Name: problem-solving before instruction (ps-i): a protocol for assessment and intervention in students with different abilities
Uploaded: 2021-09-11T14:00:00
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この研究は、アストゥリアス公国(FC-GRUPIN-IDI/2018/000199)のプロジェクトとスペイン文部科学省からの博士助成金(FPU16/05802)によって支援されました。ステファニー・ジュンが英語の編集を教えてくださったステファニー・ジュンに感謝します。

このプロトコルは、人間との研究のためのヘルシンキ倫理原則の宣言に従いますが、これらの原則は、教育32の実際の設定内の研究を統合する追加の困難に適用されます。具体的には、学習条件の割り当ても参加の決定も、学生の学習機会に影響を及ぼす可能性はありません。また、評価を担当する教員であっても、生徒の機密性や匿名性は維持されます。議定書の目的、?...

このプロトコルの目的は、実際の教室のコンテキストでPS-Iアプローチの実装と評価に研究者や教育者を導くものです.いくつかの以前の経験によると、PS-Iは、学生19、21、24の深い学習とモチベーションを促進することができますが、異なる能力と動機付けの素因を持つ学生の有効性についてのより多くの研究が必要です14,...

教師が現在最も懸念している質問の一つは、学生の反省を刺激する方法です。この懸念は、多くの概念の抽象化が高度な反射を必要とするSTEMコース(科学、技術、工学、数学)などの数学的性質のコースで一般的ですが、多くの学生は純粋にメモリベースの方法1を通じてこれらのコースに近づいていると報告しています。また、概念1,2,3の表面的な学習を行うことがよくあります。しかし、学生が反省やディープラーニングのプロセスを適用する困難は、認知だけではありません。多くの学生は、これらのコース4、5に直面して不安と意欲を感じています。実際、これらの困難は学生の教育全体を通して持続する傾向があります 6.したがって、異なる素因に関係なく、深層学習のために学生を動機づけ、認知的に準備する教育戦略を探求することが重要です。
典型的な指導的アプローチを補完する戦略を見つけることは特に有用である。最も典型的なものの1つは直接指導です。直接指導とは、これらの概念に関する明確な情報を持つ新しい概念の導入から学生を完全に導き、その後、問題解決活動、フィードバック、議論、またはさらなる説明7、8などの統合戦略に従う。直接命令は、コンテンツ8、9、10を簡単に送信するのに有効です。しかし、多くの場合、学生は、コンテンツが自分の個人的な知識とどのように関連しているか、または動作する可能性があり、11ではない潜在的な手順など、重要な側面を熟考しません。したがって、学生に批判的に考えさせるため、補完的な戦略を導入することが重要です。
そのような戦略の1つは、インストラクション(PS-I)アプローチ12の問題解決であり、発明アプローチ11 または生産的失敗アプローチ13とも呼ばれる。PS-Iは、学生が概念に直接導入されていないという意味で直接的な指導とは異なり、その代わりに、学生が問題を解決するための手順について説明を得る前に、問題の個々の解決策を模索する典型的な直接指導活動の前に問題解決段階があります。
この最初の問題では、受講者は目標概念13を完全に発見することは期待されていません。学生はまた、認知過負荷14、15、16、さらには否定的な影響を感じることがあります17不確実性と考慮すべき多くの側面を持つ.ただし、このエクスペリエンスは重要な機能に関する批判的思考を促進できるため、長期的には生産的です。具体的には、最初の問題は、学生が知識18のギャップをより意識し、13をカバーするコンテンツに関連する予備知識を活性化し、個人的な知識7、17、19に基づいて学習する機会のためにモチベーションを高めることができます。
学習の面では、PS-Iの効果は、結果がディープラーニング指標20,21で評価される際に一般的に見られます。一般に、PS-Iを通じて学んだ学生と、学習した手順を再現する能力を指す手続き上の知識20,22の観点から直接指導を通して学んだ学生との間に違いは見つかっていない。しかし、一般にPS-Iを通る学生は、内容を理解することを意味する概念的知識7、19、23、およびこの理解を新しい状況に適用する能力を意味する7、15、19、24を移すという概念的知識の高等教育を示す。例えば、統計的変動に関するクラスの最近の研究では、このトピックの一般的な概念と手順についての説明を受ける前に統計的変動性を測定する独自の解を発明する機会を与えられた学生は、問題解決活動に関与する前に関連する概念と手順を直接研究することができた学生よりもクラスの最後に理解を深めました。しかし、いくつかの研究は、学習16、25、26またはモチベーション19、PS-Iと直接指導の選択肢の間の26、あるいは直接指導代替14、26でのより良い学習に違いが示されていない、と変動の潜在的な原因を考慮することが重要である。
PS-Iの実装の基礎となる設計機能は重要な特徴20です。体系的なレビュー20は、PS-I介入が対照的なケースで最初の問題を策定するか、学生の解決策に関する詳細なフィードバックを持つその後の指示を構築するかの2つの戦略のうちの少なくとも1つで実装された場合、直接指導の選択肢よりもPS-Iの学習上の利点がある可能性が高いことを発見した。対照的なケースは、いくつかの重要な特性11で異なる単純化された例で構成され(例では図1を参照)、学生が関連する特徴を特定し、最初の問題11、20の間に自分の解決策を評価するのに役立ちます。第2の戦略は、学生の解決策13に基づいて構築された説明を提供し、学生が生み出した解決策のアフォーダンスと限界に関するフィードバックを与えながら、学生が関連する機能に焦点を当て、自分の知識20のギャップを評価するのに役立ちますが、最初の問題解決段階が完了した後です(学生の典型的な解決策からの足場の例については図3を参照してください)。
これら2つの戦略、対照的なケース、学生の解決策に関する指導の構築に関する文献のサポートを考えると、実際の教育実践におけるPS-Iの組み込みを促進する際にそれらを考慮することが重要です。これが私たちのプロトコルの最初の目標です。このプロトコルは、これら2つの原則を組み込んだPS-I介入の材料を提供します。これは、適応可能でありながら、統計的変動に関する授業のために文脈化されるプロトコルであり、一般的にPS-I29の文献の対象集団である大学や高校生にとって非常に一般的なレッスンである。最初の問題解決段階は、各国の所得分配のための変動性対策を発明することで構成されており、これは多くの学習分野の学生になじみのある議論の余地のあるトピック30 です。次に、この問題の解決策を実際の例で学び、学生が作成した共通の解決策と組み込まれた実践問題を取り入れた講義のために教材を提供します。
私たちのプロトコルの第二の目標は、PS-Iの実験的評価を教育者や研究者が利用できるようにすることです。しかし、この実験的評価の条件は、変更に柔軟です。このプロトコルに記載された実験的評価は、一つのクラスの学生がPS-I条件の教材または直接指示条件の材料を同時に割り当てることができるので、通常のレッスンで適用することができる(図4)。この直接的な指導条件は研究や教育のニーズにも適応可能であるが、当初のプロトコルで説明したように、学生は、作業例を用いて目標概念に関する最初の説明を得ることから始まり、この知識を実践上の問題(PS-Iの学生が最初の問題に費やす時間を補うためにこの条件でのみ提示される)と、講義23で統合する。潜在的な適応は、講義から始めて、問題解決活動を行う学生を持つことが含まれます, PS-I条件7、13、19、26のためのより良い学習につながっているPS-Iを比較するための典型的な制御条件である。あるいは、制御条件は、最初に提案されたよりも直接的な指示アプローチのより単純化されたバージョンであるが、文献でより一般的であり、様々な結果をもたらし、PS-I15、24、およびこのタイプの直接指導条件14、26からより良い学習を示す他の研究を伴う講義段階に続く、作業例の探求に減らすことができる。
最後に、プロトコルの第3の目標は、異なる素因と認知能力を持つ学生がPS-I15からどのように利益を得ることができるかを評価するためのリソースを提供することです。これらの素因の評価は、一部の学生がSTEMコースでしばしば持っている否定的な素因と、場合によってはPS-Iがまだ否定的な反応を生み出すことができるという事実を考慮する場合に特に重要です14.しかし、これに関する研究はほとんどありません。
一方で、PS-Iは単なる正式な知識ではなく、個々のアイデアとの学習の関連付けを容易にするので、PS-Iは、低い学問レベル、能力の低い感情を持っている人、または主題13、27についての低いモチベーションを持っている学生をやる気にさせるのを助けることができると仮定することができます。ある研究は、習得志向の低い学生、すなわち、個人的な学習に関連する目標が少なく、27を学ぶ動機が高い学生よりもPS-Iの恩恵を受けていることを示した。一方、PS-Iに関わる際に、他のプロフィールを持つ学生が困難に遭遇する可能性があります。具体的には、メタ認知はPS-I31において重要な役割を果たしており、メタ認知能力の低い学生は、知識のギャップを認識したり、関連するコンテンツを見極めるのが困難なため、PS-Iの恩恵を受けなくなる可能性がある。また、PS-Iの初期段階は個々のソリューションの生産に基づいているため、能力が低く、特定の状況で様々な応答を生み出すのが困難な学生は、他の学生よりもPS-Iの恩恵を受けにくいかもしれません。プロトコルは、これらの素因を評価するための信頼性の高い機器を提示します (表 1) 他のものが考慮される場合があります。
要約すると、このプロトコルは、PS-I文献の受け入れられた原則に従うPS-I介入の実施を教育者および研究者が利用できるようにすることを目的としている。さらに、このプロトコルは、この介入の実験的評価を提供し、学生の認知的および動機付けの素因の評価を容易にする。これは、新しい技術や特定のリソースへのアクセスを必要としないプロトコルであり、研究や教育のニーズに基づいて変更することができます。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>SPSS Program</td>
			<td>International Business Machines Corporation (IBM)</td>
			<td></td>
			<td>Other programs for general data analysis might be used instead</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PROCESS program</td>
			<td>Andrew F. Hayes (Ohio State University)</td>
			<td></td>
			<td>Freely accesible at: http://www.processmacro.org. Other programs for mediation, moderation, or conditional process analyses might be used instead</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cognitive Competence Scale in the Survey of Attitudes towards Statistics (SATS-28)</td>
			<td>Candace Schau (Arizona State University)</td>
			<td></td>
			<td>In case it is used, request should be requested from the author, who whold the copyright</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mastery Approach Scale in the Achievement Goal Questionnaire-Revised</td>
			<td>Andrew J. Elliot (University of Rochester)</td>
			<td></td>
			<td>In case it is used, request should be requested from the author</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Regulation of Cognition Scale of the Metacognitive Awareness Inventory</td>
			<td>Gregory Schraw (University of Nevada Las Vegas)</td>
			<td></td>
			<td>In case it is used, request should be requested from the creator</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

problem-solving before instruction (ps-i): a protocol for assessment and intervention in students with different abilities

今日では、生徒の反射的思考を奨励する方法は、様々な教育レベルの教師にとって主な関心事の1つです。STEM(科学、技術、工学、数学)のコースなど、高いレベルの反射を伴うタスクに直面する場合、多くの学生が困難を抱えています。多くはまた、そのようなコースに対する根深い不安と動機付けを持っています。これらの認知的および情動的な課題を克服するために、研究者は「指導前の問題解決」(PS-I)アプローチの使用を提案している。PS-Iは、後に授業で解決される問題に対する個別の解決策を生み出す機会を学生に与えることから成り立っています。これらのソリューションは、レッスン内容のプレゼンテーションと共に、次の指示段階で正規のソリューションと比較されます。このアプローチでは、学生は概念的理解を深め、異なるタスクやコンテキストに学習を移し、知識のギャップをより意識し、モチベーションを維持するのに役立つ以前の知識の個人的な構造を生成することが示唆されています。利点にもかかわらず、このアプローチは、学生がソリューション生成の初期段階で目的のない試行錯誤に多くの時間を費やす可能性があり、将来の学習に悪影響を及ぼす可能性のあるこのプロセスに不満を感じる可能性があるため、批判されています。さらに重要なことは、既存の学生の特徴がこのアプローチから利益を得る(または役立たない)方法についての研究はほとんどありません。現在の研究の目的は、学部生の統計学習に適用されるPS-Iアプローチの設計と実施、および学生の既存の違いを考慮した有効性を評価するために使用される方法論的アプローチを提示することです。

このプロトコルは、能力の感覚、習得的アプローチ目標、メタ認知、および発散思考の観点から学生の素因の尺度を除いて、以前の研究23で十分に実施された。
これらの素因に対処するために、このプロトコルには、以前に検証され、高いレベルの信頼性を示しているメジャーが含まれています (表 1)。
PS-I条件の発明?...

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Problem-Solving Before Instruction PS-I: A Protocol for Assessment and Intervention in Students with Different Abilities

このプロトコルは、研究者や教育者に対して、学部統計クラスにおける指導前アプローチ(PS-I)の実装を導きます。また、PS-Iの有効性が異なる認知的および情動的素因を持つ学生の学習と動機の観点から測定されるこの実装の組み込み実験的評価についても説明する。

指導前の問題解決(PS-I):能力の異なる学生の評価と介入のためのプロトコル

Nowadays, how to encourage students' reflective thinking is one of the main concerns for teachers at various educational levels. Many students have ...

学生の大部分は、批判的思考を必要とするコースで学習と動機付けの問題を見つけます。このプロトコルは、教育者や研究者に、この課題に直面する効果的なアプローチ、すなわち指示前の問題解決アプローチを実装するためのガイドラインを提供するため、重要です。このアプローチは、クラスの概念を説明する前に、学生にその概念に関連して個人的な解決策を発明する機会を与えることから成り立っています。また、このプロトコルは、指導前の問題解決の有効性に関するアクセス可能かつ実験的な評価を行い、この評価を実際の教育実践と統合し、能力と動機付けの素因の面で学生の変動性に出席するため、重要である。プロトコルは、変動性の統計クラスでコンテキスト化されます。具体的には、指導前の問題解決条件は、このトピックに関する指示を受ける前に可変性の尺度を発明する学生を持つことにあります。教育実践への指導アプローチの前に問題解決を可能にすることが重要であると考える理由の1つは、批判的思考を促進することができるからです。学生が新しい問題に直面し、これらの問題に対する創造的な解決策を見つけようとする機会です。もう一つの理由は、この経験がクラスの内容の教えと互換性があることです。具体的には、これらの一連の問題で個人的な解決策を発明することは、学生が以前の知識を活性化し、知識のギャップをより意識し、よりやる気を感じ、最後に、カバーされた内容のより高い理解を説明し、この理解を異なる状況に移すことができるのに役立つ可能性があることを示唆しています。しかし、特にその実装は一部の学生に否定的な反応を生じさせる可能性があるため、指導前の問題解決の有効性について調査を続けることは非常に重要です。例えば、一部の学生は、この最初の発明タスクで考慮すべきさまざまな選択肢に挑戦したり、不満を感じたりすることができます。特に、異なる認知的および動機付けの素因を持つ学生がこのアプローチから多かれ少なかれ利益を得る方法を評価することが重要です。このプロトコルは、命令アプローチの前に問題解決を実装するためのガイドとして使用できます。ただし、ユーザーがプロトコルを実装する前に実験評価にも関心がある場合は、倫理的な考慮事項を受講者に説明する必要があります。調査に参加したくない場合は、彼らがそれらを手渡して学習活動を行うことができることを説明することによって、参加する彼らの自由な同意を保証することが重要です。倫理的配慮について口頭で、書面によるインフォームド・コンセントで通知し、学生がインフォームド・コンセントのコピーを保管できるようにします。学生が法定年齢未満の場合は、保護者のインフォームド・コンセントを要求する必要があります。データの匿名性を保証するために、無作為に学生に任意の識別番号を割り当てます。異なる評価ツールを完了して、認知的および動機付けの素因を測定するよう生徒に依頼します。この評価は、研究者の利益を防ぐことができます。それにもかかわらず、プロトコルでは、以前の学問知識、動機付けの目標、能力の感覚、発散思考能力、およびメタ認知調節能力の素因を測定する提案が記載されています。この評価の後、受講者は2つの学習条件、課題が課題となる指導前の課題解決を指導の前にターゲット概念に関連して解決する課題を割り当てます。指示を受けてから問題解決を行う直接指示条件下で。2 つの条件に対応したタスクブックを、その資料を含む状態にします。このプロトコルでは、命令前の問題解決条件のタスクブックには、2 つのアクティビティが含まれています。まず、学生が変動性の対策を発明する問題です。次に、この問題のコンテキストでの可変性の測定に関する手順を示すサンプルを作成しました。直接指示条件のタスク帳には、2 つのアクティビティも含まれています。まず、作業例を通して指示する。第二に、学習内容を適用する実習問題です。最初のアクティビティを実行している間に受講者が 2 番目のアクティビティの内容を表示しないようにするには、2 番目のアクティビティに対応する論文を添付します。2 つのタスクブックをクラスの生徒にランダムに割り当てます。課題は生徒の着席に依存してはなりません。最初に割り当てられたアクティビティで 15 分間作業した後、2 番目に割り当てられたアクティビティで作業するためにさらに 15 分を与えます。すべての命令はタスクブックに書かれています。生徒を指導するために教師が利用できるようにすることをお勧めします。しかし、発明段階では、教師は、自分の個人的なアイデアの開発を短縮することができるので、従来の解決策についての手がかりを与えないことを重要です。学生が問題を深いアイデアから探求するのを助けるために、問題は対照的なケースのテクニックに基づいて設計されています。これは、プログラムのデータには、各比較が1つまたは少数の関連特性で異なる方法で簡単に並べて比較できるいくつかの洗練された例が提示されていることを意味します。生徒が助けを必要とする場合、教師はメタ認知プロンプトを通して、どのような解決策をしようとしているのかを説明するよう求めるなど、メタ認知プロンプトを通して彼らを導くことができます。そして、一般的な手順を生成する方法の例を提供することによって、プログラムの目標を特定するのを助けることによって。両方の学習条件の学習を補完するために、講義を通して指示を提供する。このプロトコルの具体的な文脈については、この講義のために提案されたアニメーションと指示を含む文書があります。レッスンの最後に,関心のある従属変数の評価を完了するよう生徒に言います。このプロトコルには、学生が満たした好奇心と、知識のパフォーマンス、手続き上の知識、概念的知識、知識のタスクの3つのタイプを測定する提案があります。各評価の最終スコアのコード。このプロトコルで提案されている評価については、ガイドラインがデータセクションのコーディングで提供されています。識別番号は、各学生に属するすべての評価を接続するために使用されます。対象の分析を実行します。プログラム、SPSS、およびプロセスに関するこのプロトコルのデータセクションの分析には、さまざまなガイドラインが用意されています。この画像は、指導前の問題解決条件において学生が解決した発明問題に対する一般的な反応を示している。これらの解はいずれも標準偏差の目標概念に対応していません。しかし、それらは部分的な解決策であり、重要な概念的側面についての反映を明らかにする。これに対し、直接指導条件の実践問題における解決策は、より均質であり、学生が働いた例で指導を受けた後にこの問題を解決したため、標準偏差の正規の概念と一致している。プロトコルの実験的評価の興味深い結果は、命令前の問題解決条件と各従属変数の直接命令条件との比較である。これは、指示の前に問題解決の一般的な有効性に関する情報を提供することができます。また、指導や学習の前に問題解決の効果を仲介できるプロセスや、この効果の性質を持つ学生の役割を緩和するプロセスを探求することも興味深い場合があります。例えば、潜在的なモデレーションの結果は、指導前の問題解決の有効性が学生のメタ認知能力に依存することがある。このグラフによると、高いメタコグニティブスキルを持つ学生は指導前の問題解決からより多くの恩恵を受け、メタ認知能力の低い学生は直接指導からより多くの利益を得る。結論として、このプロトコルは、教育者や研究者が指導アプローチと実験的評価を可能にする前に問題解決を行う上で有用である。このプロトコルには、3つの重要な利点があります。まず、教育や研究の様々な関心に適応する柔軟性。第二に、通常の教育実践との容易な統合、そして最後に、実験的評価は、異なる認知および動機付けプロファイルを持つ学生のばらつきを考慮する。指導前の問題解決は、批判的思考、モチベーション、深層学習を促進する技術です。異なるタイプの学生におけるその有効性について調査することは、教育者が教育実践におけるその一般的な実施に関する有用な決定を下すのに役立ちます。

Research

JoVE Journal

Behavior

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