambini piccoli

L'effetto dell'apprendimento combinato in STEM nei risultati affettivi, cognitivi e accademici dei bambini piccoli.

Sfondo dello studio Tradizionalmente, la ricerca nell'educazione scientifica si è concentrata prevalentemente sull'apprendimento formale in classe. Con il progresso della tecnologia, Gilbert (2015) sostiene che il curriculum scientifico formale è limitato nella sua elaborazione e nell'uso di interessanti illustrazioni e attrezzature scientifiche. Inoltre, sebbene questo contesto di apprendimento faciliti l'acquisizione di conoscenze, potrebbe non promuovere l'apprendimento permanente né la motivazione all'apprendimento (Vedder-Weiss & Fortus, 2011). La motivazione per l'apprendimento delle scienze può essere rafforzata attraverso contesti di apprendimento informale come attività e programmi extrascolastici relativi alla scienza (Fortus & Vedder-Weiss, 2014). In questi contesti, le esperienze che si concentrano sui problemi del mondo reale, al di fuori della scuola, possono a loro volta aiutare a rafforzare le capacità di ragionamento e la comprensione delle scienze. Il presente studio indaga l'impatto dell'approccio di apprendimento misto in un ambiente di apprendimento informale sui risultati affettivi, cognitivi e accademici dei bambini nella scienza. In particolare, la motivazione, l'identità, il ragionamento e il rendimento degli studenti nelle scienze sono considerati in modo olistico.

Obiettivi della ricerca Il presente studio mira a implementare un programma di intervento basato su app che si concentri sull'apprendimento STEM al di fuori di un ambiente di classe formale. L'obiettivo generale è esaminare l'efficacia dell'apprendimento misto che utilizza una combinazione di un'app e esperimenti di laboratorio sui risultati affettivi, cognitivi e accademici dei bambini.

Metodi

Partecipanti I partecipanti saranno costituiti da 400 studenti delle scuole primarie di età compresa tra 8 e 10 anni provenienti da 3 scuole di Hong Kong. Le scuole saranno selezionate in base a diversi criteri: 1) Scuole di livello medio di istruzione inglese (EMI) con 2) classi miste. I dati saranno raccolti durante le vacanze estive nel 2021 e saranno resi anonimi prima dell'elaborazione e utilizzati nelle analisi. Le classi saranno assegnate casualmente alla condizione sperimentale o alla condizione di controllo in base al metodo del campionamento casuale. La lettera di assunzione e il poster pubblicitario saranno pubblicati sia online che offline attraverso diverse piattaforme. Foglio informativo, modulo di consenso e modulo di assenso saranno distribuiti ai presidi delle scuole.

Design e procedure Le classi saranno assegnate in modo casuale al gruppo sperimentale e al gruppo di controllo. Come trattamento, il gruppo sperimentale verrà assegnato a un intervento che utilizza un'app di apprendimento misto STEM con video gamificati per la conoscenza dei contenuti insieme a esperimenti pratici. I video sono narrazioni educative fittizie legate alla conoscenza dei contenuti e agli studenti è stato chiesto di "calzare nei panni" dello scienziato dei cartoni animati (uno scoiattolo) per risolvere vari problemi durante le storie. Gli esperimenti scientifici saranno completati con una guida video passo-passo sull'app. Al gruppo di controllo verrà assegnato il compito di leggere lo stesso contenuto su un e-book e ricevere un kit di arti e mestieri per ogni lezione non correlata alla conoscenza del contenuto. Il contenuto è progettato per essere allineato al curriculum; entrambi i gruppi impareranno gli stessi argomenti:

1. Elettricità (Fisica): 4 lezioni su argomenti quali introduzione all'elettricità, circuiti elettrici semplici e complessi, energie rinnovabili ed elettricità statica.
2. Parti del Corpo (Biologia): 4 lezioni su argomenti come il sistema muscolo-scheletrico, i polmoni, il cuore e il cervello
3. Scienze Ambientali: 4 lezioni su argomenti quali introduzione alla foresta pluviale, classificazione, parti e stadi di crescita delle piante, fotosintesi e trasporto dell'acqua nelle piante.

I partecipanti al gruppo sperimentale riceveranno un intervento di 2,5 mesi con l'app di blended learning mentre il gruppo di controllo riceverà capitoli di e-book durante lo stesso periodo. Cinque valutazioni, ciascuna delle quali durerà circa 20-30 minuti, saranno condotte durante lo studio: (1) prima dell'intervento (Tempo 1) e; (2) dopo il completamento dell'intervento (Tempo 2). Indipendentemente dall'assegnazione del gruppo, entrambi i gruppi completeranno le pre-valutazioni una settimana prima dell'intervento utilizzando la stessa serie di valutazioni in classe. Inoltre, entrambi i gruppi riceveranno materiali pratici durante l'intervento, anche se i materiali differiscono tra i gruppi. Come parte dello studio, il gruppo sperimentale riceverà un kit scientifico sperimentale per ciascuna delle lezioni che guarda sull'app. Ogni esperimento corrisponde alla conoscenza del contenuto che apprendono per una particolare lezione. Il gruppo di controllo riceverà un kit di arti e mestieri per ogni capitolo letto sull'e-book. Tutti gli studenti si impegneranno nella stessa quantità di tempo per ogni lezione (45 minuti) per 12 lezioni nell'arco di 2,5 mesi.

Le misure

Variabili demografiche L'età, il sesso e i voti accademici degli studenti saranno raccolti tramite gli insegnanti durante l'orario 1.

Misure pre/post-test Lo studio consisterà in questionari self-report multi-misura. Comprenderà i seguenti questionari che misurano la motivazione scientifica, l'identificazione scientifica, le prestazioni scientifiche e il ragionamento scientifico.

Motivazione scientifica La motivazione scientifica sarà valutata utilizzando la scala Expectancy-Value-Cost basata sul modello del valore di aspettativa (Kosovich et al., 2015). Il questionario è stato progettato per misurare la motivazione degli studenti in STEM. Include 10 elementi per valutare 3 sottodomini: come gli studenti di successo pensano di poter esibirsi (aspettativa); quanto vale la scienza (valore) e; sforzo percepito nel fare bene (costo). Gli studenti hanno riportato le loro risposte utilizzando una scala Likert a 6 punti che andava da 1 (fortemente in disaccordo) a 6 (fortemente d'accordo). Le istruzioni vengono spiegate agli studenti prima della somministrazione: "Questo non è un test. È un breve sondaggio su quanto ti piace la tua lezione di scienze. Puoi rispondere apertamente e onestamente. Tutte le tue risposte saranno mantenute riservate. Nessuno vedrà le tue risposte individuali (né il tuo insegnante, né i tuoi compagni di classe, né i tuoi genitori)."

Identità della scienza L'identità della scienza è senza dubbio un costrutto multidimensionale che coinvolge molti aspetti e contesti. In questo studio, ci concentreremo su contesti informali al di fuori della classe. Cioè, come gli studenti si relazionano con la scienza in generale e nella loro vita quotidiana. Un sottoinsieme di 8 item è stato adattato dalla scala dell'atteggiamento scientifico in (Pell & Jarvis (2001) per valutare l'identità scientifica. Gli elementi del questionario si concentrano sulla scienza del mondo reale piuttosto che sulla scienza nel contesto della classe. Gli studenti hanno riportato il grado di accordo con ogni item su una scala Likert a 6 punti (1= fortemente in disaccordo, 6= assolutamente d'accordo).

Prestazioni scientifiche Le prestazioni scientifiche saranno misurate utilizzando una combinazione di quiz sulla conoscenza dei contenuti in tempo reale progettati come parte dell'app e un sottoinsieme di elementi del Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS). I quiz sulla conoscenza dei contenuti sono progettati per essere interattivi, coinvolgenti e in tempo reale come parte delle storie con cui gli studenti interagiscono nell'app. Le domande sono costruite per essere allineate al curriculum e sono state riviste dagli insegnanti di scienze. Ogni argomento ha 40 domande; in totale, ci sono 120 domande per i tre argomenti trattati nell'app. Il punteggio somma viene utilizzato per quantificare le prestazioni scientifiche nell'app. Gli elementi selezionati da TIMSS saranno utilizzati come seconda misurazione delle conoscenze scientifiche degli studenti. Verranno selezionati un totale di 12 voci a scelta multipla pertinenti agli argomenti.

Ragionamento scientifico Il ragionamento scientifico sarà valutato utilizzando la versione a 7 item del Science-P Reasoning Inventory (SPR-I) progettata per gli studenti delle scuole primarie (Koerber & Osterhaus, 2019). L'SPR-I è un inventario che si basa sul modello concettuale del ragionamento scientifico che si basa sulla comprensione della relazione ipotesi-evidenza in più livelli non esclusivi (cioè, ingenuo, intermedio e avanzato). I 7 item includono 3 item sulla natura della scienza, 3 item sulla sperimentazione e 1 item sull'interpretazione dei dati. Tutti gli elementi sono valutati utilizzando una scala di credito parziale (0,1,2), che rappresenta i tre livelli di ragionamento scientifico. Un punteggio pari a 0 indica una comprensione ingenua; un punteggio di 1 indica una comprensione intermedia e; un punteggio di 2 indica un livello avanzato di comprensione.

Analisi In questo studio verranno impiegati sia metodi statistici descrittivi che inferenziali. Verrà prima condotta un'analisi di affidabilità utilizzando i punteggi ottenuti dalle valutazioni pre e post. I confronti tra i punteggi medi del gruppo sperimentale e di controllo su tutte le misure di esito vengono quindi eseguiti valutando l'equivalenza pre-intervento dei gruppi. Un'analisi multivariata della varianza (MANOVA) verrà utilizzata come analisi principale con motivazione scientifica, identità, risultati e punteggi di ragionamento scientifico come variabili dipendenti e stato di assegnazione di gruppo come variabile indipendente. Lo stato di assegnazione aveva due livelli, sperimentale e di controllo.