[论文解读] Are Self-explaining and Coached Problem Solving More Effective When Done by Pairs of Students Than Alone?

Robert G. M. Hausmann, Brett van de Sande+1 more|ArXiv.org|May 27, 2008

Innovative Teaching and Learning Methods参考文献 15被引用 13

一句话总结

本研究探究配对学习是否能增强学生在物理问题解决中通过自我解释、范例-习题交替练习以及分步辅导三种教学方法的学习效果。结果显示，成对学习的学生解决问题更多，每步正确所用时间更短，且请求的提示更少，表明同伴问责制有助于提升元认知策略运用与学习效率。

ABSTRACT

Although cognitive science has discovered several methods for increasing the learning of complex skills, such as physics problem solving, detailed examination of verbal protocols suggests there is still room for improvement. Basically, students do not always apply the meta-cognitive strategies that the instruction invites. For instance, when prompted to self-explain, students may still choose to not explain. We conjecture that most students know which meta-cognitive strategies are good and bad. When they work in pairs, they are more likely to choose the good strategies. We hypothesize that social accountability improves meta-cognitive strategy choice, which thereby improves learning. Our experiment compared individuals and pairs learning from state-of-the-art instruction. The results suggest that the dyads solved more problems and requested fewer hints during problem solving than individuals. We also discovered a new form of self-explanation, wherein students generate explanations to account for the differences between their solutions and the instructor's.

研究动机与目标

• 检验同伴协作是否能提升三种实证支持的教学方法（自我解释、范例-习题交替练习、分步辅导）的教学效果。
• 探究成对学习中的社会问责是否导致更好的元认知策略运用，如更深入的自我解释和更恰当的帮助寻求行为。
• 确定协作学习是否能带来超越个体使用这些方法所达到的学习成效提升。
• 探索在范例学习中出现的非预期行为，特别是学生解题方案与示范解法之间的比较。
• 评估将协作与现有有效的教学方法结合是否能带来可测量的学习成果改善。

提出的方法

• 学生被分配至个体或成对（二人组）条件，完成使用Andes智能辅导系统的两小时物理问题解决课程。
• 教学流程在学习示范解题（附带自我解释提示）与解决类似问题（获得分步反馈与提示系统支持）之间交替进行。
• 范例-习题对采用倒序呈现：先展示问题，再呈现解答，以促进基于比较的推理。
• 收集口头报告与系统日志文件，以分析自我解释的深度、求助行为与问题解决效率。
• 预期成对学习者通过相互问责减少对系统的策略性利用，促进更深层次的认知加工。
• 数据分析聚焦于每步正确所用时间、请求提示次数、错误率以及自我解释中的字数。

实验结果

研究问题

• RQ1 与个体学习相比，同伴协作是否导致更有效地运用元认知策略（如自我解释与恰当的帮助寻求）？
• RQ2 在使用相同的自我解释、范例-习题交替练习与分步辅导组合时，成对学习是否比个体学习解决更多问题并请求更少提示？
• RQ3 先呈现问题后呈现范例（问题-范例对）是否能促进学生解法与专家解法之间更有效的比较？
• RQ4 成对学习在自我解释的深度或频率上是否显著优于个体学习？
• RQ5 观察到的学习成效提升是否主要源于协作成对中的社会问责机制？

主要发现

• 在两小时时间限制内，成对学习者解决的问题数量显著多于个体学习者，表明问题解决吞吐量更高。
• 成对学习者每步正确所用时间少于个体学习者，表明问题解决效率更高。
• 成对学习者每步正确所请求的提示更少，表明其独立解决问题的能力更强。
• 成对学习者错误率有下降趋势，尽管该差异未达传统统计显著性水平。
• 成对学习者在自我解释中使用的字数多于个体学习者，但解释的定性深度尚未通过转录分析验证。
• 出现了一项非预期行为：学生频繁将自身解法与示范解法进行比较，提示一种新型的比较性自我解释。