分類: 數學及理科學習

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學校改善計劃的成效

在最近的一項統合分析中， Schueler及其同事調查了學校改善計劃的影響，這些計劃跨越四個主要類別：改造，標籤，特許轉換和關閉。搜索涵蓋了2000-2019年，有效地捕捉了從「No Child Left Behind」到COVID-19疫情下學校關閉的學校改善情況。在文獻檢索和納入綜述之後，分析使用了67項研究，因為作者試圖確定學校改善計劃對表現不佳的K-12學生成績的總體影響以及與這些措施特徵相關的特定影響。學校措施的總體影響如下。

  • 對於高風險成績測試分數的影響：發現對數學成績有正面效果（效應值 = +0.06），而對英語成績的沒有影響。
  • 對於對低風險成就測試分數的影響：在STEM（效應值 = +0.07）和人文學科（效應值 = +0.09）中都發現正面效果。
  • 對出勤率和畢業率等非測試結果沒有顯著影響。
  • 比較不同類型的措施之有效性，沒有發現顯著差異。

其他結果：

  • 在比較干預特徵（例如，延長學習時間、學校選擇、輔導）時，唯有更換教師有顯著影響（數學和英語的效應值 = +0.14）。
  • 延長學習時間也能提高效果，但不顯著（數學：效應值 = +0.08，英語：效應值 = +0.10）。
  • 更換校長能減低有效性，卻不顯著（數學：效應值 = -0.06，英語：效應值 = -0.06）。

這項統合分析提供了過去20年學校改進計劃與總體細小而正面效果相關的證據。這些發現，特別是那些評估這些措施具體特徵的結果，可能有助於指引學校未來如何繼續改善學生的成績。

 

文獻來源：Schueler, B. E., Asher, C. A., Larned, K. E., Mehrotra, S., & Pollard, C. (2021). Improving low-performing schools: A Meta-analysis of impact evaluation studies. American Educational Research Journal, 00028312211060855. https://doi.org/10.3102/00028312211060855… Read the rest

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電子遊戲可提高學生的數學動機

01

《Journal of Computer Assisted Learning》最近發表了一項統合分析，以評估電子遊戲對提高K-12學生數學動機方面的效能。統合分析所納入的研究必須使用隨機或準實驗設計，並評估在學校環境中使用電子遊戲進動數學學習的干預措施。該分析共納入20項研究，其中10項研究在美國進行，5項在歐洲國家。這些研究使用了不同的學生動機測量，大部分是基於「期望—價值」（expectancy-value）理論。該理論假設學生的行為取決於「期望」（當學生相信自己能成功，學生更有可能取得成果）及「價值」（學生有多重視達致成果之價值）。分析結果如下。

  • 總體而言，電子遊戲對學生數學動機產生了顯著的正面效果（效應值= +0.27）。
  • 隨著增加干預週數，電子遊戲的效果會降低。
  • 此外，當動機以「期望」（效應值 = +0.31）測量時，實驗效果大於以「價值」測量（效應值 = +0.21）。

作者指出由於研究數量不足，無法就不同因素（如性別）的調節作用得出強力的結論，因此所分析的調節因素未能充分解釋這些研究在效應值方面的巨大差異。

 

文獻來源（開放取用）：Fadda, D., Pellegrini, M., Vivanet, G., & Zandonella Callegher, C. (2021). Effects of digital games on student motivation in mathematics: A meta-analysis in K-12. Journal of Computer Assisted Learning. https://doi.org/10.1111/jcal.12618… Read the rest

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音韻處理技能與數學的關係

01最近發表的一項統合分析調查了兒童音韻處理 (phonological processing) 技能與數學之間的關係。該研究共檢查了94項研究（135個獨立樣本，826個效應量），納入分析的研究對象為幼稚園生或小學生。研究者收集了效應值，即音韻處理的評量和數學結果之間的相關 (Pearson’s correlation )，以及兒童的特徵（例如年齡、就讀年級）。音韻處理是指使用語言的語音結構來管理書寫和口語資訊，由三個部分組成，分別為音韻覺識（phonological awareness, PA），快速自動朗讀（rapid automatized naming, RAN）和音韻記憶（phonological memory, PM）。音韻意識是指對語言語音結構的識別。RAN指長期記憶中獲取語音資訊的速度，通常通過朗讀符號（例如顏色、字母、數位）的速度來測量。相比之下，PM包含短期音韻存儲和複習以保持消失中的資訊。它一般通過回憶一連串單詞、字母或數位的多寡來量度。統合分析的結果如下所示。  

  • 總的來說，音韻處理和數學之間的關係（ρ = +33）是顯著的。
  • 就年齡組別而言，在幼兒園生（K1-K3，ρ =+36）、初小學生（G1-G3，ρ =+0.32）和高小學生（G4-G6，ρ =+0.29）群組之內也存在顯著關係。
  • 與數學技能的相關，PA（ρ = +38）和RAN（ρ = +0.35）比PM（ρ = +0.28）更強。
  • 平均年齡是顯著的調節因素：音韻處理技能和數學的關係在年幼孩子中有更強關聯。
  • 此外，幼稚園學生（K1-K3）的RAN與數學的聯繫明顯強於小學高年級學生（G4-G6）。
  • PA和PM與數學準確性的聯繫比與數學流暢性的關係更強，而RAN與數學流暢性的關係比與數學準確性的關係更強。

在控制了詞彙知識、執行功能和非語言智能之後，統合結構方程模型分析的結果顯示了音韻處理對各種數學技能的獨特貢獻：數位知識（r = 0.50），計算（r = +0.35），數學準確性（r = +0.20），數學流暢性（r = +0.54）。

研究結果表明，早期的PA和RAN能力可能是數學表現的良好指標。識別和操縱語音的早期訓練以及獲取符號的音韻可能有助於早期的數學學習。

 

文獻來源：Yang, X., Yan, M., Ruan, Y., Ku, S. Y. Y., Lo, J. C. M., Peng, P., & McBride, C. (2021). Relations among phonological processing skills and mathematics in children: A meta-analysis. Journal of Educational Psychology. https://doi.org/10.1037/edu0000710… Read the rest

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不同類別學前班的數學教學

McCormick及其同事最近對學前數學干預的進行了群集隨機試驗分析，比較公立學校學前班教學與社區組織中學前班教學的不同。 該研究檢示了公立學校和社區學前教育組織之間教學的差異，以及名為「 Pre-K Count」（MPC）數學干預的影響，其中包括實施為期2年的數學課程以及對教師的培訓和指導。該研究在紐約市進行，包括干預組的35個地點（24所公立學校和11個社區組織學前班）和對照組的34個地點（23所公立學校和11個社區組織學前班）。 總共有來自173個課室的1,389名學生參與了這項研究。

兩類學前教育機構之間的分別：

  • 公立學校環境中的主要帶班教師擁有碩士學位的比例（6%）比社區組織中的主要帶班教師（57.8%）高得多。
  • 公立學校提每日供更多的數學教學，平均每天相差11.96分鐘。

MPC對公立學校學前班的正面影響更為明顯。

  • 公立學校在以下方面出現了正面影響：
    • 教師主導和非正式數學活動的數量（效應值 = +0.69）
    • 教師主導和非正式數學活動的以分鐘計算的時長（效應值 = +0.43）
    • 數學活動質素得分為中至高的課室的百分比（效應值 = +0.45）
  • 在社區組織中，對課室產生唯一顯著影響是每個孩子的數學活動時長（效應值 = +0.77）。

作者指出，干預對社區組織學前教育設置的影響與對公立學校學前班的影響通常相近，但社區設置的學前班樣本數量較少可能限制了檢定力，並難以獲得統計學上的顯著分別。

這些發現揭示了公立學校學前班和社區組織學前班之間的差異——這很重要，因為以社區組織通常為來自較低SES家庭的學生提供服務。MPC干預結果在公立學校設置中觀察到顯著的影響，但似乎兩種類型的學前班同樣從中得益。

 

文獻來源：McCormick, M. P., Mattera, S. K., Maier, M. F., Xia, S., Jacob, R., & Morris, P. A. (2022). Different settings, different patterns of impacts: Effects of a Pre-K math intervention in a mixed-delivery system. Early Childhood Research Quarterly, 58, 136–154. https://doi.org/10.1016/j.ecresq.2021.08.005… Read the rest

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「動物學一號」: 為幼稚園生而設的科學計劃

Gray和賓夕法尼亞大學的同事研究了一個綜合科學和讀寫能力課程「動物學一號」（Zoology One）對費城幼稚園學生的讀寫能力和閱讀動力的影響。隨著進入STEM職業的學生短缺問題日益嚴重，新出現了一批文獻支持在上學初期參與科學教學的必要性。年幼學生很自然顯出對科學探究的興趣，這種動力卻隨著長大而減弱。因此，早期的科學接觸為認識科學提供了根基，日後可以發展成為科學學習的動力。

研究人員採用了隨機控制試驗設把在21所學校中的71個課室分配到干預組或對照組。在整個學年，干預組的課室實行「動物學一號」課程，代替每天2小時的常規語文教學。課程為期9週，包括：內容簡介、動物學、生態學和昆蟲學單元，並納入日常閱讀、寫作和科學的教學中，通過主題教師朗讀、科學探究以及家長參與來傳遞。除了指定課程，干預組教師不會提供額外的科學指導，而對照組教師在整個學年如常進行科學教學。前測和後測於接受干預那年的秋季和春季進行，以測量學生的文字解碼和理解、閱讀和字母命名流利度、寫作、科學知識和閱讀動力。

  • 分析顯示「動物學一號」對文字理解、字母朗讀流暢度和閱讀動力有顯著影響，效應值分別為+0.16、+0.23和+0.32。
  • 寫作、解碼或科學則沒有顯著影響。

雖然這些發現好壞參半，但作者指出，教師對計劃實施的忠誠度在促進結果方面起著很大的作用。此外，課程對學生閱讀動力的實質影響表明，「動物學一號」具有潛力作為增進閱讀體驗和流𣈱度的途徑。

 

文獻來源：Gray, A. M., Sirinides, P. M., Fink, R. E., & Bowden, A. B. (2021). Integrating literacy and science instruction in kindergarten: Results from the efficacy study of Zoology One. Journal of Research on Educational Effectiveness, 0(0), 1–27. https://doi.org/10.1080/19345747.2021.1938313… Read the rest

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哪種空間技能可預測未來的學業成績？

許多研究提供了證據，證明空間技能是兒童未來學習成績的有力預測因素。Wang及其同事進行了一項縱向研究，以進一步探索幼稚園學生的哪一種空間技能有助於預測其二年級數學和閱讀成績。研究包括三種類型的空間技能。「空間感知」是一種基本的空間技能，涉及區分形狀的能力。相比之下，「空間可視化」和「心理旋轉」是涉及複雜多步驟認知處理的更高層次的空間技能。

這項研究是2014年開始的一個縱向研究計劃的一部分，該計劃旨在調查中國廣東省幼兒教育的品質。本研究分別於2016年（K3）和2018年（二年級）收集數據。從中等經濟城市隨機抽取了182名兒童（2016年的平均年齡=6.3歲；93名女孩）。二年級的數學成績由數學成績測試（MAT）和數學方程測試（MET）評估。利用漢字識別任務來評估幼稚園和小學學生的語文閱讀技能。所有空間技能均在K3中評估。空間感知能力是通過要求學生識別出與其他4個圖案不同方向的圖形來量度。空間可視化是通過空間關係的子測試來測量，其中要求兒童識別組成完整形案所需的形狀。錐形雪榚筒任務測試了心理自轉能力。在測試中，兒童需要區分每對錐形雪榚筒是否相同。每對雪榚筒中的一個有不同程度地旋轉，並 3種顏色的變化（藍色、紅色和綠色）。在對幼兒園學生的詞彙、工作記憶、行為調節技能和家庭SES進行控制後，分析結果如下。

  • 空間感知技能顯著預測了 兩年後的MAT（效應值 =+0.18） 和 MET（效應值 = +0.19）的成績，但沒有預測漢字識別（效應值 = -0.04）.
  • 幼稚園的空間可視化能力顯著預測了二年級的所有三個分數：MAT（效應值 = +0.14）、MET （效應值 = +0.15）和語文閱讀技巧（效應值 = +0.17）.
  • 心理旋轉沒有預測兩年後這三個測試的任何結果： MAT （效應值 = -0.04）， MET （效應值 = -0.15） 和語文閱讀技能 （效應值 = -0.06）.

在三種空間能力中，於幼兒園時的空間感知和空間可視化能力有效預測二年級兒童的數學成績，但只有空間可視化預測了漢字識別能力。空間可視化牽涉保存空間訊息於工作記憶中、操縱空間圖像以及應用多步驟空間處理於推理中。於小學時，這些技能將有助於在腦海中產生圖像來建構漢字。 例如：「脆」字由「月」和「危」組成。

 

文獻來源：Wang, S., Hu, B. Y., & Zhang, X. (2021). Kindergarteners’ spatial skills and their reading and math achievement in second grade. Early Childhood Research Quarterly, 57, 156–166. https://doi.org/10.1016/j.ecresq.2021.06.002… Read the rest