פתרון בעיות לפני הוראה (PS-I): פרוטוקול להערכה והתערבות בתלמידים בעלי יכולות שונות

Summary

פרוטוקול זה מנחה חוקרים ומחנכים באמצעות יישום הגישה לפתרון בעיות לפני ההוראה (PS-I) בשיעור סטטיסטיקה לתואר ראשון. הוא גם מתאר הערכה ניסיונית מוטבעת של יישום זה, שבו היעילות של PS-I נמדדת במונחים של למידה ומוטיבציה אצל תלמידים עם נטיות קוגניטיביות ורגשניות שונות.

Abstract

כיום, כיצד לעודד חשיבה רפלקטיבית של התלמידים היא אחד החששות העיקריים של מורים ברמות חינוך שונות. תלמידים רבים מתקשים להתמודד עם משימות הכרוכות ברמות גבוהות של הרהורים, כגון בקורסי STEM (מדע, טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה). לרבים יש גם חרדה עמוקה ודמוטיבציה כלפי קורסים כאלה. על מנת להתגבר על אתגרים קוגניטיביים ורגשיים אלה, החוקרים הציעו את השימוש "פתרון בעיות לפני הוראה" (PS-I) גישות. PS-I מורכב מתן הזדמנות לתלמידים ליצור פתרונות בודדים לבעיות שנפתרו מאוחר יותר בכיתה. פתרונות אלה מושוים לפתרון הקנוני בשלב ההוראה הבא, יחד עם הצגת תוכן השיעור. הוצע כי עם גישה זו התלמידים יכולים להגביר את ההבנה המושגית שלהם, להעביר את הלמידה שלהם למשימות והקשרים שונים, להיות מודעים יותר לפערים בידע שלהם, וליצור מבנה אישי של ידע קודם שיכול לעזור לשמור על המוטיבציה שלהם. למרות היתרונות, גישה זו זכתה לביקורת, שכן התלמידים עשויים להשקיע זמן רב בניסוי וטעייה חסרי מטרה במהלך השלב הראשוני של יצירת פתרונות או שהם עשויים אפילו להרגיש מתוסכלים בתהליך זה, אשר עלול לפגוע בלמידה עתידית. חשוב מכך, יש מעט מחקר על איך מאפיינים קודמים של התלמידים יכולים לעזור להם להפיק תועלת (או לא) מגישה זו. מטרת המחקר הנוכחי היא להציג את העיצוב והיישום של גישת ה-PS-I המיושמת בסטטיסטיקה של למידה בסטודנטים לתואר ראשון, כמו גם גישה מתודולוגית המשמשת להערכת יעילותה בהתחשב בהבדלים הקיימים של התלמידים.

Introduction

אחת השאלות שהמורים מודאגים מהן כרגע היא כיצד לעורר את השתקפות התלמידים. דאגה זו נפוצה בקורסים בעלי אופי מתמטי, כגון קורסי STEM (מדע, טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה), שבהם הפשטה של מושגים רבים דורשת רמה גבוהה של השתקפות, אך סטודנטים רבים מדווחים על התקרבות לקורסים אלה אך ורק בשיטות מבוססות זיכרון¹. בנוסף, התלמידים מראים לעתים קרובות למידה שטחית של המושגים^1,2,3. עם זאת, הקשיים שהתלמידים חווים ביישום תהליכי השתקפות ולמידה עמוקה אינם רק קוגניטיביים. סטודנטים רבים חשים חרדה ודמוטיבציה מול קורסים אלה^4,5. למעשה, קשיים אלה נוטים להימשך לאורך כל החינוך של התלמידים⁶. לכן חשוב לחקור אסטרטגיות חינוכיות שמכינות את התלמידים ללמידה עמוקה, ללא קשר לנטיותיהם השונות.

זה שימושי במיוחד כדי למצוא אסטרטגיות המשלימים גישות הדרכה טיפוסיות. אחד האופייניים ביותר להיות הוראה ישירה. הוראה ישירה פירושה הנחיה מלאה של התלמידים מהכנסת מושגים חדשניים עם מידע מפורש על מושגים אלה, ולאחר מכן עם אסטרטגיות איחוד כגון פעילויות לפתרון בעיות, משוב, דיונים, או הסברים נוספים^7,8. הדרכה ישירה יכולה להיות יעילה להעברת תוכן^{בקלות 8,9,10}. עם זאת, לעתים קרובות התלמידים אינם משקפים היבטים חשובים, כגון כיצד התוכן מתייחס לידע האישי שלהם, או נהלים פוטנציאליים שיכולים לעבוד ואינם¹¹. לכן חשוב להציג אסטרטגיות משלימות כדי לגרום לתלמידים לחשוב באופן ביקורתי.

אסטרטגיה אחת כזו היא גישת פתרון הבעיות לפני ההוראה (PS-I)¹², המכונה גם גישת ההמצאה¹¹ או גישת הכשל היצרני¹³. PS-I שונה להוראה ישירה במובן זה שהתלמידים אינם מוצגים ישירות למושגים, במקום זאת יש שלב לפתרון בעיות לפני פעילויות ההוראה הישירה הטיפוסיות שבהן התלמידים מחפשים פתרונות פרטניים לבעיות לפני שהם מקבלים הסבר כלשהו על נהלים לפתרון אותם.

בבעיה ראשונית זו, התלמידים אינם צפויים לגלות באופן מלא את מושגי היעד¹³. התלמידים עשויים גם להרגיש עומס קוגניטיבי^14,15,16 ואפילו שלילי להשפיע^{על 17} עם חוסר הוודאות ואת ההיבטים הרבים שיש לקחת בחשבון. עם זאת, חוויה זו יכולה להיות פרודוקטיבית בטווח הארוך מכיוון שהיא יכולה להקל על חשיבה ביקורתית על תכונות חשובות. באופן ספציפי, הבעיה הראשונית יכולה לעזור לתלמידים להיות מודעים יותר לפערים בידע שלהם^18,להפעיל ידע מוקדם הקשור לתוכן כדי לכסות¹³, ולהגביר את המוטיבציה בגלל ההזדמנות לבסס את לימודם על ידע אישי^7,17,19.

במונחים של למידה, ההשפעות של PS-I נראים בדרך כלל כאשר התוצאות מוערכים עם אינדיקטורים למידה עמוקה^20,21. באופן כללי לא נמצאו הבדלים בין תלמידים שלמדו באמצעות PS-I לבין אלה שלמדו באמצעות הוראה ישירה במונחים של ידע^{פרוצדורלי 20,22}, המתייחס ליכולת לשחזר נהלים מלומדים. עם זאת, סטודנטים שעוברים PS-I בדרך כלל מפגינים השכלה גבוהה בידע^{מושגי 7,19,23}, המתייחס להבנת התוכן המכוסה, ולהעביר^7,15,19,24, המתייחס ליכולת ליישם הבנה זו למצבים חדשניים. לדוגמה, מחקר שנערך לאחרונה בכיתה על שונות סטטיסטית הראה כי תלמידים שקיבלו את ההזדמנות להמציא את הפתרונות שלהם כדי למדוד שונות סטטיסטית לפני קבלת הסברים על המושגים הכלליים והנהלים בנושא זה הורידו את ההבנה הטובה יותר בסוף השיעור מאשר אלה שהצליחו ללמוד ישירות את המושגים והנהלים הרלוונטיים לפני שהיו מעורבים בפעילות לפתרון בעיות²³. עם זאת, כמה מחקרים הראו שום הבדלים בלמידה^16,25,26 או מוטיבציה^19,26 בין PS-I וחלופות הוראה ישירה, או אפילו למידה טובה יותר בחלופות הוראה ישירה^14,26, וחשוב לשקול מקורות פוטנציאליים של שונות.

תכונות העיצוב שבבסיס היישום של PS-I הן תכונה חשובה²⁰. סקירה שיטתית²⁰ מצאה כי יש סבירות גבוהה יותר להיות יתרון למידה עבור PS-I על פני חלופות הוראה ישירה כאשר התערבויות PS-I יושמו עם לפחות אחת משתי אסטרטגיות, או גיבוש הבעיה הראשונית עם מקרים מנוגדים, או בניית ההוראה הבאה עם משוב מפורט על הפתרונות של התלמידים. מקרים מנוגדים מורכבים מדוגמאות פשוטות הנבדלות בכמה מאפיינים חשובים¹¹ (ראה איור 1 לדוגמה), ויכולות לעזור לתלמידים לזהות תכונות רלוונטיות ולהעריך את הפתרונות שלהם במהלך הבעיה הראשונית^11,20. האסטרטגיה השנייה, המספקת הסברים המתבססים על פתרונות התלמידים¹³, מורכבת מהסבר הרעיון הקנוני תוך מתן משוב על המחירים והמגבלות של פתרונות שנוצרו על ידי סטודנטים, שיכולים גם לעזור לתלמידים להתמקד בתכונות רלוונטיות ולהעריך את הפערים בידע שלהם²⁰, אך לאחר השלמת שלב פתרון הבעיות הראשוני (ראו איור 3 לדוגמה של הפיגומים מהפתרונות הטיפוסיים של התלמידים).

בהינתן התמיכה בספרות בשתי אסטרטגיות אלה, מקרים מנוגדים ובניית הוראה על פתרונות התלמידים, חשוב לשקול אותם בעת קידום הכללת PS-I בפרקטיקה חינוכית אמיתית. זו המטרה הראשונה של הפרוטוקול שלנו. הפרוטוקול מספק חומרים להתערבות PS-I המשלבים שני עקרונות אלה. זהו פרוטוקול, כי למרות הסתגלות, הוא בהקשר לשיעור על שונות סטטיסטית, שיעור נפוץ מאוד עבור תלמידי אוניברסיטה ותיכון, שהם בדרך כלל אוכלוסיות היעד בספרות על PS-I²⁹. השלב הראשוני לפתרון בעיות מורכב מהמצאת מדדי שונות לחלוקת הכנסות במדינות, שהוא נושא שנוי במחלוקת³⁰ שעשוי להיות מוכר לתלמידים בתחומי למידה רבים. לאחר מכן מסופקים חומרים לתלמידים כדי ללמוד פתרונות לבעיה זו בדוגמה עובדת, ולהרצאה המשלבת דיון בפתרונות נפוצים המיוצרים על ידי התלמידים יחד עם בעיות תרגול מוטבעות.

המטרה השנייה של הפרוטוקול שלנו היא להנגיש את ההערכה הניסיונית של PS-I למחנכים ולחוקרים, מה שיכול להקל על חקירת PS-I ממגוון רחב יותר של נקודות מבט תוך שמירה על תנאים מסוימים קבועים ברחבי הספרות. עם זאת, התנאים של הערכה ניסיונית זו גמישים לשינויים. ניתן ליישם את ההערכה הניסיונית המתוארת בפרוטוקול בשיעורים רגילים, שכן ניתן להקצות לתלמידים בכיתה אחת את החומרים למצב PS-I או את החומרים למצב הוראה ישיר בו זמנית(איור 4). תנאי הוראה ישיר זה מותאם גם לצרכי המחקר והחינוך, אך כפי שתואר במקור בפרוטוקול התלמידים מתחילים בקבלת ההסברים הראשוניים על מושג היעד עם הדוגמה שעבדה, ולאחר מכן מאחדים ידע זה עם בעיית תרגול (מוצג רק במצב זה כדי לפצות על הזמן שתלמידי PS-I מבלים על הבעיה הראשונית), ועם ההרצאה²³. התאמות פוטנציאליות כוללות החל מהרצאה ולאחר מכן יש תלמידים לעשות את הפעילות לפתרון בעיות, שהוא תנאי בקרה אופייני להשוואת PS-I כי לעתים קרובות הוביל ללמידה טובה יותר עבור PS-I מצב^7,13,19,26. לחלופין, ניתן להפחית את מצב הבקרה לחקירה של דוגמה עובדת ואחריה שלב ההרצאה, אשר, למרות גרסה פשוטה יותר של גישות הוראה ישירה מאשר במקור הציע, הוא נפוץ יותר בספרות והוביל לתוצאות מגוונות, עם כמה מחקרים המצביעים על למידה טובה יותר PS-I^15,24, ואחרים המצביעים על למידה טובה יותר מסוג זה של מצב^{הוראה ישירה 14,26}.

לבסוף, מטרה שלישית של הפרוטוקול היא לספק משאבים להערכת האופן שבו תלמידים עם נטיות ויכולות קוגניטיביות שונות יכולים להפיק תועלת מ- PS-I¹⁵. ההערכה של נטיות אלה חשובה במיוחד אם ניקח בחשבון את הנטיות השליליות שיש לחלק מהסטודנטים לעתים קרובות עם קורסי STEM, ואת העובדה כי PS-I עדיין יכול לייצר תגובות שליליות במקרים מסוימים¹⁴. עם זאת, יש מעט מחקר על זה.

מצד אחד, מאז PS-I מקל על הקשר של למידה עם רעיונות בודדים, ולא רק ידע פורמלי, PS-I יכול להיות משוער כמו להיות מסוגל לעזור להניע סטודנטים מרמות אקדמיות נמוכות, אלה שיש להם תחושות נמוכות של יכולת, או מוטיבציה נמוכה על הנושא^13,27. מחקר אחד הראה כי תלמידים עם אוריינטציה שליטה נמוכה, כלומר, פחות מטרות הקשורות ללמידה אישית, נהנו יותר מ- PS-I מאשר אלה עם מוטיבציה גבוהה יותר ללמוד²⁷. מצד שני, תלמידים עם פרופילים אחרים עלולים להיתקל בקשיים כאשר הם מעורבים ב- PS-I. ליתר דיוק, metacognition ממלא תפקיד חשוב PS-I³¹, וסטודנטים עם כישורי metacognition נמוך לא יכול ליהנות PS-I בשל קשיים להיות מודעים פערי הידע שלהם או הבחנה תוכן רלוונטי¹⁵. בנוסף, מכיוון שהשלב הראשוני של PS-I מבוסס על ייצור פתרונות פרטניים, תלמידים עם יכולות שונות נמוכות, קשיים ביצירת מגוון תגובות במצב נתון, עשויים להפיק פחות מ- PS-I מאשר תלמידים אחרים. הפרוטוקול מציג מכשירים אמינים להערכה עבור נטיות אלה (טבלה 1) אם כי אחרים עשויים להיחשב.

לסיכום, פרוטוקול זה נועד להפוך יישום של התערבות PS-I העוקבת אחר עקרונות מקובלים בספרות PS-I נגיש למחנכים וחוקרים. בנוסף, הפרוטוקולים מספקים הערכה ניסיונית של התערבות זו, ומאפשרים הערכה של הנטיות הקוגניטיביות והמוטיבציה של התלמידים. זהו פרוטוקול שאינו דורש גישה לטכנולוגיות חדשות או למשאבים ספציפיים, וכזו שניתן לשנות על בסיס צרכי מחקר וחינוך.

Protocol

פרוטוקול זה עוקב אחר הצהרת הלסינקי של עקרונות אתיים למחקר עם בני אדם, אך מיישם עקרונות אלה על הקשיים הנוספים של שילוב מחקר בתוך הגדרות בחיים האמיתיים בחינוך³². באופן ספציפי, לא הקצאת תנאי הלמידה ולא ההחלטה להשתתף יכולות להיות השלכות על הזדמנויות הלמידה של התלמידים. בנוסף, הסודיות והאנונימיות של התלמידים נשמרים גם כאשר המורים הם האחראים על ההערכה. המטרות, ההיקף והנהלים של הפרוטוקול אושרו על ידי ועדת האתיקה המחקרית של נסיכות אסטוריאס (ספרד) (התייחסות: 242/19).

שים לב שאם המשתמש מעוניין רק ביישום גישת PS-I, רק שלב 6 (מבלי להקצות משתתפים לתנאי הבקרה) ושלב 7 רלוונטיים. למרות זאת, ניתן להוסיף את שלבים 5 ו-9 כתרגילי תרגול לתלמידים. אם המשתמש מעוניין גם בהערכה הניסיונית, חשוב שהתלמידים יעבדו בנפרד בשלבים 4, 5, 6 ו-9. לכן מומלץ כי בשלבים אלה, ישיבה לתלמיד מסודרת כך שיש חלל ריק ליד כל תלמיד.

בהתאם לנוחות, ניתן ליישם את השלבים ברציפות בתוך הפעלת מחלקה אחת או עם השלבים הבאים בהפעלת מחלקה אחרת.

1. מידע לתלמידים על מטרתו ונהלי המחקר

1. קח 10 דקות של תקופת כיתה כדי ליידע את התלמידים על המחקר.
2. הסבר מפורש לתלמידים את המטרה הכללית של המחקר, את חופש ההסכמה שלהם להשתתף, את העובדה שהם רשאים לסגת בחופשיות, ואת ההבטחה של אנונימיות וסודיות בעיבוד הנתונים.
   1. אמור להם כי המטרה הכללית של המחקר היא לחקור את היעילות של גישות חינוכיות שונות, כמו גם להעריך את ההשפעה של הנטיות הקוגניטיביות והרגשיות של התלמידים על היעילות של גישות אלה.
   2. אמור להם שלמרות שהם יוקצו לאחת משתי הגישות, התוכן המכוסה בשני התנאים יהיה זהה. הודיעו להם כי הפעילויות המשמשות בשני התנאים יהיו זמינות לכל התלמידים בסוף המחקר.
   3. תן להם לדעת כי הם חופשיים להשתתף במחקר וכי הם יכולים לעזוב את המחקר בכל עת מבלי להשפיע על הזדמנויות הלמידה שלהם או הציונים שלהם. אם הם לא רוצים להשתתף במחקר, הם יכולים לעשות את פעילויות הלמידה מבלי למסור אותם. בנוסף, בזמן הקצר המשתתפים משלימים שאלונים, שאינם משתתפים יכולים ללמוד חומרים אחרים.
   4. הודיע להם כי השתתפותם תהיה אנונימית וכי הסודיות תישמר בכל עת, מספר זיהוי שרירותי ישמש לשילוב הנתונים בין מפגשים ופעילויות שונות.
3. ספק לתלמידים שני עותקים של טופס ההסכמה מדעת (נספח א ')המכיל גם את פרטי הקשר של החוקר. בקש מהם לחתום עבור עותק אחד עבורך ולשמור את העותק השני לעצמם.
   הערה: פרוטוקול זה מיועד לסטודנטים באוניברסיטה, שם אין צורך באישור הורים. ניתן להכלל אותה לרמות השכלה נמוכות יותר, אם כי עבור תלמידים שהם קטינים מבחינה חוקית, יהיה צורך גם בהסכמה מודיעה הורית.
4. אם התלמידים מתווספים למחקר בשלבים מאוחרים יותר של הפרוטוקול, בקש מהם להשלים את ההסכמה מדעת כמתואר בסעיף זה לפני שהם מצטרפים למחקר.

2. מתן מספר זיהוי לתלמידים מנותק מרשומות אחרות

1. כדי לשמור על האנונימיות של תגובות התלמידים, הקצה באופן אקראי לכל תלמיד מספר זיהוי (למשל, הכין תיק עם מספרים אקראיים ובקש מכל תלמיד לבחור אחד, שלח לכל תלמיד מספר אקראי באמצעות יישום אינטרנט). בקש מהם לציין את המספר במקום שבו הוא יהיה נגיש בהערכות הבאות בפרוטוקול.
   הערה: אם המחקר נעשה באמצעות אפליקציה מקוונת המאפשרת מעקב אנונימי אחר תגובות התלמידים, אין צורך בכך.

3. השלמת שאלונים על נטיות קוגניטיביות ורגשניות ונתונים דמוגרפיים בסיסיים

1. שמור 10 דקות בתקופת כיתה כדי לנהל את השאלונים לכל התלמידים בכיתה.
2. תן לתלמידים שמחליטים לא להשתתף בניסוי אפשרויות למידה אחרות כגון עבודה בנפרד על תוכן אחר.
3. בקש מהתלמידים להשלים את השאלונים על נטיותיהם, ניתן לעשות זאת באמצעות השאלונים בנספח ב '. בקש מהם לעבוד בנפרד.
   הערה: ערכת השאלונים בנספח ב' כוללת את סולם היכולת הקוגניטיבית בסקר עמדות כלפי סטטיסטיקה (SATS-28) ³³, סולם גישת השליטה בשאלון יעד ההישגים-מתוקן³⁴ , הרגולציה של סולם ההכרה של מלאי המודעות המט-קוגניטיבית³⁵, ושאלות דמוגרפיות.
   1. כדי לשלוט על השפעות מזהמות פוטנציאליות הקשורות לסדר שבו התלמידים משלימים את השאלונים, למסור באופן אקראי גרסאות שונות של גליונות השאלון המשתנים בסדר שבו השאלונים מוצגים. בנספח ב'-1 קיימות גרסאות מודפסות שונות של השאלונים המוצעים עם הזמנות שונות.
      הערה: אם השאלונים הושלמו באופן דיגיטלי, צור קישורים עם ההזמנות השונות והפץ באקראי את ארבעת הקישורים בין התלמידים בכיתה (למשל, בין קבוצות שנוצרו לפי סדר אלפביתי).
4. תן לתלמידים 7 דקות כדי להשלים את השאלונים. ההוראות כלולות בשאלונים ואין צורך בהוראות נוספות.

4. ניהול מבחן החשיבה המפוצלת

1. במקרה מבחן זה הוא עניין, לקחת 10 דקות בתקופת הכיתה כדי לנהל את המשימה^{שימושים חלופיים 36,37} אשר מודד שטף של חשיבה מפוצלת עבור כל התלמידים בכיתה.
2. ספק לכל תלמיד נייר ריק ובקש ממנו לכתוב את מספר הזיהוי שלו.
3. הסבר את הוראות הבחינה.
   1. תגיד להם שהם יקבלו אובייקט שיש לו שימוש נפוץ, אבל הם צריכים לבוא עם שימושים רבים אחרים ככל שהם יכולים.
   2. תן להם דוגמה (למשל, אם אני מציג לך עיתון, אשר נפוץ לקרוא, אתה צריך לכתוב שימושים חלופיים, כגון שימוש בו ככובע זמני כדי להגן עליך מפני השמש, או כדי בשורה בתחתית שקית נסיעות)³⁸.
4. קרא את הפריט הראשון במבחן בקול רם, וכתוב אותו על הלוח: "כתוב כמה שיותר שימושים שאתה יכול לחשוב עליהם ללבנה". תן לתלמידים שתי דקות לכתוב את התגובות שלהם. לאחר שתי הדקות, בקש מהתלמידים להפוך את הנייר שלהם לצד השני.
5. קרא את הפריט השני במבחן בקול רם, וכתוב אותו על הלוח: "כתוב כמה שיותר שימושים שאתה יכול לחשוב עליהם עבור מהדק נייר". תן לתלמידים שתי דקות לכתוב את התגובות שלהם.
6. לאחר שתי הדקות, בקש מהתלמידים להפסיק לכתוב ולאסוף את המסמכים שלהם.

5. השלמת הבחינה הקדם-מקדים של ידע אקדמי קודם

1. שמור 15 דקות בתקופה כיתתית כדי לנהל את קדם הבחינה האקדמית הקודמת בנספח ג'.
   הערה: המבחן הקדם הוא על נטייה מרכזית, אשר רלוונטי על מנת להטמיע את התוכן על שונות ללמוד בתנאי הלמידה הבאים בשלב 6⁷. אין לתת תוכן כיתה על נטייה מרכזית לתלמידים בין ניהול מבחן קדם זה לשלב 6. אנחנו גם לא ממליצים החלפת בדיקה מוקדמת זו עם שונות אחרת לפני הבדיקה כיסוי כי זה יכול ליצור אפקט PS-I שעלול לזהם את התוצאות של הניסוי²⁶.
2. תחלק את הבחינה הקדם-מקדים לתלמידים. מנקודה זו, בקש מהם לעבוד בנפרד.
   1. תן לתלמידים 10 דקות להשלים את הבחינה המקדים. הוראות כלולות בבחינה ואין צורך במפרטים נוספים. ברגע שזמן תם, בקש מהתלמידים להפוך את הנייר שלהם ולמסור לך אותו.

6. הקצאה וניהול של שני תנאי הלמידה

1. קח 35 דקות של תקופת כיתה כדי לנהל את שני תנאי הלמידה באותה כיתה.
   הערה: כדי למנוע שגיאות אמינות עקב זמן, אנו ממליצים לא יותר משבוע אחד בין השלמת השאלונים והבדיקות בשלבים 2 ו -3 לשלב זה.
2. ודא כי ספרי המשימות מוכנים כראוי, המכיל את החומרים עבור שני התנאים.
   הערה: התוצר לנפש נבחר להקשר חומרי למידה אלה מכמה סיבות: ראשית, זהו נושא שנוי במחלוקת³⁰ שעשוי להיות מוכר לתלמידים מאזורי למידה רבים, ושנית זהו משתנה יחס המאפשר שימוש באמצעי שונות שונים הנדונים במהלך השיעור (טווח, טווח בין-קווי, סטיית תקן, שונות ומקדם וריאציה).
   1. עבור תנאי PS-I, להדפיס את ספר המשימות המתאים בנספח D-1 המכיל: פעילות בעיית המצאה, שבה התלמידים מתבקשים להמציא מדד אי שוויון; הפעילות 'דוגמה עובדת', שבה התלמידים יכולים ללמוד את הפתרונות לבעיה זו.
   2. עבור תנאי ההוראה הישירה, הדפס את ספר המשימות המתאים בנספח D-1 המכיל: הפעילות 'דוגמה עבדה' (אותה דוגמה שעבדת שניתנה לתנאי PS-I); בעיית התרגול המשויכת לדוגמה זו עבדה.
      הערה: חשוב כי בעיית התרגול הכלולה בחומרים עבור מצב זה אינה קיימת במצב PS-I. הוא כלול כדי לפצות באופן ניסיוני על הזמן הנוסף שהושקע על ידי תלמידי PS-I על בעיית ההמצאה. מגבלה מהותית של עיצובי PS-I היא הקושי לשלוט על שקילות הן מבחינת הזמן והן מבחינת החומרים. גם בעיצובים שבהם מצב PS-I ומצב הבקרה שונים רק בסדר שבו מוצגים חומרי למידה (כלומר, או הצגת בעיה לפני שלב הוראה מפורש, או הצגת אותה בעיה בדיוק לאחר אותו שלב הוראה מפורשת), השתוות אינה מושגת, מכיוון שבעיה שנפתרת לפני ההוראה צפויה להימשך זמן רב יותר מאשר לאחר ההוראה. פרוטוקול זה מטפל בבעיה זו באותו אופן כמו מחקרים אחרים²⁴, על ידי הכללת חומרים נוספים בתנאי ההוראה הישירה.
   3. הפרד את שתי הפעילויות בכל ספר משימות על-ידי איגוד הניירות המתאימים לפעילות השנייה (למשל, עם קליפ או פתק דביק) יחד, כך שהתלמידים לא יוכלו לראות את תוכן הפעילות השנייה בזמן שהם מבצעים את הפעילות הראשונה.
3. הודע לתלמידים על ההליך לבצע בשלב מסוים זה.
   1. אמור להם כי בהתאם לספר המשימות שהוקצה להם, יהיו להם שני זוגות פעילויות שונים, אך כל התלמידים יראו את אותו תוכן, ובסוף השיעור לכולם תהיה גישה לכל הפעילויות.
   2. תן להם לדעת כי הם יקבלו נאמר מתי להתחיל את הפעילות הראשונה ומתי הם צריכים לעבור לפעילות השנייה. כמו כן, אמור להם שהמסמכים לפעילות השנייה היו חייבים למנוע מהם להסתכל לפני הזמן המתאים.
   3. כדי להפחית את התסכול הפוטנציאלי הקשור לפחד להיכשל, תגיד להם כי למרות שהם עלולים למצוא כמה פעילויות קשות, הם צריכים לנסות לראות את הקשיים האלה כהזדמנויות^{למידה 39}.
4. הקצה באופן אקראי את שני ספרי המשימות לתלמידים בכיתה
   הערה: כדי למנוע גורמים מזהמים הקשורים למקום שבו התלמידים יושבים, הפץ את ספרי המשימות בצורה הומוגנית על פני החלקים השונים של הכיתה. לדוגמה, כשאתה מסתובב בכיתה נותן את ספר המשימות PS-I לתלמיד אחד, ואז את ספר המשימות של ההוראה הישירה לתלמיד הבא.
5. לאחר שהפצת את ספרי המשימות לכל התלמידים בכיתה, בקש מהם להתחיל לעבוד בנפרד על הפעילות הראשונה.
   1. תגיד לתלמידים שיש להם 15 דקות לפעילות הראשונה. ההוראות כלולות בגליונות הנייר ואין צורך בהוראות כלליות נוספות.
   2. אמור להם שאתה זמין לכל שאלה, אך הימנע מלתת לתלמידים תוכן נוסף מלבד מה שיש להם בספרי המשימות.
      הערה: במיוחד עבור תלמידים לפתור את בעיית ההמצאה, להימנע להנחות אותם לקראת פתרונות קונבנציונליים, כי זה יכול לקצר את הפיתוח של הידע שלהם¹¹. במקום זאת, אנו מציעים שלוש תשובות אפשריות לשאלות התלמידים¹¹: א) לעזור להם להבהיר את התהליכים שלהם על ידי בקשתם להסביר מה הם עושים; ב) לעזור להם להנחות את עצמם באינטואיציה שלהם על ידי לשאול אותם איזו מדינה לדעתם יש יותר אי שוויון מאשר מדינות אחרות; ג) לעזור להם להבין את מטרת הפעילות על ידי בקשתם לייצר אינדקסים כלליים שיביאו בחשבון את ההבדלים שהם רואים, אתה יכול לספק דוגמאות של אינדקסים כמותיים אחרים (למשל, "הממוצע הוא אינדקס לחישוב הערך המרכזי בהתפלגות").
6. לאחר 15 הדקות של הפעילות הראשונה, בקשו מהתלמידים להתקדם לפעילות השנייה המתאימה להם, שעבורה עליהם להסיר את הקליפ או הפתק הדביק.
   1. תגיד להם שיש להם 15 דקות לפעילות השנייה. ההוראות כלולות בגליונות הנייר ואין צורך בהוראות כלליות נוספות. תגיד להם שאתה זמין לכל שאלה.
      הערה: לתלמידים יש גישה לתוכן מהפעילות הקודמת.
7. לאחר 15 הדקות, בקש מהם למסור לך את החומר שהושלם.

7. ניהול תוכן ההרצאה

1. שמור 40 דקות בתוך כיתה אחת או כמה כדי לתת את ההרצאה על שונות סטטיסטית לכל התלמידים בכיתה.
   הערה: ניתן להפריע לפרוטוקול בכל נקודה במהלך ההרצאה והוא יכול להמשיך במפגש הכיתה הבא.
2. כדי להעביר את ההרצאה, עקוב אחר השקופיות, שניתן למצוא בקישור הבא: https://www.dropbox.com/sh/aa6p3hs8esyf5xa/AACTvpVlEbdEtLVfBIbe9j7aa?dl=0.
   הערה: הקובץ כולל הנפשות כדי להדהים את התוכן, הערות עם הסברים מוצעים לתת לתלמידים, וסימנים על הזמן המשוער שהוקצה לכל הסבר. התוכן והפעילויות הכלולים עוסקים בהגדרת השונות, בשימוש במדדי שונות שונים (טווח, טווח בין-משרדי, שונות, סטיית תקן ומקדם וריאציה), המאפיינים של אמצעים אלה, ויתרונותיהם וחסרונותיהם בהשוואה זה לזה ולפתרונות תת-אופטימליים אחרים¹³. תיאור נוסף של הרצאה מוצעת זו ניתן למצוא בנספח E. המשתמש יכול להתאים חומרים אלה בהתאם לגורמים שונים כגון תוכן ספציפי לכיסוי בכיתה, עקרונות הוראה מועדפים או ביטויים תרבותיים שונים.

8. השלמת שאלון הסקרנות

1. בסוף ההרצאה, תן לתלמידים את סולם הסקרנות מתוך שאלון הרגשות הקשורים לאפטמיה⁴⁰ (נספח ו ')ותן להם 2 דקות כדי להשלים אותו. הזכר לתלמידים לכתוב את מספר הזיהוי שלהם בשאלון לפני מסירתו בחזרה.
   הערה: בספרות, סקרנות נמדדת לעתים קרובות מיד לאחר פעילות ההמצאה ופעילויות הבקרה המתאימות^14,17. הפרוטוקול גמיש להתאמות אפשריות אלה ואחרות בעניין זה. לפשטות, כללנו רק את מדידת הסקרנות בסוף השיעור מכיוון שהיא רלוונטית לבחינת ההשפעות ארוכות הטווח של PS-I על סקרנות, ומכיוון שסקרנות מוגברת מיד לאחר פעילות ההמצאה יכולה להיות מוסברת חלקית על ידי העובדה שבמהלך פעילות ההמצאה התלמידים מקבלים פחות מידע מאשר במהלך פעילויות חלופיות המשמשות כפקדים.

9. ניהול הלמידה לאחר הבחינה

1. בהתאם למורה בכל כיתה, יש ליטול 30 דקות בתקופה כיתתית כדי לנהל את הבחינה שלאחר הבחינה.
2. חלקו את הבחינה שלאחר הבחינה בנספח ג' לתלמידים. בקש מהם לעבוד על זה בנפרד.
   1. תן לתלמידים 25 דקות לעשות את המבחן שלאחר הבחינה. ההוראות כלולות לאחר הבחינה ואין צורך בהוראות כלליות נוספות.
3. לאחר 25 הדקות למעלה, בקש מהם למסור לך את הבדיקה שלאחר הבדיקה.

10. מתן משוב לתלמידים וכל חומרי הלימוד

1. הפוך את החומרים המשמשים לשיעור זה לזמינים לתלמידים. שקופיות נקודת הכוח, החומרים עבור שני תנאי הלמידה והפתרונות לבחינה הקדם-מבחן ולאחר הבחינה זמינים בנספח ח' .

11. קידוד הנתונים

1. חשב את הציונים עבור הסולמות השונים בשאלונים על ידי חיבור כל ציוני הפריטים בכל סולם שאלון (ראה נספח ב' לסיכום פריטי השאלון בשאלונים המוצעים).
2. חשב את הציון עבור שטף חשיבה מפוצלת על-ידי ספירת כל התגובות המתאימות שניתנו על-ידי כל תלמיד בשני הפריטים במשימה³⁷לשימושים חלופיים .
   הערה: אמצעים אחרים המקודדים לעתים קרובות ממשימה לשימושים חלופיים, כגון גמישות, מקוריות והרחבה, עשויים להיחשב גם^36,37.
3. חשב את הציון של מבחן קדם הידע הקודם על-ידי דירוג ראשון של כל פריט באמצעות מפתח התשובה בנספח I-1 ולאחר מכן הוספת הציונים עבור כל הפריטים.
4. חשב את אמצעי הלמידה השונים על ידי דירוג ראשון של כל פריט בבחינה שלאחר הבחינה באמצעות מפתח התשובה בנספח I-2 ולאחר מכן הוספת הציונים עבור כל מדד למידה: ציונים בפריטים 1 עד 3 עבור מדד הלמידה הפרוצדורלית, ציונים בפריטים 4-8 עבור מדד הלמידה המושגית, וציונים בפריטים 9-11 להעברת מדד הלמידה.
   הערה: ניתן לשקול אמצעים אחרים לגבי תהליך הלמידה, כגון מספר הפתרונות המיוצרים על ידי התלמידים במהלך בעיית ההמצאה או נכונות הפתרונות בכל הפעילויות לפתרון בעיות, אך הם לא יותבררו בפרוטוקול זה.

12. ניתוח הנתונים

שים לב כי הפניות בסעיף זה מתייחסות למדריכים מעשיים כיצד לבצע את הניתוחים באמצעות תוכנת SPSS ו- PROCESS, אך ניתן להשתמש גם בתוכניות אחרות.

1. כדי להעריך את היעילות הכללית של PS-I, השווה את הסקרנות וציוני הלמידה של מצב PS-I לעומת הסקרנות וציוני הלמידה של מצב הבקרה.
   הערה: כל עוד ההנחות מתקיימות, אנו ממליצים בעיקר ANCOVA לשלוט על נטייה של covariates. כאופציה שנייה אנו ממליצים על t-בדיקות עבור קבוצות עצמאיות וכאופציה שלישית אנו ממליצים מאן-ויטני U בדיקות⁴¹. לא נדרש גודל מדגם מינימלי עבור ניתוחים אלה, אך בהתחשב בגדלי ההשפעה בספרות הקודמת (d = .43)^21,מומלץ לדגימה מינימלית של 118 תלמידים לכל קבוצה כדי להקל על זיהוי ההשפעות כמשמעותיות (ניתוחי כוח דו-זנביים להבדלים בין אמצעים עצמאיים, α = .05, β = .95,). דגימות גדולות מ -30 תלמידים לכל קבוצה יקלו על עמידה בהנחות הנורמליות עבור ANCOVA או t-tests⁴¹.
2. כדי לחקור באופן אינטואיטיבי את השפעות הגישור (למשל, את תיווך הסקרנות בלמידה) ו/או את ההשפעה הממתנת של הנטיות, לבצע ניתוחים מתואמים בין משתנה המתווך (למשל, סקרנות) לבין משתנה הלמידה (למשל, ידע רעיוני) בשני תנאי הלמידה.
   הערה: כל עוד ההנחות מתקיימות, אנו ממליצים בעיקר על שימוש בקורלציות פירסון וכאופציה שנייה אנו ממליצים על מתאם ספירמן⁴². אין צורך בגודל מדגם מינימלי עבור ניתוחים אלה, אך דגימות גדולות (למשל, יותר מ -30 תלמידים לקבוצה) יקלו על מילוי הנחות הנורמליות הדרושות למתאם פירסון. אפקטי מתינות אפשריים יצוינו על-ידי משתני נטייה בעלי ערכי מתאם שונים בתנאי למידה אחד לעומת השני. אפקט גישור אפשרי (למשל, תיווך הסקרנות בלמידה) יצוין אם משתנה התיווך מתואם עם תוצאות הלמידה בתנאי אחד לפחות, ואם רמות משתנה זה שונות בתנאי למידה אחד בהשוואה למשנהו (ראה תוצאות בשלב 12.1).
3. כדי להמשיך להעריך אפקט גישור על למידה ו/או ההשפעה הממתנת של נטיות התלמידים, לבצע ניתוח גישור, ניתוח מתינות או ניתוח תהליכים מותנים (המשלב גישור וניתוח מתינות) בהתאם למודל המושגי למבחן⁴³, אשר ישתנה בהתאם להשערות שנבחרו ו /או הניתוח הראשוני בשלב 12.2.
   הערה: מכיוון שניתוחים אלה מבוססים על רגרסיות מרובות, ולכן מבוססים על גישה סטטיסטית של השפעה קבועה, על מנת להפוך את התוצאות להכללה ככל האפשר, אנו ממליצים על גודל מדגם מינימלי של 15 תלמידים לכל משתנה גישור הכלול במודל המושגי, בתוספת 30 תלמידים לכל משתנה מתינות הכלול במודל. תוכניות מסוימות, כגון PROCESS, מאפשרות הכללה של שני משתנים ממתנים לכל היותר בו-זמנית. כדי לשלב משתנים מנחים יותר, יהיה צורך להפעיל מספר ניתוחים בשינוי המנחים הכלולים.

תוצאות

פרוטוקול זה יושם באופן משביע רצון במחקר קודם²³, למעט מדדי הנטיות של התלמידים מבחינת תחושת היכולת שלהם, מטרות גישת השליטה, המטקוגניציה והחשיבה המפוצלת.

כדי לטפל בנטיות אלה, פרוטוקול זה כולל אמצעים שאומתו בעבר ושהם הראו רמות אמינות גבוהות (טבלה 1).

Discussion

מטרת פרוטוקול זה היא להנחות חוקרים ומחנכים ביישום והערכה של גישת PS-I בהקשרים אמיתיים בכיתה. על פי כמה חוויות קודמות, PS-I יכול לעזור לקדם למידה עמוקה ומוטיבציה אצל תלמידים^19,21,24, אבל יש צורך במחקר נוסף על יעילותו אצל תלמידים עם יכולות שונות ונ...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
SPSS Program	International Business Machines Corporation (IBM)		Other programs for general data analysis might be used instead
PROCESS program	Andrew F. Hayes (Ohio State University)		Freely accesible at: http://www.processmacro.org. Other programs for mediation, moderation, or conditional process analyses might be used instead
Cognitive Competence Scale in the Survey of Attitudes towards Statistics (SATS-28)	Candace Schau (Arizona State University)		In case it is used, request should be requested from the author, who holds the copyright
Mastery Approach Scale in the Achievement Goal Questionnaire-Revised	Andrew J. Elliot (University of Rochester)		In case it is used, request should be requested from the author
Regulation of Cognition Scale of the Metacognitive Awareness Inventory	Gregory Schraw (University of Nevada Las Vegas)		In case it is used, request should be requested from the creator