Science and Mathematics Education Commons^™

The Decline Of Science In The Early Years: A Diagnosis And A Plan Of Action, Jennifer Bentley

University of the Pacific Theses and Dissertations

Science instruction in the early years of a student’s education career is essential to a student successfully continuing science in their secondary and postsecondary careers. However, the amount of high-quality science instruction students receive at the elementary level has been steadily declining for two decades, resulting in an inequitable imbalance in those who pursue STEM careers, a lack of critical science literacy in the U.S. populace, and a shortage of qualified employees entering the U.S. economy. Much of the lack of science instruction can be traced to decreased training of teachers to teach science during elementary credentialing programs or the …

Portraits Of A Rural Georgia High School Stem Program, Jonathan L. Garner, Gwen Scott Ruttencutter, Forrest R. Parker Iii

Georgia Educational Researcher

This research examined school personnel’s strategies and practices responsible for increasing student science proficiency at a certified rural high school STEM program. In the United States, difficulties have developed in adequately preparing students for careers in STEM sectors, especially in secondary education. This trend has led to increased difficulties for high school graduates competing globally for high-paying jobs. Rural schools have been especially susceptible to inadequately preparing their students academically. I used qualitative research portraiture to generate a mental image of the STEM program at the selected high school. I interviewed three teachers and two administrators in a certified rural …

Mathematics Education Researchers' Practices In Interdisciplinary Collaborations: Embracing Different Ways Of Knowing, Elizabeth Suazo-Flores, Wiliam S. Walker Iii, Signe E. Kastberg, Mahtob Aqazade, Hanan Alyami

Faculty Publications – Mathematics

Mathematics education researchers (MERs) use practices unique to the mathematics education discipline to conduct their work. MERs’ practices, i.e., ways of being, interacting, and operating, define the field of mathematics education, are initially learned in doctoral preparation programs, and are encouraged and sanctioned by conferences and publications. Disciplinary practices facilitate MERs’ interactions within mathematics education. When working in interdisciplinary groups, differences in disciplinary ways of being, interacting, and operating can create challenges with completing research and other work. Since MERs’ engagement in interdisciplinary collaborations is encouraged and can result in products contributing to the evolution of the mathematics education discipline, …

Accessing And Assessing Components Of Elementary And Middle School Students’ Mathematical Disposition Through Metaphors, Emily Deal, Edward Mooney, Amanda Cullen, Neet Priya Bajwa, Allison M. Kroesch, Julien Corven, Beth Macdonald

Faculty Publications – Mathematics

This study examined student-generated metaphors comparing food to math as a means of accessing and assessing components of prekindergarten through Grade 8 students’ (N = 306) mathematical disposition. Previous research provided insight into predominantly affective components of older students’ mathematical disposition (i.e. Grade 4 through college). However, we extend these findings to include nonaffective components and younger students. Our study highlights the value in conceptualizing mathematical disposition as the sum of three mental functions, namely cognitive (e.g., mental processes such as reasoning), affective (e.g., attitudes, feelings, beliefs about mathematics or oneself as a learner), and conative (e.g., effort, grit, …

Exploring International Educators' Learning About Local And Global Social Justice In A Virtual Community Of Practice, Bima Sapkota, Xuwei Luo, Muna Sapkota, Murat Akarsu, Emmanuel Deogratias, Daphne Fauber, Rose Mbewe, Fidelis Mumba, Ram Krishna Panthi, Jill Newton

School of Mathematical & Statistical Sciences Faculty Publications

In this chapter, the authors report themes that emerged when a cross-cultural team of researchers involved in a virtual international community of practice (Global Social Justice in Education-GSJE) investigated reflections on activities focused on social justice in local and global contexts. The findings suggested that the activities elicited GSJE community members' understandings of the complexities of social justice associated with naming practices, privilege, and the arts within their own and across contexts. The authors discuss implications of the activities to advance diverse educators' understanding of social justice in global and local contexts. They also unpack the opportunities and challenges that …

Co-Teaching In Steam With Dhh Learners, Stephanie Gardiner-Walsh

Faculty Publications - College of Education

This poster series is a supplement to the chapter "Science, Technology, Engineering, (Arts), and Math (STEAM) Education of Students who are Deaf/Hard of Hearing" and presents unique considerations for deaf and hard of hearing learners in a STEAM classroom.

การพัฒนาสื่อนวัตกรรมการเรียนรู้โดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริมเพื่อส่งเสริมมโนทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย, เสาวนิตย์ กิจเจริญปัญญา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาสื่อนวัตกรรมการเรียนรู้โดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริมเพื่อส่งเสริมมโนทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง ลิพิด สำหรับนักเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย ใช้รูปแบบการวิจัย คือ การวิจัยและพัฒนา (Research and development, R&D) กลุ่มเป้าหมายหลักในงานวิจัยแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ 1) ผู้ให้ข้อมูล ได้แก่ ครูสอนเคมีและครูสอนชีววิทยา ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย จำนวน 6 ท่าน 2) ผู้ประเมินสื่อนวัตกรรมการเรียนรู้ ได้แก่ ผู้เชี่ยวชาญด้านเนื้อหาและผู้เชี่ยวชาญด้านการผลิตสื่อการเรียนรู้ จำนวน 3 ท่าน และนักเรียนมัธยมศึกษาปีที่ 5 ที่ผ่านประสบการณ์เรียนเรื่อง ลิพิด มาแล้ว จำนวน 15 คน และ 3) นักเรียนกลุ่มทดลอง ได้แก่ นักเรียนมัธยมศึกษาปีที่ 4 จำนวน 1 ห้องเรียน เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ได้แก่ 1) แบบบันทึกสัมภาษณ์ออนไลน์แบบมีโครงสร้างเกี่ยวกับข้อมูลพื้นฐานและลักษณะสื่อนวัตกรรมการเรียนรู้ที่ผสานเทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม 2) สื่อนวัตกรรมการเรียนรู้ความเป็นจริงเสริม 3) แบบประเมินความความเหมาะสมและสอดคล้องของสื่อนวัตกรรมการเรียนรู้ มีลักษณะเป็นแบบมาตราส่วนประมาณค่า (Rating Scales) 5 ระดับ 4) แบบวัดมโนทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ มีลักษณะเป็นแบบปรนัย 2 ระดับ ซึ่งตอนที่ 1 เป็นข้อคำถามชนิดปรนัย และตอนที่ 2 เป็นแบบอัตนัยหรือเขียนอธิบายคำตอบที่เลือกตอบในตอนที่ 1 และ 5) แบบสอบถามความพึงพอใจต่อสื่อนวัตกรรมการเรียนรู้ มีลักษณะเป็นแบบมาตราส่วนประมาณค่า (Rating Scales) 5 ระดับ ผลการวิจัยพบว่า การประเมินสื่อนวัตกรรมการเรียนรู้โดยผู้เชี่ยวชาญและนักเรียน มีคะแนนเฉลี่ยเท่ากับ 4.73 (SD = 0.41) และ 4.52 (SD = 0.58) ตามลำดับ จัดอยู่ในระดับความคิดเห็นมากที่สุด และประสิทธิภาพของสื่อนวัตกรรมการเรียนรู้ พบว่า 1) คะแนนเฉลี่ยมโนทัศนทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง ลิพิด …

ผลการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมร่วมกับการสะท้อนคิด ที่มีต่อสมรรถนะการแก้ปัญหาแบบรวมพลังของนักเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย, วชิระ พิมพ์ปราโมทย์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ 1) เพื่อเปรียบเทียบสมรรถนะการแก้ปัญหาแบบรวมพลังของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ก่อนเรียน และหลังเรียนวิชาเคมี เรื่อง เคมีกับการแก้ปัญหา โดยใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมร่วมกับการสะท้อนคิด 2) เพื่อศึกษาพฤติกรรมการแก้ปัญหาแบบรวมพลังของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 หลังเรียนวิชาเคมี เรื่อง เคมีกับการแก้ปัญหา โดยใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมร่วมกับการสะท้อนคิด กลุ่มเป้าหมาย คือ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 แผนการเรียนวิทยาศาสตร์-คณิตศาสตร์ โรงเรียนในสังกัดอัครสังฆมณฑลกรุงเทพฯ สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมการศึกษาเอกชน โดยใช้วิธีการเลือกแบบเจาะจง เครื่องมือที่ใช้ในการทดลองคือ แผนการจัดการเรียนรู้โดยใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมร่วมกับการสะท้อนคิด เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูล คือ แบบวัดสมรรถนะการแก้ปัญหาแบบรวมพลัง แบบสังเกตพฤติกรรมการแก้ปัญหาแบบรวมพลัง แบบสัมภาษณ์นักเรียนเกี่ยวกับการแก้ปัญหาแบบรวมพลัง และแบบบันทึกอนุทินของนักเรียน วิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้สถิติพื้นฐาน หาค่าเฉลี่ยเลขคณิต ค่าเฉลี่ยร้อยละ ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และการทดสอบค่าทีแบบสองกลุ่มไม่เป็นอิสระจากกัน ผลการวิจัยพบว่า 1) นักเรียนมีคะแนนสมรรถนะการแก้ปัญหาแบบรวมพลังหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนทั้ง 3 สมรรถนะย่อย อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05 2) นักเรียนมีคะแนนเฉลี่ยร้อยละจากการสังเกตพฤติกรรมการแก้ปัญหาแบบรวมพลังอยู่ในระดับสูง และมีพฤติกรรมใกล้เคียงกัน โดยแนวโน้มพฤติกรรมของนักเรียนจากการเรียนรู้โดยใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมร่วมกับการสะท้อนคิด สามารถพัฒนาสมรรถนะย่อยการสร้างและเก็บรักษาความเข้าใจที่มีร่วมกัน การเลือกวิธีการดำเนินการที่เหมาะสมในการแก้ปัญหา รวมถึงการสร้างและรักษาระเบียบของกลุ่มได้เป็นอย่างดี เมื่อสถานการณ์มีความซับซ้อนมากยิ่งขึ้น การปฏิบัติงานจะส่งผลให้เกิดประเด็นข้อโต้แย้งจากการร่วมกันสะท้อนคิดจนทำให้ค้นพบแนวทางการแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การจัดการเรียนรู้แบบสืบสอบโดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริมเพื่อส่งเสริมมโนทัศน์ทางชีววิทยาของนักเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย, วรรณภา ปัตตะราช

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวิจัยนี้เป็นการวิจัยและพัฒนา มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) เปรียบเทียบคะแนนเฉลี่ยมโนทัศน์ทางชีววิทยาก่อนเรียนและหลังเรียนของนักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนปลายที่ได้รับการจัดการเรียนรู้แบบสืบสอบโดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริมเรื่อง การแบ่งเซลล์ และ 2) ความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้แบบสืบสอบโดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม เพื่อส่งเสริมมโนทัศน์ทางชีววิทยาของนักเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย กลุ่มเป้าหมายในการวิจัย ได้แก่ ครูชีววิทยา จำนวน 1 ท่าน และนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 จำนวน 25 คน วิธีดำเนินการวิจัยประกอบด้วย 4 ระยะ ได้แก่ ระยะที่ 1 ศึกษาข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับมโนทัศน์ที่คลาดเคลื่อนทางชีววิทยาและการจัดการเรียนรู้ชีววิทยาที่ส่งเสริมมโนทัศน์ทางชีววิทยา (R1) ระยะที่ 2 สร้างแผนการจัดการเรียนรู้และเทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม สร้างและตรวจสอบคุณภาพเครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูลเรื่อง การแบ่งเซลล์ (D1) ระยะที่ 3 นำแผนการจัดการเรียนรู้แบบสืบสอบและความเป็นจริงเสริมเรื่อง การแบ่งเซลล์ ไปใช้จริงกับกลุ่มเป้าหมายที่เป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 และประเมินมโนทัศน์ทางชีววิทยาและประเมินความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้แบบสืบสอบโดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม (R2) และระยะที่ 4 ปรับปรุงและเสนอแนวทางในการพัฒนาการจัดการเรียนรู้แบบสืบสอบโดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริมเรื่อง การแบ่งเซลล์ ตามข้อค้นพบที่ได้จากระยะที่ 3 (D2) เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ประกอบด้วย 1) แบบสัมภาษณ์กึ่งโครงสร้าง สำหรับครูชีววิทยา ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย 2) แผนการจัดการเรียนรู้แบบสืบสอบโดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม จำนวน 4 แผน ที่ผ่านการประเมินจากผู้เชี่ยวชาญ 5 ท่าน มีค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) อยู่ในช่วง 0.8 – 1.0 และในภาพรวมมีความเหมาะสมในระดับมากที่สุด (M = 4.72, SD = 0.49) 3) แบบวัดมโนทัศน์ทางชีววิทยาเรื่อง การแบ่งเซลล์ จำนวน 15 ข้อ มีลักษณะเป็นแบบทดสอบเลือกตอบสองระดับ มีค่าความยากอยู่ในช่วง 0.42 – 0.75 มีค่าอำนาจจำแนก อยู่ในช่วง 0.26 – 0.74 มีค่าความเที่ยงทั้งฉบับเท่ากับ 0.852 4) แบบสอบถามความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้แบบสืบสอบโดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม 5) แบบสัมภาษณ์กึ่งโครงสร้างเกี่ยวกับความคิดเห็นที่มีต่อการจัดการเรียนรู้แบบสืบสอบโดยใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริมสำหรับครูชีววิทยา และ 6) …

Analyzing A Smartphone Battle Using Bass Competition Model, Maila Hallare, Alireza Hosseinkhan, Hasala Senpathy K. Gallolu Kankanamalage

CODEE Journal

Many examples of 2x2 nonlinear systems in a first-course in ODE or a mathematical modeling class come from physics or biology. We present an example that comes from the business or management sciences, namely, the Bass diffusion model. We believe that students will appreciate this model because it does not require a lot of background material and it is used to analyze sales data and serve as a guide in pricing decisions for a single product. In this project, we create a 2x2 ODE system that is inspired by the Bass diffusion model; we call the resulting system the Bass …

Reducing Food Scarcity: The Benefits Of Urban Farming, S.A. Claudell, Emilio Mejia

Journal of Nonprofit Innovation

Urban farming can enhance the lives of communities and help reduce food scarcity. This paper presents a conceptual prototype of an efficient urban farming community that can be scaled for a single apartment building or an entire community across all global geoeconomics regions, including densely populated cities and rural, developing towns and communities. When deployed in coordination with smart crop choices, local farm support, and efficient transportation then the result isn’t just sustainability, but also increasing fresh produce accessibility, optimizing nutritional value, eliminating the use of ‘forever chemicals’, reducing transportation costs, and fostering global environmental benefits.

Imagine Doris, who is …

A Critical Computing Curriculum Design Case: Exploring Tribal Sovereignty For Middle School Students, Kristin A. Searle, Aubrey Rogowski, Colby Tofel-Grehl, Mengying Jiang

Journal of Computer Science Integration

We report on our efforts to design an integrated computing curriculum for middle school students in Montana that is in line with the Kapor Center’s focus on culturally sustaining-revitalizing pedagogies. Montana provides a unique context for doing this work because a state constitutional mandate requires all K-12 students to learn about tribal histories and cultures through Indian Education For All (IEFA). IEFA centers around seven essential understandings about Indigenous peoples in Montana that are integrated across content areas. In addition, implementation of Montana’s CS standards began in the 2021–2022 school year. In the curricular design, we sought to bring together …

Employing An Abolitionist, Critical Race Pedagogy In Cs: Centering The Voices, Experiences And Technological Innovations Of Black Youth, Tiera Tanksley

Journal of Computer Science Integration

This paper proposes a pedagogical extension of culturally responsive praxis called abolitionist, critical race pedagogy in CS. To showcase the power and potentiality of this pedagogy, this paper examines the experiences of 2 cohorts of Black high school students (n = 30) who participated in a critical race technology course that was taught during the dual pandemic of COVID-19 and anti-Black racism. The goal of this summer course was to employ an abolitionist, critical race pedagogy in CS to foster Black students’ ability to critically examine the ubiquity of anti-Black racism within the socio-technical architectures (e.g. code, data, algorithms and …

How To Intercept A High-Speed Rocket With A Pair Of Compasses And A Straightedge?, Yagub N. Aliyev

CODEE Journal

In this paper a nonlinear differential equation arising from an elementary geometry problem is discussed. This geometry problem was inspired by one of the proofs of the first remarkable limit discussed in a typical first semester undergraduate Calculus course. It is known that the involved differential equation can be reduced to Abel’s differential equation of the first kind. In this paper the problem was solved using an approximate geometric method which constructs a piecewise linear solution approximation for the curve. The compass tool of GeoGebra was extensively used for these constructions. At the end of the paper, some generalizations are …

Culturally Responsive-Sustaining Computational Thinking: Enactment In Elementary Classrooms, Victoria Macann, Aman Yadav

Journal of Computer Science Integration

Technology has increasingly permeated many aspects of everyday life and this evolution raises the need for individuals to understand how the digital world works and what opportunities and risks it brings (Nouri, Zhang, Mannila & Norén, 2019). For this to be an experience for everyone, we need to rethink how we integrate computational thinking (CT) and provide teachers with tools to center their students’ identities, experiences, and cultures in the classroom. In this paper, we present two case studies of primary (elementary) teachers from a full primary (student ages 5–13) semi-rural school in the North Island of New Zealand that …

Library Steam Kits: Developing Circulatable Curriculum For Community Steam Learning, Daphne Fauber, Ashley Fletcher

Purdue Journal of Service-Learning and International Engagement

Public libraries serve as repositories for a movement described as cultivation of the Library of Things. In the wake of COVID-19, the West Lafayette Public Library enhanced its existing Library of Things collection through the creation of science, technology, engineering, art, and mathematics (STEAM) kits. Since 2017, the West Lafayette Public Library has held regular free STEAM programs for the community; those programs were put on hold during the height of the COVID-19 pandemic, which concurred with a library renovation. These kits provide the community with the ability to learn STEAM concepts at home engaging, hands-on activities that may otherwise …

Indianapolis Gems Club: Engagement In Informal Mathematics And Science Learning, Maria Eloisa Nuguid

Purdue Journal of Service-Learning and International Engagement

There continues to be a need for the representation of women in science, technology, engineering, and mathematics (STEM) fields. To address this need, the Girls Excelling in Mathematics and Science (GEMS) research team at Purdue started a GEMS club at Lew Wallace School in Indianapolis, referred to as Indy GEMS Club. GEMS research assistants Maria Eloisa Nuguid, Yi Zhu, and Grace Gochnauer worked with Professor Elizabeth Suazo-Flores. This article is a description of the first Indy GEMS Club experience that consisted of hands-on activities created by GEMS founder Laura Reasoner Jones. The activities were hidden Legos, cup stacking, building a …

A Review Of “Making Black Girls Count In Math Education: Black Feminist Vision For Transformative Teaching, Michelle Craddock Guinn

Feminist Pedagogy

No abstract provided.

Feminist Biology: Towards Gender Equity In The Biology Curriculum, Nicole Danos, Carla Y. Bonilla, Sofia Leung

Feminist Pedagogy

The current curriculum in STEM is a product of historically unequal representation of genders in the science community. As a result, most attention has been given to male biology, creating a knowledge gap that has affected our social and political perspectives, such as an underinvestment in women’s health research. Feminist biology seeks to provide equal time and weight to the impact of sex as a biological factor, using inclusive definitions of biological sex that go beyond the male/female binary. Feminist pedagogy is a method of teaching that involves engaged learning and reflection in order to create a community of learners …

Centering Equity In Stem Teaching: Stem Ideas That Change The World, Ileana Vasu

Feminist Pedagogy

No discussion on equity/inequity makes sense without bringing power into that discussion. As instructors we need to ask questions such as “who decides and controls what knowledge is”, “whose identities are empowered and whose are erased”, “who has access and opportunity and who doesn’t”. Traditional teaching in STEM, including mathematics, assumes knowledge is objective, transmittable, repeatable to everyone. When educators follow a traditional curriculum, just like their teachers before them, they do so thinking their methods ensure equality and objectivity. These practices not only deny the role that Western patriarchal cultures have played in creating these so-called equitable practices, but …