Co-present learning with tablets in primary school

Abstract

The present thesis investigates co-present collaborative and embodied learning with a touch interface (tablet) in a primary school context, in the domain of mathematics learning (proportional thinking). To this end, this thesis elaborates on theoretical and methodological considerations relevant to this research topic, namely computer-supported collaborative learning (CSCL), embodied cognition and embodied learning environments, multifaceted learning processes and their significance for learning, the domain of proportional reasoning and the Proportion learning environment, and last, research methods for capturing children’s experiences and learning processes in this specific context. The four studies presented in this thesis provide different angles on the main topic of co-present learning with tablets: Study I (Schmitt & Weinberger, 2018) focuses on computer-supported collaborative learning research and learning scenarios in primary and secondary education, both computer-mediated and copresent, and identifies challenges, such as coordination issues or overly playful behavior, along with strategies to address these challenges, such as scaffolding learners. Study II (Schmitt, Rick, & Weinberger, 2019) focuses on the development of methods for research with children; based on the findings that currently available survey tools often do not suffice in adequately capturing children’s experience of a technology intervention, a new tool (BiCo) is being developed and tested, with the obtained results being in support of this new instrument. Study III (Schmitt & Weinberger, 2019) investigates the effects of strategy and verbalization prompts in collaborative embodied learning, with the key finding that verbalization prompts have diverse effects, like enhancing the quality of dialogue, but also increasing the frequency of offtask behavior and negative emotions. Further, study IV (Schmitt, Tsovaltzi, & Weinberger, in preparation) explores the role of learning process heterogeneity on a cognitive and bodily dimension, suggesting that both homogeneous as well as heterogeneous learning processes can be advantageous depending on the dimension of interest. For example, while heterogeneous bodily processes improved performance in the app, homogeneous cognitive processes fostered knowledge convergence within the group. Upon presenting these four studies, the results are generally discussed, and directions for future research are provided, such as looking into the possible role of bodily transactivity, or developing methods for automatic analysis of learning processes.

Die vorliegende Doktorarbeit untersucht kopräsentes kollaboratives und verkörperlichtes Lernen mit einem Touchscreen-Interface (Tablet) im Grundschulkontext im Bereich des Mathematiklernens (proportionales Denken). Dazu elaboriert die vorliegende Arbeit theoretische und methodische Überlegungen, die relevant für dieses Forschungsthema sind, nämlich computer-unterstütztes kollaboratives Lernen (computer-supported collaborative learning, CSCL), verkörperlichte (embodied) Kognition und körperliche Lernumgebungen, verschiedene Facetten von Lernprozessen und deren Bedeutung für das Lernen, die Domäne des proportionalen Denkens und die Proportion-Lernumgebung, und schließlich Forschungsmethoden zur Erfassung der Erfahrungen der Kinder und der Lernprozesse in diesem spezifischen Kontext. Die vier in dieser Arbeit präsentierten Studien bieten unterschiedliche Zugänge zu diesem Hauptthema des kopräsenten Lernens mit Tablets: Studie I (Schmitt & Weinberger, 2018) fokussiert sich auf Forschung und Szenarien des computerunterstützten kollaborativen Lernens im Primar- und Sekundarbereich, sowohl computermediiert als auch kopräsent, und identifiziert Herausforderungen, wie Koordinationsbedarf oder übermäßig spielerisches Verhalten, sowie Strategien diesen Herausforderungen zu begegnen, wie zum Beispiel Scaffolding der Lernenden. Studie II (Schmitt, Rick, & Weinberger, im Druck) fokussiert sich auf die Entwicklung von Methoden zur Forschung mit Kindern; basierend auf Befunden, dass die gegenwärtig verfügbaren Fragebogen-Instrumente bezüglich der adäquaten Erfassung der Erfahrungen von Kindern bzgl. einer Technologieintervention nicht genügen, wird ein neues Instrument (BiCo) entwickelt und getestet, wobei die gewonnenen Ergebnisse dieses neue Instrument stützen. Studie III (Schmitt & Weinberger, 2019) untersucht die Effekte von Strategie- und Verbalisierungsprompts im Zusammenhang mit kollaborativem verkörperlichtem Lernen, mit den zentralen Befunden, dass Verbalisierungsprompts verschiedenartige Effekte haben, wie die Verbesserung der Dialogqualität, aber auch ein erhöhtes Vorkommen von Off-Task-Verhalten und negativen Emotionen. Weitergehend exploriert Studie IV (Schmitt, Tsovaltzi, & Weinberger, Manuskript in Vorbereitung) die Rolle von Lernprozessheterogenität auf einer kognitiven und einer körperlichen Dimension, und legt nahe, dass sowohl homogene als auch heterogene Lernprozesse vorteilhaft sein können, je nachdem welche Dimension von Interesse ist; zum Beispiel verbesserten heterogene körperliche Prozesse die Leistung in der App, während homogene kognitive Prozesse Wissenskonvergenz innerhalb der Gruppe förderten. Anschließend an die Präsentation dieser vier Studien werden die Ergebnisse allgemein diskutiert und Denkrichtungen für zukünftige Forschung dargelegt, wie zum Beispiel die Betrachtung der potentiellen Rolle von körperlicher Transaktivität, oder die Entwicklung von Methoden der automatischen Analyse von Lernprozessen.