home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Resource Library: Multimedia / Resource Library: Multimedia.iso / hypertxt / msdos / montana0 / jnq.010 < prev    next >
Text File  |  1993-03-10  |  20KB  |  376 lines

  1. Journal of Technology Education   Volume 4, Number 1       Fall 1992
  2.  
  3.           A Comparison of Principles of Technology
  4.           and High School Physics Student Achievement Using a
  5.           Principles of Technology Achievement Test
  6.  
  7.           John Dugger and David Johnson
  8.  
  9.  
  10.                Society has traditionally taken the position that
  11.           education is a primary means of achieving national goals.
  12.           Unfortunately, we have never collectively agreed upon "what
  13.           kind" of education is needed--general or vocational.  The
  14.           present K-12 public educational system in the United States
  15.           is comprised of general and vocational education tracts.
  16.                Historically, one of the goals of vocational education
  17.           has been to provide entry-level job skills.  In contrast,
  18.           general education, as the title implies, has attempted to
  19.           equip students for living or for further education.  In
  20.           preparing students to enter the workforce, vocational
  21.           education can provide an opportunity to obtain hands-on
  22.           experiences with many of the theoretical concepts presented
  23.           within the general education classes.  Many secondary
  24.           education students, however, never take vocational courses
  25.           because they do not view them as relevant to college
  26.           preparation (Meier, 1991).  Conversely, many vocational
  27.           education students are not taught the theoretical
  28.           mathematics and science concepts that are needed to cope
  29.           with a rapidly changing society.
  30.                Vocational education has been considered a separate
  31.           discipline within the broad context of education and has
  32.           been in continuous competition with general education for
  33.           students and resources.  Vocational education has been
  34.           concerned with providing people with gainful employment
  35.           after graduation.  A "Blue Collar" affiliation is
  36.           considered undesirable by those students wanting to attend
  37.           college or obtain further education.  The unfortunate
  38.           outcome is that the average high school graduate is
  39.           "nonfunctional" in our modern society (Cummins, 1989).
  40.                If education is designed to help the individual attain
  41.           self-fulfillment in a technologically complex,
  42.           work-oriented society, then education must be a synthesis
  43.           of both general and vocational education.  Anything less
  44.           jeopardizes the individual's opportunity for
  45.           self-fulfillment.
  46.                A knowledge of how to integrate mathematics and
  47.           science into technology is a necessity in today's society
  48.           and those individuals who cannot function at that level
  49.           will effectively be disenfranchised from participating
  50.           fully in our national life.  In fact, those citizens not
  51.           educated in science will be unable to make informed
  52.           decisions regarding such issues as nuclear energy,
  53.           radiation, and pollution (The National Commission on
  54.           Excellence in Education, 1983).
  55.                Many Iowa high school vocational education programs
  56.           provide minimal exposure to anything beyond basic
  57.           principles of mathematics and science.  Consequently,
  58.           students choosing the vocational rather than general
  59.           education track run the risk of not obtaining an adequate
  60.           mathematics and science background. They will be incapable
  61.           of comprehending the technologically complex society of the
  62.           1990s and beyond.  This common occurrence might be avoided
  63.           by establishing a stronger relationship between general and
  64.           vocational education programs at the high school level.
  65.                Newly approved federal legislation has been designed
  66.           to improve existing vocational programs by strengthening
  67.           the linkage with general education in the areas of
  68.           mathematics and science.  The Carl D. Perkins Acts of 1984
  69.           provided considerable emphasis on the importance of
  70.           mathematics and science principles within vocational
  71.           education programs, and was seen as a positive step toward
  72.           better academic relationships between vocational and
  73.           general education programs.  The newly approved Carl D.
  74.           Perkins Vocational and Applied Technology Education Act of
  75.           1990 became law on September 25, 1990.  In signing this
  76.           law, President George Bush authorized $1.6 billion in
  77.           federal funds to improve:
  78.  
  79.                ...educational programs leading to academic and
  80.           occupational skills competencies needed to work in a
  81.           technologically advanced society (Section 2).
  82.  
  83.                The Perkins Act of 1990 holds considerable opportunity
  84.           for both vocational and general education in building and
  85.           reinforcing what Erekson and Herschbach (1991) refer to as
  86.           "strategic partnerships."  These collaborative efforts can
  87.           be instrumental in providing educational programs which
  88.           integrate vocational and general education concepts, making
  89.           them relevant in today's technological society.
  90.                One promising development designed to infuse general
  91.           education mathematics and science concepts into the high
  92.           school vocational education curriculum is entitled
  93.           Principles of Technology (PT).  This program was developed
  94.           by the Center for Occupational Research and Development
  95.           (CORD) in Waco, Texas in the mid 1980s to supplement
  96.           vocational offerings in secondary programs.
  97.  
  98.           PRINCIPLES OF TECHNOLOGY--PURPOSES AND DESCRIPTION
  99.                The PT program is a two-year, high school course in
  100.           applied physics, made up of fourteen units, each
  101.           investigating an important principle.  The content for each
  102.           module is specified in Figure 1.  Each of the individual
  103.           fourteen concept modules is studied within the context of
  104.           electrical, mechanical, fluid and thermal energy systems.
  105.  
  106.  
  107.           FIRST YEAR CONCEPTS
  108.                      Force
  109.                      Work
  110.                      Rate
  111.                      Resistance
  112.                      Energy
  113.                      Power
  114.                      Force Transformation
  115.  
  116.  
  117.           SECOND YEAR CONCEPTS
  118.                      Momentum
  119.                      Waves and vibration
  120.                      Energy conversions
  121.                      Transducers
  122.                      Radiation
  123.                      Optical systems
  124.                      Time constraints
  125.  
  126.  
  127.           FIGURE 1.  Principles of Technology Concepts
  128.  
  129.                The physics concepts are taught within a laboratory
  130.           setting, which allows students to obtain both theory and
  131.           hands-on application of each principle.  The students
  132.           enrolled in the PT program are from the vocational
  133.           education track and not typically enrolled in physics
  134.           courses.  For the most part, PT courses in Iowa are taught
  135.           by industrial technology teachers.  In Iowa, industrial
  136.           technology education is included under the vocational
  137.           umbrella.  The primary benefit of the PT curriculum is the
  138.           emphasis on application skills using mathematics and
  139.           science concepts.
  140.  
  141.           PURPOSE OF THE STUDY
  142.                Since the State of Iowa had invested heavily in the
  143.           Principles of Technology program through vocational
  144.           education, it was important to complete a summative
  145.           evaluation of this program.  The amount of achievement
  146.           gained by students based on exposure to the first year
  147.           Principles of Technology program was of interest to the
  148.           State of Iowa and program developers.  Since the program
  149.           was designed to cover basic physics concepts, it was also
  150.           important to compare the gain with any gain that was due to
  151.           exposure to a basic high school physics class.
  152.           Accordingly, the purpose of this study was to compare
  153.           student achievement regarding certain basic physics
  154.           concepts between students who had completed first year
  155.           Principles of Technology and students who had completed
  156.           high school Physics.
  157.  
  158.           METHOD OF STUDY
  159.                The methodology employed in this study included
  160.           population and sampling procedures, instrument development
  161.           procedures, data collection, and data analysis.  A pre-test
  162.           post-test control design was utilized with two treatment
  163.           groups.  The following figure depicts this design.
  164.  
  165.  
  166.           Principles of Technology       T1  X1   T2
  167.           Physics                        T1  X2   T2
  168.           Control                        T1       T2
  169.  
  170.           T1 = Pre-
  171.           T2 = Post-
  172.           X1 = PT Treatment
  173.           X2 = Physics Treatment
  174.  
  175.           FIGURE 2. Research Design Model
  176.  
  177.           POPULATION AND SAMPLE
  178.                The population for this study was all secondary
  179.           vocational programs in Iowa where Principles of Technology
  180.           was offered.  With more than 50 sites of implementation,
  181.           Iowa was a good location for the study.  The sites were at
  182.           various stages of implementation. Sixteen sites had offered
  183.           the program for two years or more.  In order to obtain a
  184.           better estimate of the effectiveness of the program, only
  185.           sites that had offered the program for at least two years
  186.           were utilized.  Therefore, the sample included these 16
  187.           Iowa sites.
  188.                Of these sites, 14 programs were being taught by
  189.           industrial technology education teachers who had
  190.           participated in one two-week workshop to prepare for
  191.           teaching the Principles of Technology.  The remaining two
  192.           sites were taught by certified Iowa high school physics
  193.           teachers.  During the data collection for the first year
  194.           programs, one program taught by an industrial technology
  195.           education teacher failed to complete the study.  Therefore,
  196.           the sample for this study consisted of 15 Iowa high schools
  197.           where Principles of Technology and physics were taught as a
  198.           part of the regular curriculum.
  199.  
  200.           INSTRUMENT DEVELOPMENT
  201.                The procedure involved the generation of a test item
  202.           bank covering all objectives for the first seven units or
  203.           the first year of Principles of Technology.  Conversations
  204.           with many people involved with the course suggested that
  205.           during the first year only six units could be covered
  206.           rather than seven. Therefore, the questions on the
  207.           instrument were limited to only those first six units. The
  208.           item bank was generated by participants and project staff
  209.           at Iowa State University during the summer Principles of
  210.           Technology workshops.  Multiple items for each objective
  211.           were generated.  These items were then examined by the
  212.           project staff and modified to improve clarity and assure
  213.           good testing procedure.  Five secondary physics teachers
  214.           and one community college physics instructor were hired to
  215.           revise items as necessary to standardize terminology that
  216.           may differ in Principles of Technology materials and Iowa
  217.           high school physics materials.  It was determined that a
  218.           number of terms differed and where differences existed,
  219.           both the Principles of Technology term and the term found
  220.           in typical physics textbooks or materials were used.
  221.                These items were then formed into 40 question unit
  222.           tests and administered at the 15 sites.  An analysis of the
  223.           six unit test yielded degree of difficulty scores for each
  224.           item and the degree to which each item correlated with the
  225.           total unit score.  This information was utilized in the
  226.           selection of items to be included in the overall first year
  227.           Principles of Technology instrument.  This instrument
  228.           consisted of 120 questions and covered each of the six
  229.           units.
  230.  
  231.           DATA COLLECTION
  232.                The data collection phase involved two steps.  The
  233.           first step was the administration of the pre-test, a form
  234.           of the 120 question instrument developed in the previous
  235.           phase. The second step was the administration of a
  236.           post-test at the end of the academic year at each of the 15
  237.           sites.
  238.                The two treatment groups included students enrolled in
  239.           a Principles of Technology first year class and students
  240.           enrolled in a high school physics class at each of the 15
  241.           sites.  The control group consisted of students who were
  242.           enrolled in neither the Principles of Technology nor
  243.           physics, but had a similar male-female ratio and similar
  244.           achievement on the Iowa Test of Educational Development
  245.           (I.T.E.D.) as the students enrolled in the Principles of
  246.           Technology class.
  247.                The pre-test data were collected during the first two
  248.           weeks of September.  The post-test data were collected
  249.           during the first two weeks of May.  The relatively early
  250.           post-test data collection was necessary since many seniors
  251.           complete their coursework during this time.
  252.  
  253.           DATA ANALYSIS
  254.                The data analysis procedures included both an item
  255.           analysis of the pre-test and post-test results along with a
  256.           one-way analysis of variance of the treatments and control
  257.           groups.  The results of these analyses are reported in the
  258.           next section.
  259.  
  260.           RESULTS
  261.                The focus of this section is on the achievement
  262.           measures for both the pre-tests and post-tests for all
  263.           three groups.  Pretest and post-test scores are listed for
  264.           all groups in Tables 1 and 2.
  265.  
  266.  
  267.           TABLE 1
  268.           DIFFERENCES BETWEEN PRE- AND POST-TEST SCORES FOR TREATMENT
  269.           AND CONTROL GROUPS
  270.           ---------------------------------------------
  271.                      Pretest     Post-test      T
  272.                      Mean   N    Mean    N
  273.                      (SD)        (SD)
  274.           --------------------------------------------
  275.  
  276.           PT        47.80 257   80.14  139    20.0*
  277.                     (11.30)     (17.16)
  278.  
  279.           Physics   55.07 275   65.77  136     9.3*
  280.                     (12.07)     (16.33)
  281.  
  282.           Control   37.78 135   36.45   83     0.942
  283.                     (8.62)      (10.94)
  284.           --------------------------------------------
  285.           *P<.01
  286.  
  287.                The higher mean pre-test by the physics students
  288.           suggests that science achievement may be initially higher
  289.           in this group.
  290.                The number of subjects taking the post-test was
  291.           reduced significantly when compared to the pre-test
  292.           numbers.  Follow-up calls to the sites indicated that many
  293.           seniors were not available during post-test administration.
  294.           It was discovered that many Iowa schools release their
  295.           seniors up to three weeks prior to the end of the semester.
  296.           Normal class attrition was also a factor.
  297.                The Principles of Technology students scored
  298.           significantly higher than the other two groups on the first
  299.           year post-test.  Although the physics group displayed a
  300.           gain, it was not nearly as great as the gain for the PT
  301.           students.  Pre-test, post-test, and levels of significance
  302.           for each of the three groups are listed.  A significant
  303.           increase in student achievement was one outcome of exposure
  304.           to the first six Principles of Technology units.
  305.  
  306.           IMPLICATIONS
  307.                Based on Principles of Technology pre- and post-test
  308.           results, it appears that exposure to the first six units of
  309.           the Principles of Technology results in significant student
  310.           achievement gains regarding basic physics principles.  It
  311.           appears reasonable to conclude that the methodologies
  312.           employed by this very structured program are appropriate
  313.           for the content covered.  If one assumes that the content
  314.           is necessary and useful for the majority of the students,
  315.           then most school districts should seriously consider the
  316.           Principles of Technology as an offering for a wide range of
  317.           students.  This is consistent with the claim that PT was
  318.           designed for students that fall between the 25th and 75th
  319.           percentiles.
  320.                Although never intended to replace Physics, the
  321.           Principles of Technology first year course does a
  322.           significantly better job in increasing student achievement
  323.           regarding basic physics concepts as defined by the
  324.           Principles of Technology program.  One must exercise
  325.           caution in drawing inferences regarding the two programs
  326.           since physics also is responsible for covering higher level
  327.           concepts that are not considered basic and may be
  328.           considered non-intuitive.
  329.                One may conclude that the Principles of Technology
  330.           does an excellent job in addressing the objectives as
  331.           listed at the beginning of each unit.  The test questions
  332.           used for the pre- and post-test were drawn from these
  333.           objectives.
  334.                Several questions remain however:
  335.  
  336.           1.  How will students who have completed Principles of
  337.               Technology perform on standardized physics achievement
  338.               tests?
  339.           2.  If Principles of Technology is taught entirely by
  340.               certified physics teachers, will the student
  341.               achievement scores increase or decrease?
  342.           3.  Can the repetition of subsystems (mechanical, fluid,
  343.               electrical, and thermal) be useful when organizing high
  344.               school physics content?
  345.  
  346.           References
  347.  
  348.           Meier, R. L.  (1991).  Participation in secondary
  349.               vocational education and its relationship to college
  350.               enrollment and major. Journal of Industrial Teacher
  351.               Education, 28(2), 47-60.
  352.           Cummins, A. J.  (1989).  Let the revolution begin.
  353.               Industrial Education, 78(9), 4.
  354.           The National Commission on Excellence in Education.
  355.               (1983).  A nation at risk: The imperative for
  356.               educational reform. Washington, DC: U.S. Government
  357.               Printing Office.
  358.           Erekson, T. L., & Herschbach, D.  (1991).  Perkins act of
  359.               1990 has key provisions for technology education.
  360.               School Shop, 50(8), 16-18.
  361.  
  362.  
  363.           ________________
  364.           John Dugger is Associate Professor and Chair and David
  365.           Johnson is Assistant Professor in the Department of
  366.           Industrial Education and Technology at Iowa State
  367.           University, Ames, IA.
  368.  
  369.  
  370.           Copyright 1992, Journal of Technology Education
  371.           ISSN 1045-1064.  Permission is given to copy any
  372.           article or graphic provided credit is given and
  373.           the copies are not intended for sale.
  374.  
  375. Journal of Technology Education   Volume 4, Number 1       Fall 1992
  376.