The assessment and development of drug calculation skills in nurse education: a critical debate

The drug calculation skill of nurses continues to be a national concern. The continued concern has led to the introduction of mandatory drug calculation skills tests which students must pass in order to go on to the nursing register. However, there is little evidence to demonstrate that nurses are poor at solving drug calculation in practice. This paper argues that nurse educationalists have inadvertently created a problem that arguably does not exist in practice through use of invalid written drug assessment tests and have introduced their own pedagogical practice of solving written drug calculations. This paper will draw on literature across mathematics, philosophy, psychology and nurse education to demonstrate why written drug assessments are invalid, why learning must take place predominantly in the clinical area and why the key focus on numeracy and formal mathematical skills as essential knowledge for nurses is potentially unnecessary.

Student nurses need more than maths to improve their drug calculating skills

Nurses need to be able to calculate accurate drug calculations in order to safely administer drugs to their patients (NMC, 2002). Studies have shown however that nurses do not always have the necessary skills to calculate accurate drug dosages and are potentially administering incorrect dosages of drugs to their patients (Hutton, M. 1998. Nursing Mathematics: the importance of application. Nursing Standard 13(11), 35–38; Kapborg, I. 1994. Calculation and administration of drug dosage by Swedish nurses, Student Nurses and Physicians. International Journal for Quality in Health Care 6(4), 389–395; O’Shea, E. 1999. Factors contributing to medication errors: a literature review. Journal of Advanced Nursing 8, 496–504; Wilson, A. 2003. Nurses maths: researching a practical approach. Nursing Standard 17(47), 33–36). The literature indicates that in order to improve drug calculations strategies need to focus on both the mathematical skills and conceptual skills of student nurses so they can interpret clinical data into drug calculations to be solved. A study was undertaken to investigate the effectiveness of implementing several strategies which focussed on developing the mathematical and conceptual skills of student nurses to improve their drug calculation skills. The study found that implementing a range of strategies which addressed these two developmental areas significantly improved the drug calculation skills of nurses. The study also indicates that a range of strategies has the potential ensuring that the skills taught are retained by the student nurses. Although the strategies significantly improved the drug calculation skills of student nurses, the fact that only 2 students were able to achieve 100% in their drug calculation test indicates a need for further research into this area.

Daily Problem-Solving Warm-Ups: Harboring Mathematical Thinking In The Middle School Classroom

In this action research study of my classroom of 8th grade mathematics, I investigated the use of daily warm-ups written in problem-solving format. Data was collected to determine if use of such warm-ups would have an effect on students’ abilities to problem solve, their overall attitudes regarding problem solving and whether such an activity could also enhance their readiness each day to learn new mathematics concepts. It was also my hope that this practice would have some positive impact on maximizing the amount of time I have with my students for math instruction. I discovered that daily exposure to problem-solving practices did impact the students’ overall abilities and achievement (though sometimes not positively) and similarly the students’ attitudes showed slight changes as well. It certainly seemed to improve their readiness for the day’s lesson as class started in a more timely manner and students were more actively involved in learning mathematics (or perhaps working on mathematics) than other classes not involved in the research. As a result of this study, I plan to continue using daily warm-ups and problem-solving (perhaps on a less formal or regimented level) and continue gathering data to further determine if this methodology can be useful in improving students’ overall mathematical skills, abilities and achievement.

Modelling Mathematical Reasoning in Physics Education

Many findings from research as well as reports from teachers describe students' problem solving strategies as manipulation of formulas by rote. The resulting dissatisfaction with quantitative physical textbook problems seems to influence the attitude towards the role of mathematics in physics education in general. Mathematics is often seen as a tool for calculation which hinders a conceptual understanding of physical principles. However, the role of mathematics cannot be reduced to this technical aspect. Hence, instead of putting mathematics away we delve into the nature of physical science to reveal the strong conceptual relationship between mathematics and physics. Moreover, we suggest that, for both prospective teaching and further research, a focus on deeply exploring such interdependency can significantly improve the understanding of physics. To provide a suitable basis, we develop a new model which can be used for analysing different levels of mathematical reasoning within physics. It is also a guideline for shifting the attention from technical to structural mathematical skills while teaching physics. We demonstrate its applicability for analysing physical-mathematical reasoning processes with an example.

Understanding the quantitative skill base on introductory statistics : a case study from business statistics

Basic mathematical skills are critical to a student’s ability to successfully undertake an introductory statistics course. Yet in business education this vitally important area of mathematics and statistics education is under-researched. The question therefore arises as to what level of mathematical skill a typical business studies student will possess as they enter the tertiary environment, and whether there are any common deficiencies that we can identify with a view to tackling the problem. This paper will focus on a study designed to measure the level of mathematical ability of first year business students. The results provide timely insight into a growing problem faced by many tertiary educators in this field.

Visuaalis-spatiaalisten työmuistivalmiuksien yhteys (esi)matemaattisiin taitoihin ja merkitys osana matemaattisilta taidoiltaan heikkojen lasten ja nuorten kognitiivista profiilia

Tämän itsenäisistä osatutkimuksista koostuvan tutkimussarjan tavoitteena oli pyrkiä täydentämään kuvaa matemaattisilta taidoiltaan heikkojen lasten ja nuorten tiedonkäsittelyvalmiuksista selvittämällä, ovatko visuaalis-spatiaaliset työmuistivalmiudet yhteydessä matemaattiseen suoriutumiseen. Teoreettinen viitekehys rakentui Baddeleyn (1986, 1997) kolmikomponenttimallin ympärille. Työmuistikäsitys oli kuitenkin esikuvaansa laajempi sisällyttäen visuaalis-spatiaaliseen työmuistiin Cornoldin ja Vecchin (2003) termein sekä passiiviset varastotoiminnot että aktiiviset prosessointitoiminnot. Yhteyksiä työmuistin ja matemaattisten taitojen välillä tarkasteltiin viiden eri osatutkimuksen avulla. Kaksi ensimmäistä keskittyivät alle kouluikäisten lukukäsitteen hallinnan ja visuaalis-spatiaalisten työmuistivalmiuksen tutkimiseen ja kolme jälkimmäistä peruskoulun yhdeksäsluokkalaisten matemaattisten taitojen ja visuaalis-spatiaalisten työmuistitaitojen välisten yhteyksien selvittämiseen. Tutkimussarjan avulla pyrittiin selvittämään, ovatko visuaalis-spatiaaliset työmuistivalmiudet yhteydessä matemaattiseen suoriutumiseen sekä esi- että yläkouluiässä (osatutkimukset I, II, III, IV, V), onko yhteys spesifi rajoittuen tiettyjen visuaalis-spatiaalisten valmiuksien ja matemaattisen suoriutumisen välille vai onko se yleinen koskien matemaattisia taitoja ja koko visuaalis-spatiaalista työmuistia (osatutkimukset I, II, III, IV, V) tai työmuistia laajemmin (osatutkimukset II, III) sekä onko yhteys työmuistispesifi vai selitettävissä älykkyyden kaltaisella yleisellä päättelykapasiteetilla (osatutkimukset I, II, IV). Tutkimussarjan tulokset osoittavat, että kyky säilyttää ja käsitellä hetkellisesti visuaalis-spatiaalista informaatiota on yhteydessä matemaattiseen suoriutumiseen eikä yhteyttä voida selittää yksinomaan joustavalla älykkyydellä. Suoriutuminen visuaalis-spatiaalista työmuistia mittaavissa tehtävissä on yhteydessä sekä alle kouluikäisten esimatemaattisten taitojen hallintaan että peruskoulun yhdeksäsluokkalaisten matematiikan taitoihin. Matemaattisilta taidoiltaan heikkojen lasten ja nuorten visuaalis-spatiaalisten työmuistiresurssien heikkoudet vaikuttavat kuitenkin olevan sangen spesifejä rajoittuen tietyntyyppisissä muistitehtävissä vaadittaviin valmiuksiin; kaikissa visuaalis-spatiaalisen työmuistin valmiuksia mittaavissa tehtävissä suoriutuminen ei ole yhteydessä matemaattisiin taitoihin. Työmuistivalmiuksissa ilmenevät erot sekä alle kouluikäisten että kouluikäisten matemaattisilta taidoiltaan heikkojen ja normaalisuoriutujien välillä näyttävät olevan kuitenkin jossain määrin yhteydessä kielellisiin taitoihin viitaten vaikeuksien tietynlaiseen kasautumiseen; niillä matemaattisesti heikoilla, joilla on myös kielellisiä vaikeuksia, on keskimäärin laajemmat työmuistiheikkoudet. Osalla matematiikassa heikosti suoriutuvista on näin ollen selvästi keskimääräistä heikommat visuaalis-spatiaaliset työmuistivalmiudet, ja tämä heikkous saattaa olla yksi mahdollinen syy tai vaikeuksia lisäävä tekijä heikon matemaattisen suoriutumisen taustalla. Visuaalis-spatiaalisen työmuistin heikkous merkitsee konkreettisesti vähemmän mentaalista prosessointitilaa, joka rajoittaa oppimista ja suoritustilanteita. Tiedonkäsittelyvalmiuksien heikkous liittyy nimenomaan oppimisnopeuteen, ei asioiden opittavuuteen sinänsä. Mikäli oppimisympäristö ottaa huomioon valmiuksien rajallisuuden, työmuistiheikkoudet eivät todennäköisesti estä asioiden oppimista sinänsä. Avainsanat: Työmuisti, visuaalis-spatiaalinen työmuisti, matemaattiset taidot, lukukäsite, matematiikan oppimisvaikeudet

Aritmetiikasta algebraan : Muutoksia osaamisessa peruskoulun päättöluokalla 20 vuoden aikana

From Arithmetic to Algebra. Changes in the skills in comprehensive school over 20 years. In recent decades we have emphasized the understanding of calculation in mathematics teaching. Many studies have found that better understanding helps to apply skills in new conditions and that the ability to think on an abstract level increases the transfer to new contexts. In my research I take into consideration competence as a matrix where content is in a horizontal line and levels of thinking are in a vertical line. The know-how is intellectual and strategic flexibility and understanding. The resources and limitations of memory have their effects on learning in different ways in different phases. Therefore both flexible conceptual thinking and automatization must be considered in learning. The research questions that I examine are what kind of changes have occurred in mathematical skills in comprehensive school over the last 20 years and what kind of conceptual thinking is demonstrated by students in this decade. The study consists of two parts. The first part is a statistical analysis of the mathematical skills and their changes over the last 20 years in comprehensive school. In the test the pupils did not use calculators. The second part is a qualitative analysis of the conceptual thinking of pupils in comprehensive school in this decade. The study shows significant differences in algebra and in some parts of arithmetic. The largest differences were detected in the calculation skills of fractions. In the 1980s two out of three pupils were able to complete tasks with fractions, but in the 2000s only one out of three pupils were able to do the same tasks. Also remarkable is that out of the students who could complete the tasks with fractions, only one out of three pupils was on the conceptual level in his/her thinking. This means that about 10% of pupils are able to understand the algebraic expression, which has the same isomorphic structure as the arithmetical expression. This finding is important because the ability to think innovatively is created when learning the basic concepts. Keywords: arithmetic, algebra, competence

The link between logic, mathematics and imagination: evidence from children with developmental dyscalculia and mathematically gifted children

This study examined performance on transitive inference problems in children with developmental dyscalculia (DD), typically developing controls matched on IQ, working memory and reading skills, and in children with outstanding mathematical abilities. Whereas mainstream approaches currently consider DD as a domain-specific deficit, we hypothesized that the development of mathematical skills is closely related to the development of logical abilities, a domain-general skill. In particular, we expected a close link between mathematical skills and the ability to reason independently of one's beliefs. Our results showed that this was indeed the case, with children with DD performing more poorly than controls, and high maths ability children showing outstanding skills in logical reasoning about belief-laden problems. Nevertheless, all groups performed poorly on structurally equivalent problems with belief-neutral content. This is in line with suggestions that abstract reasoning skills (i.e. the ability to reason about content without real-life referents) develops later than the ability to reason about belief-inconsistent fantasy content.A video abstract of this article can be viewed at http://www.youtube.com/watch?v=90DWY3O4xx8.

Mathematics background of engineering students in Northern Ireland and Finland

The Organisation for Economic Co-operation and Development investigated numeracy proficiency among adults of working age in 23 countries across the world. Finland had the highest mean numeracy proficiency for people in the 16 – 24 age group while Northern Ireland’s score was below the mean for all the countries. An international collaboration has been undertaken to investigate the prevalence of mathematics within the secondary education systems in Northern Ireland and Finland, to highlight particular issues associated with transition into university and consider whether aspects of the Finnish experience are applicable elsewhere. In both Northern Ireland and Finland, at age 16, about half of school students continue into upper secondary level following their compulsory education. The upper secondary curriculum in Northern Ireland involves a focus on three subjects while Finnish students study a very wide range of subjects with about two-thirds of the courses being compulsory. The number of compulsory courses in maths is proportionally large; this means that all upper secondary pupils in Finland (about 55% of the population) follow a curriculum which has a formal maths content of 8%, at the very minimum. In contrast, recent data have indicated that only about 13% of Northern Ireland school leavers studied mathematics in upper secondary school. The compulsory courses of the advanced maths syllabus in Finland are largely composed of pure maths with a small amount of statistics but no mechanics. They lack some topics (for example, in advanced calculus and numerical methods for integration) which are core in Northern Ireland. This is not surprising given the much broader curriculum within upper secondary education in Finland. In both countries, there is a wide variation in the mathematical skills of school leavers. However, given the prevalence of maths within upper secondary education in Finland, it is to be expected that young adults in that country demonstrate high numeracy proficiency.

Interpreting A-level Mathematics grades – as easy as A, B, C?

Many concerns have been expressed that students’ basic mathematical skills have deteriorated during the 1990s and there has been disquiet that current A-level grading does not distinguish adequately between the more able students. This study reports the author’s experiences of teaching maths to large classes of first-year engineering students and aims to enhance understanding of levels of mathematical competence in more recent years. Over the last four years, the classes have consisted of a very large proportion of highly qualified students – about 91% of them had at least grade B in A-level Mathematics. With a small group of students having followed a non-traditional route to university (no A-level maths) and another group having benefitted through taking A-level Further Mathematics at school, the classes have contained a very wide range of mathematical backgrounds. Despite the introductory maths course at university involving mainly repetition of A-level material, students’ marks were spread over a very wide range – for example, A-level Mathematics grade B students have scored across the range 16 – 97%. Analytical integration is the topic which produced the largest variation in performance across the class but, in contrast, the A-level students generally performed well in differentiation. Initial analysis suggests some stability in recent years in the mathematical proficiency of students with a particular A-level Mathematics grade. Allowing choice of applied maths modules as part of the A-level maths qualification increases the variety of students’ mathematical backgrounds and their selection from mechanics, statistics or decision maths is not clear from the final qualification.

A aprendizagem musical como elemento de aperfeiçoamento de competências matemáticas

Tomando como ponto de partida a relação entre música e matemática, nesta investigação temos como principal objetivo estudar a influência da aprendizagem musical no desempenho matemático. Pretendeu-se ainda observar o efeito de um conjunto de preditores no referido desempenho, mais concretamente do nível socioeconómico, da inteligência e de variáveis cognitivo-motivacionais (motivação, expectativas de autoeficácia e atribuições causais). Numa primeira parte, delineámos as linhas teóricas desta investigação. Começámos por relatar a relação entre música e matemática no âmbito da musicologia histórica, da teoria e análise musicais, da acústica e das tendências na composição musical, evidenciando os mecanismos de ligação entre elementos e conceitos musicais e tópicos e temas matemáticos. Relatámos os benefícios da exposição musical ao nível do desenvolvimento cognitivo e intelectual, destacando o aumento do raciocínio espacial, do desempenho matemático e da inteligência com a aprendizagem musical. De seguida, descrevemos o impacto das aulas de música no aumento do desempenho académico a várias disciplinas, nomeadamente a Matemática, enfatizando a associação da duração da aprendizagem musical com o aumento das capacidades matemáticas; para além do efeito da aprendizagem musical, procurámos ainda explicação de um desempenho académico melhorado com base em variáveis potenciadoras da performance, tais como o nível socioeconómico e a inteligência. Nesta linha de abordagem, explorámos os efeitos de variáveis influentes do desempenho académico fora do contexto musical, reportando-nos ao nível socioeconómico, à inteligência e às dimensões cognitivo-motivacionais (motivação, expectativas de autoeficácia e atribuições causais), destacando o poder preditivo da inteligência, seguido do nível socioeconómico e da motivação. Por fim, referimo-nos à interação entre música e encéfalo por meio das temáticas da plasticidade neural estrutural e funcional, do efeito da aprendizagem e performance musicais, da cognição musical e domínios não musicais, bem como dos fatores genéticos; sublinhamos a possibilidade de ligações entre a cognição musical e os domínios espacial e matemático. Numa segunda parte, apresentamos a investigação que desenvolvemos em contexto escolar com 112 alunos do 7º ano de escolaridade provenientes de 12 escolas do Ensino Básico. Nove são do Ensino Especializado de Música e três são do Ensino Regular. No total, as escolas enquadram-se nas zonas urbanas de Braga, Coimbra e Lisboa. O estudo possui carácter longitudinal e abrange três anos letivos, do 7º ao 9º anos de escolaridade. Após explanação dos objetivos, das hipóteses de investigação, da caracterização da amostra, da descrição dos instrumentos de avaliação e respetiva validação empírica, relatamos os resultados que encontrámos. Estes permitiram, por um lado, validar a hipótese de que os alunos submetidos ao ensino formal de música apresentam um desempenho matemático superior comparativamente aos alunos que não frequentaram este tipo de ensino (H1) e, por outro, sustentar que o número de anos de aprendizagem musical contribui para o aumento do desempenho matemático (H3). Sublinha-se, ainda, que os alunos de instrumento de teclado revelaram desempenho matemático mais elevado em relação aos seus pares que estudaram outros instrumentos. Já no que se refere ao poder preditivo do tipo de ensino (Ensino Especializado de Música vs. Ensino Regular), apurámos que a formação em música prevê melhores desempenhos a matemática; destaca-se que as variáveis em estudo, tais como o nível socioeconómico, a motivação, as expectativas de autoeficácia e a inteligência adicionam capacidade explicativa do desempenho matemático, sendo que a presença da aprendizagem musical perdeu aptidão preditiva apenas na presença da inteligência. Contudo, após controlo estatístico da inteligência, foi possível concluir que a aprendizagem musical mantém o poder preditivo no desempenho matemático (H2). Os resultados permitiram identificar em que tópicos e temas matemáticos relacionados com os elementos e conceitos musicais os alunos com aprendizagem musical apresentam melhores desempenhos, evidenciando-se os tópicos no âmbito da Geometria (H4). Observámos, também, que é possível prever o desempenho matemático a partir do raciocínio espacial dos alunos (H5). Finalmente, referimos as limitações, refletimos sobre as implicações que estes resultados poderão trazer no âmbito do ensino da música em Portugal e apontamos pistas conducentes ao desenvolvimento de investigações futuras.

Avaliação da gestão curricular da matemática : cursos profissionais III

No mundo do trabalho, designadamente na indústria, acentua-se o défice de competências matemáticas nos profissionais da indústria, particularmente a Modelação Matemática, facto que constitui uma preocupação crescente à escala mundial e, obviamente, do sistema educativo português e da comunidade matemática nacional. Este défice é justificado pela falta de formação dos professores em contexto industrial e, de acordo com a National Council of Teachers of Mathematics, pela incapacidade que muitos docentes têm em apresentar a Matemática aplicada a situações laborais. Face à relevância social, económica e política da problemática descrita, centrou-se o presente estudo na Avaliação da Gestão Curricular da Matemática nos Cursos Profissionais de nível III do ensino secundário em Portugal, com enfoque na Modelação Matemática que, segundo os referentes internacionais, é simultaneamente uma competência e uma metodologia de ensino promotora do desenvolvimento de competências matemáticas nos profissionais da indústria. No contexto da gestão do currículo da Matemática para os cursos profissionais de nível III em escolas secundárias portuguesas, desenvolveu-se o presente estudo para se responder à questão de investigação: Em que medida a gestão curricular da Matemática, instituída, intencional e implementada nos cursos profissionais de nível III contempla situações-problema, suscetíveis de promover o desenvolvimento de competências no aluno, relevantes para o seu desempenho profissional? Construiu-se um referencial de avaliação, centrado na dimensão ecológica, segundo o modelo teórico Enfoque Ontosemiótico, abarcando um conjunto de sub-dimensões sobre as quais foram definidos critérios e respetivos indicadores. De realçar, ainda, que o referencial, além de ter servido de instrumento de avaliação da gestão curricular da Matemática nos cursos profissionais de nível III do ensino secundário, serviu, também, como guia orientador no desenho das sete situações-problema de natureza de Modelação Matemática no estudo de funções. O enquadramento metodológico do presente estudo assentou no método Estudo de Caso. Para analisar o caso, selecionaram-se sete unidades integradas de análise, a saber: a gestão curricular da Matemática de cada um dos seis professores participantes e a gestão curricular da Matemática instituída pelos normativos oficiais (programa da componente de formação científica da disciplina de Matemática para os cursos profissionais). Para a análise dos dados empíricos, respeitantes à gestão instituída, recorreuse à análise de conteúdo e teve essencialmente como propósito avaliar em que medida as orientações curriculares, emanadas no Programa da componente de formação científica disciplina de Matemática para os cursos profissionais de nível III, estão em conformidade com os referenciais teóricos. Sequencialmente, a operacionalização da avaliação intencional consubstanciou-se nos planos das aulas cedidos previamente a cada observação. A análise de conteúdo, como técnica de tratamento dos dados empíricos, foi a forma de se aceder às intenções de cada professor participante no estudo. A observação de aulas sucedeu à avaliação do plano de aula, constituindo a forma de avaliar in loco a gestão curricular da Matemática implementada, permitindo avaliar a coerência das observações com as intenções expressas nas planificações. Os registos das observações foram concretizados sob a forma de notas de campo que incluem uma componente descritiva e outra reflexiva que se dirigem para a análise dos dados empíricos recolhidos. Em termos de resultados, a avaliação da gestão curricular instituída foi reveladora de que o postulado pelos referentes para o desenvolvimento de competências tem a sua representação nas orientações curriculares expressas no Programa da componente de formação científica da disciplina de Matemática para os cursos profissionais de nível III. Contrariamente, a gestão curricular da Matemática pelos professores participantes revelou-se muito condicionada ao cumprimento dos conteúdos propostos pelo programa da disciplina. Por conseguinte, a gestão curricular da Matemática por competências, enfatizada no Programa (gestão instituída), encontrou, neste estudo, pouca tradução na gestão curricular intencional e implementada dos professores participantes, na medida em que a mesma não refletiu uma articulação com a componente de formação técnica do curso, visando uma metodologia proactiva no desenho de situações-problema promotoras de desenvolver, nos alunos, competências profícuas para a sua profissão, nomeadamente a Modelação Matemática. De salientar, ainda, que uma percentagem muito significativa de situações-problema propostas pelos professores não são, no geral, pertinentes para os respetivos cursos, não sendo, neste sentido, promotoras do estabelecimento de ligação com a futura performance profissional dos alunos. Tal lacuna parece ter resultado da ausência de trabalho colaborativo entre os professores de Matemática e os restantes docentes que constituem a equipa formativa do curso, lacuna que dificulta a articulação e coordenação em prol de um ensino contextualizado, ou ainda pela ausência de formação contínua pelos professores, no âmbito de temáticas inerentes à gestão curricular a cursos profissionais.

O contributo das representações numéricas básicas e da função executiva no desempenho de operações aritméticas : um estudo exploratório

Tese de mestrado, Psicologia (Secção de Cognição Social Aplicada), Universidade de Lisboa, Faculdade de Psicologia, 2014