Fostering conceptual change through values and knowledge education (VaKE): the case of nanotechnology

Abstract

The purpose of the present study was to address the knowledge part of the teaching approach VaKE (Values and Knowledge Education) in terms of conceptual change. Three research questions were examined; (a) whether VaKE fosters the same levels of conceptual change, in comparison to an inquiry based teaching in nanotechnology issues (b) whether VaKE could sophisticate students’ epistemological beliefs and motivate them at the same levels compared to an inquiry based teaching. In addition it was examined (c) whether students participated in a VaKE unit could be benefited the most in conceptual understanding regarding their IQ in achieving conceptual understanding. A quasi experimental design was conducted with pre‐, post‐, and follow‐up measurements. 81 Greek students participated in the study (41 female, M= 11.48 years, SD=.35). Conceptual change was assessed with a generative questionnaire constructed particularly to assess nanotechnology issues, while epistemological beliefs were measured with the Conley, Pintrich, Vekiri, and Harrison (2004) questionnaire addressing the dimensions of source, stability, development and justification. Motivational aspects were examined after the interventions with the Intrinsic Motivation Inventory (Plant & Ryan, 1985). Finally non‐verbal IQ was examined with a computerized version of the Raven matrices test. With respect to the first research question repeated measures ANOVAs revealed that VaKE fosters conceptual understanding at the same levels with an inquiry based teaching. Further repeated measures ANOVAs and multiple independent sample t tests, were conducted with respect to the second question indicating that only one dimension of students epistemological beliefs was sophisticated, while one motivational aspect was found statistically significant for the experimental group, namely perceived competence and another one for the control group, namely perceived choice. Finally multiple repeated measures ANCOVAs were conducted for the third research question indicating that students with the lowest IQ were benefited the most for achieving conceptual understanding while participating in a VaKE unit. Although VaKE fostered conceptual understanding, all students did not achieve full conceptual change; rather misconceptions and synthetic models were constructed. Nevertheless synthetic models are an intermediate state before full conceptual understanding is achieved. Moreover, synthetic models are dynamic and constantly changing as children’s knowledge system develops. Secondly according to contemporary findings framework theories continue to exist with the newly acquired scientific knowledge indicating that domain general abilities, such as executive functions are involved. Furthermore VaKE sophisticated students’ epistemological beliefs and increased motivation in comparison to an inquiry based teaching, explaining the levels of conceptual understanding.

Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να εξετάσει το γνωστικό κομμάτι της διδακτικής προσέγγισηςVaKE (Διδασκαλία Αξιών και Γνώσεων) από την άποψη της εννοιολογικής αλλαγής. Τέθηκαν τρία ερευνητικά ερωτήματα: (α) Αν μπορεί η διδακτική μεθοδολογία VaKEνα προωθήσει τα ίδια επίπεδα εννοιολογικής αλλαγής σε σύγκριση με μία διερευνητική διδασκαλία πάνω σε θέματα νανοτεχνολογίας, (β) αν μπορεί να εκλεπτύνει τις επιστημολογικές πεποιθήσεις των μαθητών και να αυξήσει τα κίνητρά τους σε σύγκριση με μια διερευνητική διδασκαλία, (γ) αν το VaKE θα μπορούσε να διευκολύνει περισσότερο την εννοιολογική κατανόηση για κάποιους μαθητές σύμφωνα με το IQ τους. Ένα οιονεί πείραμα σχεδιάστηκε και πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις πριν, μετά και σε επανάληψη έπειτα από τρεις μήνες. Στην έρευνα συμμετείχαν 81 μαθητές (41 κορίτσια, Μ = 11.48χρόνια, SD = 0.35). Η εννοιολογική αλλαγή αξιολογήθηκε με ένα ερωτηματολόγιο παραγωγικών ερωτήσεων το οποίο κατασκευάστηκε ειδικά για να αξιολογήσει θέματα νανοτεχνολογίας, ενώ οι επιστημολογικές πεποιθήσεις μετρήθηκαν με το ερωτηματολόγιο των Conley, Pintrich, Vekiri, και Harrison (2004) Το ερωτηματολόγιο μετρούσε τις επιστημολογικές πεποιθήσεις σχετικά με την πηγή και την τεκμηρίωση του γιγνώσκειν, την σταθερότητα και την ανάπτυξη της γνώσης. Ακόμη εξετάστηκαν και τα κίνητρα των μαθητών με το ερωτηματολόγιο εσωτερικών κινήτρων, ΙΜΙ (Plant&Ryan, 1985), ενώ τέλος, το IQ των μαθητών εξετάστηκε με μια ηλεκτρονική μορφή του τεστ μη λεκτικής νοημοσύνης Raven. Όσον αφορά το πρώτο ερώτημα πολλαπλές αναλύσεις επαναλαμβανόμενων μετρήσεων διακύμανσης αποκάλυψαν ότι το VaKE προάγει την εννοιολογική κατανόηση στα ίδια επίπεδα με τη διερευνητική διδασκαλία Περαιτέρω αναλύσεις επαναλαμβανόμενων μετρήσεων διακύμανσης και έλεγχοι t‐test για ανεξάρτητα δείγματα πραγματοποιήθηκαν αναφορικά με το δεύτερο ερώτημα αποκαλύπτοντας ότι μόνο η επιστημολογική πεποίθηση των μαθητών που σχετίζεται με την ανάπτυξη της γνώσης εκλεπτύνθηκε. Επιπλέον, ο παράγοντας της αυτό‐αποτελεσματικότητας κρίθηκε στατιστικά σημαντικός για την πειραματική ομάδα όσο αναφορά τα κίνητρα των μαθητών, ενώ η αντίληψη των μαθητών για τη δυνατότητά τους να επιλέγουν τις δραστηριότητες που θα πραγματοποιούσαν βρέθηκε στατιστικά σημαντική για τους μαθητές της ομάδας ελέγχου. Τέλος οι πολλαπλές επαναλαμβανόμενες μετρήσεις συνδιακύμανσης που πραγματοποιήθηκαν για το τρίτο ερώτημα της έρευνας έδειξαν ότι οι μαθητές που συμμετείχαν στην πειραματική ομάδα με IQχαμηλότερο του μέσου όρου (<95) ωφελήθηκαν περισσότερο για την επίτευξη εννοιολογικής κατανόησης. Αν και το VaKE προώθησε την εννοιολογική αλλαγή πολλοί μαθητές κατασκεύασαν παρανοήσεις και συνθετικά μοντέλα. Μολοταύτα το παραπάνω εύρημα δικαιολογείται αφενός γιατί τα συνθετικά μοντέλα είναι μια ενδιάμεση κατάσταση πριν την επίτευξη πλήρης εννοιολογικής αλλαγής, αφετέρου γιατί σύμφωνα με τελευταία ερευνητικά δεδομένα οι αφελής θεωρίες των μαθητών συνυπάρχουν ακόμη και αν έχει κατακτηθεί η επιστημονική άποψη, αναδεικνύοντας ως σημαντικούς, μηχανισμούς όπως οι εκτελεστικές λειτουργίες. Ενδιαφέροντες συσχετισμοί προκύπτουν ανάμεσα στο γνωστικό κομμάτι της μεθόδου VaKEκαι της προσέγγισης της εννοιολογικής αλλαγής.