分類: 數學及理科學習

Categories
計劃評鑑 數學及理科學習 中學教育

精準反饋有助程式設計學習

由於資訊科技的極速發展，學習程式語言知識越來越重要，運算思維成為兒童的基本能力，就像閱讀和數學一樣。Hwang及其同事通過使用「兩層測試的程式設計培訓」（T3PT）方法開發了一個初學者的在線學習系統，並進行了凖實驗以檢示該系統對中學生電腦程式設計學習的影響。

兩層測試的程式設計培訓（T3PT）包含兩層問題：

  • 第一層評估學生對程式設計概念的理解；
  • 第二層查究學生在第一層測試中做出選擇的原因，以檢測學生是否對程式設計有誤解。

然後學習系統為學生的回應提供及時的精準反饋，以增強他們對程式設計邏輯概念的正確理解。

來自台灣兩個班別的99名八年級學生（平均年齡=14.2）被分配到實驗組（n=49，女=21）和對照組（n=50，女=24）。實驗組的學生使用基於T3PT方法的學習系統，而對照組使用傳統學習系統。兩個組都由同一位老師使用Scratch程式設計的內容進行教學，在2周內進行90分鐘的學習。作者設計的評量工具評估學生的程式設計知識和邏輯。通過自我報告的問卷評估解難意識。結果表明：

  • 在控制了前測分數後，兩組之間在程式設計知識有關記憶體類型問題（效應值 = 0.21）中沒有顯著分別。然而，T3PT方法在程式設計邏輯類型問題方面顯著較傳統方法佳（效應值 = 0.46）。
  • 在控制前測分數後，實驗組的解難意識顯著高於對照組（效應值 = 0.47）。
  • 通過比較培訓後的反應，實驗組學生對學習方法的滿意度高於對照組，但兩組在科技接受度方面沒有顯著差異。

雖然該研究由於樣本量小、實驗週期短，且作者根據學習內容設計了評量工具，其結果難以類推至其他情況，但該研究初步提供證據顯示T3PT方法對學生程式設計學習的影響。作者認為這種方法可以擴展到其他教學環境，例如遊戲式學習或合作學習。

 

文獻來源：Hwang, G. J., Tung, L. H., & Fang, J. W. (2022). Promoting students’ programming logic and problem-solving awareness with precision feedback: A two-tier test-based online programming training approach. Journal of Educational Computing Research, 07356331221087773. https://doi.org/10.1177/07356331221087773… Read the rest

Categories
計劃評鑑 小學教育 數學及理科學習 中學教育

結合真實與虛擬實驗

最近發表在《Review of Educational Research》上的一項研究，將結合真實和虛擬實驗的有效性與單一類型的實驗進行比較。並且，若結合兩種實驗，進行真實和虛擬實驗的先後次序會否影響科學素養的學習效果。

與之前聚焦於比較真實實驗（RE，指以實物親手進行實驗）與虛擬實驗（VE，指進行電腦互動模擬實驗）的系統性回顧相比，在該回顧中，作者聚焦於RE和VE結合的效果。

基於符合納入條件的42項研究，比較了結合真實和虛擬實驗與單一類型實驗的有效性，結果表明：

  • 30項研究中有25項報告了與僅使用單一實驗類型進行學習的對照組相比，結合使用RE和VE的實驗組具有顯著優勢。
  • 四項研究指出結合組和單實驗組之間沒有差異。
  • 只有一項研究報告了與進行RE先於VE之組合相比，單一RE效果更佳。

關於RE和VE組合的先後較佳次序，18項研究的結果未有定論：

  • 三項研究發現了VE-RE效果較佳，而其他三項研究發現了RE-VE具優勢。
  • 其餘12項研究發現不同次序之間沒有差異。

該系統性回顧的結果受限於採用「點票計算」，並沒有把個別研究的結果進行統計合併。縱是如此，對於哪一種實驗次序對理解科學概念最有效，還是無法得出明確結論。

 

文獻來源（開放取用）：Wörner, S., Kuhn, J., & Scheiter, K. (2022). The best of two worlds: A systematic review on combining real and virtual experiments in science education. Review of Educational Research, 00346543221079417. https://doi.org/10.3102/00346543221079417… Read the rest

Categories
計劃評鑑 K-12 教育階段 數學及理科學習

數學暑期課程的效果

Open notepad, fractions, chart, pencils on a beige background. Close up parts of yellow math fractions. Back to school, fun study, mathematics

Lynch及其團隊事最近的一項統合分析為當代研究提供了新的見解，該研究重點是夏季數學課程的影響。作者指出，過去有關暑期課程對數學成績影響的統合分析，引用的研究大約已有20年的歷史，因此有必要進行新的統合分析。作者使用來自37項研究的數據來分析暑期課程對數學成績的影響，暑期課程特徵的調節因素，以及暑期學習課程與非認知結果之間的關係。統合分析的主要發現如下。

  • 整體而言，暑期課程對數學成績呈正面效果（效應值 = +0.10）
  • 對標準化數學測試成績也有正面影響（效應值 = +0.10）。
  • 具體而言，這相當於標準化測試中大約4個百分位數的差距。

深入研究這些暑期課程的細節，分析發現：

  • 聚焦於數學的課程效果比那些關注一般學術的課程更大。
  • 把重點置於教科書作業的計劃不及那些沒有教科書作業的計劃有效。
  • 此外，參加暑期課程的學生在非認知技能方面表現更佳，但分析中只有八項研究包括了非認知技能。

這項統合分析提供了根據近期的學校經驗對於暑期課程影響更好的理解，以及急切需要更新的文獻。儘管證明暑期學校在某些方面更有效，但作者指出，效果較差的課程（例如：教科書作業）仍然比沒有暑期課程更佳。作者將這些發現與COVID-19 疫情聯繫起來，建議暑期課程可能是幫助學生趕上停課期間錯過的內容的寶貴工具。

 

文獻來源：Lynch, K., An, L., & Mancenido, Z. (2022). The impact of summer programs on student mathematics achievement: A meta-analysis. Review of Educational Research, 00346543221105543. https://doi.org/10.3102/00346543221105543… Read the rest

Categories
計劃評鑑 數學及理科學習 中學教育

雙重計劃改善學校氛圍

Grant及其團隊最近的一項研究評估了實施「修復性實踐」(Restorative Practices) 計劃和Diplomas Now 計劃對學校氛圍和教師離校意圖的影響。Restorative Practices計劃是指全校從懲罰性紀律的方法轉向公開對話，通過此過程學生明白自己的行為如何影響他人來作出修補。Diplomas Now計劃是另一種全校性的改革模式，其重點是建立協作式教師團隊，提供專業發展，使用早期預警系統為學生提供分層支援，並通過提供額外的人力資源來整合所有支援以完成工作。假設把兩種模式一起實施，藉著改善師生關係、為學生提供合適和吸引的學習機會、以及提高教師留職率，能對學校氛圍產生正面影響。

該研究的分析樣本來自大城市學區的25所學校，隨機分配至實施兩種計劃（干預組）或如常教學（對照組）。研究人員以自訂的學生問卷和老師問卷評估學校氛圍。干預實施超過兩年。由於全校改革相當複雜及長期實施具有挑戰性，學校的執行水平各異。因此，研究團隊採用干預意向分析法。這意味著他們比較干預學校及對照學校的平均成效，而沒有考慮實施精確度的差異。

該研究發現，實施這兩個計劃學校的學生和教師體會到學校氛圍比對照組更正面（學生：效應值= +0.15；教師：效應值= +0.27）。然而，該研究沒有發現實施這兩個計劃與教師繼續留校工作的意圖有關。雖然效應值不大，但研究結果表明，將「修復性實踐」計劃與Diplomas Now 計劃結合使用，可使教師和學生積極看待學校氛圍，使師生相信他們具備達致成功所需的支援。

 

文獻來源：Grant, A. A., Mac Iver, D. J., & Mac Iver, M. A. (2022). The impact of Restorative Practices with Diplomas Now on school climate and teachers’ turnover intentions: Evidence from a cluster multi-site randomized control trial. Journal of Research on Educational Effectiveness, 15(3), 445–474. https://doi.org/10.1080/19345747.2021.2018745… Read the rest

Categories
數學及理科學習 有效教學法

比較數學遊戲

Gulsah Kacmaz 和 Adam K. Dubé 於近期的一項統合分析中分析了26項關於數學遊戲的研究，以深入了解在數學遊戲中可以使用的教學方法種類、所強調的數學知識範疇、以及不同類型遊戲的整體效能。作者們建議這些數學遊戲的改進可提高學生的數學成績，並激發興趣。然而，選擇太多及無法分辨數學遊戲有效與否會窒礙它們的效用。

在此分析的研究當中，最普遍的教學方法為直接教學法 (n = 10)，體驗學習次之 (n = 7)，再其次為發現學習 (n = 3) 及建構學習 (n = 3)，另外有三項研究無法分類。最高成效為直接教學法 (g = 0.51), 其後依次為體驗學習 (g = 0.46)、發現學習 (g = 0.24)和建構學習 (g = 0.21)。所有影響均達至統計學上的顯著性 (p < .001)。

當中很多研究側重於不止一種數學知識，其中概念性知識最為普遍 (n = 19)， 事實性知識次之 (n = 12)，而程序性知識為第三 (n = 6)。對於那些側重於直接教學法的研究，其中5項着重於事實性知識，並有顯著成效 (g = 0.58, p < .001)。其他研究着重不同知識類型的結合，卻沒有顯示出顯著成效。至於那些專注於體驗學習的研究，當中4項着重於概念性知識，並顯示顯著成效 (g = 0.47, p = .011)。至於那些專注於發現學習的研究，2項着重於將概念性知識及程序性知識相結合，並具有顯著成效 (g = 0.36, p < .001)。最後，專注於建構學習的所有3項研究均着重於概念性知識，並取得顯著成效 (g = 0.36, p < .001)。

總之，基於直接教學法的遊戲取得最高成效，不過一般亦受限於側重事實性知識。基於其他教學方法的遊戲雖然只有較輕的成效，卻可能更加適合於程序性知識及概念性知識的學習。未來研究需將不同教學方法及各種數學知識種類相結合，以進一步探尋成效。

文獻來源:
Kacmaz, G., & Dubé, A. K. (2022). Examining pedagogical approaches and types of mathematics knowledge in educational games: A meta-analysis and critical review. Educational Research Review, 35, 100428. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2021.100428… Read the rest

Categories
數學及理科學習 有效教學法 中學教育

探究式教學有效嗎? 來自6個國家的證明

很多研究人員及教育工作者倡議探究式學習，認為探究式活動可以促進學生學習並讓學生發展他們的解難能力。可是，很少研究會大規模地將探究式教學與傳統教師主導式教學比較。Oliver 與團隊利用了PISA (一項國際性的學生能力比較評估) 2015年的數據來探究學生的科學成績與三種在科學教學裏不同的教學模式 (探究式教學、教師主導式教學和適性教學) 的關連。學生樣本來自6個國家的15歳學生 (N = 64,718)，包括加拿大、紐西蘭、澳洲、英國、愛爾蘭及美國。

在多變量迴歸分析中控制了學生的社經地位之後，作者們發現在6個國家當中，學生們的科學素養均與探究式教學有負面關聯，當探究式教學增加之時，學生成績亦會相應較低。教師主導式教學及適性教學兩者與學生的科學成績皆呈現正面關聯。此外，作者們拆解了探究式教學中的複合變項，發現探究中的不同方面，包括不同類型的班房活動以及這些活動的頻率，皆與學生的科學素養有着不同程度之關聯。

值得注意的是用於量度這三種教學方法的變項只能反映不同教學活動之頻率，而非其教學活動之質素，所以此研究結果不能用於評價探究式教學於科學教學中的價值，不過如作者所指出，此結果提醒了我們運用探究式教學方法來提升學生的學習時，問題並不在於應否應使用探究式教學，而在於教師使用探究式教學的目的為何以及以甚麼頻率實行。

 

文獻來源:
Oliver, M., McConney, A., & Woods-McConney, A. (2021). The efficacy of inquiry-based instruction in science: A comparative analysis of six countries using PISA 2015. Research in Science Education. https://link.springer.com/article/10.1007/s11165-019-09901-0… Read the rest