O efeito do Blend-learning em STEM nos resultados afetivos, cognitivos e acadêmicos de crianças pequenas

O efeito do Blend-learning em STEM nos resultados afetivos, cognitivos e acadêmicos de crianças pequenas.

Antecedentes do estudo Tradicionalmente, a pesquisa em educação científica tem se concentrado predominantemente na aprendizagem formal em sala de aula. Com o avanço da tecnologia, Gilbert (2015) argumenta que o currículo formal de ciências é limitado em sua elaboração e uso de ilustrações e equipamentos científicos interessantes. Além disso, embora este contexto de aprendizagem facilite a aquisição de conhecimento, pode não promover a aprendizagem ao longo da vida nem a motivação para aprender (Vedder-Weiss & Fortus, 2011). A motivação para o aprendizado de ciências pode ser aprimorada por meio de contextos informais de aprendizado, como atividades e programas extracurriculares relacionados a ciências (Fortus & Vedder-Weiss, 2014). Nesses contextos, as experiências que se concentram em problemas do mundo real – fora da escola – podem, por sua vez, ajudar a fortalecer as habilidades de raciocínio e compreensão em ciências. O presente estudo investiga o impacto da abordagem de aprendizagem combinada em um ambiente de aprendizagem informal sobre os resultados afetivos, cognitivos e acadêmicos das crianças em ciências. Em particular, a motivação, identidade, raciocínio e desempenho dos alunos em ciências são considerados de forma holística.

Objetivos da pesquisa O presente estudo visa implementar um programa de intervenção baseado em aplicativo que se concentra na aprendizagem STEM fora de um ambiente formal de sala de aula. O objetivo geral é examinar a eficácia do aprendizado combinado que utiliza uma combinação de um aplicativo e experimentos de laboratório nos resultados afetivos, cognitivos e acadêmicos das crianças.

Métodos

Participantes Os participantes serão 400 alunos do ensino fundamental com idades entre 8 e 10 anos de 3 escolas em Hong Kong. As escolas serão selecionadas com base em vários critérios: 1) Escolas de meio de ensino de inglês (EMI) com 2) turmas mistas. Os dados serão coletados durante as férias de verão de 2021 e serão anonimizados antes do processamento e utilizados nas análises. As classes serão atribuídas aleatoriamente à condição experimental ou à condição de controle com base no método de amostragem aleatória. A carta de recrutamento e o cartaz de anúncio serão publicados online e offline através de diferentes plataformas. Folha de informação, formulário de consentimento e formulário de consentimento serão distribuídos aos diretores das escolas.

Design e Procedimentos As aulas serão distribuídas aleatoriamente para o grupo experimental e para o grupo controle. Como tratamento, o grupo experimental será designado para uma intervenção que usa um aplicativo de aprendizado combinado STEM com vídeos gamificados para conhecimento do conteúdo junto com experimentos práticos. Os vídeos são narrativas educativas fictícias relacionadas ao conhecimento do conteúdo e os alunos foram convidados a “se colocar no lugar” do cientista dos desenhos animados (um esquilo) para resolver vários problemas durante as histórias. Os experimentos científicos serão concluídos com orientação em vídeo passo a passo no aplicativo. O grupo de controle será designado para ler o mesmo conteúdo em um e-book e receberá um kit de artesanato para cada lição que não esteja relacionada ao conhecimento do conteúdo. O conteúdo é projetado para ser alinhado ao currículo; ambos os grupos aprenderão sobre os mesmos tópicos:

1. Eletricidade (Física): 4 aulas sobre temas como introdução à eletricidade, circuitos elétricos simples e complexos, energias renováveis ​​e eletricidade estática.
2. Partes do Corpo (Biologia): 4 lições sobre tópicos como sistema musculoesquelético, pulmões, coração e cérebro
3. Ciência Ambiental: 4 aulas sobre tópicos como introdução à floresta tropical, classificação, partes e estágios do crescimento vegetal, fotossíntese e transporte de água nas plantas.

Os participantes do grupo experimental receberão uma intervenção de 2,5 meses com o aplicativo de aprendizado combinado, enquanto o grupo de controle receberá capítulos de e-book durante o mesmo período. Cinco avaliações, cada uma com duração aproximada de 20-30 minutos, serão realizadas ao longo do estudo: (1) antes da intervenção (Tempo 1) e; (2) após a finalização da intervenção (Tempo 2). Independentemente da atribuição do grupo, ambos os grupos completarão as pré-avaliações uma semana antes da intervenção usando o mesmo conjunto de avaliações em sala de aula. Além disso, ambos os grupos receberão materiais práticos durante a intervenção, embora os materiais sejam diferentes entre os grupos. Como parte do estudo, o grupo experimental receberá um kit experimental de ciências para cada uma das aulas que assistir no aplicativo. Cada experimento corresponde ao conhecimento do conteúdo que eles aprendem para uma determinada aula. O grupo de controle receberá um kit de artesanato para cada capítulo lido no e-book. Todos os alunos se envolverão na mesma quantidade de tempo para cada aula (45 minutos) por 12 aulas ao longo de 2,5 meses.

Medidas

Variáveis ​​demográficas A idade, sexo e notas acadêmicas dos alunos serão coletadas por meio dos professores durante o Tempo 1.

Pré/pós-testes Medidas O estudo consistirá em questionários auto-aplicáveis ​​com múltiplas medidas. Incluirá os seguintes questionários que medem a motivação científica, a identificação científica, o desempenho científico e o raciocínio científico.

Motivação para a ciência A motivação para a ciência será avaliada por meio da Escala Expectativa-Valor-Custo baseada no modelo de expectativa-valor (Kosovich et al., 2015). O questionário foi concebido para medir a motivação dos alunos em STEM. Inclui 10 itens para avaliar 3 subdomínios: como os alunos bem-sucedidos pensam que podem desempenhar (expectativa); quão valiosa é a ciência (valor) e; esforço percebido em fazer bem (custo). Os alunos relataram suas respostas usando uma escala Likert de 6 pontos variando de 1 (discordo totalmente) a 6 (concordo totalmente). As instruções são explicadas aos alunos antes da aplicação: "Isto não é um teste. É uma pequena pesquisa sobre o quanto você gosta de sua aula de ciências. Você pode responder aberta e honestamente. Todas as suas respostas serão mantidas em sigilo. Ninguém verá suas respostas individuais (nem seu professor, nem seus colegas de classe, nem seus pais)."

Identidade científica A identidade científica é indiscutivelmente uma construção multidimensional que envolve muitos aspectos e contextos. Neste estudo, vamos nos concentrar em ambientes informais fora da sala de aula. Ou seja, como os alunos se relacionam com a ciência em geral e no seu dia a dia. Um subconjunto de 8 itens foi adaptado da escala de atitude científica em (Pell & Jarvis (2001) para avaliar a identidade científica. Os itens do questionário se concentram na ciência do mundo real, e não na ciência no contexto da sala de aula. Os alunos relataram o grau de concordância com cada item em uma escala Likert de 6 pontos (1= discordo totalmente, 6= concordo totalmente).

Desempenho em ciências O desempenho em ciências será medido usando uma combinação de questionários de conhecimento de conteúdo em tempo real projetados como parte do aplicativo, bem como um subconjunto de itens do Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS). Os testes de conhecimento de conteúdo são projetados para serem testes interativos, imersivos e em tempo real, como parte das histórias com as quais os alunos se envolvem no aplicativo. As perguntas são construídas para serem alinhadas ao currículo e foram revisadas por professores de ciências. Cada tópico tem 40 perguntas; no total, são 120 questões para os três temas abordados no app. A pontuação total é usada para quantificar o desempenho científico no aplicativo. Os itens selecionados do TIMSS serão usados ​​como uma segunda medida do conhecimento dos alunos em ciências. Serão selecionados um total de 12 itens de múltipla escolha relevantes para os temas.

Raciocínio científico O raciocínio científico será avaliado usando a versão de 7 itens do Science-P Reasoning Inventory (SPR-I) projetada para alunos do ensino fundamental (Koerber & Osterhaus, 2019). O SPR-I é um inventário que se baseia no modelo conceitual de raciocínio científico que se baseia na compreensão da relação hipótese-evidência em múltiplos níveis não exclusivos (i.e., ingênuo, intermediário e avançado). Os 7 itens incluem 3 itens sobre a natureza da ciência, 3 itens sobre experimentação e 1 item sobre interpretação de dados. Todos os itens são pontuados usando uma escala de crédito parcial (0,1,2), que representa os três níveis de raciocínio científico. Uma pontuação de 0 indica uma compreensão ingênua; uma pontuação de 1 indica uma compreensão intermediária e; uma pontuação de 2 indica um nível avançado de compreensão.

Análise Métodos estatísticos descritivos e inferenciais serão empregados neste estudo. Uma análise de confiabilidade será realizada primeiro usando as pontuações obtidas nas pré e pós-avaliações. As comparações entre as pontuações médias do grupo experimental e de controle em todas as medidas de resultado são então realizadas avaliando a equivalência pré-intervenção dos grupos. Uma análise multivariada de variância (MANOVA) será usada como a análise principal com motivações científicas, identidade, realização e pontuações de raciocínio científico como variáveis ​​dependentes e status de atribuição de grupo como variável independente. O status de atribuição tinha dois níveis, experimental e controle.