分類: 數學及理科學習

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小學教育 數學及理科學習

Zearn Math的效果及大規模試驗中的平衡分析

布朗大學安納伯格研究所最新發佈的的一份EdWorkingPaper不僅強調了Zearn Math（一個K-8數位平台）的效果，還探討了教育研究人員如何在大規模試驗中平衡確認性和探索性分析。這項由蘭德公司進行的兩年期的隨機對照研究涉及德克薩斯州一個大型城市學區64所學校的10,500多名三至五年級學生。該研究將STAAR州評估作為其預先註冊的確認性結果，这是因為該測試在德克薩斯州問責政策中起著核心作用，並與年級水平標準保持一致。NWEA MAP則作為預先註冊的探索性結果。研究人員使用確認性結果在預先註冊中來表明他們將以該結果用於測試關鍵問題並解釋為影響主要證據的主要結果。探索性結果仍可以有假設並進行預先註冊，但它們通常是次要測量（如學區測試vs州測試），解釋時需更加謹慎，幫助研究人員觀察模式會否在不同測量中重複，同時亦不會從次要數據中過度使用。

 

研究提供了Zearn Math實施和使用模式的重要背景。學校在學年初接受了培訓、每雙周為教學主管提供指導，並通過課堂激勵措施促進參與度。在第二年，使用率大幅增加。到學期末時，大多數學生達到了建議的每週使用目標，一半學生完成了全年年級水平課程的完整序列。在確認性STAAR結果上，Zearn學校的學生顯示出小幅度正面效果，所有學生的效應值大小為+0.07，基線低於熟練水平的學生為+0.10。儘管這些結果在統計上不顯著，但相對於常規做法可能已經有所進步。

 

對MAP適應性數學評估的探索性分析顯示了更大且統計上顯著的效果，其中基線低於熟練水平學生的效應值大小為+0.13。雖然這些結果超出了預先註冊的計劃，並且報告時需要謹慎處理，但它們表明Zearn Math可能支持超越年級水平基準的更廣泛的數學學習。清楚地識別預先註冊與探索性結果既確保了研究結論的嚴謹性，又為未來研究提供了有價值的的見解。綜合來看，發現結果的一致方向、第二年實施的強有力結果以及顯著的探索性收益表明，Zearn Math在幫助學生，特別是那些低於熟練水平的學生建立基礎技能並在數學方面取得進步方面展現出巨大前景。

 

文獻來源：Pane, John F., Christopher Doss, Ivy Todd, and Dorothy Seaman. (2025). Efficacy of Zearn Math over two years in grades 3 to 5: An experiment in Texas. (EdWorkingPaper: 25-1211). https://doi.org/10.26300/e3bq-7g59… Read the rest

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數學及理科學習 中學教育

女性導師能否激發女孩對STEM的興趣？

即使女生在 STEM科目中的表現與男生相當，STEM領域的性別差距仍然持續存在。這些差距表明，我們極需挑戰對既有STEM性別差異的成見，並強調對改變這些觀念的角色榜樣的需要。最近的一項研究調查了STEM相關科目的女性導師能否提高女孩的STEM興趣、參與度和數學成績。

研究人員與新英格蘭的一個學區合作，該學區有五所高中為九年級學生提供代數1輔導。這些學生被分配到由一至三名不等的學生組成的小型輔導組，然後隨機配對一名女性或男性導師。最初，輔導計劃被設計為校內的面對面課程。然而，由於難以聘請到足夠的當地導師，最終在兩所學校以面對面方式進行，另外三所學校以虛擬方式進行。最終分析樣本抱括422名學生，由 23 名導師教授。

結果表明，與從男性導師那裡學習的女生相比，從女性數學導師學習的九年級女生對STEM 的興趣明顯更高（相差0.73 個標準差）。此外，她們在代數1中獲得至少 C- 成績的可能性也高出3.9%。可能由於測量問題，在輔導評估或出席率方面沒有發現顯著差異。因此，該研究強調了女性導師可以扮演的正面 STEM榜樣角色，特別是在高中早期階。研究結果表明，在學生高中生涯開始時，確保有更多女性導師進行 STEM 性別配對可能是減輕 STEM 性別不平等的一種有前景的策略。

 

文獻來源（開放取用）：Bleiberg, Joshua, Carly D. Robinson, Evan Bennett, and Susanna Loeb. (2025). The Impact of Tutor Gender Match on Girls’ STEM Interest, Engagement, and Performance. (EdWorkingPaper: 25-1178). Retrieved from Annenberg Institute at Brown University: https://doi.org/10.26300/n6xz-cs89… Read the rest

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語言發展 K-12 教育階段 數學及理科學習

兒童對STEM與語言能力的性別定型從何時開始出現呢？

一項關於兒童對STEM和語言能力性別定型的最新統合分析研究整合了來自33個國家、98項研究數據，145,000多名兒童。研究發現，偏向女生的語文能力較優秀的性別定型（b = 0.19）比整體STEM性別定型（b = 0.09）更強。深入分析發現，在6歲時，性別定型的偏見已反映社群內——男生偏向男生更優秀，女生偏向女生更優秀。這種性別差異隨著年齡的增長逐漸減少，到16歲時，性別定型趨向符合傳統的性別角色認知：男生在STEM能力較佳，女生則在語言能力更強。

女生比男生表現出更支持女生語言能力性別定型，語文性別定型越會隨著年齡增長而增强，STEM 性別定型則相對穩定。女生的 STEM 信念約在 10-12 歲從偏向女性轉變為偏向男性，而男生的語文信念約在 8-10 歲轉變為偏向女性。到8歲時，語文性別定型已經顯著偏向女生。STEM性別定型因領域而異，在電腦科學、工程和物理方面呈較強的男性偏向（b = 0.25），而在數學（b = 0.06）和科學（b = 0.09）中的偏向較弱或幾乎不存在。背景也很重要：與白人兒童相比，黑人兒童持有較弱的STEM性別定型，這種情況在女生中特別明顯。黑人兒童的觀點大致呈性別中立，而白人兒童則略微偏向男孩子。

這些結果表明，性別定型出現得很早，並可能影響兒童的興趣和學術選擇。解決這些信念需要跨學科合作，並更多地關注電腦、工程和語文能力發展等研究不足的領域。未來的干預策略應明確了解這些觀念何時開始形成，以便有效地挑戰或拓展兒童的性別信念，減緩其負面影響。

 

文獻來源（開放取用）：Miller, D. I., Lauer, J. E., Tanenbaum, C., & Burr, L. (2024). The development of children’s gender stereotypes about STEM and verbal abilities: A preregistered meta-analytic review of 98 studies. Psychological bulletin, 150(12), 1363–1396. https://doi.org/10.1037/bul0000456… Read the rest

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K-12 教育階段 數學及理科學習

整合型STEM教育對 K-12學生的影響

整合型 STEM教育將科學、科技、工程和數學結合到跨學科學習中，因其在幫助學生應對現實世界挑戰的潛力而備受的關注。Chen及其團隊最近的一項統合分析綜合了2010年至2022年間109項研究（實驗或準實驗設計），以檢視其在K-12 教育中的效果。研究人員通過三種主要類型的干預類型調查了整合型STEM教育的效果：

  1. 比較整合型STEM教育與非整合型STEM課程（70 項研究）
  2. 在整合型STEM課程中實施額外的教與學（T&L）策略（如引導性提示和進程模型）與不使用這些策略的比較（23 項研究）
  3. 在整合型STEM課程中採納特定科技（如模擬技術、虛擬現實）與不使用這些科技的比較（16 項研究）

研究結果表明，所有三種方法都產生了正面效果。整合型STEM教育在認知技能（g=0.94）、知識獲取（g=0.62）和觀念認知（g=0.37）方面顯示了顯著效果。值得注意的是，準實驗研究相較於隨機對照試驗展現出更大的效應值。課程持續時間較短或樣本量較小的干預往往獲得較大的效應值。基於設計導向的任務能提升觀念認知，但在知識獲取方面的效果不如基於探究導向的任務。

額外的T&L策略對認知技能 （g=0.71）、解決問題任務 （g=0.52） 和觀念認知（g=0.34） 表現出小到中等的影響。在整合型STEM中採用科技對知識獲取 （g= 0.61）、社交技能（g=0.54）和觀念認知（g=0.47）呈中等影響。

作者討論了可能受益於整合型STEM教育的幾個實踐建議。雖然準實驗研究顯示較大效應值，但研究設計之間的效應值差異表明需要進行更多嚴謹的隨機對照試驗來驗證這些發現。

 

文獻來源：Chen, B., Chen, J., Wang, M., Tsai, C.-C., & Kirschner, P. A. (2025). The effects of integrated STEM education on K12 students’ achievements: A meta-analysis. Review of Educational Research, 00346543251318297. https://doi.org/10.3102/00346543251318297… Read the rest

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學業成績 小學教育 數學及理科學習

CGI專業發展對3-5 年級學生數學成績的影響

一項集群隨機對照試驗檢驗了一項為期三年的數學教師專業發展計劃——認知導向教學（Cognitively Guided Instruction, CGI）3-5計劃在第一年對三至五年級學生的分數學習成績的影響。

該研究涉及佛羅里達州9個地區的31所學校的149名 3-5 年級教師，他們被隨機分配到CGI干預組或候補名單對照組。CGI組的教師參加了關於數字運算和代數思維的工作坊，其重點是分數。這些工作坊分別在夏季舉行了5天、秋季2天及冬季2天。培訓側重於數學問題類型和學生策略，並包括師生互動，教師應用所學的知識，然後進行反思並與同事分享。對照組的教師則繼續如常教學。

學生使用「小學數學學生評估」進行前測和後測。結果顯示，CGI計劃教師的學生在後測中表現優於對照組（效應值=+0.19），作者稱這是一個中等效應值，相當於三年級學生的1/5學年進步，四、五年級學生的1/3學年進步。使用Kraft模式進行的成本效益分析顯示，每個學生的成本較低，僅為137.25美元。雖然CGI3-5被設計為一個為期3年的計劃，但這項研究為其實施一年的效果提供了重要證據。

 

文獻來源：Schoen, R. C., LaVenia, M., Tazaz, A. M., Gersten, R., & Smolkowski, K. (2024). Effects of a mathematics teacher professional development program on grades 3–5 student achievement: A multisite cluster-randomized trial. The Elementary School Journal, 125(2), 322–346. https://doi.org/10.1086/732783… Read the rest

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高等教育 K-12 教育階段 數學及理科學習

以學生為中心的策略能否提升數學成績？

多年來，數學教育經歷了重大變革，從傳統的以教師為中心的教學方法轉向更具動態的以學生為中心的教學方法。當代數學教學植根於建構主義學習理論，本質上依賴學習者自主建構知識的活動。因此，學界普遍認為以學生為中心的教學策略能對學習過程產生正面影響。

為了探討以學生為中心的教學策略與解決數學問題的能力之間的潛在關係，來自土耳其的研究人員對使用土耳其語和英語寫作的相關文獻進行了統合分析，共涉及55項研究和69個效應值，結果顯示出較大的效應值 （Hedge’s g = +0.87）。進一步分析表明，這種正面效果在小學、中學和高等教育等不同階段是一致的，更長的干預時間（超過9週）產生的干預效果最好。基於這些發現，作者得出結論，在數學教學中，採用以學生為中心的教學策略、方法或技巧，對提高學生解決數學問題的能力較為有效。

 

文獻來源（開放取用）： Uyandıran, A., & Tarım, K. (2024). The Effect of Student-Centered Strategies, Methods and Techniques Used in Mathematics Teaching on Problem Solving Skills: A Meta-Analysis Study. Çukurova Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 53(1), 131-166. https://doi.org/10.14812/cuefd.1292823… Read the rest