Redalyc. Hipatia: a hypermedia learning environment in mathematics



Yüklə 172,46 Kb.
Pdf görüntüsü
tarix26.11.2017
ölçüsü172,46 Kb.
#12793


   

Anales de Psicología

ISSN: 

0212-9728



servpubl@fcu.um.es

Universidad de Murcia

España

Cueli, Marisol; González - Castro, Paloma; Krawec, Jennifer; Núñez, José Carlos;



González - Pienda, Julio Antonio

Hipatia: a hypermedia learning environment in mathematics

Anales de Psicología, vol. 32, núm. 1, enero, 2016, pp. 98-105

Universidad de Murcia

Murcia, España

Available in: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=16743391011

   How to cite

   Complete issue

   More information about this article

   Journal's homepage in redalyc.org

Scientific Information System

Network of Scientific Journals from Latin America, the Caribbean, Spain and Portugal

Non-profit academic project, developed under the open access initiative



anales de psicología, 

2016, vol. 32, nº 1 (enero), 98-105 

http://dx.doi.org/10.6018/analesps.32.1.185641 

 

© Copyright 2016: Servicio de Publicaciones de la Universidad de Murcia. Murcia (España) 



ISSN edición impresa: 0212-9728. ISSN edición web (

http://revistas.um.es/analesps

): 1695-2294 

 

- 98 - 



Hipatia: a hypermedia learning environment in mathematics 

 

Marisol Cueli



1*

, Paloma González-Castro

1

, Jennifer Krawec



2

, José Carlos Núñez

1

, Julio Antonio González-Pienda



1

 

 





Department of Psychology, Faculty of Psychology, University of Oviedo (Spain). 

2

 Department of Teaching and Learning, School of Education and Human Development, University of Miami (United States of America). 

 

Título: Hipatia: un entorno de aprendizaje hipermedia en matemáticas. 

Resumen: La literatura existente señala los beneficios de diferentes herra-

mientas dirigidas al desarrollo de la competencia matemática, la solución de 

problemas y los aspectos afectivo-motivacionales y la intervención en estu-

diantes con dificultades específicas de aprendizaje en matemáticas. Sin em-

bargo, no existe una herramienta que combine todas estas variables. El ob-

jetivo de este estudio es presentar y describir el diseño y desarrollo de una 

herramienta  hipermedia  llamada  Hipatia.  Los  ambientes  hipermedia  son, 

por definición, sistemas adaptativos de aprendizaje que son habitualmente 

empleados para proporcionar ambientes personalizados de aprendizaje. Es-

te  trabajo  describe los principios en los que se basa la herramienta hiper-

media Hipatia, así como, una revisión de las tecnologías disponibles desa-

rrollas en diferentes áreas académicas. Hipatia fue creada para potenciar la 

autorregulación  del  aprendizaje  y  desarrollar  habilidades  específicas  mate-

máticas y la resolución de problemas. La herramienta está dirigida a estu-

diantes de quinto y sexto curso de Educación Primaria con y sin dificulta-

des de aprendizaje en matemáticas. Tras el desarrollo de la Hipatia, se pue-

de concluir que efectivamente subyace los principios dela aprendizaje auto-

rregulado. En investigaciones futuras será necesario poner a prueba la efi-

cacia de la herramienta a través de metodologías empíricas. 

Palabras clave: Hipermedia; pizarras interactivas; ambientes de aprendiza-

je; aprendizaje autorregulado; matemáticas. 

    Abstract: Literature revealed the benefits of different instruments for the 

development of mathematical competence, problem solving, self-regulated 

learning,  affective-motivational  aspects  and  intervention  in  students  with 

specific  difficulties  in  mathematics.  However,  no  one  tool  combined  all 

these variables. The aim of this study is to present and describe the design 

and development of a hypermedia tool, Hipatia. Hypermedia environments 

are, by definition, adaptive learning systems, which are usually a web-based 

application  program  that  provide  a  personalized  learning  environment. 

This paper describes the principles on which Hipatia is based as well as a 

review of available technologies developed in different academic subjects. 

Hipatia was created to boost self-regulated learning, develop specific math 

skills, and promote effective problem solving. It was targeted toward fifth 

and  sixth  grade  students  with  and  without  learning  difficulties  in  mathe-

matics. After the development of the tool, we concluded that it aligned well 

with  the  logic  underlying  the  principles  of  self-regulated  learning.  Future 

research is needed to test the efficacy of Hipatia with an empirical method-

ology. 

Key  words:  Hypermedia;  interactive  white  boards;  learning  environment; 

self-regulated learning; mathematics. 

 

1*)


Introduction 

 

The  process  of  student  learning  is  influenced  not  only  by 



students' cognitive skills but also by their affect and motiva-

tion  (Barca-Lozano,  Almeida,  Porto-Rioboo,  Peralbo-

Uzquiano,  &  Brenlla-Blanco,  2012;  Hintsanen  et  al.,  2012; 

Lambic & Lipkovski, 2012). This influence holds true in the 

area  of  mathematics  as  well,  where  student  performance  is 

affected  by  different  variables  such  as  attitude,  motivation 

and  emotion.  The  latest  reports  on  student  achievement 

from  the  International  Association  for  the  Evaluation  of 

Educational Achievement (IEA) and Pisa Projects (Organi-

zation for Economic Cooperation and Development, 2010) 

indicate particularly poor mathematics performance for stu-

dents  of  Spain  (IEA,  2011).  In  addition  to  these  indicators 

of  math  difficulty  for  Spanish  students  across  grade  levels, 

research  shows  clear  deficits  in  affective-motivational  as-

pects  as  well  (Cueli,  González-Castro,  Álvarez,  García,  & 

González-Pienda, 2014; Valle et al., 2009); thus, it is critical 

that we identify intervention tools that offer job-oriented in-

struction that not only develops knowledge and the acquisi-

tion  of  academic  content,  but  also  enhances  strategic  and 

self-regulated learning and increases student motivation and 

positive attitudes toward mathematics. 

To reach a working methodology in mathematics aimed 

at  achieving  the  above  objectives,  some  research  has  high-

                                                           



* Dirección para correspondencia [Correspondence address]: 

Marisol Fernández Cueli. University of  Oviedo. Department of  Psychol-

ogy. Plaza Feijoo s/n. CP, 33003, Oviedo (Spain). 

E-mail: 


cuelimarisol@uniovi.es

  

lighted  the  importance  of  using  new  technologies  (Reed, 



Drijvers, & Kirschner, 2010). The advent of these new tech-

nologies,  such  as  Interactive  White  Boards  (IWBs)  and  hy-

permedia environments (e.g., Digital-Text; which is a univer-

sal  school  content  base,  presented  as  online  multimedia 

textbooks,  and  specially  designed  to  work  with  the  new 

classroom technologies), has opened a new field of research 

that  studies  the  effectiveness  of  these  new  learning  envi-

ronments  and  teaching  methods  (Engel  &  Onrubia,  2013; 

Macias-Ferrer,  2007;  Ojeda,  Perales,  &  Gutierrez-Perez, 

2012). The advent of computers in schools occurred in the 

early 1980s; however, despite evidence that the use of digital 

technologies can enhance the teaching and learning of math-

ematics  (Kaput  &  Hegedus,  2007;  Lazakidou  &  Retalis, 

2010, Reed et al., 2010), they are often not a mainstay in typ-

ical  classroom  instruction  (Gross,  2002).  For  computer 

technology to be effective in classroom use, they must take 

into  account  the  guidelines  and  activities  necessary  to  fully 

support  the  educational  process  (Brown,  2009;  Keengwe, 

Onchwari,  &  Wachira,  2008;  Oncu,  Delialioglu,  &  Brown, 

2008;  Purvis,  Aspden,  Bannister,  &  Helm,  2011;  Tamar  & 

Rivka, 2008). 

Among  these  new  technologies,  research  points  to  the 

use of electronic tools such as computer-based learning en-

vironments  (CBLEs)  on  the  IWBs  and  hypermedia  envi-

ronments.  CBLEs  are  effective  to  the  extent  that  they  can 

adapt  to  the  needs  of  individual  learners  by  systematically 

and  dynamically  providing  scaffolding  of  key  learning  pro-

cesses  during  learning  (Azevedo,  Moos,  Johnson,  & 

Chauncey,  2010).  IWBs  are  a  large  interactive  display  that 



Hipatia: a hypermedia learning environment in mathematics                                                                                     

        99



 

 

anales de psicología

, 2016, vol. 32, nº 1 (enero) 

combines an electronic touchable whiteboard connected to a 

network  computer  and  a  data  projector  (Al-Qirim,  2011), 

which projects the computer's desktop onto the board's sur-

face  where  users  control  the  computer  using  a  pen,  finger, 

stylus, or other device (Lee, Cheng, Rai, & Depickere, 2005). 

Hypermedia environments are, by definition, adaptive learn-

ing  systems,  which  are  usually  web-based  application  pro-

grams  that  provide  a  personalized  learning  environment 

(Özyurt, Özyurt, Baki, Güven, & Karal, 2012). As will be de-

scribed  below,  these  instruments  have  been  used  with  the 

aim of increasing problem-solving proficiency (for students 

without difficulties) or supporting the acquisition of mathe-

matical  skills  (for  students  with  learning  difficulties).  They 

have  also  been  used  to  enhance  students’  self-regulated 

learning as well as their attitude toward mathematics. In this 

sense,  learning  in  a  hypermedia  environment  requires  stu-

dents  to  adjust  and  adapt  their  activities  and  strategies  to 

achieve  their  goals,  thereby  self-regulating  their  learning. 

This  is  an  active  process  in  which  subjects  set  goals  that 

guide  their  learning,  while  attempting  to  monitor,  regulate 

and control their cognition, motivation and behavior in or-

der to succeed in a task (Rosário et al., 2012; Fernández et 

al., 2013). The topic of self-regulated learning in hypermedia 

learning  environments  is  one  that  is  being  widely  treated 

(Artino  &  Stephens,  2009;  Azevedo  &  Aleven,  2013;  Bar-

nard,  Lan,  To,  Paton,  &  Lai,  2009).  However,  other  re-

search,  such  as  that  conducted  by  Walker  and  colleagues 

(2012), has attempted to study the benefits of these tools not 

only  academically,  but  also  affective-motivationally.  This 

study  was  conducted  with  a  sample  of  1247  students  (ages 

12  to  15)  who  completed  pre/post  questionnaires  which 

contained  seven  self-report  Likert  scale  items.  Two  items 

addressed student behavior, three addressed knowledge and 

two  addressed  attitude.  Findings  showed  gains  not  only  in 

terms  of  conceptual  content  acquisition,  but  also  on  a  be-

havioral and attitudinal level.  

In this sense, we can find different programs developed 

and research on various hypermedia environments. Follow-

ing is the description of some of the programs designed to 

achieve  the  same  objectives  we  outlined  for  Hipatia.  We 

classified these programs based on the aim of the tool (i.e., 

work  solving  problems,  develop  self-regulating  strategies, 

etc.),  the  technique  used  (heuristic  learning,  guided  self-

regulation  learning,  etc.),  student  grade,  and  the  academic 

content area. 



 

Programs developed 

 

The following describes the programs developed in order to 

achieve  an  improvement  in  the  self-regulatory  skills  devel-

opment, content exposure, or practical exercises. Also, these 

can  be  classified  based  on the  content  or  educational stage 

(course) for which they are intended. Table 1 shows the clas-

sification of these programs based on these aspects. 

 

Table 1. Description of hypermedia learning environments ranked based on the aim, theoretical model and students who are directed.

 

Program 


Aim 

Technique 

Grade 

Academic content 



Sharp Online Work solving problems. 

Techniques of heuristic learning  Adaptive 

Mathematics 

WBMTS 


Learn basic and specific math’s skills  Expose academic content 

10

th



 grade 

Mathematics 

PIAC  

Decrease mathematics difficulties.  



Direct instruction. 

High education  Mathematics 

MetaTutor 

Stimulate self-regulation learning. 

Asses cognitive, metacognitive, affec-

tive and motivational process 

Guided self-Regulated Learning  High education  Human circulatory system 

iStart 


Work on strategies based on Self-

regulation learning 

Guided self-Regulated Learning  High education  Reading and comprehension skills 

 

Sharp  Online.  Rodríguez,  Gil,  García  and  Lopez  (2008) 

presented  the  development  of  a  web  application  called 

SHARP Online: An Adaptive Hypermedia System for solv-

ing math problems. The pedagogical foundation of this ap-

plication is in the techniques of heuristic learning support in 

solving mathematical problems. Adaptability of the system is 

achieved through the use of an algorithm that allows the us-

er  to  build  the  mathematical  knowledge  adaptively  using 

training methods. This application also provides the teacher 

with the option to include content through specific modules. 

It  was  originally  developed  for  educational  contexts  in  the 

field  of  mathematics  education  so  it  includes  a  module  for 

editing and visualizing mathematical formulas in a web envi-

ronment.  



Web Teaching of Mathematics (WBMTS). Hypermedia envi-

ronments have shown promise not only with acquisition of 

basic math skills and problem solving, but also with the ac-

quisition of specific mathematical skills. Özyurt (2012) con-

ducted  a  study  with  ten  teachers  and  seventy  high  school 

sophomores with the goals of designing a system based on 

WBMTS for the learning of probability and then implement-

ing  and  evaluating  its  effectiveness  in tenth  grade  students. 

Data from the study were analyzed by analysis of covariance 

and  showed  that  the  system  WBMTS  had  a  positive  effect 

on the academic performance of students in the skill tested. 

PIAC.  Andrade-Aréchiga,  López  and  López-Morteo 

(2012)  conducted  a study in which an intervention was de-

signed  to  help  students  overcome  difficulties  related to the 

concepts of calculus. Intended as a specific intervention for 

mathematics  difficulties,  they  used  an  interactive  platform 

for  learning  calculus,  called  PIAC,  with  a  total  of  102  stu-

dents.  The  application  allows  students  to  manage,  display 

and present a wide variety of content, including text, images, 

video, and interactive content. The use of PIAC to support 



100

  

 

 

 

 

 

 

                                                             

Marisol Cueli et al. 

anales de psicología

, 2016, vol. 32, nº 1 (enero)

 

to learning of calculus concepts was shown to be effective; 



further,  results  indicated  positive  response  to  the  program 

and also showed that benefits occurred not only in the stu-

dents'  academic  performance,  but  also  on  the  motivational 

aspects  of  the  learning  process.  Thus,  they  concluded  that 

the technology-based intervention provides a positive influ-

ence on the learning process.  



MetaTutor. Developed by Azevedo et al. (2012), MetaTu-

tor is a learning tool designed to teach and train students to 

self-regulate.  Moreover,  it  is  a  research  tool  used  to  select 

trace  data  on  the  cognitive,  metacognitive,  affective,  and 

motivational  processes  that  students  employ  as  they  learn. 

This  learning  tool  is  a  multi-agent,  adaptive  hypermedia 

learning  environment,  designed  to  train,  model,  and  foster 

students’  SRL  while  learning  about  the  human  circulatory 

system. The primary goal underlying the design of MetaTu-

tor  is  to  investigate  how  advanced  learning  technologies 

(ALTs)  can  adaptively  scaffold  learners’  SRL  while  they 

learn about complex biological topics (Azevedo et al., 2012). 

As  a  learning  tool,  MetaTutor  has  a  host  of  features  that 

embody  and  foster  self-regulated  learning.  Additionally, 

MetaTutor collects information from user interactions with 

it  to  provide  adaptive  feedback  on  the  deployment  of  stu-

dents’ SRL behaviors. This tool includes the avatar, or meta-

tutor,  which  is  an  application  of  hypermedia  environments 

that  promotes  student  self-regulated learning through guid-

ance  and  immediate  feedback  on  answers  (Cerezo  et  al., 

2010).  

iSTART.  Interactive  Strategy  Training  for  Active  Read-

ing  and  Thinking  is  an  intelligent  tutoring  system  designed 

to improve students' reading comprehension skills (Jackson, 

Boonthum,  McNamara,  2010).  iSTART  teaches  students 

how to self-explain and which strategies will most effectively 

aid comprehension from moment to moment (Kurby et al., 

2012). These authors used the Reading Strategy Assessment 

Tool (RSAT) to assess how iSTART changes the relation be-

tween important self-explanation reading strategies-bridging 

and  elaboration-and  online  comprehension,  and  how  often 

they are produced. iSTART is designed so that teachers and 

researchers may add their own texts into the system. 

In  short,  as  can  be  seen  in  table  1,  the  programs  de-

scribed are directed to stimulate various aspects through dif-

ferent  content  in  a  specific  age  range.  However,  there  has 

not  been  found  a  program  that  combines  the  aims  of  all 

those  reviewed  above.  Although  it  is  true  that  many  tools 

have been developed for learning academic content, it seems 

that  the  theoretical  models  upon  which  they  are  based  are 

oriented  more  to  the  explanation of  content and execution 

by  the  student  than  to  the  stimulation  of  self-regulation 

learning and affective-motivational variables. There are two 

programs that incorporate both of these components; how-

ever,  these  are  aimed  at  learning  the  circulatory  system 

(MetaTutor)  and  developing  reading  comprehension  skills 

(iStart). 

Given the potential of new technologies and the results 

provided by previous research that found positive effects of 

these tools in the teaching and learning process of the stu-

dents, the objective of the current work is to design and de-

velop a hypermedia tool, called Hipatia, based on the princi-

ples  of  self-regulated  learning  (similar  to  MetaTutor  or 

iSTART  but  directed  toward  mathematical  content).  Fur-

ther, it was important that the program be adaptative so that 

it can be used with students with various learning difficulties 

(similar to PIAC). Thus, Hipatia will combine in one tool the 

principles  seen  in  the  above  literature:  enhanced  self-

regulated  learning,  development  of  specific  content  skills, 

and  effective  problem  solving  (similar  to  Sharp,  which  fo-

cuses on problem solving). This technology is geared to stu-

dents in fifth and sixth grades with and without learning dif-

ficulties  in  mathematics.  It  also  includes  the  avatar,  which 

has been mainly applied only in high school so far. 

 

Target Demographic 

 

The sample to be targeted by the intervention program con-

sists of students in grades five and six. This level was select-

ed because results from the Trends in International Mathe-

matics and Science Study (IEA, 2011) showed below average 

academic achievement in mathematics for fourth grade stu-

dents. Further, students at this age generally have sufficient 

computer resources (i.e., equipped with computers and have 

basic  knowledge  about  handling  them)  but  are  still  young 

enough  that  intervention  may  prevent  the  difficulties  or 

shortcomings  often  experienced  by  secondary  school  stu-

dents.  Thus,  the  mathematical  content  of  the  hypermedia 

system  described  in  the  current  study  are  adapted  to  the 

competences proposed by the administration of the Spanish 

education  system  for  this  stage  of  the  curriculum.  The  fol-

lowing sections describe the tool, Hipatia, and its application 

to  classroom  instruction,  as  well  as  implications  for  future 

research. 



 

Theoretical Framework 

 

The  designed  instrument,  Hipatia,  is  a  hypermedia  tool  in-

tended to improve math skills in fifth and sixth grades. The 

theoretical  foundation  of  the  content  is  based  on Zimmer-

man’s (2008) model of self-regulation, which states that stu-

dents  operate  their  self-regulated  learning  through  the  im-

plementation  of  a  number  of  strategies  that  activate  and 

modify  their  cognition,  metacognition  and  behavior.  These 

strategies are variously applied before, during, and after the 

learning  takes  place;  each  follows  the  phases  of  planning, 

implementation and evaluation of the process (Figure 1). 

 



Hipatia: a hypermedia learning environment in mathematics                                                                                     

        101



 

 

anales de psicología

, 2016, vol. 32, nº 1 (enero) 

 

 



Also,  Hipatia  is  directed  for  students  with  and  without 

learning  disabilities  in  mathematics.  Maccini,  Gagnon  and 

Hughes (2002) showed three practices for working with stu-

dents  with  learning  disabilities  in  mathematics:  hypermedia 

software programs, contextualized learning, and multimedia 

software. Hipatia is hypermedia software that provides con-

textualized learning, as content is only shown after an exam-

ple that activates prior knowledge. This is very relevant, es-

pecially considering that math skills evolve in a hierarchical 

and  inclusive  way  (Kikas,  Peets,  Palu,  &  Afanasjev,  2009; 

Olkun,  Altun,  &  Deryakulu,  2009).  Moreover,  Swanson 

(1999)  reviewed  20  years  of  research  on  intervention  with 

students  with  learning  disabilities  in  mathematics  and  con-

cluded  that  the  two teaching  practices  with  best  results  are 

direct  instruction  and  cognitive  strategies  of  self-regulation 

and  control.  These  results  were  supported  by  the  meta-

analysis by Kroesbergen and van Luit (2003), which also in-

dicates  that  the  intervention  strategies  with  improved  out-

comes for teaching students in elementary school with learn-

ing  disabilities  in  mathematics  were  self-instruction  and  di-

rect instruction of cognitive strategies. This is in the line of 

Hipatia, which uses direct instruction and includes the avatar 

for enhancing this point. If the student gives the wrong an-

swer, the avatar provides prompts to determine which pro-

cedure to follow to self-correct (based on self-regulatory log-

ic  and  direct  instruction)  in  order  to  reach  the  correct  an-

swer. 

 

Description of the Program 



 

The  program  described  below  is  an  adaptation  of  the  tool 



Hypatia

initially 

developed 

in 


Portugal 

(http://www.hypatiamat.com/).  Hipatia  is  a  researcher-

developed hypermedia program that was created to support 

the  development  of  students’  self-regulatory  skills  and  the 

acquisition of specific math skills. Because of the nature of 

the tool, one of the goals of Hipatia is to improve students’ 

motivation toward  math.  As  it  is  designed, the teacher and 

the  student  can  work  with  the  application  both  from  the 

computer  and  from  the  whiteboard;  thus,  it  is  an  in-class 

tool meant to supplement and reinforce whole-class instruc-

tion.  Hipatia  was  created  and  established  in  a  web  space 

(www.institutouria.es/hyp), making it accessible to both the 

students  and  faculty.  In  this  space,  there  are  different  sec-

tions  or  links.  First,  there  is  a  section  concerning  the  con-

tent, which lists each of the topics offered (loca, angles, pol-

ygons, areas, etc.). Second, there is a specific section for cal-

culating  activities,  working  this  skill  in  a  fun  way  through 

games.  Third,  there  are  sections  describing  the  project  and 

sections  which  give  visitors  the  opportunity  to  collaborate. 

The application can be run from the student's own comput-

er (at home or at school), from the teacher, or from the in-

teractive whiteboard. 

In this regard, students using Hipatia follow a predeter-

mined  series  of  tasks.  First,  they  are  presented  a  concept 

through an example (thus activating prior knowledge); then 

they  process  the  content,  first  with  simple  tasks  and  then 

with progressively more difficult tasks. The underlying con-

cepts  of  these  initial  phases  are  learning  to  learn  and  self-

regulatory  enhancement  planning.  Once  students  have  ac-

quired the knowledge, they practice with different activities 

(i.e., “learning to do,” or execution) and the program gives 

students  immediate  feedback  once  they  complete  the  task; 

this  component  of  the  tool  supports  affective-motivational 

development  as  it  is  an  immediate  and  contingent  rein-

forcement  (Cameron,  Pierce,  Banko,  &  Gear,  2005).  Feed-

back  makes  learning  more  active,  autonomous,  reflective, 

and critical (Martínez-Berruezo & García-Varela, 2013). 

After feedback, each topic includes a final summary that 

lists  the  main  ideas  learned,  thus  facilitating  the  process  of 

self-evaluation  and  monitoring  of  learning.  Some  of  the 

mathematical content includes loci, polygons, perimeter, ar-

ea,  and  angles.  To  more  clearly  describe  the  sequencing  of 

the  instrument’s  content,  one  of  the  lessons  (on  angles)  is 

described  below.  It  is  important  to  note  that  all  the  pro-

posed content follows the same dynamics as shown below. 

 



102

  

 

 

 

 

 

 

                                                             

Marisol Cueli et al. 

anales de psicología

, 2016, vol. 32, nº 1 (enero)

 

 

Figure 2. Translation: Geometry in the plane: Angles. 



 

All the topics are divided into 10 sections, within which 

appear different activities that present relevant concepts, ex-

ercises  and  problems.  Students  navigate  through  activities 

using the arrows (as evident in the figures). The Hipatia pro-

gram has several tools but the following three are used most 

frequently:  pencil,  pen,  and  rubber/eraser.  The  pen  allows 

students to write and to conduct operations while the pen al-

lows them to point out or highlight data. Students use these 

tools to perform the requested activities, operate to solve a 

problem,  outline  the  statement  when  necessary,  and  seek 

strategies to solve a problem. For this, they have to click on 

the tool, which appears at the top right of the screen. In ad-

dition,  the  teacher  and  the  student  have  the  option  to 

change the data in the exercises by a specific button (shown 

at  the  top  of  the  screen  in  some  exercises).  Using  this  op-

tion,  the  problem  statement  remains  invariable  while  the 

numerical data change. This action facilitates the consolida-

tion of knowledge needed to repeatedly perform the activity. 

Further, students can obtain a proposed correct solution, re-

ceive clarification on words (those underlined with a dotted 

line include a comment when you mouse over them), check 

their  responses  (through  immediate  feedback),  and  receive 

the guidance of the avatar or meta-tutor. 

 

 

Figure 3. In the lesson on angles, this first step provides the example to ac-



tivate prior knowledge. Translation: example of a Spanish task. 

 

The avatar, which can be seen at the top right of Figure 



3, acts as a guide in the learning process, emerging when the 

student makes a mistake or seeks to provide an answer be-

fore attempting the exercise. Based on student performance 

errors,  the  avatar  gives  specific  instruction  tailored  to  each 

response  and,  therefore,  to  the  specific  needs  of  each  stu-

dent. In this way, deficits related to specific learning difficul-

ties in mathematics are addressed. Other tools offered by the 

program  are  the  protractor,  ruler,  and  compass,  which  are 

necessary for various activities. 

The  main  way  in  which  students  are  assessed  on  their 

learning is through questioning. There are two types of ques-

tions  posed  to  students  in  Hipatia:  theoretical  open-ended 

questions  where  they  must  write  the  correct  answer  in  the 

space  provided,  and  multiple  choice  questions  where  the 

student chooses the answer in a set. The different question 

types  demand  a  different  cognitive  load;  whereas  multiple-

choice questions require students to identify the right answer 

from a finite list, open-ended questions require that students 

produce an answer that demonstrates the conceptual and re-

lational underpinnings of the skill (García-Beltrán, Martínez, 

Jaén, & Tapia, 2006).  

 

Classroom Application 

 

The application can be run from the student's own comput-

er (at home or at school), the teacher’s computer, or the in-

teractive whiteboard. This means that the application in the 

classroom  can  be  done  in  multiple  ways.  Further,  all  stu-

dents and the  teacher can access the application simultane-

ously.  As  the  tool  includes  both  theoretical  concepts  and 

practical activities, the application can be done in all weekly 

math classes to show a content to perform an exercise and 

correct it. In addition, homework can be given through the 

application, provided that the student has available personal 

computer. 

 

Summary 

 

The aim of this study was to present and describe the design 

and  development  of  an  hypermedia  tool,  Hipatia,  which 

sought  to  boost  self-regulated  learning,  develop  specific 

math  skills,  and  promote  effective  problem  solving.  It  was 

targeted  toward  fifth  and  sixth  grade  students  with  and 

without  learning  difficulties  in  mathematics  and  it  included 

the  avatar  to  guide  the  teaching-learning  process  and  self-

regulation  simultaneously.  A  thorough  review  of  the  litera-

ture  revealed  the  benefits  of  different  instruments  for  the 

development  of  mathematical  competence  (Özyurt,  2012) 

and  problem  solving  (Koehler,  2002),  guided  self-regulated 

learning  (Azevedo  &  Aleven,  2013),  improving  affective-

motivational  aspects  (Walker  et  al.,  2012),  and  intervention 

in specific  difficulties  in mathematics  (Andrade-Aréchiga et 

al.,  2012).  However,  no  one  tool  combined  all  these  varia-

bles; this was our goal with Hipatia. It can be concluded that 



Hipatia: a hypermedia learning environment in mathematics                                                                                     

        103



 

 

anales de psicología

, 2016, vol. 32, nº 1 (enero) 

it adapts to student proficiency with each skill and adjusts in 

each individual case to individual student needs. This is rele-

vant  in the context of diversity, especially because research 

makes  clear  that not all students learn the same way at the 

same speed (Lee et al., 2005). 

The importance of the guide in the learning process has 

great  relevance  considering  that  students  who  performed 

better  academically  place  more  emphasis  on  the  planning 

phase of self-regulated learning (Cueli, García, & González-

Castro, 2013). Hence, it is very important to strengthen and 

practice this first phase with students who struggle. Overall, 

we have concluded that Hipatia is well aligned with the prin-

ciples of self-regulated learning.  

 

Directions for Future Research 

 

The  true  benefits  of  Hipatia still need to be tested with an 

empirical methodology. Therefore, one of the future lines of 

research includes the implementation of the tool in the daily 

classroom routine in order to ascertain its impact compared 

to traditional teaching methods. To do this, the technology 

should  be  implemented  over  an  extended  time  and  there 

should be comparison groups who do not use this or other 

digital tools. To do so would require the consent of the cen-

ters as well as parents of students. In order to see the bene-

fits of working with this tool, the researcher should apply at 

least one of the proposed themes and also compare the re-

sults of students with other groups of the same level of edu-

cation who had worked the same subject following a tradi-

tional methodology in order to determine and then compare 

the rate and depth of acquisition of math skills through each 

method.  The  teacher  must  be  trained  in  handling  Hipatia 

and implement the schedule with fidelity. Also, to study the 

effects on self-regulation of learning, questionnaires may be 

used for self-regulation, which should be completed prior to 

and after the intervention.  

In addition to assessing the effectiveness of Hipatia im-

proving  self-regulation,  it  is  necessary  to  know  its  benefits 

on  students´  academic  performance  in  this  subject  and  on 

other affective-motivational variables related to mathematics 

such as anxiety, motivation or perceived competence. These 

variables, as well as self-regulation, would be assessed using 

self-report methods responded by a group of students who 

would work with the hypermedia tool and another group of 

students who would follow a traditional learning methodol-

ogy.  Furthermore,  the  questionnaires  would  be  completed 

prior  to  and  after  the  intervention.  An  expert  would  go  to 

the  schools  to  give  the  specific  instructions  and  supervise 

the administration. At the same time, this process would be 

done  by  means  of  an  online  platform  where  the  students 

would be required to enter with an individual username and 

password.  However,  other  process-based  assessment  could 

be carried out, following protocols such as thinking aloud or 

triple task, as applications to the area of mathematics are al-

ready being initiated (García & González-Pienda, 2012).  

On the whole, the line of future research proposed is to 

analyze the impact of the tool on three key areas: mathemat-

ical learning process, students´ self-regulation in this subject 

and other affective-motivational variables. Taking the guide-

lines  described  here  into account,  a  first  empiric  study  was 

carried out with the aim of analyzing the benefits of this new 

technology  in  four  affective-motivational  variables  (per-

ceived  usefulness,  perceived  competence,  intrinsic  motiva-

tion and anxiety towards mathematics) and determine if such 

benefits  are  related  to  the  previous  affective-motivational 

levels  in  these  variables.  To  achieve  this  goal  425 fifth  and 

sixth  grade  students  received  an  intervention  with  Hipatia. 

This first application was based on the work with the topic 

“Loca” which students learned during a month three times 

per  week.  The  affective  -motivational  levels  of  all  students 

were collected before and after intervention using the Inven-

tory of Attitudes towards Mathematics (González-Pienda et 

al., 2012; Rosário et al., 2007). The results of the t Student 

Test  for  related  samples  showed  statistically  significant  dif-

ferences  in  the  post-test  compared  to  pretest  variables  in 

perceived  competence  and  math  anxiety.  In  addition,  the 

students  with  low  prior  affective-  motivational  levels  ob-

tained greater benefits from the intervention (Cueli, Gonzá-

lez-Castro,  Rodríguez,  Núñez,  &  González-Pienda,  In 

press).  

 

Acknowledgements.- This work is funded by the I+D+i project 

with  reference  EDU2010-19798,  and  the  support  of  a  grant  from 

the Ministry of Science and Innovation (BES-2011-045582). 



 

References 

 

Al-Qirim,  N.  (2011).  Determinants  of  interactive  white  board  success  in 

teaching in higher education institutions. Computers & Education, 56(3), 

827-838. doi: 10.1016/j.compedu.2010.10.024 

Andrade-Aréchiga,  M.,  López,  G.,  &  López-Morteo,  G.  (2012).  Assessing 

effectiveness of learning units under the teaching unit model in an un-

dergraduate mathematics course. Computers & Education, 59(2), 594-606. 

doi: 10.1016/j.compedu.2012.03.010  

Artino A., & Stephens, J. (2009). Academic motivation and self-regulation: a 

comparative  analysis  of  undergraduate  and  graduate  students  learning 

online.  Internet  and  Higher  Education,  12(3),  146-151.  doi: 

10.1016/j.iheduc.2009.02.001 

Azevedo, R., & Aleven, V. (Eds.). (2013). International handbook of metacognition 

and learning technologies. Amsterdam, The Netherlands: Springer 

Azevedo, R., Moos, D.C., Johnson, A.M., & Chauncey, A.D. (2010). Meas-

uring  cognitive  and  metacognitive  regulatory  processes  during  hyper-

media learning: Issues and challenges. Educational Psychologist, 45(4), 210-

223. doi: 10.1080/00461520.2010.515934 

Azevedo, R., Witherspoon, A., Graesser, A. C., McNamara, D. S., Chauncey, 

A., Siler,… & Lintean, M. (2009). MetaTutor: Analyzing self-regulated 

learning in a tutoring system for biology. In V. Dimitrova, B. Mizogu-

chi, B. du Boulay y A.C. Graesser (Eds.), Artificial intelligence in education; 

Building learning systems that care; from knowledge representation to affective model-

ing (pp. 635-637). Amsterdam, The Netherlands: IOS Press 

Barca-Lozano,  A.,  Almeida,  L.S.,  Porto-Rioboo,  A.M.,  Peralbo-Uzquiano, 

M.P., & Brenlla-Blanco, J.C. (2012). Motivación escolar y rendimiento: 

impacto de metas académicas, de estrategias de aprendizaje y autoefica-




104

  

 

 

 

 

 

 

                                                             

Marisol Cueli et al. 

anales de psicología

, 2016, vol. 32, nº 1 (enero)

 

cia. 


Anales 

de 

Psicología, 

28(3), 

848-859. 

doi: 

http://dx.doi.org/10.6018/analesps.28.3.156101 



Barnard, L., Lan, W.Y., To, Y.M., Paton, V., & Lai, S.H. (2009). Measuring 

self-regulation in online and blended learning environments. Internet and 



Higher Education12(1), 1-6. doi: 10.1016/j.iheduc.2008.10.005 

Brown, G. (2009). Review of education in mathematics, data science and quantitative 



disciplines. Report to the Group of Eight Universities. 

Cameron, J., Pierce, W.D., Banko, K.M., & Gear, A. (2005). Achievement-

based rewards and intrinsic motivation: A test cognitive mediators. Jour-

nal  of  Educational  Psychology,  97(4),  641-655.  doi:  10.1037/0022-

0663.97.4.641 

Cerezo,  R.,  Núñez,  J.C.,  Rosário,  P.,  Valle,  A.,  Rodríguez,  S., & Bernardo, 

A.B. (2010). New media for the promotion of self-regulated learning in 

higher education. Psicothema, 22(2), 306-315.  

Cueli, M., García, T., & González-Castro, P. (2013). Self-regulation and aca-

demic achievement in mathematics. Aula Abierta, 41(1), 39-48. 

Cueli,  M.,  González-Castro,  P.,  Álvarez,  L.,  García  T.  y  González-Pienda, 

J.A. (2014). Variables afectivo-motivaciones y rendimiento en matemá-

ticas: Un análisis bidireccional. Revista Mexicana de Psicología, 31(2), 153-

163. 

Cueli,  M.,  González-Castro,  P.,  Rodríguez,  C.,  Núñez,  J.C.,  &  González-



Pienda,  J.A.  (In  press).  Intervención  sobre  las  variables  afectivo-

motivacionales  relacionadas  con  el  aprendizaje  en  matemáticas.  Educa-



ción XX1 

Engel, A., & Onrubia, J. (2013). Estrategias discursivas para la construcción 

colaborativa del conocimiento en entornos virtuales de aprendizaje. Cul-

tura y Educación, 25(1), 77-94. doi: 10.1174/113564013806309082 

Fernández, E., Bernardo, A., Suárez, N., Cerezo, R., Núñez, J.C., & Rosário, 

P.  (2013).  Prediction  of  use  self-regulation  strategies  in  higher  educa-

tion. 


Anales 

de 

Psicología, 

29(3), 

865-875. 

doi: 

http://dx.doi.org/10.6018/analesps.29.3.139341 



García,  T.,  &  González-Pienda,  J.  A.  (2012).  Evaluación  del  proceso  de 

aprendizaje autorregulado en el área de las matemáticas mediante piza-

rras digitales. En J. Dulac-Ibergallartu y C. Alconada-Fernández (Eds.), 

III Congreso pizarra digital: publicación de comunicaciones (pp.85-92). Madrid: 

Ediciones Pizarratic. 

García-Beltrán,  A.,  Martínez,  R.,  Jaén,  J.A.,  &  Tapia,  S.  (2006).  Self-

assessment in virtual teaching and learning environments. Revista de Ed-



ucación  a  Distancia,  monográfico,  M6,  1-14.  Recuperado  de 

http://www.um.es/ead/red/M6 

González-Pienda, J.A., Fernández-Cueli, M., García, T., Suárez, N., Tuero-

Herrero, E., & Da Silva, E.H. (2012). Diferencias de género en actitudes 

hacia las matemáticas en la enseñanza obligatoria.  Revista Iberoamericana 

de Psicología y Salud, 3(1), 55-73. 

Gros,  B. (2002). Knowledge construction and technology.  Journal of Educa-



tional Multimedia and Hypermedia, 11(4), 323-343. 

Hintsanen, M., Alatupa, S., Jokela, M., Lipsanen, J., Hintsa, T., & Leino, M. 

(2012).  Associations  of  temperament  traits  and mathematics grades in 

adolescents are dependent on the rater but independent of motivation 

and  cognitive  ability.  Learning  and  Individual  Differences,  122(4),  490-497. 

doi: 10.1016/j.lindif.2012.03.006 

International  Association  for  the  evaluation  of  educational  achievement 

IEA. (2011). Resultados de las pruebas PIRLS y TIMSS de 2011 en España

Madrid, Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. 

Jackson,  G.T.,  Boonthum,  C.,  &  McNamara,  D.S.  (2010).  The  Efficacy of 

Extended Practice with iSTART: Low Ability Students Catch up. In V. 

Aleven, J. Kay, & J. Mostow (Eds.), Intelligent Tutoring Systems. 10th Inter-



national Conference part II (pp. 349-351). Pittsburgh: Springer. 

Kaput,  J.,  &  Hegedus,  S.  (2007).  Technology  becoming  infrastructural  in 

mathematics education. In R. Lesh, E. Hamilton, y J. Kaput (Eds.), Pro-

ceedings  of  the  foundations  for  the  future  in  mathematics  and  science  (pp.  173–

192). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum. 

Keengwe,  J.,  Onchwari,  G.,  &  Wachira,  P.  (2008).  The  use  of  computer 

tools  to  support  meaningful  learning.  Association  for  the  Advancement  of 



Computing in Education Journal, 16(1), 77-92. 

Kikas, E., Peets, K., Palu, A., & Afanasjev, J. (2009). The role of individual 

and  contextual  factors  in  the  development  of  math  skills.  Educational 

Psychology, 

29(5), 

541-560. 

doi: 

http://dx.doi.org/10.1080/01443410903118499. 



Koehler,  M.J.  (2002).  Designing  Case-Based  Hypermedia  for  Developing 

Understanding  of  Children's  Mathematical  Reasoning.  Cognition  &  In-



struction, 20(2), 151-195. doi: 10.1207/S1532690XCI2002_2 

Kroesbergen,  E.H.,  &  Van  Luit,  J.E.H.  (2003).  Mathematics  interventions 

for  children  with  special  educational  needs.  Remedial  and  Special  Educa-

tion, 24(2), 97-114.  

Kurby,  C.A.,  Magliano,  J.P.,  Dandotkar,  S.,  Woehrle,  J.,  Gilliam,  S.,  & 

McNamara, D.S. (2012). Changing how students process and compre-

hend texts with computer-based self-explanation training. Journal of Edu-



cational Computing Research, 47(4), 429-459. doi: 10.2190/EC.47.4.e 

Lambic,  D.,  &  Lipkovski,  A.  (2012).  Measuring  the  influence  of  stu-

dents´attitudes on the process of acquiring knowledge in mathematics. 

Croatian Journal of Education-Hrvatski Casopis za Odgoji Obrazovanje, 14(1), 

187-205. 

Lazakidou, G., & Retalis, S. (2010). Using computer supported collaborative 

learning strategies for helping students acquire self-regulated problem-

solving  skills  in  mathematics.  Computers  &  Education,  54(1),  3-13.  doi: 

10.1016/j.compedu.2009.02.020 

Lee, C.H.M., Cheng, Y.W., Rai, S., & Depickere, A. (2005). What affect stu-

dent cognitive style in the development of hypermedia learning system? 



Computers & Education, 45(1), 1-19. doi:10.1016/j.compedu.2004.04.006.  

Maccini, P., Gagnon, J.C., & Hughes, C.A. (2002). Technology-based prac-

tices for secondary students with learning disabilities. Learning Desability 

Quarterly, 25(4), 247-261. doi: 10.2307/1511356 

Macias-Ferrer, D. (2007). Las nuevas tecnologías y el aprendizaje de las ma-

temáticas. Revista Iberoamericana de Educación, 42(4), 1-17. 

Martínez-Berruezo, M., & García-Varela, A. (2013). Analysis of the impact 

of virtualization on motivation in first-year teaching students. Revista de 

Educación, 362, 42-68. doi: 0.4438/1988-592X-RE-2011-362-152 

Ojeda, F., Perales, F.J., & Gutiérrez-Pérez, J. (2012). Evaluación de la calidad 

de  webs  y  blogs  sobre  educación  ecológica.  Cultura  y  Educación,  24(1), 

77-93. doi: 10.1174/113564012799740812 

Olkun, S., Altun, A., & Deryakulu, D. (2009). Development and evaluation 

of  a  case-based  digital  learning  tool  about  children`s  mathematical 

thinking for elementary school teachers. European Journal of Teacher Edu-

cation, 32(2), 151-165. doi: 10.1080/02619760902783875 

Oncu, S., Delialioglu, O., & Brown, C. (2008). Critical components for tech-

nology integration: how do instructors make decisions? Journal of Compu-

ters in Mathematics and Science Teaching, 27(1), 19-46. 

Organización  para  la  Cooperación  y  el  Desarrollo  Económico  OCDE. 

(2010). PISA 2009 Results. Paris: OCDE. 

Özyurt,  H.  (2012).  Implementation  and  evaluation  of  a  web  based  mathe-

matics  teaching  system  enriched  with  interactive  animations  for  the 

probability  unit.  Energy  Education  Science  and  Technology  Part  b-social  and 



Educational Studies, 4(3), 1167-1180.  

Özyurt, O., Özyurt, H., Baki, A., Güven, B., & Karal. (2012). Evaluation of 

an  adaptive  and  intelligent  educational  hypermedia  for  enhanced  indi-

vidual learning of mathematics: A qualitative study. Expert Systems with 



Applications, 

39(15), 

12092-12104. 

doi: 

http://dx.doi.org/10.1016/j.eswa.2012.04.018 



Purvis, A., Aspden, L., Bannister, P., & Helm, P. (2011). Assessment strate-

gies  to  support  higher  level  learning  in  blended  delivery.  Innovations  in 



Education 

and 

Teaching 

International, 

48(1), 

91-100. 


doi: 

10.1080/14703297.2010.543767 

Reed, H., Drijvers, P., & Kirschner, P. (2010). Effects of attitudes and be-

haviours  on  learning  mathematics  with  computer  tools.  Computers  & 



Education, 55(1), 1-15. doi: 10.1016/j.compedu.2009.11.012 

Rodríguez, R., Gil, A.B., García, F.J., & López, R. (2008). SHARP Online: 

An  Adaptive  Hypermedia  System  Applied  to  Mathematical  Problem 

Solving. Journal of Universal Computer Science, 14(19), 3099-3113.  

Rosário, P., Lourenço, A., Olímpia-Paiva, M., Núñez, J.C., González-Pienda, 

J.A., & Valle, A. (2012). Autoeficacia y utilidad percibida como condi-

ciones necesarias para un aprendizaje académico autorregulado. Anales 

de psicología, 28(1), 37-44. 

Rosário, P., Mouräo, R., Núñez, J. C., González-Pineda, J., Solano, P. y Va-

lle, A. (2007). Eficacia de un programa instruccional para la mejora de 

procesos  y  estrategias  de  aprendizaje  en  la  enseñanza  superior.  Psico-



thema, 19(3), 422- 427. 

Swanson, H.L. (1999). Instructional components that predict treatment out-

comes  for  student  with  learning  disabilities:  Support  for  a  combined 



Hipatia: a hypermedia learning environment in mathematics                                                                                     

        105



 

 

anales de psicología

, 2016, vol. 32, nº 1 (enero) 

strategy  and  direct  instruction  model.  Learning  Disabilities  Research  and 



Practice, 14(3), 129-140. doi: 10.1207/sldrp1403_1 

Tamar, L., & Rivka, W. (2008). Teachers’ views on factors affecting effective 

integration of information technology in the classroom: developmental 

scenery. Journal of Technology and Teacher Education, 16(2), 233-263. 

Valle,  A.,  Núñez,  J.C.,  Cabanach,  R.G.,  Rodríguez,  S.,  González-Pienda, 

J.A., & Rosario, P. (2009). Perfiles motivacionales en estudiantes de se-

cundaria: análisis diferencial en estrategias cognitivas, estrategias de au-

torregulación  y  rendimiento  académico.  Revista  Mexicana  de  Psicología, 



26(1), 113-124. 

Walker,  A.,  Recker,  M.,  Ye,  L.,  Robertshaw,  M.B.,  Sellers,  L.,  &  Leary,  H. 

(2012).  Comparing  technology-related  teacher  professional  develop-

ment designs: a multilevel study of teacher and student impacts. Etryd-



educational  Technology  Research  and  Development,  60(3),  421-444.  doi: 

10.1007/s11423-012-9243-8.  

Zimmerman, B. J. (2008). Investigating self-regulation and motivation: His-

torical,  background,  methodological  developments,  and  future  pro-

spects.  American  Educational  Research  Journal,  45(1),  166-183.  doi: 

10.3102/0002831207312909 



 

(Article received: 11-11-2013; revised: 16-06-2014; accepted: 13-09-2014)) 

 

Yüklə 172,46 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə