学生のオンライン問題解決スキルと学習態度を促進するハイブリッド アプローチ

学生のオンライン問題解決スキルと学習態度を促進するハイブリッド アプローチ

（学生のウェブベースの問題解決を促進するためのハイブリッド アプローチ 

能力と学習態度）

コンピュータと教育 58 (2012) 351–364

1.摘要分解

研究の背景:問題解決スキルの開発は教育における重要な課題と長い間考えられてきましたが、過去の研究では、生徒の問題解決能力を向上させる効果的な学習戦略やツールを見つけることがわかっています。スキルは難しくて挑戦的です。

研究目的:この研究は、認知的見習いモデルと協調学習戦略を組み合わせたハイブリッド アプローチを提案します ウェブベースの問題解決活動を実施します。生徒の問題解決能力は、このような混合学習環境で検査されます。さらに、認知負荷が学習者の学習パフォーマンスに影響を与える可能性があることが研究で示されているため、この研究では認知負荷が学習者の問題解決効果に及ぼす影響を深く調査します。

研究結果:実験結果は、実験グループの成績の悪い生徒は混合教育を採用していることを示しています。従来の学習方法を使用すると、大幅な成果が得られました。

キーワード:指導と学習戦略、基礎教育、主題分野での応用、対話型学習環境

2.用語の説明:

ネットワークの問題解決能力:社会では情報爆発が起こっています。そのため、学校は生徒に知識を伝達するだけでなく、多様な社会に素早く対応できる情報検索能力を養う鍵となります。今後の社会の変化に適応するためには、情報の検索・再構成のプロセスに関する研修を通じて、学生の問題解決能力を向上させることが必要である。 つまり、生徒は知識の整理と推論の思考プロセスを通じて問題解決能力を向上させます。

認知的見習いモデル:Brown、Collins、Duguid (1989) は、認知的見習いという学習モデルを提案しました。このモデルは、習得に焦点を当てています。いくつかの研究では、認知的見習いモデルが生徒の高次の思考、認知的スキル、言語的表現のスキルを促進できることが示されています。

共同学習:従来の学習状況では、教師が時間内にクラスの生徒全員に対応するのは困難です。期間限定ですので、特に中学・低学年の生徒さんは要注意です。この問題を解決するために、協調学習戦略が学習活動に組み込まれており、成績の良い生徒が学習活動で家庭教師の役割を果たすことができます。仲間と協力して問題を解決する能力も重要な能力であると考えられていました。多くの肯定的な結果は、共同学習の重要性を実証しています。

この研究では、Web ベースの学習活動における認知的見習いモデルと共同学習戦略を組み合わせたハイブリッド アプローチを提案しようとしています。このハイブリッド モデルでは、学生は認知的見習い戦略を通じて共同学習することができ、それによって問題解決スキルを向上させることができます。 革新的な方法の有効性は、共同学習に認知的見習い戦略を使用した実験グループの生徒の効果と、共同学習に従来の認知的見習い戦略を使用した対照グループの生徒の効果を比較することによって評価されました。 a> a>。

学習能力: は通常、知識またはスキルを習得する能力を指します (Horn、1976)。これまでの研究では、学習活動に参加する際の生徒の学習到達度が学習成果に影響を与える可能性があることが示されており、これは学習活動前の生徒の学業成績が学習中の学習成績に影響を与える決定的な要因である可能性があることを意味しています。 したがって、この研究では、「学習能力」は実験に参加する前の生徒の社会科学の学習到達度を表します。

3. 実験計画

実験対象:この研究は、台湾南部の都市部の公立学校で実施されました。実験には小学校の２クラスの５年生（１１～１２歳）５８人が参加した。

研究目的:この研究の目的は、認知的見習いモデルと協調学習戦略を組み合わせた混合学習メカニズムを提案して、生徒のネットワーク問題解決能力を向上させることです。

研究の質問: (1) 問題解決能力とオンライン問題解決のパフォーマンスにおいて、実験グループと対照グループの間に有意な差はありますか? この研究の目的は、認識手法の使用 問題解決能力とオンライン問題解決のパフォーマンスの尺度において、認知的見習い戦略を使用して共同で学習する生徒が、従来の認知的見習い戦略を使用して学習する生徒よりも有意に優れているかどうか。

(2) 指導戦略と学習能力の 2 つの独立変数の間に相互作用はありますか? この質問は、成績が異なる生徒の問題解決能力が指導戦略の違いによって影響を受けるかどうかを測定します。

(3) 実験グループと対照グループの間で社会科学コースの学習態度に有意な差はありますか? この研究は、共同学習のために認知的見習い戦略を採用した学生が社会科学コースでの学習態度が著しく優れているかどうかを調査することを目的としています。従来の認知的見習い戦略を使用する学生向け。

(4) 実験グループと対照グループの間に認知負荷に有意な差はありますか? この研究は、共同学習に認知的見習い戦略を使用する生徒が、従来の認知的見習い戦略を使用する生徒よりも認知的負荷が大幅に優れているかどうかを調査することを目的としています。 . 勉強中の学生たち。

実験ツール:Web ベースの検索行動分析システム Meta-Analyzer は、教師が特定の問題に関する学習者の情報検索行動を追跡および分析できるように開発されました。 Meta-Analyzer を通じて問題解決または検索プロセスを効果的に実行するために、この記事では、学習者が関連する学習単元に関する情報をオンラインで検索しやすくするための 4 つの建設的な探究質問を示します。図 1 に示すように、適切なキーワードの採用、情報の選択、要約、統合のプロセスを通じて、各質問に正しく答える必要があります。使用したキーワード、閲覧した Web ページ、Web ページの閲覧に費やした時間、Web サイトでのユーザーの行動などを含む生徒の検索行動は、さらなる分析のためにサーバーに完全に記録され、教育者がそれに応じて指導戦略を調整するのに役立ちます。

図 1.ウェブベースの検索行動分析システムのフレームワーク

実験方法:この研究は、台湾南部の都市部の公立学校で実施されました。実験には小学校の２クラスの５年生（１１～１２歳）５８人が参加した。 2 つのクラスに分散された生徒は、入学後の通常のグループ分けを通じて同等の学力を達成し、4 年生では情報検索の授業も経験しました。教師は、同じコンピューター教室で 2 つのクラスを 1 日の異なる時間に教えています。この教師は 5 年の指導経験があります。 1 つのクラスを実験グループとして指定し、もう 1 つのクラスを対照グループとして指定しました。実験グループの生徒は、協調学習戦略と認知的見習い戦略を組み合わせたハイブリッド学習方法を採用しましたが、対照グループの生徒は認知的見習い戦略のみを採用しました。

この研究の実験プロセスを図2に示します。 Cognitive Apprenticeship (CA) 戦略は、以下に説明する 4 つのフェーズで構成されます。

図2.協調的な認知的見習い戦略と従来の認知的見習い戦略の実験設計。

測定ツール: 問題解決能力の測定、 事前テストと事後テストでは、Speeddie、Houtz、Ringenbach、Feldhusen (1973) によって提案された問題解決能力の測定方法が使用されました。中高生の問題解決能力を測定することを目的としています。測定には「問題の存在の認識」「問題の性質の確認」「問題に関連する要因の特定」「問題に必要な情報の特定」「解決策の決定」の5つの側面が含まれます。 」。 2 人の上級社会科学教師に 50 人の受験者 (非被験者) の解答を評価してもらったところ、相関係数 r は 0.91 となり、尺度間信頼性が高くなりました (Cohen, 1988)。

規模：

社会科学学習態度尺度は、ルーとソープ (2005) によって開発され、「社会科の学習への関心」、「社会科の学習への没入」、「社会科の学習への没入」で構成されています。 「調査能力」、「社会調査学習の有用性」、「問題解決態度」の 5 つの側面から構成され、リッカート型 4 点採点メカニズムを採用しています。< a i=3> (1: 全く同意しない、4: 非常に同意する)。スコアが高いほど、社会科学の学習に対する態度が優れていることを示します。各サブスケールのクロンバックのアルファ値はそれぞれ 0.88、0.71、0.76、0.82、0.79 であり、スケールの信頼性が高いことを示しています。

認知負荷スケールこの研究では、Bratfisch、Borg、Dornic によって開発された認知負荷スケール (1972 年) が採用されました。この尺度の目的は、学習者が外部要因により認知システムに過負荷をかけ、学業成績に影響を及ぼしているかどうかを測定することです。この尺度は、精神的努力と精神的負荷という 2 つの下位尺度で構成されます。リッケルト型の回答オプションは 7 ポイントです (7 ポイントは強く同意することを意味し、1 ポイントは強く同意することを意味します)同意しません）。精神的努力スコアが高いほど、コース内容の学習により多くの努力を費やしたことになります。

同様に、精神的負荷 スコアが高いほど、学習プロセス中に学習者が感じるプレッシャーも大きくなります。信頼性テストについては、研究者 (Gimino、2000 年、Paas、1992 年) は、スケールの信頼性、収束妥当性、構成妥当性、および判別妥当性を証明しました。この研究では、非実験被験者 (n=30) を対象に信頼性テストを実施し、その信頼性はクロンバックの 0.87 に達し、この尺度の信頼性が高いことを示しています。そして認知負荷に対する敏感さ。

協調学習のアンケート設計は、Johnson and Johnson (1984) による協調学習の定義を指します。この定義は、6 つの多肢選択式の質問で構成されています。同僚と議論するときに、より多くの情報を得ることができます。「アイデアがたくさんある」、「仲間と協力して作業するのはとても楽しいです」、「社会科学のコースで仲間と協力するのが好きです」、「共同学習法は学習に有益だと思います」など、および「社会科学のコースを学習するとき、協調学習方法の長所と短所は何だと思いますか?」など 2 つの自由回答式の質問 アンケートでは、主に学習プロセス中の学生の感情と協調学習に対する意識を調査しました。戦略。スコアは、4 点のリッカート型回答オプション (4: 強く同意、1: まったく同意しない) を使用して計算されました。スコアが高いほど、生徒の f ～ r に対する態度がより前向きになります。共同学習戦略。アンケートの内容は、社会科学の上級教師 2 名によって 2 回評価され、改良されました。

したがって、 は高い内部信頼性を確立します。スケールの信頼性をテストするために、実験を開始する前に非実験クラスが評価されました。信頼性テストでは、クロンバックのスケールのアルファは 0.74 に達しました。 nunnally (1978) は、0.7 が許容可能な信頼性係数であると指摘しました。したがって、測定スケールには許容できる信頼性があります。

Spss:この調査では、一変量および多変数一般線形モデル (GLM) の計算、 ペアサンプル t 検定 および 。 複数の GLM 分析を使用して、各グループ間で問題解決能力と認知負荷に有意な差があるかどうかを判断します。 一変量 GLM を使用して、生徒の異なる学習能力の相互作用効果がグループ学習の成績に大きな差をもたらすかどうかを分析します。 対応サンプル t 検定を使用して、実験の前後で生徒の社会科学に対する学習態度に有意な差があるかどうかを分析します。 ピアソン相関法は、実験グループの生徒の学業成績と学習態度との相関が正の傾向を示すかどうかを調べるために使用されました。治療効果を評価するために、機器の効果量が計算されました。文献に示されているように、アルファは 0.05 レベルで先験的に確立されます。

実験結果：

従属変数	グループ	M	SD	Pオストホック（LSD）
PSA	(1)実験グループ	16.207	0.372	1>2
	(2) 対照群	13.069	0.372
応答	(1)実験グループ	21.000	0.863	1>2
	(2) 対照群	16.103	0.863
自分	(1)実験グループ	2.724	0.124
	(2) 対照群	2.759	0.124
ML	(1)実験グループ	4.448	0.180	2>1
	(2) 対照群	6.069	0.180

a問題解決スキル（PSA）

bオンライン問題解決パフォーマンス（OPSP）

c メタルエフォート(ME)

d精神的負荷(ML)。

全体として、表 2 に示すように、実験グループの生徒の問題解決能力とオンライン問題解決のパフォーマンスは、対照グループの生徒よりも大幅に優れています。これは、協調学習の介入が効果的であることを意味します。学生の問題解決能力を促進する可能性があり、これまでの研究結果が裏付けられています。認知的負荷に関して、精神的負荷に関する 2 つのグループの生徒の平均スコアは、中負荷と高負荷 (平均スコア > 中央値) で、範囲は 4.53 ～ 6.10 でした。その差は統計的に有意でした (F< a i=1>=37.961.49,p < 0.001)、生徒が学習活動中に気が散ると感じることを示しています。つまり、対照群の心理的負荷は実験群に比べて有意に高かった。対照群では協力メカニズムなしで認知的見習い戦略が実施された結果、学生は個別にインタビューされ、クラスで自分がしたことを仲間に伝えるのを待っている間にストレスと緊張を感じたと報告された。対照的に、協調メカニズムを持つ実験グループの生徒は、成績の良い仲間から問題解決の方法を学んでいたため、対照グループの生徒よりも問題解決プロセスを表現する際のストレスが少ないことが示されました。

結論:この研究は、認知的見習いモデルと共同学習メカニズムを組み合わせてオンラインで問題解決を実行するハイブリッド手法を提案することを目的としています。学習活動。この研究では、58 人の被験者が 2 つのグループに分けられ、異なる戦略が使用されました。テスト後、学生はアンケートとインタビューを受けました。調査結果を以下に要約します。

研究の結果、実験グループの生徒は、問題解決能力とネットワークの問題解決能力の点で、対照グループの生徒よりも大幅に優れていたことがわかりました。また、実験群の成績下位の生徒の成績も対照群よりも有意に向上しており、提案した混合手法が成績下位および中成績の生徒の問題解決能力を育成できることが示された。

この結果は、学習成績と学習態度、特に「社会科学習への没入度」「社会科学習能力」「問題解決態度」との間に正の関係があることを反映している。認知負荷の観点から言えば、協調的な学習メカニズムを持たない埋め込まれた認知実習生の指導は、生徒にとって大きなプレッシャーとなり、学習の気を散らすことさえありますが、実験グループの生徒はそれほど大きなプレッシャーや気が散ることを感じません。言い換えれば、実験グループの成績の悪い生徒は、成績の良い生徒が問題解決の過程で何をどのように行ったかを観察する機会があったのです。これらの発見は過去の研究と一致しています。さらに、研究者らは、生徒の学力を向上させるためにのみ、関連する学習教材や指導戦略に関連する認知負荷を追加してスキーマを構築する必要があると考えています。

この研究では、オンライン探究学習環境において、認知的見習いと協調学習メカニズムの統合的アプローチが、中学・低学年の問題解決能力と社会科学学習態度を向上させる大きな可能性を秘めていることが判明した。さらに、このハイブリッド アプローチでは、成績の高い仲間を観察することで学習の不安を軽減できます。

調査結果の意味という点では、認知的実習に取り組む際には、学生が声を出して考えることを支援することが不可欠です。声に出して考えることは、生徒がコース内容の理解を監視し、振り返る方法を学ぶのに効果的な方法です。したがって、学生が自分の既存の知識を特定のトピックに結び付け、学習プロセスで思考を浮かび上がらせる方法を育成し、奨励する方法は、協調学習にとって重要です。

原文：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131511002375