بررسي اثربخشي محيط يادگيري هميارانه مبتني بر رايانه (CSCL) و نرم‌افزار رياضي پويا بر مهارت حل مسايل مثلثاتي

The investigation of the effect of computer supported collaborative learning (CSCL) environment and dynamic mathematics software on trigonometric problem solving skill

پيشينه و اهداف:بهره­ گيري از روش حل­ مسأله، يكي از ايده‌هاي مهم در آموزش رياضي محسوب مي­شود. طبق سند برنامه درسي ملي توانايي حل مسائل رياضي و كاربرد آن در حل مسائل زندگي بايد از مهم­ترين مهارت­هاي يك دانش­ آموخته دوره متوسطه باشد؛ اما شواهد حاكي از آن است كه حل­ مسأله و كاربردهاي آن در آموزش رياضي ايران به اندازه لازم مورد توجه قرار نگرفته است و شاهد اين مدعا، كسب نتايج ضعيف توسط دانش‌آموزان ايراني در آزمون­هاي بين­ المللي است. يكي از دلايل اين امر تكيه به روش­هاي ناكارآمد آموزشي و غفلت از طراحي محيط­ هاي يادگيري مبتني بر فناوري­ هاي روز است؛ محيط­ هاي يادگيري كه بر مبناي يافته­ هاي علوم يادگيري و رويكرد يادگيرنده محور ايجاد شده اند. يكي از محيط­ هاي مبتني بر فناوري كه تعاملات را به شكل گسترده­اي پشتيباني مي­كند، يادگيري هميارانه مبتني بر رايانه (CSCL) است. (Computer Supported Collaborative Learning) CSCL جديدترين شيوه استفاده از رايانه­ ها در آموزش است و كاركرد آن تسهيل يادگيري هميارانه به واسطه رايانه­ هاست و به بررسي اين مطلب مي‌پردازد كه رايانه­ ها چگونه مي­توانند به يادگيرندگان كمك كنند تا در گروه­هاي كوچك و در اجتماعات يادگيري ياد بگيرند. علاوه بر اين، استفاده از نرم افزارهاي رياضي از ديگر عناصر مهم محيط ­هاي غني در آموزش رياضي است و توانايي دانش­ آموزان را براي درك عميق مفاهيم و جلوه­ هاي گوناگون آنها در زندگي ارتقا مي­بخشند؛ به ويژه نرم­افزارهاي رياضي پويا كه با تقويت بازنمايي­ هاي چندگانه و ايجاد تنوع در روش­هاي يادگيري، موجب يادگيري سريع­تر و عميق­تر مي­شوند. در پژوهش ­هاي گذشته، تاكنون پژوهشي كه تأثير تركيب دو عامل يادگيري مشاركتي و نرم­ افزارهاي رياضي پويا را به ويژه در يادگيري برخط مورد ارزيابي قرار دهد، صورت نگرفته است، بنابراين هدف پژوهش حاضر، بررسي تأثير طراحي محيط يادگيري هميارانه مبتني بر رايانه و نرم­ افزار رياضي پويا بر مهارت حل ­مسأله بود. روش‌ها‌: اين پژوهش با روش آزمايشي، طرح پيش ­آزمون-پس ­آزمون انجام شد. جامعه آماري دانش‌آموزان پسر پايه دهم شهرستان نظرآباد استان البرز در سال تحصيلي 2017-2018 بودند. نمونه آماري با روش نمونه‌گيري خوشه‌اي چندمرحله‌اي انتخاب شد ( 96 نفر) و به طور تصادفي در سه گروه گمارش شدند. الگوي طراحي آموزشي پايه براي سه گروه، الگوي طراحي محيط­هاي يادگيري سازنده‌گرا و مسأله­محور جاناسن انتخاب شد. در گروه گواه، يادگيري با الگوي مزبور بدون استفاده از نرم­افزار صورت گرفت. در گروه آزمايشي يك، الگو با روش يادگيري انفرادي با استفاده از نرم ­افزار رياضي پويا و در گروه آزمايشي دو، الگو با روش يادگيري هميارانه مبتني بر رايانه با استفاده از نرم­افزار رياضي پويا تلفيق شد. ابزار پژوهش، آزمون محقق­ ساختة حل­ مسأله رياضي بود. به‌منظور تحليل داده‌ها از آزمون تحليل واريانس يك­طرفه استفاده شد. يافته­ ها: يافته‌ها نشان داد كه يادگيري در محيط CSCL (33/16) و همچنين يادگيري انفرادي با استفاده از نرم‌افزار رياضي پويا (2/14) هر دو بر افزايش مهارت حل­مسأله رياضي دانش‌آموزان مؤثر هستند؛ اما تأثير يادگيري هميارانه بيشتر از يادگيري انفرادي است (05/0>P). پژوهش حاضر همچنين بر توجه به طراحي آموزشي متاسب محيط يادگيري با پايبندي بر اصول ديدگاه­هاي اتخاذ شده تاكيد نمود، همچنانكه در پژوهش حاضر براي تمامي گروه­ها از رويكرد سازنده­ گرايانه و مساله محور جاناسن براي طراحي محيط استفاده شده بود. نتيجه­ گيري: با توجه به نتايج پژوهش حاضر مي‌توان از طراحي CSCL و نرم­افزار رياضي پويا براي افزايش مهارت حل­مسأله رياضي استفاده نمود.

Background and Objectives: Problem solving is one of the important ideas in mathematics instruction. According to the National Curriculum Document, the ability to solve math problems and apply it to real problems should be one of the most important skills of a high school students; However, the evidence show the lack of attention to the Problem solving and its applications in Iranian mathematics instruction, and the evidence for this claim is the poor results achieved by Iranian students in international exams. One reason is relying on inefficient teaching methods and neglecting to design learning environments based on modern technologies; Learning environments based on the findings of learning sciences and the learner-centered approach. One of the technology-based environments that broadly supports learning interactions is Computer Supported Collaborative Learning (CSCL). CSCL is the new usage of computers in education to facilitate collaborative learning through computers and explores how computers can help learners in small groups in learning communities. In addition, the use of math software is another important element of enrich environments in math instruction and enhances students' ability to deeply understand various concepts and their aspects in life; In particular, dynamic mathematical software that strengthens multiple representations and make divers in learning methods, making learning faster and deeper. In previous studies, no research has been done to investigate the effect of combining two factors of collaborative learning and dynamic mathematical software, especially in online learning, so the aim of this study was to investigate the effect of designing a computer-based collaborative learning environment and the dynamic math software on problem solving skills. MethodS: This study was performed by a pre-test and post-test experimental design. The statistical population was all 10th grade male students in Nazarabad city of Alborz province in the academic year 2017-2018. The statistical sample was selected by multistage cluster sampling (n = 96) and the participants were randomly assigned to three groups. The instructional design model for all three groups was Jonasson's model of constructivist and problem-based learning environments. In the control group, the participants learned by mentioned model in conventional method, the experimental group 1 used the model through individual learning using dynamic mathematics software and in the experimental group 2; the model was integrated with CSCL using dynamic mathematics software. The research tool was research-made test of mathematical problem-solving skill. The ANOVA test was used to analyze the data. Findings: The results confirmed that, although learning in CSCL environment (M=16.33) and individual learning using dynamic mathematics software (M=14.2) are both effective in enhancing students' math problem solving skills, the effect of CSCL was more than the individualized learning method (P <0.05). The present study also emphasized on the appropriate instructional design of the learning environment with adherence to the principles of the theoretical framework adopted, as in the present study for all groups Jonasson's model of constructivist and problem-based learning was used to design the environment. Conclusion: According to the results, CSCL design and dynamic mathematics software can be used to increase the mathematical problem solving skills.