分類: 數學及理科學習

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小學教育 數學及理科學習 有效教學法

如何協助有數學困難的學生?

一個近期的統合分析對一系列為有數學困難的小學生而設的干預進行了成效鑒定。納入此次分析中的研究均是涉及隨機或準實驗研究設計及評估數學文字題之干預。

納入此次分析中的研究共有52項。整體而言，干預對兒童的數學表現呈現顯著的正面影響 (ES = +1.01)，不過當中的高變異性顯示干預的成效受着其他因素影響。經過對這些因素的分析，結果顯示與同時擁有數學及閱讀困難的學生 (ES = +0.66) 相比，當參加的學生只是擁有數學困難時，干預成效較大 (ES = +1.04)。而當干預以大組 (多於8個學生) 進行時，干預成效比一對一或小組方式較大 (ES分別為 +1.41 及 +0.86)。 高密度的干預 (每星期3至5次) 比一星期進行一或兩次的干預有較高的成效 (ES值分別為 +1.15 及 +0.76)。教學模式當中也存在差異：一般啟發式的干預比以基模本位教學為基礎的干預更有效 (ES分別為 +1.18 及 +0.71)。

觀察整體成效時亦應將研究方法的影響列入考慮之列。當只有研究員進行干預，成效比研究員與學校人員共同給予干預高 (ES分別為 +1.23 及 +1.08)。不過，只有學校人員進行的干預更易於在一般學校環境設定中推行。再者，當成效是由研究人員研發的工具來測試 (ES = +1.17)，結果差不多比使用標準化測量工具 (ES = +0.59) 高出兩倍。與組別分配及出版年份一起，測量方法種類是在此統合分析中其中一個最具影響力的方法因素。

有關研究中應考慮的方法因素，較前期的一篇BEiB文章中曾討論過研究設計對效應值的影響力。

 

 

文獻來源: 
Myers, J. A., Witzel, B. S., Powerll, S. R., Li, H., Pigott, T. D., Xin, Y. P., Hughes, E. M. (2022). A meta-analysis of mathematics word-problem solving interventions for elementary students who evidence mathematics difficulties. Review of Educational Research, First Published Online. https://doi.org/10.3102/00346543211070049

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學業成績 數學及理科學習 有效教學法

虛擬現實與科學學習: 兩個實驗

研究人員透過兩個實驗評估了一個沉浸式虛擬現實 (immersive virtual reality, IVR) 的模擬方法與利用影片進行科學知識的教學與學習的方法相比的成效。在實驗一中，1,131名學生被隨機分配到 IVR組 (n = 64) 及影片組 (n = 67) 來學習有關一個DNA樣本的鑑識分析。研究人員利用前測問卷來檢查學生的先前知識及背景特徵，及後測問卷來調查學生們的知覺樂趣、存在感、陳述性知識及程序性知識。在實驗二中，165名學生重覆了實驗一，不過卻被隨機分配至4個組別: IVR組 (n = 42), 有實踐的IVR組 (n = 41), 影片組 (n = 39) 及有實踐的影片組 (n = 43)，目的為研究究竟實踐能否提升學生的學習成果以及當中的知識轉移過程。

實驗結果表明，IVR組別的學生們比影片組的學生明顯感受到較強的存在感和樂趣。學生們比較喜歡利用IVR學習，並感到更大的參與感，可是，與傳統媒介如影片相比，IVR並未有為學生帶來更好的學習成果。實驗二的數據展示了影片組及IVR組的明顯分別 – 影片組在陳述性知識的評核中得到較高的分數 (M = 10.55, SD = 4.25)，而IVR組則得到較低的分數 (M = 9.60, SD = 3.97)，引證了媒介的主要影響力 – 影片比IVR對學生學習陳述性知識的過程更具工具性，而實踐則沒有任何影響。再者，實驗二確認了實踐對提升學習的有效性，尤其是在IVR方面。

總括而言，只有當IVR正確地與教案結合，並在課堂中利用生成性學習策略認真執行，媒介才得以發揮效用，幫助學生學習，提升他們於學業上的表現。觸感及重量的知覺等等在IVR中都可以儘量優化以達至更佳的學表現。


文獻來源:
Makransky, G., Andreasen, N. K., Baceviciute, S., & Mayer, R. E. (2021). Immersive virtual reality increases liking but not learning with a science simulation and generative learning strategies promote learning in immersive virtual reality. Journal of Educational Psychology, 113(4), 719–735. https://doi.org/10.1037/edu0000473

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計劃評鑑 數學及理科學習 中學教育

為高中化學與物理科而設的干預

一組來自芬蘭及美國的跨學科研究人員設計了Crafting Engaging Science Environment (CESE)，旨在提高中學生於科學科目上的興趣與表現。此干預採用專題研習模式，在化學與物理兩科中各設三個課題。這些課題以挑戰學生着手，藉此提升學生的投入及對意義感的追求。課題圍繞“真實世界的現象”，以提升學生自主規劃與調查的能力。

Schneider 等人對CESE的成效進行了一項研究，涉及美國加州及密西根州的61所學校的119位老師和4,238名學生。參加研究的老師及學生被平均分至兩組：一組根據CESE 干預的指引教學，另一組則繼續如常上課。研究採用了兩層次分層線性模型，評估在不同種族、族裔背景以及不同性別的潛在影響下，此干預的成效如何。研究還進行了一個混合效應邏輯迴歸來評估學生完成干預後對教育志向的改變。

結果表明，參與CESE的學生比沒有進行干預的對照學生高出0.21個標準差，具7%分數增長，從而顯示CESE對學生的科學學習來說更有效。但是，不同的性別、種族及族裔的學生之間並無顯著的差異。透過恒常進行「做科學」及「模型模擬」，參與CESE的學生於科學科目能獲取較好的成績 (佔干預總成效之28%)。此外，接受過CESE干預的學生對科學更感興趣。

  

文獻來源:
Schneider, B., Krajcik, J., Lavonen, J., Salmela-Aro, K., Klager, C., Bradford, L., Chen, I.-C., Baker, Q., Touitou, I., Peek-Brown, D., Dezendorf, R. M., Maestrales, S., & Bart, K. (2022). Improving science achievement—is it possible? Evaluating the efficacy of a high school Chemistry and Physics project-based learning intervention. Educational Researcher, 51(2), 109–121.  … Read the rest

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計劃評鑑 數學及理科學習 中學教育

比較兩項重複教師專業發展計劃之成效

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發表在《Evaluation Review》上的一項研究評估了在兩項有關教師專業發展（PD）計劃對學生數學成績影響之實驗。該評估對連續兩組教師進行重複隨機對照試驗。由於實驗複製在教育中很少見，作者希望評估計劃實施及其效果的相關性。

兩群組的參與者包括2008/09學年（第1組）和2010/11學年（第2組）的730名教師及其13,000名六年級學生。在這兩個群組中，教師被隨機分配到干預組或對照組，進行為期三年的計劃實施。

名為PON M@t.abel+的PD計劃由義大利教育部推廣，旨在培訓數學教師使用貼近學生日常生活和實踐學習的策略。由一名導師使用面對面和在線課程向教師小組（每組15-20人）提供培訓。培訓涵蓋了不同的學科領域，如算術、幾何以及計量單位。在培訓期間，教師必須在課堂上實施一些單元，並與導師和同事討論他們的經驗。

為了觀察兩個群組在計劃成效上的差別，兩項研究皆遵循相同的實驗方案，並且學校的特徵相似。

  • 第1組結果顯示三年後對學生的數學成績沒有顯著影響（效應值 = -0.05）。
  • 第2組結果則顯示顯著的正面效果（效應值 = +0.21）。

作者調查了不同群組中計劃效果有別的原因，得出結論為其取決於計劃的實施。儘管遵循的實驗方案相同，但在計劃實施上發現了一些差異。

  • 第2組中，從入學到培訓開始之間的時間相隔較少，結果中途退出率降低。
  • 第2組中，觀察到更高的遵從性，70%的教師獲得了全勤證書，而第1組則只有47%。
  • 與第1組的教師相比，第2組的教師對該計劃的印象更為正面。

根據結果，該研究指出，複製隨機研究對於獲得穩健結果並更好地研究計劃實施的影響非常重要。

 

文獻來源： Abbiati, G., Argentin, G., Caputo, A., & Pennisi, A. (2021). Repetita Iuvant? A Repeated Randomized Controlled Trial on the Effectiveness of an At-Scale Teacher Professional Development Program. Evaluation Review. https://doi.org/10.1177/0193841X211055354… Read the rest

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計劃評鑑 小學教育 數學及理科學習

小組數學教學是否適用於所有學生？

最近在挪威進行的一項隨機評估檢示了小組數學教學對小學學生學業成績的影響。該研究涉及挪威10個城市的159所小學和14,891名學生。學校被隨機分配接受干預組或對照組（如常教學）。

干預組的學生每週3-4小時離開常規數學課堂，分成不同小組，且每組學生能力相約。因此，以小組教學形式教授的對象是所有學生，而不僅僅是成績不佳的學生或有不及格風險的學生。此項干預持續了一到兩年，每年進行兩次4-6週的干預。

經過一兩年的干預，作者通過挪威國家測試評估了干預對五年級學生數學成績的影響 。結果顯示，小組教學干預對學生的數學成績有顯著的正面影響（ES = +0.06）。雖然長期影響很小，但作者得出結論，低劑量的小組補習可以增加所有能力水平的學生的數學成果。

 

文獻來源（開放取用）：Bonesrønning, H., Finseraas, H., Hardoy, I., Vaag Iversen, J. M., Nyhus, O. H., Opheim, V., Salvanes, K. V., Sandsør, A. M. J., & Schone, P. (2021). Small Group Instruction to Improve Student Performance in Mathematics in Early Grades: Results from a Randomized Field Experiment (SSRN Scholarly Paper ID 3979348). Social Science Research Network. https://doi.org/10.2139/ssrn.3979348… Read the rest

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計劃評鑑 教育行政及領導 數學及理科學習 中學教育

家長參與科學教育：越多越好？

父母是孩子的第一位老師。學校教育成功需要家長的參與，但是一切事物皆有代價。鼓勵父母更多參與兒童科學教育的成本是什麼？Robinson及其同事使用隨機實地實驗來檢示短訊提示干預對科學教育的影響，並探索父母花功夫從其他科目轉移到科學的機會成本。

這項研究在英國進行。來自5所中學的7-11年級學生被隨機分配到干預組（n = 1,729）或對照組（n = 1,754）。干預前，兩組學生的背景特徵之間沒有統計學上的顯著差異。通過已有的短訊工具，干預組的學生家長每週都會收到大約兩條短信，促使他們向學生詢問與他們科學課程相關的具體問題。基本條件相同，但控制組的父母沒有收到簡訊。干預持續了一個科學單元，大約四到六週。結果表明：

  • 干預組學生關於科學課的家庭討論有所增加（效應值=+0.27），然而父母對其他行為的參與度降低，例如關閉電視/電腦/視頻遊戲，讓孩子睡覺，檢查孩子是否在學習（效應值= -0.24）。
  • 沒有發現對科學分數的顯著影響。

由於父母的時間和資源有限，減少父母的其他參與可能會增加成本效益比，使干預變得無用甚至有害。傳統觀點認為父母參與度越高總是越好的，與之相反，這項研究警告政策制定者，改變父母行為的干預措施可能是一把雙刃劍。

 

文獻來源：Robinson, C. D., Chande, R., Burgess, S., & Rogers, T. (2021). Parent engagement interventions are not costless: Opportunity cost and crowd out of parental investment. Educational Evaluation and Policy Analysis, 01623737211030492. https://doi.org/10.3102/01623737211030492… Read the rest