Wpływ uczenia mieszanego w STEM na wyniki emocjonalne, poznawcze i akademickie małych dzieci

Wpływ nauczania mieszanego w STEM na wyniki afektywne, poznawcze i akademickie małych dzieci.

Tło badania Tradycyjnie badania w zakresie nauczania przedmiotów ścisłych i przyrodniczych koncentrowały się głównie na formalnym uczeniu się w klasie. Gilbert (2015) argumentuje, że wraz z rozwojem technologii formalny program nauczania przedmiotów ścisłych jest ograniczony w zakresie opracowywania i wykorzystywania interesujących ilustracji naukowych i sprzętu. Co więcej, chociaż ten kontekst uczenia się ułatwia zdobywanie wiedzy, może nie promować uczenia się przez całe życie ani motywacji do nauki (Vedder-Weiss i Fortus, 2011). Motywację do nauki przedmiotów ścisłych można zwiększyć poprzez nieformalne konteksty uczenia się, takie jak pozalekcyjne zajęcia i programy związane z przedmiotami ścisłymi (Fortus i Vedder-Weiss, 2014). W tych kontekstach doświadczenia, które koncentrują się na rzeczywistych problemach poza szkołą, mogą z kolei pomóc we wzmocnieniu umiejętności rozumowania i zrozumienia w nauce. Obecne badanie bada wpływ podejścia blended learning w nieformalnym środowisku edukacyjnym na afektywne, poznawcze i akademickie wyniki dzieci w nauce. W szczególności motywacja uczniów, tożsamość, rozumowanie i wyniki w nauce są rozpatrywane holistycznie.

Cele badawcze Obecne badanie ma na celu wdrożenie opartego na aplikacji programu interwencyjnego, który koncentruje się na nauce STEM poza formalnym środowiskiem klasowym. Nadrzędnym celem jest zbadanie skuteczności nauczania mieszanego, które wykorzystuje połączenie aplikacji i eksperymentów laboratoryjnych w zakresie wyników afektywnych, poznawczych i akademickich dzieci.

Metody

Uczestnicy Uczestnikami będzie 400 uczniów szkół podstawowych w wieku 8-10 lat z 3 szkół w Hong Kongu. Szkoły zostaną wybrane na podstawie kilku kryteriów: 1) szkoły języka angielskiego średniego nauczania (EMI) z 2) klasami o zróżnicowanych zdolnościach. Dane będą zbierane w okresie wakacji 2021 roku i przed przetwarzaniem i wykorzystaniem w analizach zostaną zanonimizowane. Klasy zostaną losowo przypisane do warunku eksperymentalnego lub warunku kontrolnego na podstawie metody doboru losowego. List rekrutacyjny i plakat reklamowy zostaną opublikowane zarówno online, jak i offline za pośrednictwem różnych platform. Arkusz informacyjny, formularz zgody i formularz zgody zostaną przekazane dyrektorom szkół.

Projektowanie i procedury Zajęcia zostaną losowo przydzielone do grupy eksperymentalnej i do grupy kontrolnej. W ramach leczenia grupa eksperymentalna zostanie przydzielona do interwencji, która wykorzystuje aplikację do nauczania mieszanego STEM z grywalizowanymi filmami do zdobywania wiedzy wraz z praktycznymi eksperymentami. Filmy są fikcyjnymi narracjami edukacyjnymi związanymi z treścią wiedzy, a uczniowie zostali poproszeni o „wejście w buty” naukowca z kreskówek (wiewiórki), aby rozwiązać różne problemy podczas opowieści. Eksperymenty naukowe zostaną zakończone wskazówkami wideo krok po kroku w aplikacji. Grupa kontrolna zostanie przydzielona do przeczytania tej samej treści w e-booku i otrzyma zestaw plastyczny na każdą lekcję niezwiązaną z treścią. Treść została zaprojektowana tak, aby była zgodna z programem nauczania; obie grupy poznają te same tematy:

1. Elektryczność (fizyka): 4 lekcje obejmujące takie tematy, jak wprowadzenie do elektryczności, proste i złożone obwody elektryczne, energia odnawialna i elektryczność statyczna.
2. Części ciała (biologia): 4 lekcje na takie tematy, jak układ mięśniowo-szkieletowy, płuca, serce i mózg
3. Nauka o środowisku: 4 lekcje na tematy takie jak wprowadzenie do lasu deszczowego, klasyfikacja, części i etapy wzrostu roślin, fotosynteza i transport wody w roślinach.

Uczestnicy z grupy eksperymentalnej otrzymają 2,5-miesięczną interwencję z aplikacją blended learning, podczas gdy grupa kontrolna otrzyma rozdziały e-booków w tym samym okresie. W trakcie badania zostanie przeprowadzonych pięć ocen, z których każda będzie trwała około 20-30 minut: (1) przed interwencją (Czas 1) i; (2) po zakończeniu interwencji (Czas 2). Niezależnie od przydziału grupowego, obie grupy dokonają oceny wstępnej na tydzień przed interwencją, korzystając z tego samego zestawu ocen w klasie. Ponadto obie grupy otrzymają praktyczne materiały podczas interwencji, chociaż materiały różnią się w zależności od grupy. W ramach badania grupa eksperymentalna otrzyma zestaw do eksperymentów naukowych na każdą lekcję, którą obejrzy w aplikacji. Każdy eksperyment odpowiada wiedzy merytorycznej, której uczą się na konkretnej lekcji. Grupa kontrolna otrzyma zestaw plastyczny do każdego rozdziału, który przeczyta w e-booku. Wszyscy uczniowie będą angażować się w taką samą ilość czasu na każdą lekcję (45 minut) przez 12 lekcji w ciągu 2,5 miesiąca.

Środki

Zmienne demograficzne Wiek, płeć i stopnie akademickie uczniów zostaną zebrane przez nauczycieli w czasie 1.

Testy wstępne/potestowe Środki Badanie będzie składać się z kwestionariuszy samoopisowych obejmujących wiele środków. Będzie zawierać następujące kwestionariusze, które mierzą motywację do nauki, identyfikację nauki, wyniki w nauce i rozumowanie naukowe.

Motywacja naukowa Motywacja naukowa zostanie oceniona za pomocą Skali Oczekiwań-Wartości-Kosztów opartej na modelu wartości oczekiwanej (Kosovich i in., 2015). Kwestionariusz został zaprojektowany do pomiaru motywacji uczniów w STEM. Obejmuje 10 pozycji do oceny 3 subdomen: jak odnoszący sukcesy uczniowie sądzą, że mogą osiągnąć wyniki (oczekiwania); jak wartościowa jest nauka (wartość) i; postrzegany wysiłek związany z dobrymi wynikami (koszt). Studenci zgłaszali swoje odpowiedzi za pomocą 6-stopniowej skali Likerta, od 1 (zdecydowanie się nie zgadzam) do 6 (zdecydowanie się zgadzam). Instrukcje są wyjaśniane uczniom przed podaniem: „To nie jest test. Jest to krótka ankieta na temat tego, jak bardzo lubisz swoje zajęcia z przedmiotów ścisłych. Możesz odpowiedzieć otwarcie i szczerze. Wszystkie Twoje odpowiedzi będą traktowane jako poufne. Nikt nie zobaczy twoich indywidualnych odpowiedzi (ani twojego nauczyciela, ani twoich kolegów z klasy, ani twoich rodziców).”

Tożsamość naukowa Tożsamość naukowa jest prawdopodobnie konstruktem wielowymiarowym, który obejmuje wiele aspektów i kontekstów. W tym badaniu skupimy się na nieformalnych warunkach poza salą lekcyjną. To znaczy, w jaki sposób uczniowie odnoszą się do nauki w ogóle iw swoim codziennym życiu. Podzbiór 8 pozycji zaadaptowano ze skali nastawienia do nauki w (Pell i Jarvis (2001) w celu oceny tożsamości naukowej. Pozycje w kwestionariuszu koncentrują się na rzeczywistych naukach ścisłych, a nie na nauce w kontekście klasowym. Studenci określali stopień swojej zgody z każdym twierdzeniem na 6-stopniowej skali Likerta (1=zdecydowanie się nie zgadzam, 6=zdecydowanie się zgadzam).

Wyniki w nauce Wyniki w nauce będą mierzone za pomocą kombinacji quizów wiedzy w czasie rzeczywistym zaprojektowanych jako część aplikacji, a także podzbioru elementów z Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS). Testy wiedzy o treści mają być interaktywnymi, wciągającymi quizami w czasie rzeczywistym jako część historii, w które uczniowie angażują się w aplikacji. Pytania są skonstruowane tak, aby były zgodne z programem nauczania i zostały zweryfikowane przez nauczycieli przedmiotów ścisłych. Każdy temat ma 40 pytań; w sumie jest 120 pytań dotyczących trzech tematów poruszanych w aplikacji. Suma punktów służy do ilościowego określania wyników w nauce w aplikacji. Pozycje wybrane z TIMSS posłużą jako drugi pomiar wiedzy uczniów z przedmiotów ścisłych. W sumie zostanie wybranych 12 elementów wielokrotnego wyboru, które są istotne dla tematów.

Rozumowanie naukowe Rozumowanie naukowe zostanie ocenione za pomocą 7-itemowego kwestionariusza Science-P Reasoning Inventory (SPR-I) przeznaczonego dla uczniów szkół podstawowych (Koerber i Osterhaus, 2019). SPR-I jest inwentarzem opartym na konceptualnym modelu rozumowania naukowego, który opiera się na zrozumieniu relacji hipoteza-dowód na wielu niewyłącznych poziomach (tj. naiwnym, średniozaawansowanym i zaawansowanym). 7 pozycji obejmuje 3 pozycje dotyczące natury nauki, 3 pozycje dotyczące eksperymentów i 1 pozycję dotyczącą interpretacji danych. Wszystkie pozycje są oceniane przy użyciu częściowej skali punktów (0,1,2), która reprezentuje trzy poziomy rozumowania naukowego. Wynik 0 wskazuje na naiwne zrozumienie; wynik 1 wskazuje na średnie zrozumienie i; wynik 2 oznacza zaawansowany poziom zrozumienia.

Analiza W tym badaniu zostaną zastosowane zarówno opisowe, jak i inferencyjne metody statystyczne. Najpierw zostanie przeprowadzona analiza wiarygodności z wykorzystaniem wyników uzyskanych z ocen wstępnych i końcowych. Następnie przeprowadza się porównania między średnimi wynikami grupy eksperymentalnej i kontrolnej na wszystkich miarach wyniku, oceniając równoważność grup przed interwencją. Wieloczynnikowa analiza wariancji (MANOVA) zostanie wykorzystana jako główna analiza z motywacją naukową, tożsamością, osiągnięciami i wynikami rozumowania naukowego jako zmiennymi zależnymi i statusem przypisania do grupy jako zmienną niezależną. Status przypisania miał dwa poziomy, eksperymentalny i kontrolny.