Historical experiments in STEAM education: exploring the shift in students' conceptions of and attitudes towards technology

Abstract

This study was aimed to investigate the effect of an interdisciplinary STEAM program supported by Project-Based Learning that provided contextualized explicit and reflective instruction of different aspects of Technology on sixth grade students’ conceptions of and attitudes towards technology as well as examine the relationship between their views and attitudes. To this end, a special intervention was implemented, the content of which was determined and designed by the researcher herself. The enactment of the project took place in a primary school in Athens, Greece and involved a group of sixth grade student participants consisted of 100 students in the age range of 11 to 12 years, divided into two subgroups, one of which was the experimental group and the other was the control group. Students' conceptions and attitudes were assessed in a pre/post format using the Technology Perceptions and the PATT-SQ-SE questionnaires respectively, coupled with individual interviews before and at the conclusion of the course. Technology Perceptions Questionnaire was constructed taking both existing theory around this topic and the answers of 50 students from other schools to an open-ended question posed to them at the beginning of the year into account. Questionnaire's categories were designed with the additional objective of bringing together diverse aspects of the Nature of Technology. A mixed methods approach was used, where the qualitative data from 10 interviewees help to explain and interpret the quantitative data from 100 respondents in the age range of 11 to 12 years. Reflective journals were also used to identify contributions of each component of the course to any differential learning outcomes regarding students’ conceptions of as well as attitudes towards Technology. Both deductive and inductive processes were employed to determine the coding frame categories. The results of this study showed that, after this short-term STEAM intervention, there was significant improvement in experimental group students' conceptions of and attitudes towards technology compared to those of control group students. The majority of participants taking part in qualitative research held naive views of the target NOT aspects at the beginning of the study. Post instruction assessments indicated that participants made substantial gains in their views of some of the target aspects of Technology. The results also indicated that the intervention had a positive impact on students’ attitudes towards technology. Three factors were identified by students as decisive in developing their conceptions of and attitudes towards Technology: (1) explicit-reflective in-class discussion, (2) the use of reflective journals, (3) the research setting, (4) STEAM approach, (5) Project-Based Learning, and (6) Classroom Climate. Moreover, there appeared to be statistically significant correlations between students' concepts of and their attitudes toward technology prior to the intervention.

Η παρούσα μελέτη είχε ως στόχο να διερευνήσει την επίδραση ενός διεπιστημονικού προγράμματος STEAM που υποστηρίζεται από τη μάθηση βάσει έργου (project-based learning), το οποίο παρείχε πλαισιωμένη ρητή και αναστοχαστική διδασκαλία διαφόρων πτυχών της Τεχνολογίας στις αντιλήψεις και τις στάσεις των μαθητών της έκτης τάξης για την τεχνολογία, όπως επίσης και να εξετάσει τη σχέση μεταξύ των απόψεων και των στάσεών τους. Για τον σκοπό αυτό, εφαρμόστηκε μια ειδική παρέμβαση, το περιεχόμενο της οποίας καθορίστηκε και σχεδιάστηκε από την ίδια την ερευνήτρια. Η πραγματοποίηση του προγράμματος έλαβε χώρα σε ένα δημοτικό σχολείο της Αθήνας και αφορούσε μια ομάδα μαθητών της έκτης τάξης που αποτελούταν από 100 μαθητές ηλικίας 11 έως 12 ετών, οι οποίοι χωρίστηκαν σε δύο υποομάδες, η μία εκ των οποίων ήταν η πειραματική ομάδα και η άλλη η ομάδα ελέγχου. Οι αντιλήψεις και οι στάσεις των μαθητών αξιολογήθηκαν σε μορφή προ-(pre) και μετά- (post) χρησιμοποιώντας τα ερωτηματολόγια Technology Perceptions και PATT-SQ-SE αντίστοιχα, σε συνδυασμό με ατομικές συνεντεύξεις πριν και μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος. Το Ερωτηματολόγιο Τεχνολογικών Αντιλήψεων (Technology Perceptions Questionnaire) κατασκευάστηκε λαμβάνοντας υπόψη τόσο την υπάρχουσα θεωρία γύρω από αυτό το θέμα όσο και τις απαντήσεις 50 μαθητών από διάφορα σχολεία σε μια ανοιχτή ερώτηση που τους τέθηκε στην αρχή του έτους. Οι κατηγορίες του ερωτηματολογίου σχεδιάστηκαν με τον πρόσθετο στόχο «να φέρουν κοντά» διαφορετικές πτυχές της Φύσης της Τεχνολογίας. Υιοθετήθηκε μια μεικτή προσέγγιση μεθόδων κατά την οποία τα ποιοτικά δεδομένα από 10 μαθητές βοήθησαν στην επεξήγηση και ερμηνεία των ποσοτικών δεδομένων από 100 μαθητές ηλικίας 11 έως 12 ετών. Τα ημερολόγια αναστοχασμού χρησιμοποιήθηκαν, επίσης, για να εντοπιστεί η συμβολή κάθε συνιστώσας του μαθήματος σε τυχόν διαφοροποιημένα μαθησιακά αποτελέσματα όσον αφορά τις αντιλήψεις των μαθητών για την Τεχνολογία και τις στάσεις τους απέναντι σε αυτή. Για τον σχηματισμό των κατηγοριών χρησιμοποιήθηκαν τόσο παραγωγικές όσο και επαγωγικές διαδικασίες. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν ότι, μετά από αυτή τη βραχυπρόθεσμη παρέμβαση STEAM, υπήρξε σημαντική βελτίωση στις αντιλήψεις και τις στάσεις των μαθητών της πειραματικής ομάδας απέναντι στην Τεχνολογία σε σύγκριση με εκείνες των μαθητών της ομάδας ελέγχου. Η πλειονότητα των συμμετεχόντων που συμμετείχαν στην ποιοτική έρευνα προέβαλαν αφελείς απόψεις (naïve views) σχετικά με τις συγκεκριμένες πτυχές της Τεχνολογίας πριν την έναρξη της παρέμβασης. Τα αποτελέσματα μετά την παρέμβαση έδειξαν ότι οι συμμετέχοντες σημείωσαν σημαντική βελτίωση στις αντιλήψεις τους σχετικά με ορισμένες από τις πτυχές-στόχους της Τεχνολογίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ακόμη ότι η παρέμβαση είχε θετικό αντίκτυπο στις στάσεις των μαθητών απέναντι στην Τεχνολογία. Τρεις παράγοντες αναφέρθηκαν από τους μαθητές ως καθοριστικοί για την ανάπτυξη πιο ενημερωμένων αντιλήψεών τους και την καλλιέργεια πιο θετικών στάσεων απέναντι στην Τεχνολογία: (1) ρητή-αναστοχαστική συζήτηση στην τάξη, (2) η χρήση ημερολογίων αναστοχασμού, (3) το ερευνητικό περιβάλλον, (4) η προσέγγιση STEAM, (5) η μάθηση βάσει έργου και (6) το κλίμα της τάξης. Επιπλέον, φάνηκε να υπάρχουν στατιστικά σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ των αντιλήψεων των μαθητών και των στάσεών τους απέναντι στην τεχνολογία πριν από την παρέμβαση.