分類: 數學及理科學習

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計劃評鑑 K-12 教育階段 數學及理科學習

影響數學干預成效的因素

一般認為，教育干預並非普遍有效，其影響因具體情況和條件而異。Megan Rojo 和她的同事透過統合分析進行了系統性綜述，評估了干預和研究特徵對K-12有數學困難學生計劃效果的影響。他們關注的干預特徵包括年級、小組規模、內容領域和劑量。而研究特徵則包括研究設計、實施忠誠度、研究年份、測量類型和研究品質。

本綜述納入了 286 項研究，其中119項是隨機試驗，16 項準實驗和 86 項單一受試者設計。在排除極端值的分析後，以下是有關干預特徵的發現。

  • 解答難題干預和涉及運算干預不如那些專注於分數干預有效。作者提出可能的原因為分數的複雜性及研究團隊對於該特定領域的專業知識。
  • 對於干預的持續時間未發現明確模式。較長的干預時間（超過22小時）似乎效果更大，但需要進一步研究。
  • 不同年級 （K-2 對比 3-5年級，對比 6-12年級）未見影響干預的效果。
  • 在小組或單獨實施的干預中觀察到類似的效果，這支持了先前綜述的結果。

作者考慮了研究特徵，因為研究的設計和實施方式可能會影響其效應值（請閱讀此處有關此主題的相關 BEiB 摘要）。他們發現，與準實驗和隨機研究相比，單一受試者設計具有更大的效果。研究人員制定的測量比獨立測量產生更大的效果。他們得出的結論是，未來的研究需要應對這些特徵。

 

文獻來源：Rojo, M., Gersib, J., Powell, S. R., Shen, Z., King, S. G., Akther, S. S., Arsenault, T. L., Bos, S. E., Lariviere, D. O., & Lin, X. (2024). A meta-analysis of mathematics interventions: Examining the impacts of intervention characteristics. Educational Psychology Review, 36(1), 9. https://doi.org/10.1007/s10648-023-09843-0… Read the rest

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小學教育 教育行政及領導 數學及理科學習

參加課外體育活動會損害小學生的數學成績嗎？

儘管體育對兒童的好處是有據可查的，但家長和學校管理者仍然擔心，將更多時間用於體育活動可能會減少學習時間，繼而阻礙學業成績。為了回應這些憂慮，Wang及團隊進行了一項群集隨機臨床試驗，探討了課後體育活動對中國江西省三年級和四年級學生數學表現、體適能和近視狀態的影響。

該研究涉及24所小學，根據地點和先前的數學成績分為六個層階。每個層階的學校被隨機分配到干預組或對照組。干預組（12所學校，1012人）在上學期間課後參加了2小時的課外體育活動，包括籃球、足球、羽毛球和乒乓球等活動。對照組（12所學校，1020人）沒有結構化的課後體育活動計劃，學生自行安排課後活動。

干預前（2020年10月）和干預後（2021年6月）收集的數據包括數學測試成績、體能分數、近視狀況和自我報告的行為相關數據。調查結果顯示：

  • 干預組的數學成績並不遜色於對照組。
  • 干預組的學生在整體體能方面表現出更大的改善，新發近視病例的發生率較低，儘管後者沒有統計學意義。
  • 干預組中每天花在螢幕上的時間超過30分鐘的學生比例較低。
  • 兩組花在學習和閱讀上的時間相近。

這些結果表明，參加一學年的課後課外體育活動不僅可以增加體能，還不會對數學成績產生負面影響。此外，它還可能提供額外的好處，如減少過度的屏幕時間。

 

文獻來源：Wang, D., Xiong, R., Zhang, J., Han, X., Jin, L., Liu, W., Qu, Y., Chen, Q., Chen, S., Chen, X., Li, Y., He, M., Zeng, Y., & Liu, Y. (2023). Effect of extracurricular after-school physical activities on academic performance of schoolchildren: A cluster randomized clinical trial. JAMA Pediatrics, 177(11), 1141–1148. https://doi.org/10.1001/jamapediatrics.2023.3615… Read the rest

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教育行政及領導 數學及理科學習 中學教育

有效且經濟：ASSISTments在線數學課程的成本分析

隨著對人工智能（AI）支援和技術導向的干預之興趣日益濃厚，需要更多關於干預相對成本效益的資訊，以幫助政策制定者在學校預算往往很緊絀的情況下，選擇那些既能提高學生學習效果，又能保持在學校預算範圍內的干預措施。

WestEd的Feng及團隊進於行了一項研究分析了ASSISTments計劃的成本和影響。ASSISTments 計劃是一個在線的一對一數學功課支援計劃，可以在課堂內外使用，為學生提供即時反饋，並讓教師實時了解學生的進度。最初的研究（涉及北卡羅來納州41個地區的63所學校的5,912 名7年級學生進行的隨機對照試驗）顯示效應值為+0.10的積極影響，且在計劃結束後一年持續存在。

當前研究建以這些實證證據為基礎，估計了產生這些收益所需的成本。具體來說，他們估計每位學生增加0.1標準差的數學成績需要46.23美元。這估計（及成本效益比率）與許多其他類似的干預相比相當低，並且考慮到產生估計影響的嚴謹研究設計（隨機化；大型而多樣的樣本；和長期影響估計），更令人印象深刻。

這項研究為快速應用成本分析方法提供了指南，包括細分每個組成部分之成本（表1）。此外，作者還討論了實施替代方案的可能性，以及如何將其整合到成本分析中。

文獻來源（開放取用）：Feng, M., Weiser, G., & Collins, K. (2024). Cost and cost effectiveness of ASSISTments online math support: Analysis from a randomized controlled study in middle school. WestEd. Report_Cost-and-Cost-Effectiveness-of-ASSISTments-Online-Math-Support_FINAL-ADA-v2… Read the rest

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高等教育 數學及理科學習 有效教學法

人工智能輔助對高等教育學生自主性的影響

儘管人工智能（AI）驅動的學習技術越來越多地被用於自動化和支援學習活動，而且通常會帶來正面的結果，但其對學生自主性的影響卻未被充分探討。學生自主性是指學生主動調節學習行為、做出負責任的決策和應對各種學習情境的能力，這對於終身學習至關重要。最近的一項隨機對照實驗探討了AI輔助對高等教育學生自主性的影響，涉及三個研究問題：學生會否從AI輔助中有所學習？在初期階段後，AI輔助可否被自我監測清單取代嗎？結合AI輔助和自我監測清單會否提升學生的表現嗎？

該研究涉及2020年不同學科的10個課程的1625名本科生。在最初的四週中，學生們在AI功能的指導下互相提供同儕評審的意見，以增強他們的反饋質量。在接下來的四週裡，他們被分為四組：非AI輔助組、AI輔助組、沒有AI輔助的自我監測組和有AI輔助的自我監測組。研究使用六種度量方法從學生評論的不同角度評估學生自主性：需要修改的評論比率、與以前評論的相似性、與資料來源的相關性、評論長度、花費在評論上的時間以及其他評審者對評論的幫助評級。

結果顯示，AI輔助顯著提高了學生評論的質量，但在移除AI輔助後，其影響下降。這表明，雖然AI能有效地作為學習支架，但學生傾向於依賴它而不是從中學習。此外，學生使用AI輔助一段時間後，即使沒有AI輔助，學生仍然可以從自我監測清單中受益。然而，將AI輔助與自我調節策略相結合並沒有顯著提高學生的學習成果。作者將這種微不足道的改善歸因於兩個可能的原因。首先，當不同強度的支援產生相互作用時，較強的支援可能會掩蓋或削弱較弱的影響。其次，學習者的認知資源有限，如果認知負荷超過他們的能力，可能會不勝負荷，因此AI輔助的較高負荷可能會降低他們有效使用自我監測清單的能力。作者得出的結論是，雖然AI學習科技有很多好處，但應謹慎使用，考慮到教學因素，並仔細平衡潛在的好處和可能的缺點。

文獻來源（開放取用）：Darvishi, A., Khosravi, H., Sadiq, S., Gašević, D., & Siemens, G. (2024). Impact of AI assistance on student agency. Computers & Education, 210, 104967. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2023.104967… Read the rest

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計劃評鑑 幼稚園教育 數學及理科學習

家長參與度與學前兒童的數學技能

早期的數學技能對於學生以後的學業成功至關重要，但即使在正規學校教育開始之前，與家庭收入相關的重大差距也很明顯。因此，從學前班開始，讓家長參與支援孩子的學習至關重要。在一項為期12週的隨機對照試驗中，Mayer及其團隊針對電子應用程式和類比數學材料是否可以提高758名3至5歲低收入學前兒童的家長數學參與度和數學技能進行了研究。

MPACT干預於2017至2018年進行，包括以西班牙文和英語進行的四種干預。在干預過程中，家長們收到了一個「Mkit」，裡面有一本數學活動手冊、活動、遊戲板和棋子、一個數位網格和一個目標跟蹤器。該工具包還包括針對家長的說明和提示，聚焦五項關鍵技能：數字識別、計數、比較大小和數量、加法和減法以及模式。研究使用簡訊鼓勵家長設定目標、參與和跟進。來自芝加哥30所公立資助幼稚園學生被隨機分為對照組，接收可與家長一起使用的設有數學應用程式的平板電腦組別、接收類比 Mkit組別、接收Mkit附加可應對家長偏見訊息組別、以及接收 Mkit附加短信以促進父母的成長思型維組別。

研究發現，雖然僅使用類比數學Mkit組和附加成長型思維信息組別並沒有顯著提升數學技能，但類比材料附加改善偏見資訊組和平板電腦組確實顯示出孩子的數學技能在六個月後提高了（效應值 = + 0.20，p = 0.10）。此外，這兩個干預組的家長反映他們與孩子一起進行數學活動的時間顯著增加了。

這些結果表明，減少家長對數學學習的偏見是提高參與度的重要一步。弱勢家長所面對的許多影響認知和情緒狀態的挑戰，導致其存在偏見，這可能是與孩子一起學習數學的障礙。

文獻來源：Mayer, S. E., Kalil, A., Delgado, W., Liu, H., Rury, D., & Shah, R. (2023). Boosting parent-child math engagement and preschool children’s math skills: Evidence from an RCT with low-income families. Economics of Education Review, 95, 102436. https://doi.org/10.1016/j.econedurev.2023.102436… Read the rest

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語言發展 小學教育 數學及理科學習 有效教學法

提高閱讀能力可否提升數學能力？

已有研究表明，接觸與數學相關的讀物，如數字和幾何書籍，可以提高幼兒相應的數學技能。然而，關於閱讀與數學無直接關聯讀物對小學生數學能力的影響作用仍然不太清楚。Zhang及團隊的一項凖實驗研究檢視了了與數學無關的閱讀干預對二年級學生數學成績的影響。

該研究選取來自中國重慶市一所公立小學三個二年級課室的134名學生，並將其隨機分配為三組：與數學無關的閱讀干預組（n=44）、與數學相關的閱讀干預組（n=45）和對照組（n=45）。在研究進行過程中，兩種類型的閱讀干預皆由同一位研究生實驗者負責實施，每種干預課程每週兩次，每次 40-45 分鐘，為期4週，作為常規課程的補充，而對照組則照常上課。學生成績通過北京師範大學編制的標準化測試（中國兒童和青少年數學成績測試）來測量。

干預組的閱讀材料是帶有文字的圖畫書，數學相關書籍涵蓋概率和除法等主題，非數學書籍側重於認知和社會主題。對詞彙的強調是兩種干預措施的共同點，教師使用各種技術來突出關鍵詞和短語。技巧包括將單詞放入句子中，將單詞與上下文聯繫起來，使用戲劇性的手勢，使用聲音以及改變語速。分析結果表明：

  • 兩個閱讀干預組的表現都明顯優於對照組，表明與數學相關和不相關的閱讀條件之間沒有差異。
  • 性別、基線數學能力和一般認知在這一影響中並沒有產生調節作用。

作者認為，通過任何一種干預改善詞彙量和閱讀理解能力均可能會提升數學成績，因為評估涉及文字問題。然而，由於研究方法的限制，尚無法得出強而有力的結論。進一步利用更嚴謹的方法進行研究有助於進一步闡明閱讀和數學技能在發展階段相互作用的機制。

 

文獻來源：Zhang, L., Jia, Y., Xue, X., & Wang, W. (2023). Can mathematics-unrelated reading intervention improve children’s mathematical performance? Educational Psychology, 43(10), 1144–1159. https://doi.org/10.1080/01443410.2023.2285231.… Read the rest