STEM 혼합 학습이 유아의 정서적, 인지적, 학업적 결과에 미치는 영향

STEM 혼합학습이 유아의 정서적, 인지적, 학업적 결과에 미치는 영향.

연구 배경 전통적으로 과학 교육 연구는 형식적인 교실 학습에 주로 초점을 맞추었습니다. 기술의 발전과 함께 Gilbert(2015)는 공식 과학 커리큘럼이 정교함과 흥미로운 과학적 삽화 및 장비의 사용에 제한이 있다고 주장합니다. 더욱이 이러한 학습 맥락은 지식 습득을 촉진하지만 평생 학습이나 학습 동기를 촉진하지 않을 수 있습니다(Vedder-Weiss & Fortus, 2011). 과학 학습 동기는 과외 과학 관련 활동 및 프로그램과 같은 비공식 학습 맥락을 통해 강화될 수 있습니다(Fortus & Vedder-Weiss, 2014). 이러한 맥락에서 학교 외부의 실제 문제에 초점을 맞춘 경험은 추론 기술과 과학에 대한 이해를 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 현재 연구는 비공식 학습 환경에서 혼합 학습 접근 방식이 과학 분야에서 아동의 정서적, 인지적, 학문적 결과에 미치는 영향을 조사합니다. 특히 학생들의 과학에 대한 동기, 정체성, 추론, 성과를 총체적으로 고려한다.

연구 목표 현재 연구는 공식적인 교실 환경 밖에서 STEM 학습에 초점을 맞춘 앱 기반 개입 프로그램을 구현하는 것을 목표로 합니다. 가장 중요한 목표는 어린이의 정서, 인지 및 학업 결과에서 앱과 실험실 실험의 조합을 활용하는 혼합 학습의 효능을 조사하는 것입니다.

행동 양식

참가자 참가자는 홍콩의 3개 학교에 다니는 8-10세의 초등학생 400명으로 구성됩니다. 학교는 다음과 같은 몇 가지 기준에 따라 선택됩니다. 데이터는 2021년 여름 휴가 기간 동안 수집되며 처리되기 전에 익명화되어 분석에 사용됩니다. 클래스는 임의 샘플링 방법에 따라 실험 조건 또는 제어 조건에 무작위로 할당됩니다. 채용 공고와 광고 포스터는 다양한 플랫폼을 통해 온·오프라인에 게시될 예정입니다. 정보 시트, 동의서 및 동의서가 학교장에게 배포됩니다.

디자인 및 절차 수업은 실험 그룹과 통제 그룹에 무작위로 할당됩니다. 치료로서 실험 그룹은 실습 실험과 함께 콘텐츠 지식을 위한 게임화된 비디오와 함께 STEM 혼합 학습 앱을 사용하는 개입에 할당됩니다. 비디오는 콘텐츠 지식과 관련된 가상의 교육 내러티브이며 학생들은 이야기 중에 다양한 문제를 해결하기 위해 만화 과학자(다람쥐)의 "입장을 시작"하도록 요청받았습니다. 과학 실험은 앱의 단계별 비디오 안내로 완료됩니다. 제어 그룹은 전자책에서 동일한 콘텐츠를 읽고 콘텐츠 지식과 관련되지 않은 각 수업에 대한 예술 및 공예 키트를 받도록 지정됩니다. 콘텐츠는 커리큘럼에 맞게 설계되었습니다. 두 그룹 모두 동일한 주제에 대해 배웁니다.

1. 전기(물리): 전기 소개, 간단하고 복잡한 전기 회로, 재생 가능 에너지 및 정전기와 같은 주제에 대한 4개의 수업.
2. 신체 부위(생물학): 근골격계, 폐, 심장 및 뇌와 같은 주제에 대한 4개의 수업
3. 환경 과학: 열대우림 소개, 분류, 식물 성장의 부분 및 단계, 식물의 광합성 및 물 수송과 같은 주제에 대한 4개의 수업.

실험 그룹의 참가자는 혼합 학습 앱으로 2.5개월 동안 중재를 받고 통제 그룹은 같은 기간 동안 전자책 장을 받습니다. 각각 약 20-30분 동안 지속되는 5가지 평가가 연구 전반에 걸쳐 수행됩니다: (1) 개입 전(시간 1) 및; (2) 개입 완료 후(시간 2). 그룹 배정에 관계없이 두 그룹 모두 교실에서 동일한 평가 세트를 사용하여 개입 일주일 전에 사전 평가를 완료합니다. 또한 두 그룹은 그룹마다 자료가 다르지만 개입 중에 실습 자료를 받게 됩니다. 연구의 일환으로 실험 그룹은 앱에서 시청하는 각 수업에 대한 과학 실험 키트를 받게 됩니다. 각 실험은 특정 수업에 대해 학습한 콘텐츠 지식에 해당합니다. 통제 그룹은 전자책에서 읽은 각 장에 대한 예술 및 공예 키트를 받게 됩니다. 모든 학생들은 2.5개월 동안 12번의 수업에 대해 각 수업(45분)에 대해 동일한 시간에 참여하게 됩니다.

측정

인구 통계 변수 학생의 나이, 성별 및 학업 성적은 시간 1 동안 교사를 통해 수집됩니다.

사전/사후 테스트 측정 연구는 다중 측정 자체 보고 설문지로 구성됩니다. 여기에는 과학 동기, 과학 식별, 과학 성과 및 과학적 추론을 측정하는 다음 설문지가 포함됩니다.

과학 동기 과학 동기는 기대 가치 모델(Kosovich et al., 2015)에 기반한 기대-가치-비용 척도를 사용하여 평가됩니다. 설문지는 STEM에서 학생들의 동기를 측정하기 위해 고안되었습니다. 여기에는 3개의 하위 영역을 평가하기 위한 10개의 항목이 포함되어 있습니다. 과학이 얼마나 가치가 있는지 (가치) 그리고; 잘하기 위한 인지된 노력(비용). 학생들은 1(매우 동의하지 않음)에서 6(매우 동의함)까지의 6점 리커트 척도를 사용하여 응답을 보고했습니다. 관리 전에 학생들에게 지침이 설명됩니다: "이것은 시험이 아닙니다. 과학 수업을 얼마나 좋아하는지에 대한 간단한 설문조사입니다. 솔직하고 솔직하게 응답할 수 있습니다. 귀하의 모든 답변은 기밀로 유지됩니다. 아무도 귀하의 개별 답변을 볼 수 없습니다(선생님도, 급우도, 부모님도)."

과학 정체성 과학 정체성은 틀림없이 많은 측면과 맥락을 포함하는 다차원 구조입니다. 이 연구에서는 교실 밖의 비공식적인 환경에 초점을 맞출 것입니다. 즉, 학생들이 일반적으로 그리고 일상 생활에서 과학과 어떻게 관련되는지입니다. 과학적 정체성을 평가하기 위해 Pell & Jarvis(2001)의 과학적 태도 척도에서 8개 항목의 하위 집합을 채택했습니다. 설문지의 항목은 교실 맥락의 과학보다는 실생활 과학에 초점을 맞춥니다. 학생들은 각 항목에 대한 동의 정도를 6점 리커트 척도(1=매우 동의하지 않음, 6=매우 동의함)로 보고했습니다.

과학 성과 과학 성과는 TIMSS(Trends in International Mathematics and Science Study) 항목의 하위 집합뿐만 아니라 앱의 일부로 설계된 실시간 콘텐츠 지식 퀴즈의 조합을 사용하여 측정됩니다. 콘텐츠 지식 퀴즈는 학생들이 앱에서 참여하는 스토리의 일부로 대화형, 몰입형 및 실시간 퀴즈로 설계되었습니다. 질문은 커리큘럼에 맞게 구성되었으며 과학 교사가 검토했습니다. 각 주제에는 40개의 질문이 있습니다. 앱에서 다루는 세 가지 주제에 대해 총 120개의 질문이 있습니다. 합계 점수는 앱에서 과학 성과를 정량화하는 데 사용됩니다. TIMSS에서 선택한 항목은 과학에 대한 학생 지식의 두 번째 측정으로 사용됩니다. 주제와 관련된 총 12개의 객관식 항목이 선택됩니다.

과학적 추론 과학적 추론은 초등학생을 위해 설계된 SPR-I(Science-P Reasoning Inventory) 7개 항목 버전을 사용하여 평가됩니다(Koerber & Osterhaus, 2019). SPR-I는 여러 비배타적 수준(즉, 순진, 중급 및 고급)에서 가설-증거 관계의 이해에 의존하는 과학적 추론의 개념적 모델을 기반으로 하는 목록입니다. 7개 항목은 과학의 본질에 관한 3개 항목, 실험에 관한 3개 항목 및 데이터 해석에 관한 1개 항목을 포함합니다. 모든 항목은 과학적 추론의 세 가지 수준을 나타내는 부분 학점 척도(0,1,2)를 사용하여 채점됩니다. 0점은 순진한 이해를 나타냅니다. 1점은 중간 수준의 이해를 나타냅니다. 2점은 고급 수준의 이해를 나타냅니다.

분석 설명적 및 추론적 통계 방법이 이 연구에서 모두 사용됩니다. 사전 및 사후 평가에서 얻은 점수를 사용하여 신뢰도 분석을 먼저 수행합니다. 모든 결과 측정에 대한 실험 그룹과 통제 그룹의 평균 점수 간의 비교는 그룹의 개입 전 등가성을 평가하여 수행됩니다. 다변량 분산 분석(MANOVA)은 과학 동기, 정체성, 성취 및 과학적 추론 점수를 종속 변수로, 그룹 할당 상태를 독립 변수로 하는 주요 분석으로 사용됩니다. 할당 상태에는 실험 및 제어의 두 가지 수준이 있습니다.