Investigating the role of spatial ability as a factor of human intelligence in technology education: Towards a causal theory of the relationship between spatial ability and STEM education

Abstrakt

Utbildning är ett mycket komplext forskningsområde, där många olika parametrar påverkar undervisningen och inverkar på lärandet. En viktig parameter är den mänskliga intelligensen som anses ha en relativt stor effekt på hur studenter presterar i skolan. Därför finns det ett behov av att ytterligare utveckla förståelsen kring relationen mellan intelligens och utbildningsresultat. Det finns flera forskningsparadigm att förhålla sig till vid studier av mänsklig intelligens. I synnerhet ett paradigm, den psykometriska traditionen, eller som vi idag kallar området, psykometriska mätningar, har gett oss många viktiga insikter med betydelse för STEM-utbildning. Ett viktigt bidrag är den stora mängd empiri som samlats och visat att spatial förmåga inverkar på möjligheten att prestera inom STEM. Men, samtidigt som att vi nu vet att detta samband finns är det ännu inte bekräftat vad som orsakar detta samband.
Syftet med denna avhandling är att utveckla en empiriskt baserad teori som kan bekräfta detta orsakssamband. Fem studier har genomförts, vilka alla är beskrivna i avhandlingens artiklar. Forskningen har genomförts i en teknikdidaktisk kontext och första artikeln beskriver därför den epistemologiska positionen av teknikundervisning inom STEM. Med utgångspunkt i de bevis som visar att spatial förmåga är viktigt för lärande inom matematik, naturvetenskap och ingenjörsutbildning undersöktes i artikel två om detta också är relevant för teknikämnet. I artikel tre ges en detaljerad definition för spatial förmåga som tagits fram genom en syntes av nutida forskning. Studien visar empiriskt på vilket sätt spatial förmåga påverkar lärande inom STEM. I artikel fyra undersöks den upplevda betydelsen av spatial förmåga i relation till faktisk intelligens i en teknikutbildningskontext. Slutligen, i artikel fem, så undersöks det psykometriska förhållandet mellan spatial förmåga och flytande intelligens (Gf) baserat på en hypotes som tagits fram utifrån framtagna resultat i de tidigare artiklarna.
Resultaten från denna avhandling illustrerar att man till en viss del kan förutspå flytande intelligens (Gf) genom att mäta visualiseringsförmåga (Vz), minnesomfång (MS) och förmågan att föra ett induktivt resonemang (I). Detta resonemang visar på flera parametrar som påverkar studieresultat inom STEM. Detta samband ger en kausal förklaring till vilken del av den mänskliga intelligensen som är viktigt för utbildning inom STEM om man antar att STEM är ett område som är både kreativt, innovativt och tillämpbart. Resultaten visar också att den som är i stånd att lära sig använder problemlösningsstrategier som ligger i linje med sina kognitiva styrkor, det vill säga att de som inte har en välutvecklad spatial förmåga till stor del kan utveckla andra strategier för att lösa problem. Variationen av vilken sorts kunskap som används har också betydelse för hur man använder sin spatiala förmåga, där t.ex. det inom teknikämnet inte bara är ämneskunskaper som är viktiga för att vara duktig inom teknik, utan där det också värderas hur bra man är på att lösa nyfunna problem. Denna typ av resonemang ger oss en insikt i hur teknikämnet kan ge oss en vidare syn på vad intelligens inom STEM är. Konsekvenserna kring resultaten diskuteras i avhandlingen där jag särskilt inriktar mig på resultatens teoretiska validitet och på hur dessa resultat kan tillämpas i pedagogiska sammanhang.