[論文レビュー] Physics problems and instructional strategies for developing social networks in university classrooms

Javier Pulgar, Carlos Rodriguez Rios+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 5, 2019

Innovative Teaching and Learning Methods被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、大学物理授業における、構造化された（代数的）および構造化されていない（開放的）物理問題と、異なる指導戦略の組み合わせが、学生間のソーシャルネットワーク形成および情報探索行動に与える影響を調査する。82名の1年次工学部学生を対象に3つの授業群で社会的ネットワーク分析を実施した結果、指導戦略がネットワークの接続性、特にインデグリー・セントラリティに顕著な影響を与える一方で、問題の種類は全体的な社会的活動にほとんど影響を及ぼさないことが判明した。これは、ペアによる協働学習を促進する観点から、問題の構造よりも支援的指導法の重要性がより高いことを示唆している。

ABSTRACT

In this study, we explored the extent to which problems and instructional strategies affect social cohesion and interactions for information seeking in physics classrooms. Three sections of a mechanics physics course taught at a Chilean University in Coquimbo were investigated. Each section had a weekly problem-solving session using different sets of well and/or ill-structured problems (i.e., algebra-based and open-ended problems respectively), as well as instructional strategies for guiding the problem-solving sessions. Data was collected on networks of information seeking and perceptions of good physics students, during a problem-solving session. We used social network analysis (SNA) for constructing variables while conducting the study. Results suggest that the teaching and learning strategies to guide problem-solving of well and ill-structured problems yield different levels of social interaction among classmates, and significant levels of activity in seeking out information for learning and problem-solving. While strategies for guiding problem-solving lend to significant differences for network connectivity, well and ill-structured physics problems predict similar levels of social activity.

研究の動機と目的

• 異なる指導戦略と問題の種類（構造化された vs. 構造化されていない）が、大学物理授業における社会的結束性および情報探索行動に与える影響を検討すること。
• 物理問題の性質が、ペアネットワークの形成および協働学習の度合いに与える影響があるかどうかを調査すること。
• 指導戦略が、問題解決の過程で学生間のネットワークセントラリティおよび情報フローに与える役割を明らかにすること。
• 「良い学生」としての認識された地位や学業成績が、ペアネットワークにおける社会的セントラリティと相関するかどうかを評価すること。
• 構造化された問題と構造化されていない問題のどちらが、より高い社会的相互作用およびコミュニティ統合をもたらすかを特定すること。

提案手法

• チリの大学における力学コースの3つの授業群を対象とし、それぞれが異なる組み合わせの構造化された（代数的）問題と構造化されていない（開放的）問題を用いていた。
• 学生が週次で行う問題解決セッション中に、情報探索の関係をマッピングするために社会的ネットワーク分析（SNA）が適用された。
• データ収集には、情報探索の同定、学生の成績、および「良い物理学生」としての認識に関する評価が含まれた。
• 複数のOLS回帰モデルを用いて、クラスの種別、性別、成績、および同級生からの指名を予測変数として、ネットワークセントラリティ指標（媒介性、次数、クラスタリング）を予測した。
• 分散の安定化とモデル適合度の向上を目的として、次数セントラリティ指標に対数変換が施された。
• ネットワーク密度、媒介性セントラリティ、インデグリー、アウトデグリーを分析し、全体的な接続性および情報フローの度合いを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 構造化された問題と構造化されていない問題は、大学物理の学生間におけるソーシャルネットワーク形成にどのように影響を与えるか？
• RQ2 問題解決を指導するための戦略が、ネットワーク接続性および情報探索行動に与える影響の程度はどの程度か？
• RQ3 「良い学生」としての認識された地位は、ペア情報ネットワークにおける高いセントラリティを予測できるか？
• RQ4 異なる問題の種類と指導アプローチを用いた授業群の間で、社会的活動およびネットワーク構造に顕著な差が生じるか？
• RQ5 学業成績（得点）は、情報探索ネットワークにおけるセントラリティと相関するか？

主な発見

• クラス2はクラス1と比較して、インデグリー・セントラリティが有意に高く（β = -1.977、p < 0.01）あり、クラス2の学生は情報の提供を求める頻度が高かった。
• クラス3はクラス1と比較して、媒介性セントラリティが有意に高く（β = 0.761、p < 0.1）あり、ネットワーク内の情報フローをより多く制御していた。
• クラス3とクラス1の間で局所的クラスタリングに有意差はなく、両者とも類似したレベルの局所的接続性および三重閉包（triadic closure）を示していた。
• 構造化された問題は、構造化されていない問題と比較して、全体的な社会的活動を顕著に増加させなかった。両者とも、ネットワークセントラリティおよび情報探索行動の水準が類似していた。
• 「良い学生」との指名変数は、インデグリー・セントラリティの有意な予測要因であった（β = 0.098、p < 0.05）。これは、認識された地位が高いほど、情報ネットワーク内での社会的可視性が高まることを示している。
• インデグリー・セントラリティはクラス2がクラス1よりも有意に高かったが、クラス3では有意差が認められなかった。これは、指導設計が、問題構造よりも、情報の依存関係を形成する要因であることを示唆している。