Promoting Value Beliefs in Mathematics: A Multidimensional Perspective and the Role of Gender

Abstract

Students’ value beliefs for subjects such as mathematics are important predictors for their course and career choices (Wigfield, Tonks, & Klauda, 2009). Fostering students’ value beliefs for mathematics in school is one way to address the leaking pipeline towards science, technology, engineering, and mathematics (STEM) because mathematics can be seen as a gatekeeper for STEM careers. As females are underrepresented in many STEM disciplines compared to males and tend to show lower motivation in related subjects, they are a particular target group for motivational interventions in STEM. Previous intervention studies have shown that helping students understand the value of the course material can be an effective tool to promote motivation, achievement, and course choices in mathematics and sciences (e.g., Hulleman & Harackiewicz, 2009). However, a number of questions with regards to the effects of such interventions still remain unanswered. The three empirical studies that were conducted within this dissertation address some of these questions. Specifically, the dissertation closely examines (a) the effectiveness of value interventions from a multidimensional perspective on value beliefs and (b) the role of gender for value beliefs in mathematics and how gender differences in these beliefs are affected through value interventions. Each of the three studies used data from an intervention project that aimed to promote ninth grade students’ value beliefs for mathematics. Within a cluster randomized trial, 82 classrooms were randomly assigned to one of two experimental conditions or a waiting control condition. The intervention in both experimental conditions consisted of a 90-minutes session on the relevance of mathematics. Two tasks designed to foster the perceived relevance of mathematics were compared: evaluating quotations and writing a text. To evaluate the effects of the intervention, students’ motivation was assessed via self-reports before the intervention as well as six weeks and five months after the intervention. Using pretest data, Study 1 examined the dimensionality of value beliefs for mathematics and gender differences in these beliefs. Students’ responses to a newly developed measure of value beliefs consisting of 37 items were used to investigate how many subfacets of value beliefs could be distinguished empirically and whether gender differences could be found on these facets. Confirmatory factor analyses supported the differentiation of value beliefs into a total of eleven value facets. Whereas the factor structure was invariant across gender, considerable differences in mean levels favoring boys were found on some but not all value facets. Applying the newly developed instrument, Study 2 assessed the effects of the intervention on students’ value beliefs in mathematics and the moderating role of gender. The results suggested that both intervention conditions fostered more positive value beliefs in mathematics up until five months after the intervention. Comparing the two intervention conditions, the quotations condition showed stronger and more comprehensive effects on students’ value beliefs than the text condition. Stronger intervention effects were found for those value facets that were targeted in the intervention. When assessing intervention effects separately by gender, evidence for stronger effects for females than for males was found. Exploring the multidimensional perspective on value more broadly, Study 3 investigated side effects of the intervention in math on motivation in German and English as two verbal subjects. To examine the breadth of effects, students’ self-concept and effort were considered as outcomes in addition to value beliefs. Negative effects on value for German, but not for English, were found five months after the intervention. Additionally, this study took an intraindividual difference perspective in examining intervention effects on differences between these constructs in math, on the one hand, and the two verbal subjects, on the other hand. It was shown that the long-term effects on the difference between math and German value were larger than on math value alone. However, the effects did not generalize to students’ self-concepts and effort in the three subjects considered. The findings of the three studies are summarized and discussed in light of the broader research context. Implications for future research and educational practice are derived.

Wertüberzeugungen von Schülerinnen und Schülern für Fächer wie Mathematik sind wichtige Prädiktoren für ihre Kurs- und Karriereentscheidungen (Wigfield, Tonks, & Klauda, 2009). Die Förderung von Wertüberzeugungen in Mathematik ist ein möglicher Ansatz, um dem Fachkräftemangel in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT) entgegenzuwirken, da Mathematik eine Schlüsselqualifikation für MINT-Karrieren darstellt. Da Frauen in vielen MINTDisziplinen im Vergleich zu Männern unterrepräsentiert sind und tendenziell eine niedrigere Motivation in entsprechenden Fächern aufweisen, stellen sie eine spezielle Zielgruppe von Motivationsinterventionen im MINT-Bereich dar. Bisherige Interventionsstudien haben gezeigt, dass Motivation, Leistung und Kurswahlen in Mathematik und Naturwissenschaften gefördert werden können, indem Schülerinnen und Schülern der Wert dieser Fächer aufgezeigt wird (z.B. Hulleman & Harackiewicz, 2009). Dennoch bleibt eine Reihe an Fragen hinsichtlich der Effekte solcher Interventionen unbeantwortet. Die drei empirischen Studien, die innerhalb dieser Dissertation durchgeführt wurden, beschäftigen sich mit einem Teil dieser Fragen. Die Dissertation erforscht insbesondere (a) die Effektivität von Interventionen zur Steigerung der Wertüberzeugungen auf diese Überzeugungen aus einer mehrdimensionalen Perspektive und (b) die Rolle des Geschlechts für Wertüberzeugungen in Mathematik sowie die Beeinflussbarkeit von Geschlechtsunterschieden durch entsprechende Interventionen. Alle drei Studien nutzten Daten eines Interventionsprojekts, das die Förderung der Wertüberzeugungen von Neuntklässlerinnen und Neuntklässlern im Fach Mathematik zum Ziel hatte. Innerhalb einer Cluster-randomisierten Studie wurden 82 Klassen zufällig einer von zwei Experimentalbedingungen oder einer Wartekontrollbedingung zugewiesen. Die Intervention bestand in beiden Experimentalbedingungen aus einer 90-minütigen Unterrichtseinheit zur Relevanz der Mathematik. Zwei Arten von Aufgaben zur Förderung der wahrgenommenen Relevanz der Mathematik wurden verglichen: die Beurteilung von Zitaten und das Schreiben eines Textes. Um die Effekte der Intervention zu evaluieren, wurde die Motivation der Schülerinnen und Schüler vor der Intervention sowie sechs Wochen und fünf Monate nach der Intervention durch Selbstberichte erfasst. Studie 1 untersuchte anhand von Prätestdaten die Dimensionalität von Wertüberzeugungen für Mathematik und Geschlechtsunterschiede in diesen Überzeugungen. Die Antworten der Schülerinnen und Schüler zu einem neu entwickelten Fragebogen bestehend aus 37 Items wurden genutzt, um zu erforschen, wie viele Subfacetten von Wertüberzeugungen sich empirisch unterscheiden lassen und ob sich Geschlechtsunterschiede in diesen Facetten finden. Konfirmatorische Faktorenanalysen bestätigten die Aufteilung von Wertüberzeugungen in insgesamt elf Facetten. Während die Faktorstruktur sich als über das Geschlecht hinweg invariant erwies, fanden sich bedeutsame Geschlechtsunterschiede zugunsten der Jungen auf einigen, aber nicht allen Facetten. Studie 2 wandte das neu entwickelte Instrument an, um die Effekte der Intervention auf die Wertüberzeugungen der Schülerinnen und Schüler in Mathematik und das Geschlecht als Moderator dieser Effekte zu untersuchen. Beide Interventionsbedingungen führten bis zu fünf Monate nach der Intervention zu positiveren Wertüberzeugungen in Mathematik. Im Vergleich der beiden Bedingungen zeigten sich in der Zitatebedingung stärkere und umfassendere Effekte auf die Wertüberzeugungen als in der Textbedingung. Besonders starke Interventionseffekte zeigten sich für die Wertfacetten, die im Fokus der Intervention standen. Bei einer getrennten Betrachtung der Interventionseffekte für Mädchen und Jungen zeigten sich tendenziell stärkere Effekte für Mädchen als für Jungen. Studie 3 erweiterte die mehrdimensionale Perspektive auf Wertüberzeugungen um andere Fächer und untersuchte Nebenwirkungen der Intervention in Mathematik auf die Motivation für Deutsch und Englisch. Um die Breite der Effekte zu überprüfen wurden neben den Wertüberzeugungen das Selbstkonzept und die Anstrengungsbereitschaft als weitere Outcomes in den Blick genommen. Negative Effekte auf die Wertüberzeugungen fünf Monate nach der Intervention wurden für Deutsch, nicht jedoch für Englisch gefunden. Weiterhin wurden in dieser Studie Interventionseffekte im Hinblick auf intraindividuelle Unterschiede zwischen diesen Konstrukten in Mathematik auf der einen Seite und den beiden sprachlichen Fächern auf der anderen Seite betrachtet. Es wurde gezeigt, dass die langfristigen Effekte auf den Unterschied zwischen Mathematik und Deutsch größer als die Effekte auf Mathematik alleine waren. Jedoch zeigten sich die entsprechenden Effekte nicht für das Selbstkonzept und die Anstrengungsbereitschaft in den drei Fächern. Die Ergebnisse der drei Studien werden im Hinblick auf ihren breiteren Forschungskontext zusammengefasst und diskutiert. Implikationen für die zukünftige Forschung und die Praxis werden abgeleitet.