اثربخشی آموزش ریاضی به روش یادگیری مغزمحور بر عملکرد ریاضی دانش آموزان دوره متوسطه دوم

چکیده

پژوهش حاضر با هدف تعیین اثر بخشي اثربخشی آموزش ریاضی به روش یادگیری مغزمحور بر عملکرد ریاضی دانش آموزان دوره متوسطه دوم به انجام رسید. این پژوهش به شیوه تحقیق شبه آزمایشی با طرح پیش آزمون – پس آزمون انجام شده است. جامعه آماری پژوهش حاضر شامل کلیه دانش آموزان دانش آموزن دوره متوسطه دوم کرج در سال ۱۴۰۰ در سال تحصیلی 1401-1400 بوده است . در این پژوهش با توجه به اینکه از طرح شبه آزمایشی استفاده گردید، تلاش بر این بود که تعداد ۳۰ نفر از جامعه دانش آموزان دوره متوسطه، به عنوان نمونه انتخاب شده و به طور تصادفی در دو گروه مساوی آزمایش (۱۵ نفر)، و گواه (۱۵ نفر)، جایگزین شد. عملکرد ریاضی برای سنجش عملکرد ریاضی از امتحان ریاضی نیم سال اول ۱۴۰۰ مدارس دوره متوسطه دوم به عنوان ابزار عملکرد ریاضی استفاده شد. نمره ریاضی نیم سال اول دانش آموزان پس از پایان امتحانات به عنوان نمره پیشرفت ریاضی از مدارس جمع آوری شد. در پژوهش حاضر از تحلیل کوواریانس برای بررسی اثربخشی آموزش ریاضی به روش یادگیری مبتنی بر مغز استفاده شد. نتایج پژوهش نشان دادند که میانگین عملکرد تحصیلی در درس ریاضی در گروهی از دانش آموزان که به روش یادگیری مبتنی بر مغز آموزش دیده­اند با گروهی که به روش یادگیری مبتنی بر مغز آموزش ندیده­اند متفاوت است و نمره عملکرد تحصیلی آنها بالاتر می باشد. یعنی آموزش ریاضی به روش یادگیری مبتنی بر مغز تاثیر معناداری بر عملکرد درس ریاضی دانش آموزان متوسطه دوم تأثیر دارد و باعث افزایش عملکرد درس ریاضی آن ها می­گردد.

واژگان کلیدی: یادگیری مغزمحور، یادگیری، درس ریاضی، عملکرد تحصیلی، شهر کرج

مقدمه

ریاضیات برای درک مفاهیم مختلف آن در مقایسه با سایر رشته ها به توانایی های ذهنی زیادی نیاز دارد. بنابراین، ریاضیات هنوز به عنوان پیچیده ترین و چالش برانگیزترین درس در چندین کشور شناخته می شود (كلینک، ۲۰۰۹؛ غزالا، ریفاتون و هیجاب، ۲۰۱۷). جایی که محیط تهدید آمیز، نگرش مقتدرانه معلمان و یادگیری با فشار دادن وسیله ای تهاجمی به مغز است و فقط یادگیری عادی را ترویج می کند (علی، هاکمند، شهزاد و خان؛ ۲۰۱۰). روش تدریس در کنار بسیاری از عوامل، مهمترین عامل موثر بر عملکرد دانش آموزان تلقی می شود (فاروق و شاه ۲۰۰۸). ریاضیات در شرایط نامطلوب با روشهای متداول آموزش داده می شود. به عبارت دیگر، روشی که در حال حاضر در کلاس درس استفاده می شود، به اهداف مناسب ریاضیات نرسیده است. بنابراین، دانش آموزان نمی توانند عملکرد و مهارت های ریاضی خود را توسعه دهند و عملکرد آنها نیز در این زمینه ضعیف است (خان، ۲۰۱۲). لذا لازم است آموزش های مناسب برای یادگیری و عملکرد ریاضی بهتر دانش آموزان اجرا گردد یکی از این راهکارهای موثر راهبرد یادگیری مبتنی بر مغز” است که رویکردی ابتکاری در آموزش و یادگیری دروس مدرسه است.

ایجاد ارتباط بین عناصر موضوع مرتبط با مفاهیم مورد مطالعه یک فرآیند کلیدی در یادگیری مبتنی بر مغز است. صالح (2012) دریافت که یادگیری مبتنی بر مغز در افزایش درک مفهومی دانش‌آموزان دبیرستانی از فیزیک و انگیزه آنها برای یادگیری موضوع مؤثر است. ایجاد ارتباطات یک عنصر ضروری از مدل یادگیری مبتنی بر مغز بود که در مطالعه صالح (2012) استفاده شد. مطالعه تفتی و کدخدایی (2016) نشان داد که یادگیری مبتنی بر مغز با استفاده از متغیرهای وابسته مشابهی که در مطالعه ما مورد بررسی قرار گرفت، تأثیر بهتری بر یادگیری و حفظ دانش‌آموزان نسبت به سایر رویکردها داشت. یکی از تکنیک های اصلی مورد استفاده توسط این نویسندگان، ایجاد معانی از طریق پیوند دادن موضوع مورد مطالعه به زندگی و تجربه دانش آموزان بود. این نسل از ارتباط بین عناصر مختلف دانش، تجربه قبلی و زندگی روزمره یک اصل اساسی یادگیری مبتنی بر مغز است. چنین ارتباطی یادگیری را معنادارتر می کند (گوزویسیل و دیکیچی، 2014). تحقیقات عصبی نشان می‌دهد که چنین یادگیری معنی‌داری و ساخت تداعی‌ها با انعطاف‌پذیری مغز امکان‌پذیر می‌شود، که امکان پردازش و ذخیره‌سازی مؤثر اطلاعات را فراهم می‌کند. هنگامی که فراگیران درگیر فرآیند ایجاد ارتباط بین عناصر مختلف پدیده مورد مطالعه هستند، مکانیسم انعطاف پذیری مغز به روش های مختلفی عمل می کند(البلوشی و البلوشی، 2018).

تحقیقات اخیر در علوم شناختی و علوم اعصاب و ارتباط آن با نظریه و عملکرد تربیتی پیشرفتهای قابل ملاحظه ای در درک ارتباط بین مغز و آموزش و تعیین اصول یادگیری مبتنی بر فرایندهای شناختی مغز داشته است. نویسندگان مختلف برداشت های مختلفی از اصول یادگیری مبتنی بر فرایندهای مغز ارائه کرده اند. با این حال، بسیاری از مفاهیم آنها با یکدیگر همپوشانی نیز دارند (داداش زاده، فتحی آذر، ملکی آوارسین و خدیوی، ۱۳۹۹). یادگیری فرآیند شکل گیری شبکه عصبی در مغز ما است و یکی از زمینه های تحقیقاتی که در یادگیری تأثیر دارد، تحقیقات مبتنی بر مغز است. اعتقاد بر این است که مغز ما از یک کلیت و یکپارچگی خاص برخوردار است، اما در یادگیری آن تکه تکه و تعدیل شده و تفاوت بین این ماژول ها نادیده گرفته شده است (تلخابی ، ۲۰۰۸). آموزش مبتنی بر مغز شامل مجموعه ای از تکنیک های آموزش است که توسط معلمان برای بهبود روند یادگیری آموزش استفاده می شود که از طریق تحقیق در مورد علوم اعصاب علوم شناختی ارائه می شود. همانطور که جنسن معتقد است، یادگیری مبتنی بر مغز نوعی یادگیری است که با ساز و کارهای یادگیری مغز سازگار است (جنسن، ۲۰۰۰؛ کوتل، ۲۰۰۹).

یافته های تحقیقات نشان میدهد که اتخاذ راهبرد یادگیری مبتنی بر ساختار و عملکرد مغز می تواند عملکرد تحصیلی دانش آموزان عادی را بهبود بخشد ( لوکاس، ۲۰۰۴). سوزا (۲۰۰۴) می گوید یک رویکرد مبتنی بر مغز، درگیر کردن هیجانات، تغذیه، محیطهای غنی شده و مناسب، موسیقی، حرکت، با معنا ساختن و عدم تهدید برای حداکثر مشارکت و موفقیت فراگیران است، سه تکنیک یادگیری آموزشی برای استراتژی های مبتنی بر مغز که توسط محققان شناسایی شده اند (کاین و کاین، ۱۹۹۸؛ جنسن، ۱۹۹۸) عبارتند از: (الف) هشدار آرام: این شامل تهدید کم و چالش بالا است. این روش برای رساندن مغز به حالت یادگیری بهینه استفاده میشود. (ب) غوطه وری منظم این تلاش می کند تا ترس را در زبان آموزان از بین ببرد، در حالی که یک محیط بسیار چالش برانگیز را حفظ می کند و (ج) پردازش فعال: این روش به فراگیران این امکان را میدهد تا با پردازش فعال اطلاعات، اطلاعات را تلفیق و درونی کنند.

طبق نظر لوکاس (۲۰۰۴) اگر مغز از انجام روند طبیعی خود منع نباشد، یادگیری طبیعی است. لوكاس عملکرد مغز را به یک پردازنده قدرتمند تشبیه کرده است. یادگیری مبتنی بر مغز نتیجه درک نحوه یادگیری مغز و ارتباط آن با حوزه آموزش است. یادگیری مبتنی بر مغز، مربیان را به چگونگی سازماندهی و ایجاد دروس بر اساس عملکرد ارگانیک مغز آگاه می کند. یادگیری مبتنی بر مغز بر این ایده تاکید دارد که هر قسمت از مغز عملکردهای خاصی دارد که می تواند در روند یادگیری بهینه شود (هاندایانی و کوربیما: ۲۰۱۷). آموزش مبتنی بر مغز، مشارکت هدفمند راهبردهایی است که در زمینه عملکرد مغز ما در متن آموزش اعمال می شود. یادگیری مبتنی بر مغز را ترکیبی از علم مغز و عقل سلیم گفته اند. فعالیت های یادگیری مبتنی بر مغز” هر دو نیمکره مغز را به طور همزمان درگیر می کند، در نتیجه تجربه های یادگیری قوی تر معنی دار تر و ارتباطات دائمی مغز ایجاد می شود (راماکریشنان، ۲۰۱۸). مدل یادگیری مبتنی بر مغز یک مدل یادگیری تلاش محور است که توانایی مغز دانش آموزان را تقویت می کند. در اجرای یادگیری مبتنی بر مغز می توان سه راهبرد اصلی وجود دارد (اورینارو (۲۰۱۲).

جنسن اظهار داشت: “چالش، بازخورد، تازگی ، انسجام و زمان از عناصر اساسی برای سیم کشی مجدد مغز هستند” (جنسن، ۲۰۰۵). برای تقویت ارتباطات، دانش آموزان به زمان نیاز دارند تا در مورد یادگیری خود فکر کنند، هضم کنند و عمل کنند. بر اساس تحقیقات عصبی، سه ویژگی مرتبط و اساسی مغز شامل: سازگاری (مغز که به طور مداوم در حال تغییر است)، یکپارچه سازی (ساختارهای مغز که با یکدیگر رقابت و همکاری می کنند) و پیچیدگی (پیچیدگی مغز) به فرد کمک می کند ماهیت مغز را تثبیت کند (بونومو، ۲۰۱۷). به دلیل علاقه روزافزون به یادگیری و مغز، تلاش برای ترکیب تحقیقات فعلی در زمینه یادگیری مبتنی بر مغز از رویکردی نظری و عملی به تعریف و توصیف ویژگی های یادگیری مبتنی بر مغز کمک می کند. علاوه براین، یادگیری مبتنی بر مغز متناسب با سبک یادگیری تک تک دانش آموزان است (جنسن، ۲۰۰۵). وقتی معلم فعالیتهای آموزشی و یادگیری را که با مغز سازگار است فراهم می سازد، می تواند مفاهیم مختلفی از ریاضیات را توسعه دهد. امروزه می توان نظریه های یادگیری در ریاضیات را با بررسی عصبی کار فیزیکی مغز هنگام یادگیری ریاضیات مقایسه کرد (ریسلی، ۲۰۰۹). در این راستا، غزالا و همکاران در سال (۲۰۱۷) در تحقیقی نشان داد که گروه آزمایشی که آموزش یادگیری مغزمحور دریافت کردند نسبت به گروه کنترل عملکرد ریاضی بالاتری داشته است. تحقیقات موستيادا، اگونگ و انتاری (۲۰۱۴) نیز نشان میدهد که مدل یادگیری مبتنی بر مغز برای بهبود نتایج دستیابی به یادگیری علم بسیار موثر است. در تحقیقی دیگر یوستیتیا و همکاران (۲۰۱۹) نشان دادند که میانگین نمره مهارتهای تفکر سطح بالای دانش آموز در کلاس یادگیری مبتنی بر مغز بهتر از نمره میانگین مهارت تفکر سطح بالا در کلاس یادگیری مستقیم است. با توجه به مطالب گفته شده و به دلیل عدم وجود مطالعات منسجم و کافی در این زمینه در ایران، پژوهشگر به دنبال پاسخ به این سوال است که آیا آموزش ریاضی به شیوه یادگیری مبتنی بر مغز بر عملکرد ریاضی دانش آموزان دوره متوسطه دوم موثر است؟

روش

روش پژوهش حاضر از نوع شبه آزمایشی با طرح پیش آزمون، پس آزمون با گروه گواه است. طرح پیش آزمون و پس آزمون با گروه گواه و آزمایش، از دو گروه آزمودنی تشکیل شد که هر گروه، دوبار مورد اندازه گیری قرار گرفت. اندازه گیری اول با اجرای یک پیش آزمون و اندازه گیری دوم با یک پس آزمون انجام شد. برای تشکیل گروه ها با استفاده از روش نمونه گیری تصادفی ۳۰ دانش اموزان دوره متوسطه دوم انتخاب گردید، سپس به صورت تصادفی نیمی از آزمودنیها در گروه اول (آزمایش) و نیمی دیگر در گروه دوم (گواه) جایگزین شد. برای اجرای پژوهش، ابتدا آزمودنیها به دو گروه آزمایش و گواه تقسیم گردید. قبل از اعمال متغیر مستقل (آموزش ریاضی به روش یادگیری مبتنی بر مغز)، هر دو گروه با پیش آزمون اندازه گیری شده و نتایج ثبت شد. بعد از اعمال متغیر مستقل برای گروه آزمایش، دوباره هر دو گروه با پس آزمون بررسی می شوند. جلسات آموزشی به کار گرفته شده برای افراد نمونه به صورت یک جلسه در هفته برگزار گردید. سپس، اندازه گیری مجدد انجام شد و نتایج به دست آمده در مرحله پس آزمون، تحلیل شد.کلیه دانش آموزن دوره متوسطه کرج در سال ۱۴۰۰ بود. در این پژوهش با توجه به اینکه از طرح شبه آزمایشی استفاده گردید، تلاش بر این بود که تعداد ۳۰ نفر از جامعه دانش آموزان دوره متوسطه، به عنوان نمونه انتخاب شده و به طور تصادفی در دو گروه مساوی آزمایش (۱۵ نفر)، و گواه (۱۵ نفر)، جایگزین شد. عملکرد ریاضی برای سنجش عملکرد ریاضی از امتحان ریاضی نیم سال اول ۱۴۰۰ مدارس دوره متوسطه دوم به عنوان ابزار عملکرد ریاضی استفاده شد. نمره ریاضی نیم سال اول دانش آموزان پس از پایان امتحانات به عنوان نمره پیشرفت ریاضی از مدارس جمع آوری شد. در پژوهش حاضر از تحلیل کوواریانس برای بررسی اثربخشی آموزش ریاضی به روش یادگیری مبتنی بر مغز استفاده شد. اطلاعات به دست آمده از پرسشنامه توسط نرم افزار SPSS نسخه ۲۵ مورد تحلیل قرار گرفت.

یافته ها

آزمودنی‌های تحقیق پیش‌رو را دانش آموزان دختر تشکیل داد. لذا جنسیت آنان مونث بود و همگی در مقطع متوسطه دوم تحصیل می‌کردند. به‌علاوه، همه آنها در گروه‌سنی 15 الی 18 سال قرار داشتند.  نتایج آمار توصیفی درخصوص در گروه‌های آزمایش و کنترل در مراحل پیش آزمون و پس آزمون در جدول شماره (1) آمده است.

جدول 1: نتایج پیش‌آزمون و پس آزمون در گروه‌های آزمایش و کنترل

از آنجا که قرار است در پژوهش پیش‌رو از تحلیل کوواریانس استفاده گردید، ابتدا پیش‌فرض‌های مربوطه یعنی توزیع نرمال داده‌ها، همگنی واریانس‌ها و همگنی رگرسیون مورد بررسی گرفت. برای بررسی توزیع نرمال داده‌ها از آزمون شاپیروویک استفاده شد که نتایج آن در جدول شماره (2) ذکر شده است.

جدول 2: نتایج آزمون شاپیروویک در مورد پیش فرض نرمال بودن نمره های متغیر وابسته در جامعه

طبق مندرجات جدول شماره (2) مشخص است، با توجه به اینکه سطح معناداری برای  بالاتر از 05/0 است، می‌توان گفت از توزیع نرمال برخوردارند. برای بررسی پیش‌فرض همگنی واریانس‌ها از آزمون لوین استفاده شد، نتایج آزمون لوین در جدول شماره(3) ذکر شده است.

جدول 4: نتایج آزمون لوین جهت سنجش فرض همگنی واریانس‌ها

طبق جدول 4، با توجه به اینکه سطح معناداری آزمون لوین برای متغیر عملکرد ریاضی بالاتر از 05/0 است، می‌توان گفت که گروه آزمایش و کنترل دارای واریانس‌های همگنی هستند.

جدول 5: بررسی پیش‌فرض همگنی شیب رگرسیون عملکرد ریاضی

با توجه به جدول شماره (5) متغیر عملکرد ریاضی در بررسی همگنی شیب رگرسیون معنادار نمی‌باشند (P > .05)، نتیجه می‌گیریم که فرض همگنی شیب رگرسیون برای متغیر عملکرد ریاضی نیز برقرار است.

جدول 6: نتایج تحلیل کوورایانس یک‌راهه برای عملکرد ریاضی دانش آموزان

طبق جدول شماره (7) متغیر، «عملکرد ریاضی» (F = 30/837, P < .05 ) تاثیرپذیری معناداری از مداخلات آموزش ریاضی به روش یادگیری مبتنی بر مغز دریافت کرده‌اند. در نتیجه، فرضیه صفر رد و فرضیه تحقیق موردپذیرش قرار می‌گیرد. به عبارت دیگر، مداخلات آموزش ریاضی به روش یادگیری مبتنی بر مغز تاثیر معناداری بر عملکرد درس ریاضی دانش آموزان متوسطه دوم دارد.

نتیجه گیری

نتایج پژوهش نشان دادند که میانگین عملکرد تحصیلی در درس ریاضی در گروهی از دانش آموزان که به روش یادگیری مبتنی بر مغز آموزش دیده­اند با گروهی که به روش یادگیری مبتنی بر مغز آموزش ندیده­اند متفاوت است و نمره عملکرد تحصیلی آنها بالاتر می باشد. یعنی آموزش ریاضی به روش یادگیری مبتنی بر مغز تاثیر معناداری بر عملکرد درس ریاضی دانش آموزان متوسطه دوم تأثیر دارد و باعث افزایش عملکرد درس ریاضی آن ها می­گردد. مطالعه ای توسط دومان (2010) نشان داد که آموزش مبتنی بر مغز در مقایسه با آموزش سنتی به طور قابل توجهی از نظر پیشرفت دانش آموز برتر است. نویسنده از سه رویکرد مختلف مبتنی بر مغز استفاده کرد: هوشیاری آرام، غوطه وری هماهنگ و پردازش فعال. در هر یک از این رویکردها از تکنیک‌های متفاوتی استفاده شد که در میان آنها تکنیک‌هایی مشابه تکنیک‌هایی بود که در این مطالعه استفاده کردیم، یعنی پرسش، بازآرایی محتوا، معنادار بودن، اتصال، رمزگذاری و بازتاب تجربه فردی. تأثیر مثبت مشابهی بر پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان نیز توسط محققان دیگر مشاهده شده است (رحمان، مالک، حسین، اقبال و رئوف، 2012). عصب شناسی شناختی بر فرآیند کسب دانش و چگونگی توضیح چنین فرآیندی با درک ماهیت شبکه های عصبی در مغز تاکید می کند(دی جونگ و همکاران، 2009؛ تیلور و لامورو، 2008؛ بیلا و همکاران، 2008). مطالعات مختلف نواحی مختلف مغز را با وظایف یادگیری متفاوت مرتبط کرده اند (موریس، 2010؛ ریچاردسون، 2011؛ ​​دی جونگ و همکاران؛ 2009، براندونی، 2007). تحقیقات در این زمینه نشان داده است که هم قدرت مغز و هم میزان کارایی شناختی آن به تعداد اتصالات بین نورون ها بستگی دارد. بنابراین، ظرفیت مغز برای یادگیری به تعداد نورون ها و غنای اتصال بین آنها بستگی دارد. مغز دارای ظرفیت قوی برای ایجاد ارتباطات عصبی جدید، تقویت اتصالات موجود و تضعیف یا حذف دیگران است (مرکز تحقیقات و نوآوری آموزشی، 2007). بنابراین، اتصال عناصر مختلف موضوعات مورد مطالعه به یکدیگر، پیوند یادگیری فعلی با تجربه قبلی و به کارگیری مفاهیم جدید آموخته شده در موقعیت های روزمره، تشکیل انجمن های ذهنی را تشویق می کند که شبکه های مفهومی را گسترش می دهد. علاوه بر این، این فرآیند ذهنی ایجاد ارتباطات، مهارت های تحلیلی فراگیران را افزایش می دهد و یادگیری را در موقعیت های مختلف زندگی به حداکثر می رساند.

این یافته اصلی مطالعه کنونی ما را به این امر سوق می‌دهد که معلمان ریاضی را برای آموزش تکنیک‌های یادگیری مبتنی بر مغز به دانش‌آموزان آموزش ببینند که توسط مطالعه فعلی اتخاذ شده است. علاوه بر این، این روش‌های آموزشی توصیه‌شده را می‌توان در کتاب‌های درسی ریاضی ادغام کرد و به دانش‌آموزان کمک کرد تا با جنبه‌های مختلف مفاهیم علمی مورد مطالعه ارتباط بیشتری برقرار کنند و با تجربیات روزمره خود ارتباط بیشتری ایجاد کنند. علاوه بر این، تأثیر کوتاه مدت استفاده از فناوری، به عنوان نتیجه اصلی مطالعه حاضر، می تواند موضوع جالبی برای تحقیقات بیشتر باشد. انواع مختلف فن‌آوری‌های یادگیری را می‌توان از نظر تأثیر بلندمدت آنها بر پیشرفت علم مقایسه کرد.