DOI: https://doi.org/10.1007/s11165-026-10320-1
تاريخ النشر: 2026-02-05
المؤلف: Nabeh Al-Atawna وآخرون
الموضوع الرئيسي: تعليم العلوم وطرق التدريس
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في تأثير وحدة منهجية معدلة على تغيير الطاقة في العمليات الكيميائية على فعالية الذات لدى طلاب الصف التاسع، ومواقفهم تجاه الكيمياء، ومكاسب التعلم. شملت الدراسة أربع فصول دراسية – اثنان في مدرسة عامة واثنان في مدرسة علوم متخصصة – حيث تم تقسيم الوحدة المعدلة إلى فصلين: الأول يركز على التجارب العملية المتعلقة بتغيير الطاقة، والثاني على التفسيرات النظرية لتفكك وتكوين الروابط الكيميائية. أشارت النتائج إلى أن الطلاب الذين شاركوا في الوحدة المعدلة أظهروا زيادة في فعالية الذات ومواقف أكثر إيجابية تجاه الكيمياء مقارنة بمجموعة التحكم التي تم تدريسها من خلال طرق تقليدية. على الرغم من أن طلاب المدرسة المتخصصة أدوا بشكل أفضل في الاختبارات بعد التدخل، إلا أن فهم تغيير الطاقة تحسن عبر كلا المجموعتين.
تشير النتائج إلى أن النهج القائم على الظواهر، حيث يقوم الطلاب بإجراء التجارب قبل تعلم المفاهيم النظرية، يعزز التحولات الإيجابية في فعالية الذات والمواقف. ومن الجدير بالذكر أن الطلاب ذوي الأداء المنخفض والمتوسط أظهروا مكاسب ملحوظة في فعالية الذات عند دراسة الوحدة المعدلة، مما يتعارض مع الأبحاث السابقة التي أشارت إلى أن معتقداتهم لا تتحسن في البيئات ذات القدرات المختلطة. على الرغم من وجود انخفاض طفيف في فعالية الذات خلال الفصل النظري للطلاب ذوي الأداء المنخفض، إلا أن هذا تم تعويضه بفوائد التعلم النشط في الفصل التجريبي. تدعو الدراسة إلى توسيع هذا النهج ليشمل مواضيع علمية أخرى وتؤكد على الحاجة إلى أبحاث طولية لتقييم الآثار طويلة الأمد لمثل هذه التدخلات المنهجية على المسارات الأكاديمية والمهنية للطلاب.
مقدمة
تؤكد مقدمة ورقة البحث على أهمية منهج علمي متماسك يكون جذابًا وسهل الوصول للطلاب، وخاصة أولئك في المرحلة الثانوية. وتجادل بأن المنهج المنظم جيدًا يجب أن يبدأ بظاهرة راسخة، يتم استكشافها بعد ذلك من خلال فصول مقسمة توازن بين الملاحظة والتجريب مع التفسيرات النظرية. هذا النهج مفيد بشكل خاص للطلاب ذوي الأداء المتوسط والمنخفض، الذين قد يجدون النظريات المجردة أقل جذبًا من التحقيقات العملية.
تناقش الورقة أيضًا نظرية التوقعات والقيمة (EVT) من تأليف إكلس وآخرين (1983)، التي تفترض أن اختيارات الطلاب الأكاديمية وإنجازاتهم تتأثر بمعتقداتهم حول النجاح والقيمة التي يخصصونها للمهام. تشمل المكونات الرئيسية لنظرية EVT توقعات الطلاب للنجاح، والقيم الجوهرية والنفعية للمهام، والتكاليف المدركة للمشاركة. يبرز المؤلفون دور فعالية الذات، وهو الاعتقاد في قدرات الفرد، في التأثير على قرارات الطلاب لمتابعة المواد العلمية. يشيرون إلى أنه بينما يمكن أن تزيد فعالية الذات مع تجارب التعلم الناجحة، فإن تأثير الأنشطة العملية مقابل حل المشكلات النظرية على فعالية الذات والاهتمام لا يزال غير مستكشف بشكل كاف. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال فحص كيفية تأثير مكونات المنهج المختلفة على فعالية الذات والاهتمام بالكيمياء، وخاصة للطلاب ذوي مستويات الأداء المتنوعة، مما يساهم في استراتيجيات تعليمية لتعزيز الدافع بين الطلاب ذوي الأداء المنخفض.
الطرق
توضح قسم “الطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في أسئلة البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، يتضمن تحليلات إحصائية لتقييم البيانات المجمعة من تجارب مختلفة. شملت المنهجيات المحددة تجارب مختبرية محكومة، حيث تم التلاعب بالمتغيرات بشكل منهجي لمراقبة تأثيراتها على النتائج ذات الصلة.
شمل جمع البيانات استخدام أدوات وبروتوكولات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية. تم إجراء التحليل باستخدام أدوات برمجية لنمذجة البيانات الإحصائية، مما سمح بتقييم العلاقات بين المتغيرات واختبار الفرضيات. تم اشتقاق النتائج الرئيسية من تطبيق تحليل الانحدار واختبارات إحصائية أخرى ذات صلة، والتي قدمت رؤى حول الأنماط والارتباطات الأساسية الموجودة في البيانات. بشكل عام، كانت الطرق المستخدمة مصممة بدقة لدعم أهداف البحث وتسهيل استنتاجات قوية.
النتائج
تكشف نتائج الدراسة عن اختلافات تحفيزية كبيرة بين مجموعتي التحكم والتجريب قبل التدخل التعليمي. على وجه التحديد، أظهر الطلاب المتفوقون في مجموعة التحكم مواقف أعلى بكثير تجاه الكيمياء (t = 3.64، p < 0.001) وعمل المختبر (t = 3.50، p < 0.001) مقارنة بنظرائهم في المجموعة التجريبية. بالإضافة إلى ذلك، أظهر الطلاب ذوو الأداء المتوسط/المنخفض مواقف أكثر إيجابية تجاه الكيمياء مقارنة بالطلاب المتفوقين في المجموعة التجريبية (t = 2.34، p = 0.01)، بينما كانت فعالية الذات لديهم في إجراء التجارب أقل بكثير من تلك الخاصة بالطلاب المتفوقين (t = 2.1، p = 0.035). أشارت التحليلات بعد التدخل إلى أن مجموعة التحكم شهدت تغييرات سلبية في المواقف وفعالية الذات، على عكس التغييرات الإيجابية التي لوحظت في كلا المجموعتين التجريبيتين. على الرغم من أن الطلاب المتفوقين أظهروا زيادة أكبر في المواقف الإيجابية تجاه الكيمياء مقارنة بالطلاب المتوسطين/المنخفضين، إلا أن هذا الاختلاف لم يكن ذا دلالة إحصائية (t = 0.11، p = 0.90). ومن الجدير بالذكر أن الطلاب ذوي الأداء المنخفض/المتوسط أظهروا زيادة ملحوظة في فعالية الذات المتعلقة بإجراء التجارب (t = -3.70، p < 0.001)، مما سمح لهم بسد الفجوة الأولية مع الطلاب المتفوقين. بعد التدخل، أفاد الطلاب ذوو الأداء المتوسط/المنخفض بزيادة في فعالية الذات في كل من حل المشكلات (M(عادي) = 5.51 مقابل M(متخصص) = 5.21) وإجراء التجارب (M(عادي) = 5.73 مقابل M(متخصص) = 5.25)، على الرغم من أن هذه الاختلافات لم تكن ذات دلالة إحصائية.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التفاعل بين فعالية الذات، والمواقف تجاه الكيمياء، وفعالية وحدة منهجية معدلة تركز على تغييرات الطاقة في التفاعلات الكيميائية. وفقًا لنظرية التوقعات والقيمة (EVT)، تتأثر دافعية الطلاب بتوقعاتهم للنجاح والقيمة المدركة للموضوع. وجدت الدراسة أن العديد من الطلاب، وخاصة أولئك من خلفيات اجتماعية واقتصادية منخفضة، غالبًا ما يرون الكيمياء على أنها تحدٍ، مما يؤدي إلى انخفاض فعالية الذات. ومع ذلك، يمكن أن تعزز استراتيجيات التعلم النشط، مثل التجارب العملية في المختبر، فعالية الذات وتعزز المواقف الإيجابية تجاه الكيمياء. أدت الوحدة المنهجية المعدلة، التي فصلت التحقيقات العملية عن التفسيرات النظرية، إلى تحسين فعالية الذات بين الطلاب، خاصة في المهام التجريبية، على الرغم من أنها لم تعزز بشكل كبير المواقف تجاه الكيمياء.
تكشف النتائج أيضًا عن علاقة معقدة بين مستويات الإنجاز والنتائج التحفيزية. أظهر الطلاب المتفوقون أداءً أعلى ولكنهم لم يحققوا مكاسب كبيرة في فعالية الذات مقارنة بأقرانهم ذوي الأداء المنخفض/المتوسط، الذين أظهروا تحسينات ملحوظة في فعالية الذات على الرغم من أدائهم العام المنخفض. وهذا يشير إلى أن بيئة التعلم وطرق التدريس يمكن أن تؤثر بشكل كبير على تصورات الطلاب الذاتية ومواقفهم. تؤكد الدراسة على أهمية تخصيص الأساليب التعليمية لتناسب مستويات الإنجاز المختلفة، خاصة للطلاب ذوي الأداء المنخفض والمتوسط، لتعظيم مشاركتهم ودافعهم في الكيمياء. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على إمكانية التعلم النشط في التأثير الإيجابي على فعالية الذات لدى الطلاب، على الرغم من أن التأثيرات على المواقف قد تختلف اعتمادًا على السياق التعليمي.
القيود
تعترف الدراسة بعدة قيود قد تؤثر على تعميم نتائجها. أولاً، فإن حجم العينة الصغير نسبيًا والسياق المنهجي المحدد يقيّدان القدرة على التأكيد على أن التغييرات التحفيزية الملحوظة بين الطلاب ذوي الأداء المنخفض/المتوسط والعالي قابلة للتطبيق عالميًا على جميع البيئات التعليمية. علاوة على ذلك، اختلفت الأنشطة في الوحدة المنهجية التقليدية عن الوحدة المعدلة، مما يعقد الاستنتاج بأن فصل التجربة عن النظرية كان العامل الوحيد المسؤول عن الاختلافات الملحوظة.
بالإضافة إلى ذلك، يجب تفسير النتائج المقدمة في الجدول 6، التي تفصل مقاييس المواقف لطلاب المدرسة المتخصصة بناءً على اختيارهم للمسار المتقدم قبل التدخل، بحذر. تشير عدم التجانس في الأنشطة المنهجية إلى أن متغيرات أخرى قد تلعب أيضًا دورًا كبيرًا في التأثير على دافعية الطلاب ومواقفهم، مما يتطلب مزيدًا من التحقيق في سياقات تعليمية متنوعة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11165-026-10320-1
Publication Date: 2026-02-05
Author(s): Nabeh Al-Atawna et al.
Primary Topic: Science Education and Pedagogy
Overview
This research investigates the impact of a modified curricular unit on energy change in chemical processes on 9th-grade students’ self-efficacy, attitudes toward chemistry, and learning gains. The study involved four classrooms—two in a public school and two in a science magnet school—where the modified unit was divided into two chapters: the first focusing on hands-on laboratory experiments related to energy change, and the second on theoretical explanations of chemical bond dissociation and formation. Results indicated that students who engaged with the modified unit exhibited increased self-efficacy and more favorable attitudes toward chemistry compared to a control group taught through conventional methods. Although magnet school students performed better on posttests, comprehension of energy change improved across both groups.
The findings suggest that a phenomena-first approach, where students conduct experiments before learning theoretical concepts, fosters positive shifts in self-efficacy and attitudes. Notably, low and average achievers showed significant gains in self-efficacy when studying the modified unit, contradicting previous research that indicated their beliefs do not improve in mixed-ability settings. While there was a minor decrease in self-efficacy during the theoretical chapter for lower achievers, this was outweighed by the benefits of active learning in the experimental chapter. The study advocates for extending this approach to other scientific topics and emphasizes the need for longitudinal research to assess the long-term effects of such curricular interventions on students’ academic and career trajectories.
Introduction
The introduction of the research paper emphasizes the importance of a coherent science curriculum that is engaging and accessible to students, particularly those in high school. It argues that a well-structured curriculum should begin with an anchor phenomenon, which is then explored through segmented chapters that balance observation and experimentation with theoretical explanations. This approach is particularly beneficial for average and low-achieving students, who may find abstract theories less engaging than hands-on investigations.
The paper also discusses the Expectancy-Value Theory (EVT) by Eccles et al. (1983), which posits that students’ academic choices and achievements are influenced by their beliefs about success and the value they assign to tasks. Key components of EVT include students’ expectancies for success, intrinsic and utility values of tasks, and the perceived costs of engagement. The authors highlight the role of self-efficacy, a belief in one’s capabilities, in influencing students’ decisions to pursue science subjects. They note that while self-efficacy can increase with successful learning experiences, the impact of hands-on activities versus theoretical problem-solving on self-efficacy and interest remains underexplored. This study aims to fill that gap by examining how different curricular components affect self-efficacy and interest in chemistry, particularly for students with varying performance levels, thereby informing pedagogical strategies to enhance motivation among lower-achieving students.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research questions. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected from various experiments. Specific methodologies included controlled laboratory experiments, where variables were systematically manipulated to observe their effects on the outcomes of interest.
Data collection involved the use of standardized instruments and protocols to ensure reliability and validity. The analysis was conducted using software tools for statistical modeling, allowing for the assessment of relationships between variables and the testing of hypotheses. Key findings were derived from the application of regression analysis and other relevant statistical tests, which provided insights into the underlying patterns and correlations present in the data. Overall, the methods employed were rigorously designed to support the research objectives and facilitate robust conclusions.
Results
The results of the study reveal significant motivational differences between the control and experimental groups prior to the learning intervention. Specifically, high achievers in the control group exhibited significantly higher attitudes toward chemistry (t = 3.64, p < 0.001) and laboratory work (t = 3.50, p < 0.001) compared to their experimental counterparts. Additionally, average/low achievers demonstrated significantly more positive attitudes toward chemistry than high achievers in the experimental group (t = 2.34, p = 0.01), while their self-efficacy in conducting experiments was notably lower than that of high achievers (t = 2.1, p = 0.035). Post-intervention analysis indicated that the control group experienced negative changes in attitudes and self-efficacy, contrasting with the positive changes observed in both experimental groups. Although high achievers showed a greater increase in positive attitudes toward chemistry compared to medium/low achievers, this difference was not statistically significant (t = 0.11, p = 0.90). Notably, the low/medium achievers exhibited a significant increase in self-efficacy related to conducting experiments (t = -3.70, p < 0.001), allowing them to close the initial gap with high achievers. After the intervention, average/low achievers reported higher self-efficacy in both problem-solving (M(regular) = 5.51 vs. M(magnet) = 5.21) and conducting experiments (M(regular) = 5.73 vs. M(magnet) = 5.25), although these differences were not statistically significant.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the interplay between self-efficacy, attitudes towards chemistry, and the effectiveness of a modified curricular unit focused on energy changes in chemical reactions. According to Expectancy-Value Theory (EVT), students’ motivation is influenced by their expectations for success and the perceived value of the subject. The study found that many students, particularly those from low socio-economic backgrounds, often perceive chemistry as challenging, leading to low self-efficacy. However, implementing active learning strategies, such as hands-on laboratory experiments, can enhance self-efficacy and foster positive attitudes towards chemistry. The modified curricular unit, which separated practical investigations from theoretical explanations, resulted in improved self-efficacy among students, particularly in experimental tasks, although it did not significantly enhance attitudes towards chemistry.
The findings also reveal a complex relationship between achievement levels and motivational outcomes. High-achieving students demonstrated higher performance but did not experience significant gains in self-efficacy compared to their low/medium-achieving peers, who showed notable improvements in self-efficacy despite lower overall performance. This suggests that the learning environment and instructional methods can significantly influence students’ self-perceptions and attitudes. The study emphasizes the importance of tailoring instructional approaches to accommodate different achievement levels, particularly for low and average achievers, to maximize their engagement and motivation in chemistry. Overall, the research underscores the potential of active learning to positively impact students’ self-efficacy, although the effects on attitudes may vary depending on the instructional context.
Limitations
The study acknowledges several limitations that may affect the generalizability of its findings. Primarily, the relatively small sample size and the specific curricular context restrict the ability to assert that the observed motivational changes among low/medium and high achievers are universally applicable to all educational settings. Furthermore, the traditional curricular unit differed in activities from the modified unit, which complicates the conclusion that the separation of experiment and theory was the sole factor responsible for the differences noted.
Additionally, the findings presented in Table 6, which detail the attitudinal measures of magnet school students based on their choice of the advanced track prior to the intervention, should be interpreted with caution. The lack of uniformity in curricular activities suggests that other variables may also play a significant role in influencing student motivation and attitudes, warranting further investigation in diverse educational contexts.