DOI: https://doi.org/10.12973/eu-jer.15.2.563
تاريخ النشر: 2026-02-17
المؤلف: Jayanti Syahfitri وآخرون
الموضوع الرئيسي: تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة فعالية دمج نهج Ethno-STEM مع الألعاب التعليمية في تعزيز مهارات التفكير النقدي لدى طلاب المدارس الثانوية في مادة البيولوجيا. باستخدام تصميم شبه تجريبي، تم تقسيم 173 طالبًا إلى مجموعتين تجريبيتين ومجموعة ضابطة واحدة. استخدمت التحليلات اختبار ANOVA لـ Welch بسبب التباينات غير المتساوية، مما كشف عن اختلافات ذات دلالة إحصائية بين المجموعات (p < .001) مع حجم تأثير كبير (ω² = 0.35). أكدت اختبارات Games-Howell اللاحقة أيضًا تأثيرات العلاج الكبيرة، حيث تجاوزت قيم Hedges' g 0.8، مما يشير إلى تأثير ملموس على مهارات التفكير النقدي. تشير النتائج إلى أن أوراق العمل الإلكترونية المعتمدة على Ethno-STEM، عند دمجها مع الألعاب التعليمية، تحسن بشكل كبير من قدرات التفكير النقدي لدى الطلاب. هذه الطريقة فعالة بشكل خاص في سياقات التعلم القائم على المشاريع والاستكشاف، حيث يتفاعل الطلاب مع الحكمة المحلية ويتلقون ملاحظات منظمة من خلال الألعاب التعليمية. يعتمد نجاح هذا النموذج التعليمي على التنفيذ الفعال للتكامل الثقافي والعلمي، بالإضافة إلى استخدام التكنولوجيا التفاعلية. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على إمكانية استخدام Ethno-STEM والألعاب التعليمية كاستراتيجية قابلة للتطبيق لتعزيز التفكير النقدي وزيادة الثقافة العلمية بطريقة جذابة وذات صلة بسياقات الطلاب المحلية.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية تطور التكنولوجيا الصناعية، مما أدى إلى عصر الثورة الصناعية 4.0 والمجتمع 5.0، والذي يؤثر بشكل كبير على التعليم. تؤكد على الحاجة الملحة للتحول الرقمي في التعلم، داعية إلى أساليب قائمة على التكنولوجيا ومركزية الطالب تعزز من الوصول والمشاركة. يتم تسليط الضوء على تحويل المواد التعليمية التقليدية إلى موارد رقمية كخطوة حاسمة في هذه العملية. تشير الورقة إلى أن الطلاب المعاصرين، باعتبارهم مواطنين رقميين، يحتاجون إلى مواد تعليمية رقمية مبتكرة، حيث أعرب 95.8% عن حاجتهم لموارد تفاعلية.
تستكشف المقدمة أيضًا دمج Ethno-STEM والألعاب التعليمية كاستراتيجيات فعالة لتعزيز مهارات التفكير النقدي لدى الطلاب. يجمع Ethno-STEM بين الحكمة المحلية وتعليم STEM، مما يعزز المشاركة النشطة وتجارب التعلم ذات المعنى. من ناحية أخرى، يتم تقديم الألعاب التعليمية كطريقة لتعزيز الدافع والتعاون بين الطلاب. تحدد الورقة فجوة في الأبحاث الحالية، التي ركزت إلى حد كبير على تطوير مواد Ethno-STEM دون اختبار تجريبي لفعاليتها، خاصة عند دمجها مع الألعاب التعليمية. تهدف هذه الدراسة إلى سد تلك الفجوة من خلال فحص تأثير أوراق العمل الإلكترونية المعتمدة على Ethno-STEM المدمجة مع الألعاب التعليمية على مهارات التفكير النقدي لدى الطلاب في مادة البيولوجيا، مقترحة فرضيتين بشأن فعاليتها وتأثيرها على نتائج التعلم.
الطرق
هدفت منهجية هذه الدراسة إلى تقييم فعالية أوراق العمل الإلكترونية المعتمدة على Ethno-STEM المدمجة مع الألعاب التعليمية في تعزيز مهارات التفكير النقدي لدى الطلاب في مادة البيولوجيا. باستخدام تصميم شبه تجريبي مع مجموعة ضابطة غير متكافئة، شملت الدراسة إطار عمل للاختبار القبلي والبعدي لتقييم تأثير التدخل. تكونت العينة من 173 طالبًا من خمس مدارس ثانوية معتمدة في مقاطعة بنغكولو، تم اختيارهم من خلال العينة الهادفة بناءً على التكافؤ الأكاديمي وتوافر الموارد. تم اختيار ثلاث مدارس، وتم تخصيص فصلين من كل منها للمجموعات التجريبية والضابطة عبر التخصيص العشوائي البسيط، مما يضمن الحد الأدنى من التحيز في الاختيار.
امتدت التدخلات التعليمية على مدى ثماني جلسات خلال أربعة أسابيع، متضمنة التعلم القائم على المشاريع الذي يركز على العلوم الإثنية والظواهر المحلية. استخدمت المجموعة التجريبية 1 أوراق عمل إلكترونية معتمدة على Ethno-STEM على منصة Nearpod، والتي دمجت العناصر المحلية مع مفاهيم STEM والألعاب التعليمية. في المقابل، تفاعلت المجموعة التجريبية 2 مع وحدة رقمية قائمة على الحكمة المحلية خالية من الألعاب التعليمية. تم إجراء فحوصات الالتزام لضمان الالتزام ببروتوكولات التدخل، مع التركيز على ملاءمة الإجراءات، ومشاركة الطلاب، واستخدام الوسائط. من المتوقع أن تسهم نتائج هذه الدراسة في تطوير أوراق عمل إلكترونية فعالة تهدف إلى تحسين مهارات التفكير النقدي في تعليم البيولوجيا.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى تحسينات كبيرة في مهارات التفكير النقدي عبر ثلاث مجموعات علاجية، كما يتضح من متوسط درجات الاختبار البعدي. تم تقديم إحصائيات وصفية، بما في ذلك المتوسطات والانحرافات المعيارية وفواصل الثقة 95% (CIs)، لكل من درجات الاختبار القبلي والبعدي، مع تلخيص هذه النتائج في الجدول 1. من الجدير بالذكر أن الفصل التجريبي 1، الذي استخدم ورقة عمل إلكترونية معتمدة على Ethno-STEM مدمجة مع الألعاب التعليمية، حقق أعلى متوسط درجة اختبار بعدي بلغ 82.63، تليه المجموعة التجريبية 2 عند 72.81 والفصل الضابط عند 65.16. تدعم فواصل الثقة 95% غير المتداخلة الفروق الكبيرة في التحسين بين المجموعات.
فيما يتعلق بتصنيف مهارات التفكير النقدي، تكشف النتائج أن 46.67% من الطلاب في المجموعة التجريبية 1 حصلوا على درجات في الفئة العالية، مع 53.33% في الفئة العالية جدًا. على العكس، أظهرت المجموعة التجريبية 2، التي استخدمت وحدات رقمية تفاعلية قائمة على الحكمة المحلية، توزيعًا لمهارات التفكير النقدي عبر ثلاث فئات: معتدلة (17.54%)، عالية (57.89%)، وعالية جدًا (24.56%). سقطت المجموعة الضابطة، التي استخدمت وحدات إلكترونية تقليدية، في الغالب في الفئة العالية (60.71%)، مع نسبة أصغر في الفئة المعتدلة (37.50%) والفئة العالية جدًا (1.79%). تسلط هذه النتائج الضوء على فعالية أساليب التعليم المبتكرة في تعزيز قدرات التفكير النقدي لدى الطلاب.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الورقة البحثية الضوء على التأثير الكبير لأوراق العمل الإلكترونية المعتمدة على Ethno-STEM المدمجة مع الألعاب التعليمية في تعزيز مهارات التفكير النقدي لدى الطلاب. كشفت التحليلات، التي استخدمت ANOVA لـ Welch، عن اختلاف كبير بين المجموعات (p < .05) وحجم تأثير كبير (ω² = 0.35)، مما يشير إلى أن حوالي 35% من التباين في درجات التفكير النقدي كان ناتجًا عن العلاجات المختلفة. أكدت التحليلات اللاحقة باستخدام اختبار Games-Howell أن المجموعة التجريبية التي استخدمت نهج Ethno-STEM المدمج مع الألعاب التعليمية تفوقت على كل من مجموعات التعلم القائمة على الحكمة المحلية والتقليدية، مع أحجام تأثير (Hedges' g > 0.8) تشير إلى تأثير قوي ومتسق للعلاج.
تتوافق النتائج مع الأبحاث السابقة التي تشير إلى أن التعلم القائم على العلوم الإثنية يعزز التفكير النقدي والإبداعي من خلال التفاعل مع الممارسات الثقافية المحلية. كما عزز جانب الألعاب التعليمية دافع الطلاب والتفكير المعرفي، مما يدعم التعلم النشط والدافع الداخلي. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود المحتملة، مثل الاختلافات في أساليب التدريس وديناميكيات الفصول الدراسية، التي قد تؤثر على النتائج. تشمل التوصيات للبحوث المستقبلية توسيع نطاق الدراسة، وتحسين الصرامة المنهجية، وتكييف استراتيجيات الألعاب التعليمية مع سياقات تعليمية متنوعة. بشكل عام، تؤكد الدراسة على فعالية دمج Ethno-STEM والألعاب التعليمية في تعليم البيولوجيا لتطوير مهارات التفكير النقدي، مما يبرز أهمية المواد التعليمية المبتكرة في بيئات التعلم المعاصرة.
القيود
تعترف الدراسة بعدة قيود قد تؤثر على تفسير نتائجها. أولاً، تكون الصلاحية الخارجية محدودة بسبب حجم العينة الصغير نسبيًا وسياق البحث المتجانس، مما يقيد إمكانية تعميم النتائج. بالإضافة إلى ذلك، تتعرض الصلاحية الداخلية للتهديد بسبب الاختلافات الأساسية بين المجموعات، والاختلافات في أساليب التدريس وديناميكيات الفصول الدراسية، وتأثيرات العادات الناتجة عن استخدام الأدوات، والانتهاكات المحتملة للافتراضات الإحصائية. يمكن أن تؤدي هذه العوامل إلى عدم دقة في النتائج وتحريف في التأثيرات المقدرة للعلاج.
علاوة على ذلك، فإن غياب تعديل المتغيرات المشتركة للاختلافات الأساسية يعقد تفسير النتائج. كما تفتقر الدراسة إلى اختبار بعدي مؤجل، مما يعني أن النتائج تلتقط فقط التأثيرات قصيرة المدى للتدخل. وبالتالي، تظل متانة أو استدامة مهارات التفكير النقدي التي تم تطويرها من خلال التدخل غير مؤكدة.
DOI: https://doi.org/10.12973/eu-jer.15.2.563
Publication Date: 2026-02-17
Author(s): Jayanti Syahfitri et al.
Primary Topic: STEM Education
Overview
The study investigates the effectiveness of integrating the Ethno-STEM approach with gamification in enhancing high school students’ critical thinking skills in biology. Utilizing a quasi-experimental design, 173 students were divided into two experimental groups and one control group. The analysis employed Welch’s ANOVA due to unequal variances, revealing statistically significant differences among the groups (p < .001) with a large effect size (ω² = 0.35). The subsequent Games-Howell post hoc test further confirmed substantial treatment effects, with Hedges' g values exceeding 0.8, indicating a meaningful impact on critical thinking skills. The findings suggest that Ethno-STEM-based e-worksheets, when combined with gamification, significantly improve students' critical thinking abilities. This approach is particularly effective in project-based and exploratory learning contexts, where students engage with local wisdom and receive structured feedback through gamification. The success of this educational model hinges on the effective implementation of cultural and scientific integration, as well as the use of interactive technology. Overall, the research underscores the potential of Ethno-STEM and gamification as a viable strategy for fostering critical thinking and enhancing scientific literacy in a manner that is both engaging and relevant to students' local contexts.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the evolution of industrial technology, leading to the era of Industrial Revolution 4.0 and Society 5.0, which significantly impacts education. It emphasizes the urgent need for digitalization in learning, advocating for technology-based, student-centered approaches that enhance accessibility and engagement. The transformation of traditional instructional materials into digital resources is highlighted as a crucial step in this process. The paper notes that contemporary students, as digital natives, require innovative digital teaching materials, with 95.8% expressing a need for interactive resources.
The introduction also explores the integration of Ethno-STEM and gamification as effective strategies to enhance critical thinking skills in students. Ethno-STEM combines local wisdom with STEM education, fostering active engagement and meaningful learning experiences. Gamification, on the other hand, is presented as a method to boost motivation and collaboration among students. The paper identifies a gap in existing research, which has largely focused on developing Ethno-STEM materials without empirical testing of their effectiveness, particularly when combined with gamification. This study aims to fill that gap by empirically examining the impact of Ethno-STEM-based e-worksheets integrated with gamification on students’ critical thinking skills in biology, proposing two hypotheses regarding their effectiveness and influence on learning outcomes.
Methods
The methodology of this research aimed to evaluate the effectiveness of Ethno-STEM-based e-worksheets integrated with gamification in enhancing students’ critical thinking skills in biology. Utilizing a quasi-experimental design with a nonequivalent control group, the study involved a pretest-posttest framework to assess the impact of the intervention. The sample consisted of 173 students from five A-accredited senior high schools in Bengkulu Province, selected through purposive sampling based on academic equivalence and resource availability. Three schools were chosen, and two classes from each were assigned to experimental and control groups via simple random assignment, ensuring minimal selection bias.
The learning interventions spanned eight sessions over four weeks, incorporating project-based learning that emphasized ethnoscience and local phenomena. Experimental group 1 utilized Ethno-STEM-based e-worksheets on the Nearpod platform, which combined local elements with STEM concepts and gamification. In contrast, experimental group 2 engaged with a local wisdom-based digital module devoid of gamification. Fidelity checks were conducted to ensure adherence to the intervention protocols, focusing on procedural appropriateness, student engagement, and media usage. The findings from this study are anticipated to inform the development of effective e-worksheets aimed at improving critical thinking skills in biology education.
Results
The results of the study indicate significant improvements in critical thinking skills across three treatment groups, as evidenced by the mean posttest scores. Descriptive statistics, including means, standard deviations, and 95% confidence intervals (CIs), were provided for both pretest and posttest scores, with Table 1 summarizing these findings. Notably, experimental class 1, which utilized an Ethno-STEM-based e-worksheet integrated with gamification, achieved the highest mean posttest score of 82.63, followed by experimental class 2 at 72.81 and the control class at 65.16. The non-overlapping 95% CIs further substantiate the significant differences in improvement among the groups.
In terms of critical thinking skill categorization, the results reveal that 46.67% of students in experimental group 1 scored in the high category, with 53.33% in the very high category. Conversely, experimental group 2, which employed interactive digital modules based on local wisdom, exhibited a distribution of critical thinking skills across three categories: moderate (17.54%), high (57.89%), and very high (24.56%). The control group, which utilized conventional e-modules, predominantly fell into the high category (60.71%), with a smaller proportion in the moderate (37.50%) and very high (1.79%) categories. These findings highlight the effectiveness of innovative teaching methods in enhancing students’ critical thinking abilities.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant impact of Ethno-STEM-based e-worksheets integrated with gamification on enhancing students’ critical thinking skills. The analysis, employing Welch’s ANOVA, revealed a substantial between-group difference (p < .05) and a large effect size (ω² = 0.35), indicating that approximately 35% of the variance in critical thinking scores was attributable to the different treatments. Post-hoc analysis using the Games-Howell test confirmed that the experimental group utilizing the gamified Ethno-STEM approach outperformed both the local wisdom-based and conventional learning groups, with effect sizes (Hedges' g > 0.8) indicating a strong and consistent treatment effect.
The findings align with previous research indicating that ethnoscience-based learning fosters critical and creative thinking through engagement with local cultural practices. The gamification aspect further enhanced student motivation and cognitive reflection, supporting active learning and intrinsic motivation. However, the study acknowledges potential limitations, such as variations in teaching styles and classroom dynamics, which may influence results. Recommendations for future research include expanding the study’s scope, improving methodological rigor, and adapting gamification strategies to diverse educational contexts. Overall, the study underscores the effectiveness of integrating Ethno-STEM and gamification in biology education to develop critical thinking skills, emphasizing the importance of innovative teaching materials in contemporary learning environments.
Limitations
The study acknowledges several limitations that may affect the interpretation of its findings. Firstly, the external validity is limited due to a relatively small sample size and a homogeneous research context, which restricts the generalizability of the results. Additionally, internal validity is threatened by baseline differences between groups, variations in teaching methods and classroom dynamics, habitual effects from instrument usage, and potential violations of statistical assumptions. These factors could lead to inaccuracies in the results and bias in the estimated treatment effects.
Moreover, the absence of covariate adjustment for baseline differences further complicates the interpretation of the findings. The study also lacks a delayed posttest, meaning that the results only capture the short-term effects of the intervention. Consequently, the long-term durability or sustainability of the critical thinking skills developed through the intervention remains uncertain.