Η αξιοποίηση των τεχνολογιών της πληροφορίας και των επικοινωνιών για τη διδασκαλία των κλασμάτων στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση

Abstract

The purpose of this study is to investigate the impact of a blended learning approach on enhancing primary school students’ conceptual and procedural knowledge of fractions, as well as their overall fraction performance, as a composite measure of both cognitive domains. In addition, the effect of other important cognitive or non-cognitive factors associated with the development both cognitive dimensions and overall performance were investigated.To this end, a two group quasi-experimental design was implemented, with an experimental (n = 66) and a control group (n = 64). A total of 130 of 5th grade (10-11 years old) from public primary schools in socioeconomically homogeneous areas of Heraklion, Crete, participated in the study. Control group students were taught fractions by their teachers using the regular curriculum-based instruction. Experimental group students were taught the same subject using the blended learning method through the use of ICT and mobile devices (tablets) in combination with experiential activities and the curriculum. The research hypotheses were tested using the non-parametric Wilcoxon signed-rank test for two related samples and the Mann-Whitney U test for two independent samples, as well as analyses of covariance (ANCOVA). All statistical tests were implemented with the Statistical Packages for the Social Sciences IBM SPSS Statistics 21 and Jamovi 2.6.26 Solid. Findings showed that the blended learning method contributed significantly to the improvement of conceptual knowledge and overall performance, even after controlling for the effects of other important cognitive and non-cognitive factors. Regarding procedural improvement, conceptual improvement emerged as the main predictive factor, with the teaching method exerting an indirect effect. Furthermore, a bidirectional, dynamic relationship was observed between conceptual and procedural knowledge, with conceptual knowledge exerting a stronger influence on procedural outcomes than vice versa. Lower initial knowledge was associated with greater gains, suggesting greater benefits for lower-performing students, while the parents' education level was associated with higher procedural and overall gains. No significant effects emerged for gender, origin or sibling engagement with mobile devices. The results highlight the effectiveness of the blended method, which through the utilization of ICT in combination with experiential activities, provides rich learning opportunities to students, contributing to conceptual knowledge and logical connection with the procedures, promoting the construction of knowledge of complex mathematical concepts, such as fractional numbers. Furthermore, the results consisted of highlight the importance of designing adapted teaching approaches taking into account the individual differences of students, providing research and teaching perspectives for improving the understanding of Mathematical concepts in primary education and beyond.

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να διερευνήσει την επίδραση της μικτής μεθόδου μάθησης στην ενίσχυση της εννοιολογικής και της διαδικαστικής γνώσης των μαθητών/τριών, καθώς και της συνολικής τους επίδοσης σχετικά με τα κλάσματα, ως συνδυαστικό μέτρο που προκύπτει από το άθροισμα των δύο γνωστικών διαστάσεων. Επιπλέον, διερευνήθηκε η επίδραση από άλλους σημαντικούς γνωστικούς ή μη γνωστικούς παράγοντες που συνδέονται με τη βελτίωση της εννοιολογικής γνώσης, της διαδικαστικής γνώσης και της συνολικής επίδοσης. Για την επίτευξη των σκοπών της έρευνας εφαρμόσαμε πειραματικό σχεδιασμό με δύο ομάδες, την πειραματική (n = 66) και την ομάδα ελέγχου (n = 64). Συμμετείχαν συνολικά 130 μαθητές/τριες (10-11 ετών) από δημόσια δημοτικά σχολεία σε κοινωνικοοικονομικά ομοιογενείς περιοχές του Ηρακλείου Κρήτης. Οι μαθητές/τριες της ομάδας ελέγχου διδάχθηκαν τα κλάσματα από τους/τις εκπαιδευτικούς σύμφωνα με το επίσημο αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών. Οι μαθητές/τριες στην πειραματική ομάδα διδάχθηκαν το ίδιο θέμα με τη μικτή μέθοδο μάθησης μέσω της αξιοποίησης των ΤΠΕ και έξυπνων κινητών συσκευών (tablets) σε συνδυασμό με βιωματικές δραστηριότητες και το αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών. Για τον έλεγχο των ερευνητικών υποθέσεων εφαρμόστηκαν οι μη παραμετρικοί έλεγχοι προσημασμένων τάξεων Wilcoxon για εξαρτημένα δείγματα και Mann-Whitney U για ανεξάρτητα δείγματα καθώς και αναλύσεις συνδιακύμανσης (ANCOVA). Οι στατιστικοί έλεγχοι υλοποιήθηκαν με τα στατιστικά πακέτα για τις κοινωνικές επιστήμες IBM SPSS Statistics 21 και Jamovi 2.6.26 Solid. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι η μέθοδος της μικτής μάθησης συνέβαλε σημαντικά στη βελτίωση της εννοιολογικής γνώσης και της συνολικής επίδοσης, ακόμη και μετά τον έλεγχο των επιδράσεων άλλων σημαντικών γνωστικών και μη γνωστικών παραγόντων. Όσον αφορά τη διαδικαστική βελτίωση, κύριος προβλεπτικός παράγοντας αναδείχθηκε η εννοιολογική βελτίωση, με τη διδακτική μέθοδο να ασκεί έμμεση επίδραση. Επιπλέον, παρατηρήθηκε μια αμφίδρομη, δυναμική σχέση μεταξύ εννοιολογικής και διαδικαστικής γνώσης, με την εννοιολογική γνώση να ασκεί ισχυρότερη επιρροή στη διαδικαστική από ό,τι το αντίστροφο. Η χαμηλότερη αρχική γνώση συσχετίστηκε με μεγαλύτερα γνωστικά κέρδη, υποδηλώνοντας μεγαλύτερα οφέλη για τους μαθητές με χαμηλότερες επιδόσεις, ενώ το μορφωτικό επίπεδο των γονέων συσχετίστηκε με υψηλότερα διαδικαστικά και συνολικά κέρδη. Δεν προέκυψαν σημαντικές επιδράσεις για το φύλο, την καταγωγή ή την ενασχόληση των αδελφών με κινητές συσκευές. Τα ευρήματα αναδεικνύουν την αποτελεσματικότητα της μικτής μεθόδου, η οποία μέσω της αξιοποίησης των ΤΠΕ σε συνδυασμό με τις βιωματικές δραστηριότητες, παρέχει πλούσιες μαθησιακές ευκαιρίες στους/στις μαθητές/τριες συμβάλλοντας παράλληλα στην εννοιολογική γνώση και την λογική σύνδεση με τις διαδικασίες προωθώντας την οικοδόμηση της γνώσης πολυσύνθετων μαθηματικών εννοιών, όπως αυτή των κλασματικών αριθμών. Επιπλέον, υπογραμμίζουν τη σημασία σχεδιασμού προσαρμοσμένων διδακτικών προσεγγίσεων λαμβάνοντας υπόψη τις ατομικές διαφορές των μαθητών/τριών παρέχοντας ερευνητικές και διδακτικές προοπτικές για τη βελτίωση της κατανόησης των Μαθηματικών εννοιών στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση και όχι μόνο.