该协议指导研究人员和教育工作者在本科统计课上实施"在教学前解决问题"方法 (PS-I)。它还描述了对这一实施的嵌入式实验评估,其中PS-I的功效是根据不同认知和情感倾向的学生的学习和动机来衡量的。
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该协议指导研究人员和教育工作者在本科统计课上实施"在教学前解决问题"方法 (PS-I)。它还描述了对这一实施的嵌入式实验评估,其中PS-I的功效是根据不同认知和情感倾向的学生的学习和动机来衡量的。
当前,如何鼓励学生的反思思维是各级教师最关心的问题之一。许多学生在面对涉及高水平反思的任务时遇到困难,例如在 STEM(科学、技术、工程和数学)课程中。许多人对这类课程也有着根深蒂固的焦虑和沮丧。为了克服这些认知和情感挑战,研究人员建议使用"在教学前解决问题"(PS-I)方法。PS-I 包括让学生有机会为以后在课堂上解决的问题生成单独的解决方案。这些解决方案与指导下一阶段的规范解决方案以及课程内容的演示进行了比较。有人建议,通过这种方法,学生可以增加他们的概念理解,将他们的学习转移到不同的任务和背景,更加意识到他们的知识差距,并产生个人结构以前的知识,可以帮助保持他们的动机。尽管方法有其优点,但还是受到了批评,因为学生可能会在解决方案生成的初始阶段花费大量时间进行漫无目的的试验和错误,或者他们甚至可能在这个过程中感到沮丧,这可能不利于未来的学习。更重要的是,对于预先存在的学生特征如何帮助他们从这种方法中受益(或不受益),几乎没有研究。本研究的目的是介绍适用于本科生统计学的PS-I方法的设计和实施,以及一种用于评估其有效性的方法,以考虑到学生先前存在的差异。
教师目前最关心的问题之一是如何激发学生的反思。这种关注在数学性质的课程中很常见,例如STEM课程(科学、技术、工程和数学),其中许多概念的抽象需要高度的反思,然而许多学生报告说,纯粹通过基于记忆的方法接近这些课程1。此外,学生经常表现出肤浅的学习概念1,2,3。然而,学生在应用反思和深度学习过程中遇到的困难不仅仅是认知问题。许多学生感到焦虑和沮丧,面对这些课程4,5。事实上,这些困难往往贯穿于学生的教育过程中。因此,重要的是要探索教育策略,激励和认知准备学生深入学习,无论他们不同的倾向。
找到补充典型教学方法的战略尤其有用。最典型的直接指导之一。直接教学是指全面指导学生从引入新概念,明确信息这些概念,然后与巩固策略,如解决问题的活动,反馈,讨论,或进一步解释7,8。直接教学可以有效地传输内容8,9,10。然而,学生往往不考虑重要的方面,如内容如何与他们的个人知识,或潜在的程序,可以工作,而不是11。因此,引入互补策略,让学生批判性地思考,就很重要。
其中一种策略是指令前解决问题的方法(PS-I)方法12,也称为发明方法11 或生产失败方法13。PS-I 不同于直接教学,因为学生没有直接了解这些概念,而是在典型的直接教学活动之前有一个解决问题的阶段,即学生在获得有关解决问题程序的任何解释之前寻求解决问题的单独解决方案。
在这个初始问题中,学生预计不会完全发现目标概念13。学生也可能感到认知超负荷14,15,16,甚至负面影响17与不确定性和许多方面要考虑。然而,从长远来看,这种体验是富有成效的,因为它可以促进对重要特征的批判性思考。具体来说,最初的问题可以帮助学生更加意识到他们的知识差距18,激活与内容相关的知识,涵盖13,并增加动机,因为他们有机会建立在个人知识的基础上,7,17,19。
在学习方面,当用深度学习指标20、21来评价结果时,一般会看到PS-I的影响。一般来说,通过PS-I学习的学生和通过直接教学学习的学生之间没有发现程序知识20、22之间的差异,这指的是复制所学程序的能力。然而,通过PS-I的学生一般表现出更高的概念知识7,19,23,其中提到理解所涵盖的内容,并转移7,15,19,24,这指的是能力,将这种理解应用到新的情况。例如,最近一个班级关于统计变异性的研究表明,在收到关于本课程一般概念和程序的解释之前,有机会发明自己的方法来测量统计变异性的学生,在课程结束时比那些在参与任何解决问题活动之前能够直接研究相关概念和程序的学生更能加深理解。然而,一些研究表明,在学习16,25,26或动机19,26之间的PS-I和直接教学替代,甚至更好的学习直接教学替代14,26,重要的是要考虑潜在的来源的变异性。
PS-I 实施背后的设计特征是20的一个重要特征。系统回顾20发现,当 PS-I 干预至少采用两种策略之一实施时,PS-I 比直接教学替代方案更有可能具有学习优势,要么制定与对比案例对比的初始问题,要么构建后续教学,对学生的解决方案进行详细反馈。对比案例包括一些重要特征11中不同的简单示例(例如,请参阅图 1),可以帮助学生识别相关功能并在初始问题11、20期间评估自己的解决方案。第二种策略,提供基于学生解决方案13的解释,包括解释规范的概念,同时反馈学生产生的解决方案的提供和局限性,这也可以帮助学生专注于相关功能,并评估自己的知识差距20,但在初始问题解决阶段完成后(见图3,从学生的典型解决方案脚手架的例子)。
鉴于文献中对这两种策略的支持,对比案例和建立学生解决方案的教学,在促进将PS-I纳入实际教育实践时,必须考虑它们。这是我们协议的第一个目标。该协议为纳入这两项原则的PS-I干预提供了材料。这是一个协议,虽然适应性强,但它是上下文的统计变化的一课,一个非常常见的教训,大学和高中生,他们通常是PS-I29文献中的目标人群。最初解决问题的阶段包括发明各国收入分配的可变性措施,这是一个有争议的话题30, 许多学习领域的学生可能熟悉。然后,为学生提供材料,以工作实例研究解决这个问题的办法,并提供讲座,将讨论学生提出的共同解决方案以及嵌入式实践问题纳入其中。
我们协议的第二个目标是让教育工作者和研究人员能够获得PS-I的实验评估,从而从更多角度促进PS-I的调查,同时保持文献中某些条件不变。然而,这种实验性评估的条件对修改是灵活的。协议中描述的实验评估可以应用于普通课程,因为单个班级的学生可以同时获得PS-I条件的材料或直接教学条件的材料(图4)。这种直接教学条件也适应研究和教育的需要,但正如协议中最初描述的学生开始得到关于目标概念的初步解释与工作的例子,然后巩固这一知识与实践问题(只提出在这种情况下,以弥补PS-I学生花费在初始问题的时间),并与讲座23。潜在的适应包括从讲座开始,然后让学生做解决问题的活动,这是比较PS-I的典型控制条件,这往往导致更好的学习PS-I条件7,13,19,26。或者,控制条件可以简化为探索一个工作的例子,然后是讲座阶段,虽然直接教学方法比最初建议的更简化版本,但在文献中更为常见,并导致不同的结果,一些研究表明,在PS-I15,24更好的学习,其他表明更好地学习这种类型的直接教学条件14,26。
最后,协议的第三个目标是提供资源,以评估具有不同倾向和认知能力的学生如何从PS-I15中受益。如果我们考虑一些学生在STEM课程中经常出现的负面倾向,以及PS-I在某些情况下仍能产生负面反应,那么评估这些倾向就显得尤为重要。然而,对此的研究很少。
一方面,由于PS-I促进学习与个人想法的关联,而不仅仅是正式知识,PS-I可以假设能够帮助激励学生从低学术水平,那些谁的能力低,或低动机的科目13,27。一项研究表明,掌握程度低的学生,即与个人学习相关的目标较少,从PS-I中受益比那些学习动机较高的学生多。另一方面,具有其他个人资料的学生在参与PS-I时可能会遇到困难。更具体地说,元认知在PS-I31中起着重要作用,元认知能力低的学生可能因为难以意识到自己的知识差距或辨别相关内容而无法从PS-I中受益。此外,由于 PS-I 的初始阶段基于单个解决方案的生成,因此,能力差异低、在给定情况下产生各种响应困难的学生可能比其他学生从 PS-I 中获益更少。该协议提供了可靠的工具来评估这些倾向(表1),虽然其他可能考虑。
总之,本议定书旨在使教育工作者和研究人员能够利用PS-I文献中公认的原则实施PS-I干预。此外,协议还对这种干预进行了实验性评估,并有助于评估学生的认知和动机倾向。这是一项不需要获得新技术或特定资源的协议,并且可以根据研究和教育需要进行修改。
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本议定书遵循《赫尔辛基人类研究伦理原则宣言》,但将这些原则应用于将研究纳入教育现实环境中的额外困难。具体来说,无论是学习条件的分配,还是参与的决定,都不会对学生的学习机会产生影响。此外,即使负责评估的是教师,也要保持学生的保密性和匿名性。议定书的目的、范围和程序已得到阿斯图里亚斯公国(西班牙)研究伦理委员会的批准(参考:242/19)。
请注意,如果用户只对实施 PS-I 方法感兴趣,则只有第 6 步(不将参与者分配给控制条件)和第 7 步相关。尽管如此,第5步和第9步可以添加为学生的练习练习。如果用户也对实验评估感兴趣,则学生必须在第 4 步、第 5 步、第 6 步和第 9 步期间单独工作。因此,建议在这些步骤中安排学生座位,以便每个学生旁边有一个空位。
根据方便性,这些步骤可以在单个类会话中连续实施,也可以在不同的类会话中执行后续步骤。
1. 向学生提供有关学习目的和程序的信息
2. 向学生提供与其他记录分离的识别号码
3. 完成关于认知和情感倾向和基本人口统计数据的调查问卷
4. 管理不同的思维测试
5. 完成以往学术知识的预考
6. 分配和管理两个学习条件
7. 讲座内容管理
8. 完成好奇心问卷
9. 考试后学习管理
10. 向学生提供反馈和所有学习材料
11. 编码数据
12. 数据分析
请注意,本节中的引用参考了有关如何使用 SPSS 和处理软件执行分析的实际手册,但也可以使用其他程序。
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该协议在上一项研究23中得到了令人满意的实施,除了学生的能力意识、掌握方法目标、元认知和不同思维的倾向性指标外。
为了解决这些倾向,本协议包括以前已验证且具有高度可靠性的措施(表 1)。
学生在PS-I条件的发明问题中产生的典型解决方案可以在图3A-D中看到。学生通常不会产生标准偏差的规范解决方案。但是,它们产生的次优解决方案揭示了标准偏差的相关方面(例如范围、总结偏差或平均偏差)的反射。先前的研究表明,PS-I最初问题的各种解决方案与高等教育有关,而不管反应的正确性如何。然而,必须指出,这个问题没有反应并不是学生没有从中受益的指标,因为学生可以批判性地反映问题,而不会产生明显的结果。
学生在控制条件下使用的练习问题(
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本协议的目的是指导研究人员和教育工作者在真实课堂环境中实施和评估PS-I方法。根据以往的一些经验,PS-I可以帮助促进19、21、24岁学生的深度学习和激励,但有必要对不同能力和动机倾向的学生的功效进行更多的研究。更具体地说,使用本文档,教育工作者可以按照PS-I文献中被广泛接受的原则(第11、13、20、50步)(第6-7步)为统计课程遵循PS-I实施协议。此外,教育工作者和研究人员可以遵循一个嵌入式实验评估,在具有不同动机和/或认知倾向(所有步骤)的学生中,对实施这种评估的有效性...
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作者没有什么可透露的。
这项工作得到了阿斯图里亚斯公国的一个项目(FC-GRUPIN-IDI/2018/000199)和西班牙教育、文化和体育部的博士前赠款(FPU16/05802)的支持。我们要感谢斯蒂芬妮君帮助编辑英语的学习材料。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| SPSS Program | International Business Machines Corporation (IBM) | 其他用于一般数据分析的程序可以改用 | |
| PROCESS 程序 | Andrew F. Hayes (俄亥俄州立大学) | 可免费访问:http://www.processmacro.org。可以使用其他用于中介、调节或条件过程分析的程序来代替 | |
| 统计态度调查中的认知能力量表 (SATS-28) | Candace Schau (亚利桑那州立大学) | 它,应向作者请求,作者拥有版权 | |
| 掌握方法量表 在成就目标问卷修订版 | Andrew J. Elliot (罗切斯特大学) | 如果使用,应向作者请求 | |
| 元认知意识量表的认知量表规定 | Gregory Schraw(内华达大学拉斯维加斯分校) | 如果使用,应向创建者请求 |
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