[論文レビュー] Can in-home laboratories foster learning, self-efficacy, and motivation during the COVID-19 pandemic? -- A case study in two engineering programs

Jonathan Álvarez Ariza|arXiv (Cornell University)|Mar 30, 2022

Problem and Project Based Learning被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、COVID-19パンデミック期における2つの工学プログラムで、問題解決型学習（PBL）と実物キットを用いた自宅内ラボモデルの効果を評価した。学生たちはラボキットを提供され、進捗を動画とブログで記録し、フィードバックを受けた。その結果、学業成績の向上、自己効力感の向上、動機付けの増加、不安の低下が見られ、遠隔での実験的学習が工学教育における認知的および感情的学習領域を効果的に支援できることを示した。

ABSTRACT

The COVID-19 pandemic has represented a challenge for higher education in terms to provide quality education despite the lockdown periods, the transformation of the in-person classes to virtual classes, and the demotivation and anxiety that are experimented by the students. Because the basis of engineering is the experimentation through hands-on activities and learning by doing, the lockdown periods and the temporary suspension of the in-person classes and laboratories have meant a problem for educators that try to teach and motivate the students despite the situation. In this context, this study presents an educational methodology based on Problem-Based Learning (PBL) and in-home laboratories in engineering. The methodology was carried out in two phases during 2020, in the academic programs of Industrial Engineering and Technology in Electronics with (n=44) students. The in-home laboratories were sent to the students as part of "kits" with the devices needed in each subject. Besides, due to the difficulties in monitoring the learning process, the students made videos and blogs as a strategy to reinforce their learning and evidence the progress in the courses. The outcomes of the methodology show mainly the following points: (1) An improvement of the academic performance and learning of the students in the courses. (2) A positive influence of the usage of in-home laboratories in motivation, self-efficacy, and reduction of anxiety. (3) Positive correlations between the usage of in-home laboratories, the blogs and videos, and the teacher's feedback for learning, motivation, and self-efficacy. Thus, these results evidence that other alternatives that gather the cognitive and affective learning domains can emerge from engineering to deal with the educational problems produced by the crisis periods.

研究の動機と目的

• パンデミックに起因する封鎖期において、工学教育における実践的学習を維持する課題に対処すること。
• 自宅内ラボが工学学生の学業成績、動機付け、自己効力感を維持できるかどうかを調査すること。
• 学生が作成する記録（動画とブログ）および教員からのフィードバックが遠隔学習を支援する役割を評価すること。
• 工学カリキュラムにおける代替ラボモデルを通じて、認知的および感情的学習領域を統合する方法を検討すること。

提案手法

• 工業工学および電子技術プログラムの2つのプログラムにおいて、問題解決型学習（PBL）フレームワークを実装した。
• 44名の学生に、実験に必要な部品を含む自宅内ラボキットを配布した。
• 学生は、進捗と理解の証明として、自己録画した動画と自己の振り返りブログを通じて学習プロセスを記録した。
• 教員は、学習の強化と自己効力感の支援を目的として、学生の動画とブログに対して定期的なフィードバックを提供した。
• データ収集には、学業成績、自己効力感に関するアンケート、動機付けの評価、学生が作成したコンテンツの分析を含めた。
• 学習成果、感情的反応、記録、フィードバック、学生の成果との相関関係について、定量的および定性的な分析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自宅内ラボは、遠隔学習下での工学学生の学業成績をどの程度向上させるか？
• RQ2 自宅内ラボへの参加は、パンデミック期における学生の自己効力感と動機付けにどのように影響するか？
• RQ3 学生が作成する動画とブログは、学習と感情的健康にどのように寄与するか？
• RQ4 記録への教員のフィードバックおよびラボへの関与は、学生の成果とどの程度相関するか？
• RQ5 自宅内ラボは、工学教育における認知的および感情的学習領域のギャップを効果的に埋め合わせることができるか？

主な発見

• 自宅内ラボプログラムに参加した学生は、過去のコhortと比較して、学業成績の明確な向上を示した。
• 学生の動機付けと自己効力感に顕著な肯定的影響があり、介入中に不安レベルの低下が報告された。
• 自宅内ラボの使用、学生が作成した記録（動画とブログ）、教員からのフィードバックが学習成果と強い正の相関関係にあることが判明した。
• 動画とブログを通じて作業を積極的に記録した学生は、自分の能力に対する関与度と自信が高まったと報告した。
• PBLと実物キット、および自己の振り返り記録の統合により、遠隔工学教育の持続可能なモデルが構築された。
• 本研究は、自宅内ラボが、危機的状況下の工学教育において認知的および感情的学習領域を効果的に支援できることを確認した。