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2009-12-30 14:24:51|  分类: 个人总结 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2.4 实验研究

设计本实验主要用来检验系统是否有效地促进小学生在自然科学课程的学习。实验包含四部分:抽样、实验设计、实验工具以及数据处理。

2.4.1 抽样

本实验由132个来自4个班的五年级学生组成,通过随机抽样选择来自台南小学的两个班和来自高雄小学的两个班。其中六十七个学生组成实验组,接受网络实验室整合信息技术的教学,而其他六十七个学生组成控制组并接受传统的课堂教育。

2.4.2 实验设计

本研究采取准实验设计方法去检验基于网络的实验室是如何影响小学自然科学课程的教学效果(Best & Kahn, 1989; Cohen, 1997)。本实验应用非等级对照组的设计来评价教学效果。完成两个月的实验课程后,实验组的学生填写“基于网络实验室的教学”问卷,以便于进行学习意见调查分析。

本研究采取单向和双向方差分析的设计。为了评价基于网络的实验室如何影响小学自然科学课程的教学效果,从五年级的科学课程里选择了两个单元的学习内容,分别是:酸和碱、显微镜的操作,根据所选的教材内容,进行实验系统的设计。此外,制定了详细的教学计划使基于网络的实验室教学和传统的课堂教学标准化。两个小组的课时是一样的,并且具有同等的机会去操作普通的手动实验,但是实验组一部分的实验时间花在虚拟实验室上的。

2.4.3实验工具

本实验利用以下工具:

学习风格测量表

科学课程的成绩测验(前测)

科学课程的成绩测试(后测)

基于网络实验室教学的满意度调查

KLSI-1984Kolb1985年设计的,在本研究中主要用于测量学习者的学习风格。本文作者基于所选的两个教学单元设计42道题目,进行分析和预选题,形成前测的题目,再从前测问题库中选取20道鉴别力在0.32以上并且难度在0.340.77之间的题目作为正式的题目。其内部一致性的库李信度为0.847,平均难度是0.589。并请自然老师鉴定测试问题、考试内容是否是该领域知识的代表性知识。

后测也是从作者设计的问题库中抽取40道问题,后测问题的鉴别力在0.35以上,难度在0.340.76之间。检查这些题目的内部一致性,可以得到库李信度0.873并且平均难度是0.586

本实验所涉及的所有学生均填写了问卷,从问题库中选取的25道题目主要被成三部分:系统操作、实验室事项以及对基于网络实验室的学习活动的反思(也就是说,通过电路与指南针实验的学习和操作后,学习者也可以设计相关的电路)。同时提供五个选项供学生选择(非常同意、同意、无意见、不同意、非常不同意)。

2.4.4数据处理

对本研究的数据整理和数据分析方法描述如下:

2.4.4.1数据筛选。

没有完成题目或者依靠猜测完成题目的答卷在统计分析前被剔除,最终可用性的答卷有113份(实验组56份,控制组57份)。

2.4.4.2 统计分析。

使用spss(社会科学统计软件包)进行统计分析。统计分析采用的方法如下:

a)量表信度分析。为了分析信度,可采用Cronbach 系数来检验量表信度,并以Nunnally1978)所建议的0.7为信度标准。

b)组内回归系数的同质性检验。在进行方差分析之前,测试回归系统的同质性以便确认同质性是否在组内存在。

c)方差分析。本研究选择单向的方差分析来检验不同教学技术的效果(基于网络实验室的教学和传统的课堂教学的比较),选择双向的方差分析来检验小学自然课程中不同学习风格的学习效果。

d)累计次数和百分比统计。累计学生在填写问卷时的选择项,统计其百分比。通过统计结果了解学生在进行基于网络的实验室教学后的态度。

3.结果

本研究的统计结果分为三部分并逐一讨论,如下所述:

3.1实验处理对学生自然科学成绩的影响

在分析的过程中,以实验处理为自变量,以两组学生在自然科学测验的后测得分为因变量,以自然科学前测的成绩为共变量,来进行方差分析。在进行分析之前,先利用回归系数检测同质性,经过spss分析得知,回归系数的F值是0.288P>0.05)。没有达到显著水平,假设不成立。因此进行共变量分析。在排除自然科学前测的成绩对后测成绩的影响后,以检验实验处理对学生的学习效果的影响。

表一(前测、后测以及调整后后测的平均数和方差)以及表二(实验处理的方差分析的摘要表)可知:不同教学方法的教学效果是有显著差异的,(F=3.812P<0.05;实验组的成绩比控制组好),实验组和控制组利用/不利用基于网络的操作实验在自然科学课程的成绩存在显著的差异。这说明,基于网络的实验室系统有效地提高了学生在自然科学的学习成绩。

表一

自然科学前测、后测已经调整后测的平均数和标准差

      学生人数

前测

后测

后测(调整后)

平均数

标准差

平均数

标准差

平均数

标准差

实验组

56

77.834

10.637

85.774

8.136

86.031

7.852

控制组

57

78.321

12.344

82.451

12.428

82.346

12.213

总数

113

78.079

11.498

84.097

10.301

 

 

 

表二

实验组和控制组方差分析摘要表

变量来源

离均差平方和

自由度

平方根

F

组间(实验处理)

336.471

1

336.471

3.812*

组内(误差)

9745.347

110

88.594

 

*P<0.05

 

3.2 实验组中不同学习风格的学习者在自然科学的成绩没有显著的差异

本部分主要分析实验对不同学习风格的学生的影响。首先采取2(教学方法)*4(学习风格)的方差分析来检验不同学习方式和教学方法的交互关系;接着进行实验组中学生和不同学习风格的共变量分析。

表三的数据显示适应者风格的学生,无论在实验组或者控制组都能达到更好的学习成绩,并且实验组的适应者风格学生比控制组获得更高的分数,这种结果应该归功于适应者学习风格本身由具体经验和主动验证等特点组成。因此,拥有适应性学习风格的学习者能将从前的技术经验渗入到新的经验中去,故基于网络的虚拟实验室教学法非常适合这类型的学习者。

表三

适应者学习风格实验处理的方差分析摘要表

变量来源

离均差平方和

自由度

平方根

F

组间(实验处理)

691.245

1

691.245

14.732*

组内(误差)

1437.216

30

48.017

 

*P<0.05

 

在进行双向方差分析之前,需要通过测试验证同质性是否存在于组内。回归系数的同质性测试显示F=2.378P>0.05),未达显著水平。表四(实验组中不同学习风格学习者实验操作的共变数分析摘要表)说明在接受基于网络实验室教学后,实验组中不同学习风格学习者的成绩未能达到显著水平(F=1.532P>0.05)。分析结果同时说明了基于网络的虚拟实验室系统能够很好的降低不同学习风格对学习效果的影响。因此,假定基于网络的实验室系统适合不同风格的学习者。

表四

实验组中不同学习风格实验处理的方差分析摘要表

变量来源

离均差平方和

自由度

平方根

F

组间(实验处理)

289.345

3

96.488

1.532

组内(误差)

3237.623

51

63.482

 

 

3.3 约有四分之三的学生乐于使用基于网路的实验室系统

研究者以“自然科学网络实验室教学意见调查表“针对接受自然科学网络实验室教学的学生进行问卷调查,受试者62名,回收有效问卷58份。对所收集的问卷数据进行百分比统计,藉以了解本系统教学方法的优缺点。分析结果显示接近四分之三的学生乐于使用基于网络的实验室,同时鼓励研究者对基于网络学习环境的进一步开发。

4.讨论

纵观整个研究结果,基于网络的虚拟实验室对小学生的自然科学课程的学习有正面积极的影响,兹将本研究发现分述如下:

4.1基于网络实验室在自然科学课程中对学生成绩的影响

根据分组实验的结果,实验组的成绩高于控制组,并且达到显著的差异。也就是说接受基于网络实验室教学方法的学习者的学习效果优于接受传统课堂教育的控制组的学习效果,换言之,透过本研究可知基于网络的实验室系统有助于提高小学生自然科学课程的学习效果。

4.2 基于网络实验室在自然科学课程中对不同风格学习者学习效果的影响

根据分组实验的结果,“适应者”学习风格的学习者,其自然科学课程的成绩达到显著的差异,但实验组的“适应者”所获的成绩仍高于控制组。尽管如此,在实验组内,不同风格的学习者的学习成绩未达到显著差异。换言之,学生在基于网络实验室的活动并不因为学习风格迥异而令学习效果不同。基于网络实验室环境可以适应不同学习风格的学习者使用,无论何种学习风格的学生都能从基于网络的虚拟实验室获益。

4.3 基于网络实验室在自然科学课程中的满意度调查

在接受基于网络实验室的教学后,实验组的学生参与关于教学意见的调查。调查结果显示大部分的学生(大约四分之三)乐于使用基于网络的实验室。本研究已证实了基于网络实验室的有用性和可行性,同时鼓励研究者对基于网络的科学课程进行深入的设计与开发。

基于上述的发现,基于网络的实验室可在自然课程中作为一个可用和有效的教学工具,适合不同学习风格的学习者。作者将会将研究延伸到不同的课程,以探究数字化学习的可行性和实用性。

5.结论

本研究旨在探索基于网络的实验室在小学自然课程中对学习效果的影响。在相关课程练习后,得到了一些鼓舞人心的观点:

1.        通过虚拟实验可以提高对科学知识的学习兴趣,并使个别化的教与学更容易发生。

2.        虚拟实验可重复性的操作特点能更有效的建构科学知识。

3.        应用基于网络实验室的教学方法比传统的基于课堂的教学方法到达更好的教学效果。

4.        基于网络的实验室适合不同学习风格的学习者使用。

5.        它改善了实验室缺乏和时间限制等问题。

6.        对象指导的设计简化了虚拟实验室管理和维护的难度。

 

对本课题进一步研究的建议和指导:

1.        扩大抽样范围,以提高外部效度。为了得到一个最优的合适场合和摆脱繁琐的公文,只选择了两个学校四个班共125名学生作为样本,故导致了相对小范围的样本测试。在后续研究中,希望能从城市、乡村学校中大范围的抽取样本,通过大样本的研究,得到更好的外部效益。

2.        通过有质量的调查分析研究结果。本研究所用的分析方法是基于数量的,这一可靠的方法被广泛的使用。尽管如此,如学生的学习能力和态度等变量非常容易受到不确定因素的影响(如时间、空间等不被完全控制的因素)。因此,有质量的研究需要具备更详细的观察、记录和访谈以及精确的解释,这也是实验者所期待的。

3.        从技术层面上提高基于网络实验室的功能和效益。为了共享基于网络的实验室,我们正在设定一个关键的规则类来评价这一可行性,通过嵌入CORBA(公共对象请求代理)技术来实现虚拟实验室的共享。

 

致谢

本研究计划经费由国科会科教处赞助,研究计划编号: NSC 91-2520-S-024-013

 

参考文献

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2. Chang, Kuo-en (1999). 技术融入各科教学的内涵与实施. 信息与教育, 72, 2–9.

3. Cohen, J. (1997). Statistical power analysis for behavioral science (Revised ed.). New York: Academic Press.

4. David, P. T., & Steven, D. S. (2001). Cognitive activities in OO development. International Journal of Human–Computer Studies, 54(6),779–798.

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