نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• یاسمن علی محمدی ¹
• هادی پورشافعی ¹
• محمد علیزاده جمال ²

¹ گروه علوم تربیتی و روانشناسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

² گروه آموزش ریاضی، دانشگاه فرهنگیان، صندوق پستی 889-14665، تهران، ایران

چکیده

پیشینه و اهداف: مطالعات نشان داده‌اند که ادغام فناوری در آموزش ریاضی با بهره‌گیری از مدل محتوایی-پدالوژیکی و فناورانه (TPACK) می‌تواند عملکرد تحصیلی دانش‌آموزان را بهبود بخشد. نرم‌افزار جئوجبرا به‌عنوان ابزاری پویا، درک مفاهیم انتزاعی هندسه را تسهیل می‌کند و یادگیری را قوت می‌بخشد. بااین‌حال، چالش‌هایی مانند کمبود مهارت معلمان، محدودیت‌های فنی و نابرابری دسترسی به تجهیزات، بهره‌برداری کامل از این فناوری را محدود کرده است. در ایران، پژوهش‌های محدودی به بررسی تأثیر TPACK و جئوجبرا در دورۀ ابتدایی پرداخته‌اند که این شکاف پژوهشی، ضرورت انجام مطالعۀ حاضر را نشان می‌دهد.  این پژوهش با هدف بررسی تأثیر روش تدریس مبتنی بر مدل TPACK، با استفاده از نرم‌افزار جئوجبرا بر عملکرد تحصیلی و تجربیات یادگیری دانش‌آموزان پایۀ پنجم ابتدایی در مباحث تقارن، محیط، مساحت و حجم انجام شد.
روش‌ها‌: این پژوهش با رویکرد ترکیبی تبیینی انجام شد. جامعۀ آماری شامل دانش‌آموزان دختر پایۀ پنجم بجنورد در سال 1403-1402 بود. ۶۰ دانش‌آموز با روش همتاسازی در دو گروه آزمایش و کنترل (هرکدام ۳۰ نفر) قرار گرفتند. ابزار کمّی، آزمون محقق‌ساخته با پایایی بالا (آلفای کرونباخ > 9/0) و ابزار کیفی، مصاحبۀ نیمه‌ساختاریافته بود. گروه آزمایش طی ۲۱ جلسۀ ۴۰دقیقه‌ای با جئوجبرا و مدل TPACK و گروه کنترل با روش سنتی آموزش دیدند. داده‌های کمّی با تحلیل کوواریانس با استفاده از نرم‌افزار SPSS و داده‌های کیفی با تحلیل مضمون بررسی شدند.
یافته‌ها: یافته‌های کمّی، حاصل از طرح شبه‌تجربی با پیش‌آزمون و پس‌آزمون، نشان داد که آموزش مبتنی بر جئوجبرا تأثیر مثبت و معناداری بر عملکرد تحصیلی دانش‌آموزان در هر چهار مبحث داشت. نتایج تحلیل کوواریانس  با (513/30 F= و  05/0 Sig<و اندازه اثر349/0) برای تقارن،(777/35 F= و 05/0 Sig<و اندازه اثر390/0) برای مساحت، (254/23 F= و  05/0 Sig< و اندازه اثر311/0) برای حجم و (094/24 F= و 05/0Sig< و اندازه اثر301/0) برای محیط، برتری گروه آزمایش را تأیید کرد. یافته‌های کیفی، از تحلیل مضمون مصاحبه‌های نیمه‌ساختاریافته با ده دانش‌آموز گروه آزمایش، مضامینی شامل جذابیت بصری و تعاملی جئوجبرا، تسهیل درک مفاهیم هندسی، افزایش انگیزه، تقویت همکاری گروهی، کاهش اضطراب ریاضی و چالش‌های فنی را آشکار کرد. این نتایج، پتانسیل TPACK و جئوجبرا را در بهبود آموزش ریاضی ابتدایی نشان می‌دهد؛ هرچند ضرورت رفع موانع فنی را نیز برجسته می‌کند.
نتیجه‌گیری:  این پژوهش با هدف بررسی تأثیر روش تدریس مبتنی بر مدل TPACK با استفاده از نرم‌افزار جئوجبرا بر عملکرد تحصیلی و تجربیات یادگیری دانش‌آموزان پایۀ پنجم ابتدایی در درس ریاضی نشان داد که این رویکرد می‌تواند به‌عنوان استراتژی مؤثر در بهبود یادگیری مفاهیم ریاضی و تقویت مهارت‌های شناختی و اجتماعی دانش‌آموزان عمل کند. نتایج کلی حاکی از پتانسیل زیاد این روش در ارتقای کیفیت آموزش ریاضی و ایجاد محیطی پویا برای یادگیری است. این یافته‌ها کاربردهای مهمی در طراحی برنامه‌های درسی مبتنی بر فناوری و بهبود روش‌های تدریس در دورۀ ابتدایی دارند و می‌توانند به تدوین سیاست‌های آموزشی برای ادغام فناوری در کلاس‌های درس کمک کنند. از محدودیت‌های پژوهش می‌توان به تمرکز بر دانش‌آموزان دختر در منطقۀ جغرافیایی خاص و مدت‌زمان محدود مداخلۀ آموزشی اشاره کرد. موانع شامل کمبود تجهیزات فناوری در برخی مدارس، ناکافی‌بودن مهارت‌های اولیۀ دانش‌آموزان در کار با نرم‌افزار و مشکلات فنی مانند قطعی اینترنت بود که اجرای مداخله را در مواردی با چالش مواجه کرد. پیشنهاد می‌شود مطالعات آتی تأثیر این روش را در سایر پایه‌های تحصیلی و موضوعات درسی بررسی کنند. نتایج این پژوهش می‌تواند در توسعۀ برنامه‌های آموزشی فناوری‌محور، طراحی کارگاه‌های آموزشی برای معلمان و بهبود دسترسی به ابزارهای دیجیتال در نظام آموزشی استفاده کند. این رویکرد به‌ویژه می‌تواند در کاهش نابرابری‌های آموزشی و ارتقای کیفیت یادگیری در مناطق کم‌برخوردار مؤثر باشد. 

کلیدواژه‌ها

• مدل TPACK
• جئوجبرا
• آموزش ریاضی
• عملکرد تحصیلی
• تجربیات یادگیری

موضوعات

• فناوری آموزش

عنوان مقاله [English]

The impact of teaching method based on the Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) model on academic performance and learning experiences of elementary school students in mathematics

نویسندگان [English]

• Y. Alimohammadi ¹
• H. Pourshafei ¹
• M. Alizadehjamal ²

¹ Department of Educational Sciences and Psychology, University of Birjand, Birjand, Iran

² Department of Mathematics Education, Farhangian University, P.O. Box 14665-889, Tehran, Iran

چکیده [English]

Background and Objectives: Research has shown that integrating technology into mathematics education through the Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) model can enhance students' academic performance. GeoGebra, as a dynamic tool, facilitates the understanding of abstract geometric concepts and strengthens learning. However, challenges such as teachers' lack of skills, technical limitations, and unequal access to equipment have restricted the full utilization of this technology. In Iran, limited studies have explored the impact of TPACK and GeoGebra in elementary education, highlighting the research gap and the necessity of the present study. This study aimed to investigate the impact of a teaching method based on the TPACK model, using GeoGebra software, on the academic performance and learning experiences of fifth-grade elementary students in topics related to symmetry, perimeter, area, and volume.
Methods: This research was conducted using a sequential explanatory mixed-methods approach. The population consisted of fifth-grade female students in Bojnurd during the 2023-2024 academic year. Sixty students were matched and assigned to experimental and control groups (30 each). The quantitative tool was a researcher-made test with high reliability (Cronbach’s alpha > 0.9), and the qualitative tool was semi-structured interviews. The experimental group received 21 sessions of 40-minute instruction using GeoGebra and the TPACK model, while the control group was taught traditionally. Quantitative data were analyzed by Analysis of Covariance (ANCOVA) using  SPSS, and qualitative data were examined through thematic analysis.
Findings: The quantitative findings, derived from a quasi-experimental design with pre-test and post-test, showed that GeoGebra-based instruction had a significant positive impact on students' academic performance across all four topics. The result of ANCOVA confirmed the superiority of the experimental group, with results for symmetry (F = 30.513, Sig < 0.05, partial η_p² = 0.349), area (F = 35.777, Sig < 0.05, partial η_p² = 0.390), volume (F = 23.254, Sig < 0.05, partial η_p² = 0.311), and perimeter (F = 24.094, Sig < 0.05, partial η_p² = 0.301). The qualitative findings, based on thematic analysis of semi-structured interviews with 10 students from the experimental group, revealed themes including the visual and interactive appeal of GeoGebra, facilitation of geometric concept understanding, increased motivation, enhanced group collaboration, reduced math anxiety, and technical challenges. These results demonstrate the potential of TPACK and GeoGebra in improving elementary mathematics education, while also highlighting the need to address technical barriers.
Conclusion: This study, aimed at examining the impact of a TPACK-based teaching method using GeoGebra on the academic performance and learning experiences of fifth-grade elementary students in mathematics, demonstrated that this approach can serve as an effective strategy for enhancing the learning of mathematical concepts and strengthening students' cognitive and social skills. The overall findings indicate the high potential of this method in improving the quality of mathematics education and creating a dynamic learning environment. These results have significant implications for designing technology-based curricula and improving teaching methods in elementary education, contributing to the development of educational policies for integrating technology into classrooms. Limitations of the study include its focus on female students in a specific geographic area and the short duration of the educational intervention. Challenges included a lack of technological equipment in some schools, students' insufficient initial skills in using the software, and technical issues such as internet outages, which occasionally hindered the intervention. Future studies are recommended to explore the impact of this method across other grade levels and subjects. The findings can be utilized in developing technology-driven educational programs, designing teacher training workshops, and improving access to digital tools in the education system. This approach could be particularly effective in reducing educational inequalities and enhancing learning quality in underserved areas.

کلیدواژه‌ها [English]

• TPACK
• GeoGebra
• Mathematics Education
• Academic Performance
• Learning Experiences

COPYRIGHTS 
© 2025 The Author(s).  This is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/)