DOI: https://doi.org/10.36987/jes.v13i1.8399
تاريخ النشر: 2026-02-10
المؤلف: Nova Riani وآخرون
الموضوع الرئيسي: تعليم الرياضيات وطرائق التدريس
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في فعالية نموذج التعلم ICARE، المعزز بتطبيق Desmos، في تعليم المعادلات التربيعية مقارنة بالتعليم التقليدي. باستخدام تصميم شبه تجريبي، شملت الدراسة 45 طالبًا من الصف التاسع، حيث أظهرت النتائج تحسنًا كبيرًا في المجموعة التجريبية، التي حققت متوسط درجة 76.09 مقارنة بـ 59.65 في المجموعة الضابطة (p < 0.001). ومن الجدير بالذكر أن 86.4% من الطلاب في المجموعة التجريبية تم تصنيفهم على أنهم يمتلكون فهمًا جيدًا إلى جيد جدًا، بينما 78.2% في المجموعة الضابطة تم تقييمهم على أنهم ضعيفون إلى ضعيفين جدًا. تشير هذه النتائج إلى أن نموذج ICARE، عند دمجه مع Desmos، يعزز بشكل فعال الفهم المفاهيمي للرياضيات لدى الطلاب ويقلل من الفجوات في التحصيل. تخلص الدراسة إلى أن دمج نموذج ICARE مع Desmos يتفوق على طرق التدريس التقليدية في تحسين فهم الطلاب للمعادلات التربيعية. وهذا يدعم نظريات التعلم البنائية من خلال إظهار كيف يمكن أن تعمل الأدوات الرقمية التفاعلية كوسائط معرفية ضمن أطر تعليمية منظمة. تسلط النتائج الضوء على ضرورة تدريب المعلمين في دمج التكنولوجيا لتعزيز بيئات التعلم التفاعلية والمركزّة على الطالب. ومع ذلك، فإن البحث محدود بحجمه الصغير وفترة التدخل القصيرة، مما يشير إلى الحاجة لدراسات مستقبلية تشمل مجموعات أكبر وأكثر تنوعًا واستكشاف قابلية تطبيق هذا النهج عبر مواضيع رياضية مختلفة وإعدادات تكنولوجية.
مقدمة
تؤكد مقدمة هذه الورقة البحثية على الدور الحاسم لتعليم الرياضيات في تعزيز المهارات الأساسية مثل التفكير المنطقي وحل المشكلات، والتي تعتبر حيوية في القرن الحادي والعشرين. على الرغم من أن الرياضيات مادة إلزامية في المدارس الإعدادية، إلا أن الطلاب الإندونيسيين يؤدون باستمرار دون المتوسط الخاص بمنظمة التعاون والتنمية الاقتصادية في محو الأمية الرياضية، خاصة في المهام التي تتطلب فهمًا مفهوميًا. يُعزى هذا الأداء الضعيف إلى طرق التدريس التقليدية التي تعطي الأولوية للممارسة الإجرائية على الفهم المعنوي، كما يتضح من انخفاض درجات الطلاب في تقييمات المعادلات التربيعية.
لمعالجة هذه التحديات، تقترح الدراسة دمج نموذج ICARE (المقدمة، الاتصال، التطبيق، الانعكاس، التمديد) مع Desmos، أداة الرسم البياني الرقمية، لتعزيز مشاركة الطلاب وفهمهم للمعادلات التربيعية. أظهرت الأبحاث السابقة أن Desmos يمكن أن يزيد من الدافع، ومع ذلك، هناك نقص في الأدلة التجريبية على فعاليته عند دمجه مع الأطر التربوية المنظمة مثل ICARE. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال مقارنة الفهم المفهومي للطلاب للمعادلات التربيعية التي تم تدريسها من خلال الطرق التقليدية مقابل تلك التي تم تدريسها باستخدام نموذج ICARE مع Desmos. من المتوقع أن تسهم النتائج في الجوانب النظرية والعملية للتعلم البنائي والمعزز بالتكنولوجيا، مما يوفر رؤى قيمة للمعلمين في تصميم تعليم تفاعلي ومركز على الطالب يلبي متطلبات التعليم المعاصر.
طرق البحث
استخدمت الدراسة تصميمًا شبه تجريبي كمي، وتحديدًا تصميم مجموعة ضابطة ما بعد الاختبار فقط، كما هو موضح من قبل كامبل وستانلي (1963) وكريسويل (2014). تم اختيار هذه المنهجية بسبب تجانس مجموعة الطلاب، حيث لم تقدم المدرسة فصولًا متخصصة أو قائمة على القدرات، مما يسمح بفرضية القدرات الأولية المتشابهة بين الطلاب. لتعزيز الصلاحية الداخلية للنتائج، عمد الباحثون إلى حذف اختبار مسبق لتقليل التأثير المحتمل للاختبار، الذي قد يشوه نتائج الاختبار بعد التعرض السابق لعناصر الاختبار (فجار وآخرون، 2019).
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى وجود اختلافات كبيرة في الفهم المفهومي الرياضي بين المجموعة التجريبية، التي تم تدريسها باستخدام نموذج ICARE مع Desmos، والمجموعة الضابطة، التي تلقت تعليمًا تقليديًا. كانت لدى المجموعة الضابطة درجة متوسطة قدرها 59.65 (SD = 5.507)، مع فترة ثقة 95% من [57.27، 62.03]، بينما حققت المجموعة التجريبية درجة متوسطة قدرها 76.09 (SD = 3.963)، مع فترة ثقة من [74.33، 77.85]. كانت توزيعات الدرجات تقريبًا متماثلة لكلا المجموعتين، حيث أظهرت المجموعة التجريبية تباينًا أقل ودرجة متوسطة أعلى قدرها 76.50 مقارنةً بمتوسط المجموعة الضابطة البالغ 60.00.
أظهر تصنيف التحصيل أن 86.4% من الطلاب في المجموعة التجريبية تم تصنيفهم على أنهم جيدون إلى جيدين جدًا، بينما 78.2% من المجموعة الضابطة وقعوا في فئات ضعيفة إلى ضعيفة جدًا. أكد اختبار شابيرو-ويلك التوزيع الطبيعي للدرجات لكلا المجموعتين (p > 0.05)، وأشار اختبار التجانس إلى تساوي التباينات (p = 0.208). دعم اختبار t لعينة مستقلة النتائج، مؤكدًا أن نموذج ICARE يعزز بشكل كبير الفهم المفهومي للرياضيات لدى الطلاب مقارنة بطرق التدريس التقليدية.
المناقشة
تبحث الدراسة في فعالية نموذج التعليم ICARE المدمج مع تطبيق Desmos في تعزيز الفهم المفهومي للمعادلات التربيعية لدى طلاب الصف التاسع مقارنة بطرق التدريس التقليدية. باستخدام نهج العينة الهادفة، شملت الأبحاث 45 طالبًا من فصلين في SMP Manunggal Medan، حيث تلقت إحدى الفصول تعليمًا تقليديًا وشارك الفصل الآخر في تدخل ICARE-Desmos على مدى أربع جلسات. أظهرت النتائج تحسنًا ذا دلالة إحصائية في الفهم المفهومي للمجموعة التجريبية، كما يتضح من قيمة t البالغة -11.448 وحجم تأثير كوهين البالغ 3.41، مما يشير إلى تأثير تعليمي كبير.
تسلط النتائج الضوء على أن نموذج ICARE، عند دمجه مع Desmos، لا يحسن فقط التحصيل الكمي ولكن أيضًا يعزز التغييرات النوعية في عمليات تعلم الطلاب. يشجع النهج المنظم الطلاب على ربط التمثيلات الجبرية والرسومية، مما يعزز قدرتهم على تفسير وتطبيق المفاهيم الرياضية. تعزز الدراسة نظرية التعلم البنائية من خلال إظهار أن الأدوات الرقمية التفاعلية، عند دمجها في إطار تربوي سليم، تسهل الفهم الأعمق. ومع ذلك، تشير القيود مثل حجم العينة الصغيرة وفترة التدخل القصيرة إلى الحاجة لمزيد من الأبحاث لاستكشاف الآثار طويلة الأمد وقابلية التطبيق الأوسع عبر سياقات تعليمية متنوعة.
DOI: https://doi.org/10.36987/jes.v13i1.8399
Publication Date: 2026-02-10
Author(s): Nova Riani et al.
Primary Topic: Mathematics Education and Pedagogy
Overview
This research investigates the effectiveness of the ICARE learning model, enhanced by the Desmos application, in teaching quadratic equations compared to conventional instruction. Utilizing a quasi-experimental design, the study involved 45 ninth-grade students, with results indicating a significant improvement in the experimental group, which achieved an average score of 76.09 compared to 59.65 in the control group (p < 0.001). Notably, 86.4% of students in the experimental group were classified as having good to very good understanding, while 78.2% in the control group were rated poor to very poor. These findings suggest that the ICARE model, when integrated with Desmos, effectively enhances students' conceptual understanding of mathematics and reduces achievement gaps. The study concludes that the integration of the ICARE model with Desmos is superior to traditional teaching methods for improving students' understanding of quadratic equations. This supports constructivist learning theories by demonstrating how interactive digital tools can serve as cognitive mediators within structured instructional frameworks. The findings highlight the necessity for teacher training in technology integration to foster interactive and student-centered learning environments. However, the research is limited by its small sample size and brief intervention period, indicating a need for future studies to include larger, more diverse groups and to explore the applicability of this approach across various mathematical topics and technological settings.
Introduction
The introduction of this research paper emphasizes the critical role of mathematics education in fostering essential skills such as logical reasoning and problem-solving, which are vital in the 21st century. Despite mathematics being a compulsory subject in junior high schools, Indonesian students consistently perform below the OECD average in mathematical literacy, particularly in tasks requiring conceptual understanding. This underperformance is attributed to traditional instructional methods that prioritize procedural practice over meaningful comprehension, as evidenced by low student scores in assessments of quadratic equations.
To address these challenges, the study proposes the integration of the ICARE model (Introduction, Connect, Apply, Reflect, Extend) with Desmos, a digital graphing tool, to enhance student engagement and understanding of quadratic equations. Previous research has shown that Desmos can increase motivation, yet there is a lack of empirical evidence on its effectiveness when combined with structured pedagogical frameworks like ICARE. This study aims to fill this gap by comparing students’ conceptual understanding of quadratic equations taught through conventional methods versus those taught using the ICARE model with Desmos. The findings are expected to contribute to both theoretical and practical aspects of constructivist and technology-enhanced learning, providing valuable insights for educators in designing interactive, student-centered instruction that meets contemporary educational demands.
Methods
The study utilized a quantitative quasi-experimental design, specifically a posttest-only control group design, as outlined by Campbell and Stanley (1963) and Creswell (2014). This methodology was chosen due to the homogeneity of the student population, as the school did not offer specialized or ability-based classes, allowing for the assumption of comparable initial abilities among students. To enhance the internal validity of the findings, the researchers deliberately omitted a pretest to mitigate the potential testing effect, which could skew posttest results due to prior exposure to test items (Fajar et al., 2019).
Results
The results of the study indicate significant differences in mathematical conceptual understanding between the experimental group, taught using the ICARE model with Desmos, and the control group, which received conventional instruction. The control group had a mean score of 59.65 (SD = 5.507), with a 95% confidence interval of [57.27, 62.03], while the experimental group achieved a mean score of 76.09 (SD = 3.963), with a confidence interval of [74.33, 77.85]. The score distributions were approximately symmetric for both groups, with the experimental group demonstrating lower variability and a higher median score of 76.50 compared to the control group’s median of 60.00.
Achievement categorization revealed that 86.4% of students in the experimental group were classified as good to very good, while 78.2% of the control group fell into the poor to very poor categories. The Shapiro-Wilk test confirmed normal distribution of scores for both groups (p > 0.05), and the homogeneity test indicated equal variances (p = 0.208). An independent-samples t-test further supported the findings, confirming that the ICARE model significantly enhances students’ conceptual understanding of mathematics compared to traditional teaching methods.
Discussion
The study investigates the effectiveness of the ICARE instructional model integrated with the Desmos application in enhancing ninth-grade students’ conceptual understanding of quadratic equations compared to conventional teaching methods. Utilizing a purposive sampling approach, the research involved 45 students from two classes at SMP Manunggal Medan, with one class receiving traditional instruction and the other participating in the ICARE-Desmos intervention over four sessions. The results indicated a statistically significant improvement in the experimental group’s conceptual understanding, as evidenced by a t-value of -11.448 and a Cohen’s d effect size of 3.41, suggesting a substantial educational impact.
The findings highlight that the ICARE model, when combined with Desmos, not only improves quantitative achievement but also fosters qualitative changes in students’ learning processes. The structured approach encourages students to connect algebraic and graphical representations, enhancing their ability to interpret and apply mathematical concepts. The study reinforces constructivist learning theory by demonstrating that interactive digital tools, when integrated into a pedagogically sound framework, facilitate deeper understanding. However, limitations such as the small sample size and short intervention duration suggest the need for further research to explore long-term effects and broader applicability across diverse educational contexts.