Forskere finder værdi i sammenligning af flere strategier for matematikundervisning og -læring

Hvordan kan kognitionsvidenskabelige principper understøtte en uddybning af matematikundervisningen? Et team af forskere fra Vanderbilt University's Peabody College for uddannelse og menneskelig udvikling og Harvard University's graduate school of education undersøgte, hvordan brug af en grundlæggende læringsproces - sammenligning - kunne føre til stærkere resultater for K-12-studerende i matematik, og analyseret forskellige tilgange til at inkorporere sammenligning i læseplanen. Et resumé af forskningsresultaterne fra Peabody College-forskerne Bethany Rittle-Johnson og Kelley Durkin, i samarbejde med Jon Star fra Harvard University, blev for nylig udgivet i december 2020-udgaven af Nuværende retninger i psykologiske videnskaber .

Når det kommer til at følge matematiske procedurer, eleverne husker ofte trinene uden at forstå de matematiske principper, der ligger til grund for hver enkelt. At bede eleverne om at sammenligne og diskutere flere metoder til at løse det samme problem tilskynder til højere ordenstænkning og kræver, at eleverne demonstrerer en dybere forståelse af begreberne. Ifølge forskerholdet, sammenligning er en naturlig måde, hvorpå mennesker lærer, bemærker, at for eksempel, folk sammenligner ofte produkter for at beslutte, hvilket man skal købe. Gennem pensumværktøjer og professionelle læringsmuligheder, forskerne støttede undervisere i at inkorporere denne naturlige tankeproces i algebra klasseværelser.

"Vi har udviklet undervisningsmaterialer og instruktionsrutiner af høj kvalitet for at hjælpe lærere med at bruge en bedste praksis inden for matematikundervisning i deres klasseværelser, " sagde Bethany Rittle-Johnson, Anita S. og Antonio M. Gotto er formand for børns udvikling ved Vanderbilt University. "Det er ikke nok at beskrive en effektiv undervisningspraksis; lærere har brug for materialer og rutiner til at understøtte deres brug af praksis i deres klasseværelser."

Gennem deres gennemgang af tidligere forskning, holdet søgte også at forstå, hvilke typer problemer eleverne skulle sammenligne. De gennemgik forskning om tre typer sammenligninger - sammenligne flere korrekte strategier, sammenligne forvirrende problemtyper, og sammenligne korrekte og forkerte strategier. De fandt ud af, at inkorporering af disse typer af sammenligningsproblemer resulterede i større begrebsmæssig viden og procedurefleksibilitet end kontrolgrupperne.

Ud over at analysere de typer problemer, eleverne kan bruge til at bruge sammenligningsstrategier, holdet søgte at forstå, hvornår i læringsprocessen at bruge sammenligning. Specifikt, de var nysgerrige efter at afgøre, om sammenligningsmetoder skulle udskydes, indtil eleverne havde en vis forståelse af mindst én af metoderne. I første omgang, holdet opdagede, at eleverne var dygtigere til at sammenligne korrekte strategier, når de havde en vis forståelse af en af ​​strategierne. Imidlertid, holdet fandt senere ud af, at eleverne var i stand til effektivt at bruge sammenligning til at finde ligheder og forskelle mellem ukendte strategier, selvom denne tilgang krævede større støtte fra undervisere.

Endelig, forskerholdet analyserede metoder til undervisningssammenligning og ydede støtte til undervisere til at inkorporere bedste praksis i deres klasseværelser. Teamet foreslår, at undervisere skal gøre eksemplerne klare og synlige for eleverne og præsentere begge løsninger samtidigt. Derudover elever var mest dygtige til at afdække ligheder og forskelle mellem strategier, når undervisere brugte velforstået terminologi, fagter og visuelle signaler. I øvrigt, når eleverne identificerer ligheder og forskelle, pædagoger bør bruge klare tilskyndelsesspørgsmål til at tilskynde til forklaring af nøglepunkter og opsummere hovedpunkterne i sammenligningen efter elevernes refleksion. For bedst muligt at støtte undervisere med at inkorporere sammenligning i læseplanen, forskerne understreger behovet for høj kvalitet, standardtilpassede læseplansmaterialer og professionel læringsstøtte. De har udviklet undervisningsmaterialer og instruktionsrutiner til at understøtte sammenligning og diskussion af flere strategier for Algebra I-emner.

Teamet mener, at dette kun er begyndelsen på vigtig forskning i sammenligningsstrategier og pædagogik. Deres arbejde har faciliteret yderligere potentielle forskningsmuligheder, såsom at udforske virkningen af ​​sammenligningsstrategier på elevernes holdning til matematik, eller at udvikle lærernes kapacitet til at opdage, hvornår deres elever har brug for yderligere støtte.

"Vi har fokuseret på algebra I-undervisning og er ivrige efter at udvikle undervisningsmaterialer til andre matematikemner som f.eks. geometri og at udforske yderligere støtte, der kan være nødvendig for at fremme sammenligning og diskussion af flere strategier på tværs af forskellige elever, " forklarer Rittle-Johnson.

Forskningen, "Hvordan kan kognitiv-videnskabelig forskning hjælpe med at forbedre uddannelse? Sagen om at sammenligne flere strategier for at forbedre matematikindlæring og undervisning" blev offentliggjort i december 2020-udgaven af ​​Current Directions in Psychological Sciences.