Психологическая наука и образование
2020. Том 25. № 6. С. 77–87
doi:10.17759/pse.2020250607
ISSN: 1814-2052 / 2311-7273 (online)
Мотивация учащихся к изучению естественных наук: межстрановой анализ взаимосвязи с уровнем естественно-научной грамотности
Аннотация
Общая информация
Ключевые слова: мотивация, естественно-научная грамотность, школьное образование, межстрановое исследование, PISA
Рубрика издания: Психология образования
Тип материала: научная статья
DOI: https://doi.org/10.17759/pse.2020250607
Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) в рамках научного проекта № 19-29-14190.
Для цитаты: Гетман А.В., Керша Ю.Д., Косарецкий С.Г. Мотивация учащихся к изучению естественных наук: межстрановой анализ взаимосвязи с уровнем естественно-научной грамотности // Психологическая наука и образование. 2020. Том 25. № 6. С. 77–87. DOI: 10.17759/pse.2020250607
Полный текст
Введение
Производство и эффективное использование научных знаний — ключевое условие благополучия человечества, его способности успешно отвечать на большие вызовы. Высокий темп освоения знаний в области естественных наук для создания новых технологий — важнейший фактор, определяющий конкурентоспособность национальной экономики и безопасность страны.
Естественно-научное образование является центральным элементом экономики знаний [23]. Качество образования в области естественных наук непосредственно связано с прогрессом в развитии науки в большинстве стран. По этой причине развитые страны прилагают немало усилий для создания эффективной системы естественно-научного образования, начиная со школьного уровня [23]. Кроме того, они ставят задачу поддержки мотивации учащихся к изучению естественных наук и развитию их талантов в этой области [8].
Естественно-научная грамотность — одна из трех областей внимания международного исследования PISA — признанного инструмента сравнительной оценки конкурентоспособности национальных систем образования. PISA измеряет навыки использования 15-летними подростками научных знаний. Результаты российских школьников в исследованиях естественно-научной грамотности PISA на протяжении нескольких циклов находятся на низком уровне, что вызывает обоснованное беспокойство [4]. По результатам исследования PISA-2018, достижения россиян в этой области ниже, чем по математической и читательской грамотности [1].
Повышение уровня естественно-научной грамотности российских школьников — приоритетная задача, в том числе в контексте цели Национального проекта «Образование» — вхождение России в число 10 стран с наиболее высоким качеством общего образования. Поиск резервов роста качества естественно-научного образования — важное направление исследовательской и аналитической работы. В качестве одного из наиболее важных факторов не только для формирования естественнонаучной грамотности, но и привлечения школьников в профессии данной предметной области позиционируются интерес и мотивация к изучению естествознания. [7; 11; 17]. В международном контексте разрабатываются и внедряются специализированные программы и проекты, направленные на повышение мотивации как в сфере естествознания, так и в других школьных предметах [14; 15; 25; 26]. Однако не всегда повышение мотивации оказывается связанным с улучшением академических результатов, особенно для естествознания [22].
В целом взаимосвязь учебной мотивации с академическими результатами изучена достаточно хорошо во многих исследовательских работах. Менее проработанным является вопрос об особенностях структуры мотивации и силе взаимосвязи отдельных видов мотивации с учебными достижениями в различных условиях. Открытым является вопрос, какие именно контекстные характеристики связаны с различающейся силой эффекта мотивации на достижения.
Между тем имеющиеся работы свидетельствуют о перспективе данного направления исследовательского поиска. Например, исследование, посвященное кросс-культурным сравнениям некогнитивных конструктов в мониторингах TIMSS и PISA, показало наличие положительной связи мотивации (инструментальной и интереса к предмету) с результатами PISA в большинстве включенных в анализ стран [13]. Что более важно, сила взаимосвязи этих двух конструктов с академическими достижениями оказалась неодинаковой в разных странах. Мотивация сильнее связана с достижениями PISA в таких странах, как Корея, Ирландия и Австралия, и в меньшей степени — в Аргентине и Чили. Исследователи предполагают, что силу этой взаимосвязи может определять социально-экономическое развитие стран. В свою очередь, подобные различия в силе связи в зависимости от странового контекста свидетельствуют о том, что в разных странах рост достижений с помощью повышения мотивации может быть неодинаковым: программы по повышению мотивации учащихся будут более эффективны в странах, где сила взаимосвязи выше.
Другое исследование на данных PISA, посвященное сравнению азиатских и западных стран, показало важность инструментальной мотивации в зависимости от культурного контекста. Для стран Запада была выявлена значимая положительная связь мотивации и достижений, в то время как в странах Азии взаимосвязь не была подтверждена [20]. Внутренняя мотивация, наоборот, предсказывала увеличение баллов для азиатских стран, а для выборки западных стран результаты не были столь согласованными.
Еще одним фактором, отвечающим за различия в силе связи между мотивацией и академическими достижениями в области естествознания, может быть непосредственно уровень последних. Было выявлено, что прирост в результатах при изменении мотивации оказывается выше для школьников, демонстрирующих низкий уровень естественно-научной грамотности. То есть эффект интервенций по повышению достижений через мотивацию должен быть выше среди тех, кто показывает низкие академические результаты в естествознании [12]. Это же может относиться и к средним показателям школьников по странам: там, где средние баллы учащихся по естествознанию ниже, программы повышения мотивации могут работать эффективнее.
Наиболее перспективными для изучения дифференцированного эффекта мотивации на академические достижения являются масштабные сравнительные международные исследования качества образования, в особенности PISA, включающие мотивацию в состав измеряемых факторов академических достижений среди нескольких стран [16]. Следует отметить, что в имеющихся исследованиях причин отставания российских школьников по уровню естественно-научной грамотности вопросы мотивации и потенциал ее повышения пока не попадали в фокус внимания [4; 6]. Какова сила связи разных видов мотивации с достижениями российских школьников в области естественно-научной грамотности PISA и в какой мере повышение отдельных видов мотивации потенциально может способствовать росту образовательных результатов — остается пока неизвестным. Ответы на эти вопросы помогут более обоснованно выбирать программы по повышению мотивации для роста естественно-научной грамотности в стране.
Таким образом, в данной работе проводится сравнительный межстрановой анализ на данных исследования PISA-2015 с целью изучения взаимосвязи различных видов мотивации с академическими результатами. Сравнение будет проведено между Россией и странами с наиболее высоким качеством естественно-научного образования.
В данной работе мы стремимся получить ответы на следующие исследовательские вопросы:
1. Как различаются средние показатели мотивации по данным PISA в России и в странах-лидерах в области естественных наук?
2. Как связаны результаты PISA по естественно-научной грамотности с уровнем различных видов мотивации учащихся в России и группе стран-лидеров? 3. Как различается сила взаимосвязи различных видов мотивации с результатами PISA по естественно-научной грамотности в России и группе стран-лидеров?
Методология исследования
Для измерения уровня мотивации учащихся были использованы данные сравнительного международного исследования PISA-2015. В 2015 году естественно-научная грамотность и организация образования 15-летних школьников в области естественных наук были в фокусе исследования. По этой причине в анкеты был включен блок вопросов, позволяющих оценить ряд аспектов, связанных с изучением естественно-научных дисциплин, в том числе и мотивацию.
Анализ проводился в два этапа. На первом этапе был проведен анализ с расчетом описательной статистики по России и странам-лидерам. На втором этапе проводился межстрановой многоуровневый регрессионный анализ связи результатов PISA по естествознанию с мотивацией учащихся. Для анализа были отобраны страны-лидеры в естественных науках, которые являются основными конкурентами России: Китай, США, Япония, Канада, Великобритания, Германия, Эстония. Критериями отбора стран выступили результаты PISA по естествознанию — выше среднего по странам- участникам исследования [19], а также совокупная публикационная активность в области естественных наук — первая десятка стран [5].
В построенных регрессионных моделях в качестве зависимой переменной выступали баллы PISA-2015 по естествознанию, а независимыми переменными были стандартизированные индексы трех видов мотивации учащихся, измеряемых в PISA: инструментальной мотивации; мотивации, ориентированной на академические достижения; мотивации, выраженной через интерес к изучению естественных наук. Индексы каждого из видов мотивации составлялись на основе блока вопросов. Индекс инструментальной мотивации был составлен из 4 вопросов анкеты PISA, связанных с желанием учащихся строить карьеру в области естественных наук. Индекс мотивации, ориентированной на достижения, был составлен из 5 вопросов анкеты, где учащиеся указывали, хотят ли они учиться лучше всех в классе по большинству предметов, считают ли они себя амбициозными и нацеленными на поиск лучших возможностей после выпуска из учебного заведения. Индекс мотивации, направленной на определение интереса учащихся к углубленному изучению естественных наук, был составлен на базе 5 вопросов анкеты, показывающих желание учащихся углубленно изучать дисциплины естественно-научного цикла, а также получать удовольствие от изучения естественно-научных материалов «продвинутого» уровня. Более подробно методика расчета индексов отражена в технической документации PISA [18]. Стоит отметить, что данные индексы являются сопоставимыми в разных странах и имеют хорошие психометрические показатели, доказывающие высокое качество инструмента [13; 18].
В качестве контрольных переменных в моделях использовались социально-демографические характеристики учащихся: пол, размер населенного пункта проживания (города- миллионники взяты за референтную группу), индекс социально-экономического и культурного статуса семьи. Также учитывалась характеристика размера школы, выраженная общим количеством учащихся.
Результаты
Для ответа на первый исследовательский вопрос был проведен описательный анализ по трем видам мотивации среди России и семи стран- лидеров в естественно-научном образовании (см. таблицу). Результаты расчетов показывают, что в среднем мотивация российских школьников к естествознанию даже выше, чем в некоторых странах-лидерах, от которых Россия значительно отстает в баллах PISA. Наиболее высокие показатели у россиян в сопоставлении с други ми странами по инструментальной мотивации — учащиеся значимо опережают сверстников из Германии, Японии и Эстонии. Что касается мотивации на достижения и интереса к предмету, то представители России оказываются более мотивированными, чем школьники в Германии и Японии.
Результаты многоуровневого регрессионного анализа в каждой из стран представлены в виде изменения баллов PISA при росте разных видов мотивации на одно стандартное отклонение (см. рис. 1). Проведенный анализ показал, что исследуемые виды мотивации связаны с академическими достижениями PISA по естествознанию неодинаково, а сила взаимосвязи различается в России и странах-лидерах.
Баллы PISA-2015 по естествознанию почти во всех странах оказались отрицательно связаны с инструментальной мотивацией. Исключением стала только Великобритания, где повышение данного типа мотивации связано с небольшим увеличением баллов тестирования. Другие виды мотивации, связанные с академическими достижениями и интересом к изучению естественных наук, наоборот, положительно связаны с баллами по естествознанию во всех рассматриваемых странах, что означает прирост в результатах при увеличении мотивации.
Наибольшую взаимосвязь с академическими достижениями в естествознании показывает интерес к изучению предметов естественно-на
учного цикла. В России тем не менее данная взаимосвязь по сравнению с другими странами является одной из наиболее слабых. Другими словами, повышение интереса к изучению естествознания для российских учащихся связано с меньшим приростом баллов PISA, нежели для представителей других стран. Например, при прочих равных рост интереса к естественным наукам связан с повышением PISA в 13 баллов для российских школьников и более 20 баллов в США, Канаде, Эстонии и Германии. Лидером в данном вопросе является Великобритания с приростом в 27 баллов, что вдвое превышает показатели России. Примечательно, что при этом в России не самый низкий средний у ровен ь интереса учащихся к изучению естествознания. Тем не менее даже в странах с более низким интересом к естествознанию в целом (Япония и Германия) сила его связи с баллами PISA оказывается значительно выше, чем в России.
Таблица
Описательная статистика (Россия и страны-лидеры)
|
|
Балл PISA (естествознание) |
Инструментальная мотивация — индекс |
Мотивация (академические достижения) — индекс |
Мотивация (интерес к предмету) — индекс |
||||
|
N |
Mean |
SD |
Mean |
SD |
Mean |
SD |
Mean |
SD |
Россия |
6036 |
486,6 |
84 |
0,24 |
0,84 |
-0,08 |
0,88 |
0,01 |
0,94 |
Канада |
20058 |
527,7 |
91,6 |
0,47 |
0,97 |
0,32 |
0,99 |
0,35 |
1,14 |
Германия |
6504 |
509,1 |
98,5 |
-0,24 |
1,03 |
-0,38 |
0,9 |
-0,16 |
1,21 |
Эстония |
5587 |
534,2 |
88,4 |
0,19 |
0,81 |
-0,02 |
0,86 |
0,17 |
1,01 |
Великобритания |
14157 |
509,2 |
96,6 |
0,37 |
0,98 |
0,46 |
0,93 |
0,13 |
1,08 |
Япония |
6647 |
538,4 |
93,6 |
-0,02 |
1,03 |
-0,51 |
1,01 |
-0,32 |
1,15 |
США |
5712 |
496,2 |
97,5 |
0,32 |
0,93 |
0,66 |
0,94 |
0,23 |
1,06 |
Китай |
9841 |
517,7 |
99 |
0,52 |
0,77 |
0,18 |
0,87 |
0,4 |
0,9 |
Рис. 1. Изменение баллов PISA по естествознанию при росте разных видов мотивации (результаты регрессионного анализа)
В случае мотивации, ориентированной на академические достижения, у российских школьников наряду с эстонскими заметен наибольший прирост в результатах. Выделяется на фоне других стран только Япония, в которой отсутствует значимая взаимосвязь данного типа мотивации и естественно-научной грамотности.
Стоит отметить, что при попытке выявить причины отрицательной взаимосвязи инструментальной мотивации с результатами PISA для российской выборки была обнаружена нелинейность данной связи (см. рис. 2). Наиболее высокие достижения по естествознанию показывают учащиеся с самым высоким и низким уровнем этого типа мотивации. Этим обусловлен незначительный разрыв в результатах учащихся с высокой и низкой мотивацией: разница в достижениях групп 10% учащихся с наиболее высокой и наиболее низкой мотивацией к построению карьеры в естественно-научной сфере составляет менее 1 балла. В то же время при среднем уровне инструментальной мотивации результаты учащихся в PISA-2015 могут быть более низкими. Из-за такого типа взаимосвязи при моделировании линейной модели был получен отрицательный коэффициент. Однако, как видно из результатов дополнительного анализа, связь инструментальной мотивации с академическими достижениями оказалась сложнее и имеет нелинейную форму.
Таким образом, наличие в большинстве случаев положительной взаимосвязи внутренней мотивации с результатами PISA позволяет считать, что повышение уровня мотивации может быть потенциальным направлением в работе по росту естественно-научной грамотности школьников. В данном исследовании вопрос о фактической причинно-следственной связи мотивации с достижениями не затрагивается. Тем не менее слабая взаимосвязь интереса к предмету и уровня естественно-научной грамотности в России побуждает искать ответ на вопрос о путях и препятствиях конвертации ресурса данного вида мотивации в академические результаты.
Рис. 2. Связь баллов PISA-2015 по естествознанию и инструментальной мотивации (Россия)
Выводы
Данное исследование позволило выявить особенности связи между различными видами мотивации учащихся к изучению естествознания и достижениями в области естественнонаучной грамотности PISA в России и странах-лидерах в области естественных наук. Полученные результаты могут иметь значение в контексте дискуссии о потенциальных способах роста образовательных результатов.
Проведенный анализ показал, что внутренняя мотивация значимо связана с образовательными результатами учащихся как в России, так и в странах-естественно-научных лидерах. В проанализированных странах именно интерес к предмету оказался сильнее всего связан с ростом баллов в PISA. Это соответствует исследованиям, подтверждающим, что единственным стабильным фактором достижений среди всех видов мотивации является именно интерес к предмету [24]. При этом у российских учащихся увеличение данного вида мотивации в среднем связано с гораздо меньшим приростом образовательных результатов по сравнению с общепризнанными странами-лидерами в области естественных наук. Даже в странах, где интерес к изучению естествознания ниже, чем в России, школьники тем не менее получают больший результат от повышения мотивации.
Выявленная особенность интересна тем, что при низких академических достижениях предполагалась более сильная взаимосвязь с мотивацией, чем в случае высоких достижений [12]. Это вызывает вопросы о том, что именно препятствует повышению естественно-научной грамотности российских школьников при наличии интереса к предмету и перспектив роста баллов. Одним из вероятных объяснений является устаревшее содержание российских программ образования в области естественных наук. Существующие программы и пособия мало ориентированы на применение знаний и умений учащихся для решения конкретных задач и не содержат исследовательского и экспериментального компонентов, необходимых для успешного освоения материала [1; 2; 3]. В этом плане изучение связи внутренней мотивации с содержанием программ и практик преподавания естественных наук может быть перспективным для подбора эффективных программ улучшения результатов.
Одновременно с этим в России была обнаружена одна из самых сильных взаимосвязей между естественно-научной грамотностью и мотивацией, ориентированной на академические достижения. Это делает актуальным проведение экспериментальных исследований для оценки потенциальной возможности влияния программ повышения именно данного вида мотивации на рост естественно-научной грамотности в российском контексте.
В обоих случаях внимания заслуживает изучение связи уровня мотивации и достижений с дополнительными занятиями естественными науками. Их роль уже известна по ряду экспериментальных исследований [9; 10; 27]. Сектор дополнительного образования характеризуется обширными возможностями применения интерактивных средств обучения, использования оборудования для естественно-научных экспериментов и исследований, наличием большого числа конкурсных мероприятий, что может компенсировать недостаток практикоориентированности школьных занятий. Программы повышения мотивации на основе использования цифровой среды также показывают хорошие результаты применения [15; 21]. В условиях роста масштаба государственной поддержки дополнительного образования и цифровизации образования в целом оценки сравнительной эффективности тех или иных подходов позволят сделать инвестиции более эффективными.
Литература
- В каком направлении развивается российская система общего образования? (по результатам международной программы PISA-2018) [Электронный ресурс].URL: http://www.centeroko.ru/ public.html (дата обращения: 20.06.2020).
- Ковалёва Г.С. Результаты международного исследования PISA: качество образования // Школьные технологии.2011.№ 4.С.193—200.
- Образовательные результаты и социальное неравенство в России / Капуза А.В.[и др.] // Вопросы образования.2017.№ 4.С.10—35.DOI:10.17323/1814-9545-2017-4-10-35
- Результаты международного сравнительного исследования PISA в России / Ковалева Г.С.[и др.] // Вопросы образования.2004.№ 1.С. 138—180.
- Россия в рейтинге стран по публикационной активности ученых: естественные и точные науки [Электронный ресурс].URL: https://issek.hse.ru/ news/221554522.html (дата обращения: 20.06.2020).
- Состояние естественнонаучного образования в российской школе по результатам международных исследований TIMSS и PISA / Пентин А.Ю.[и др.] // Вопросы образования.2018.№ 1.С.79—109.DOI:10.17323/1814-9545-2018-1-79-109
- Aeschlimann B., Herzog W., Makarova E.How to foster students’ motivation in mathematics and science classes and promote students’ STEM career choice.A study in Swiss high schools // International Journal of Educational Research.2016.Vol.79.P.31—41.DOI:10.1016/j.ijer.2016.06.004
- Chandrasena W. et al. Seeding Science Success: Psychometric Properties of Secondary Science Questionnaire on Students’ Self-Concept, Motivation, and Aspirations // Australian Journal of Educational & Developmental Psychology.2014.Vol.14.P.186—201.
- Eastwell P., Rennie L.Ă. Using Enrichment and Extracurricular Activities to Influence Secondary Students’ Interest and Participation in Science // Science Education Review.2002.Vol.1.No.4.
- Fenichel M. et al. Surrounded by sciencelearning science in informal environments.2010.no.507.2 F4.
- Fortier M.S., Vallerand R.J., Guay F. Academic motivation and school performance: Toward a structural model // Contemporary educational psychology.1995.Vol.20.No.3.P.257—274.DOI:10.1006/ ceps.1995.1017
- Gamboa L.F., Rodríguez Acosta M., García- Suaza A. Differences in motivations and academic achievement // Lecturas de Economía.2013.Vol.78.P.9—44.
- He J., Barrera-Pedemonte F., Buchholz J. Cross-cultural comparability of noncognitive constructs in TIMSS and PISA // Assessment in Education: Principles, Policy & Practice.2019.Vol.26.No.4.P.369—385.DO I:0.1080/0969594X.2018.1469467
- Hulleman C.S., Harackiewicz J.M. Promoting interest and performance in high school science classes // Science.2009.Vol.326 (5958).P.1410— 1412.DOI:10.1126/science.1177067
- Kuo M.J. How does an online game based learning environment promote students’ intrinsic motivation for learning natural science and how does it affect their learning outcomes? // First IEEE International Workshop on Digital Game and Intelligent Toy Enhanced Learning (DIGITEL’07).2007.P.135—142.DOI:10.1109/DIGITEL.2007.28
- Nagengast B., Marsh H.W. Motivation and engagement in science around the globe: Testing measurement invariance with multigroup structural equation models across 57 countries using PISA 2006 // Handbook of international large-scale assessment.Background, technical issues, and methods of data analysis.2014.P.317—344.
- OECD.PISA 2015 results (Volume I): Excellence and equity in education.Paris: OECD Publishing, 2016.
- OECD.Scaling Procedures and Construct Validation of Context Questionnaire Data // PISA 2015 Technical Report, 2017.
- Peña-López I. et al. PISA 2015 results (Volume I).Excellence and equity in education.2016.
- Ross S.P. Motivation correlates of academic achievement: Exploring how motivation influences academic achievement in the PISA 2003 dataset: PhD (Psychology) Thesis.2008.
- Spandana B., Rani R.N., Devi S.S.Students’ Motivation towards Science Learning (SMTSL) — An Intervention with Video and Quizzes // Current Journal of Applied Science and Technology.2020.P.85—91.DOI:10.9734/cjast/2020/v39i430534
- Spinath B. et al. Predicting school achievement from general cognitive ability, self-perceived ability, and intrinsic value // Intelligence.2006.Vol.34.No.4.P. 363—374.DOI:10.1016/j.intell.2005.11.004
- Taştan S. et al. The impacts of teacher’s efficacy and motivation on student’s academic achievement in science education among secondary and high school students // Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education.2018.Vol.14.№ 6.P. 2353— 2366.DOI:10.29333/ejmste/97832
- Taylor G. et al. A self-determination theory approach to predicting school achievement over time: The unique role of intrinsic motivation // Contemporary Educational Psychology.2014.Vol.39.No.4.P.342— 358.DOI:10.1016/j.cedpsych.2014.08.002
- Wigfield A., Wentzel K.R. Introduction to motivation at school: Interventions that work // Educational Psychologist.2007.Vol.42.No.4.P.191—196.DOI:10.1080/00461520701621038
- Wijsman L.A. et al. Promoting performance and motivation through a combination of intrinsic motivation stimulation and an extrinsic incentive // Learning Environments Research. 2019.Vol.22.No.1.P.65— 81.DOI:10.1007/s10984-018-9267-z
- Wu X. et al. The essential characteristics of museum-based science learning and its influential factors // Journal of Beijing Normal University (Social Science).2009.Vol.5.P.13—19.
Информация об авторах
Метрики
Просмотров
Всего: 776
В прошлом месяце: 18
В текущем месяце: 38
Скачиваний
Всего: 376
В прошлом месяце: 2
В текущем месяце: 6