Journal of Educational Innovations

Journal of Educational Innovations

Investigating the effectiveness of virtual physics education with a cognitive approach on students' academic achievement and learning strategies

Document Type : Original Article

Authors
Mohammad Delāvar 1
Fāteme Ahmadi 2
Faride Hamidi 3
1 , MA student in Physics Education, Faculty of Sciences, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
2 (PhD), Associate Professor, Department of Physics, Faculty of Sciences, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
3 (PhD), Associate Professor, Department of Educational Sciences, Faculty of Humanities, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
10.22034/jei.2024.379037.2536
Abstract
The purpose of this research was to investigate the effectiveness of virtual education of physics concepts (such as temperature and heat) with a cognitive approach on the academic achievement, cognitive levels of learning, and learning strategies of students. It was a quantitative research with quasi-experimental pre-test-post-test design with two control and experimental groups. The research population included all male students in the 10th year of the experimental sciences field in Mashhad normal schools in the academic year 1400-1401. The research sample consisted of 67 students who were selected by multi-stage cluster sampling. To measure academic achievement, a researcher-made test was used, and to measure the cognitive learning strategies, the standard questionnaire of learning motivational strategies (Pentrich and DeGroot,1990) was used. Physics virtual education with a cognitive approach was provided for 8 sessions of 90 minutes for the experimental group, and the control group was subjected to conventional virtual education. To check the reliability of the researcher-made academic achievement test and the standard questionnaire of motivational learning strategies, Cronbach's alpha coefficient was computed as 0.74 and 0.76, respectively. To analyze the data, descriptive statistics, Kolmogorov-Smirnov test, and inferential analysis of covariance were used. The results showed the effectiveness of this educational approach in improving learning, academic achievement and strengthening the learning strategies of students. Based on the findings, it can be said that teaching with a cognitive approach facilitates the formation process of knowledge structure in learners and increases their understanding of educational concepts.
Keywords
Physics Education
Cognitive Approach
Virtual Education
Academic Achievement
Cognitive Learning Strategies
  • بخشی، محمود، و آهنچیان، محمدرضا. (1392). الگوی پیش‌بینی پیشرفت تحصیلی: نقش تفکر انتقادی و راهبردهای خودتنظیمی یادگیری. فصلنامه آموزش در علوم پزشکی، 13(2)، 153-163. http://ijme.mui.ac.ir/article-۱-۲۳۱۲-fa.html
  • پاکیزه، اسماعیل. (1383). بررسی راه‌های ارتقای کیفیت آموزش علوم‌تجربی در مدارس پسرانه دوره راهنمایی تحصیلی استان همدان در سال تحصیلی 83-1382. شورای تحقیقات آموزش‌وپرورش استان همدان.
  • تلخابی، محمود. (1399). طراحی آموزشی رویکرد شناختی به آموزش تلفیقی. مؤسسه مدارس یادگیرنده مرآت.
  • جردن، آن، اوریسون، کارلیل و استاک، آنیتا. (1391). رویکردهای یادگیری: نظریه و کاربست (ترجمة الهه حجازی و روح‌الله شهابی). دانشگاه تهران (تاریخ انتشار به زبان اصلی، 2008).
  • درزی رامندی، هادی، عصاره، علیرضا، و جراره، جمشید. (1393). تأثیر تدریس به روش بدیعه‌پردازی بر افزایش خلاقیت و پیشرفت تحصیلی درس تعلیمات اجتماعی. پژوهش در برنامه‌ریزی درسی 11(15)، 68-79. https://www.sid.ir/paper/127232/fa
  • دیوانگاهی، ملوک. (1382). تدریس اثربخش در آموزش عالی. دانشگاه آزاد اسلامی.
  • سلیمانی، شهناز، احمدی، امینه، و احقر، قدسی. (1398). اثربخشی آموزش با رویکرد ساختن‌گرایی شناختی بر یادگیری و یادداری دانش‌آموزان پایة ششم در درس ریاضی. فصلنامه علوم تربیتی و روان‌شناسی، 7(1)، 34-25. https://doi.org/10.30473/etl.2019.6157
  • سیف؛ علی‌اکبر. (1383). روان‌شناسی پرورشی. آگاه.
  • شعبانی، حسن.‌ (1396). مهارت‌های آموزشی و پرورشی (روش‌ها و فنون تدریس). سازمان مطالعه و تدوین کتب علوم‌انسانی دانشگاه‌ها (سمت).
  • شعاری‌نژاد، علی‌اکبر. (1382). روان‌شناسی تربیتی. امیرکبیر.
  • عزیزی، زینب، حسینی‌نژادممرآبادی، حسین. (1400). فرصت‌ها و تهدیدهای آموزش مجازی در دوران پاندمی کرونا: یک مطالعه پدیدارشناسی. فن‌آوری اطلاعات و ارتباطات در علوم تربیتی، 12(2)، 153-173. https://dorl.net/dor/20.1001.1.22285318.1400.12.2.8.1
  • عصاره, علیرضا، امام‌جمعه، محمدرضا، و اسدپور، سعید. (1394). تأثیر آموزش علوم تجربی با رویکرد زمینه‌محور بر پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان پایۀ هفتم. نوآوری‌های آموزشی، 14(4)، 150-172. https://noavaryedu.oerp.ir/article_79079.html
  • فرج‌اللهی، هاشم. (1384). تأثیر آموزش به روش تفکر استقرایی بر یادگیری دستور زبان فارسی. شورای تحقیقات آموزش‌وپرورش منطقه 4
  • فردانش، هاشم. (1377). طراحی آموزشی از منظر رویکردهای رفتارگرایی، شناخت‌گرایی و ساخت‌گرایی و انسان‌گرایی در نظام آموزشی. علوم انسانی الزهرا، 8-7(25-24)، 102-120. https://www.sid.ir/paper/445884/fa
  • کرامتی، انسی، رحیمی، مهدیه، و افرا، رقیه. (1400). شناسایی چالش‌ها و راهکارهای ارزشیابی مؤثر از یادگیری دانش‌آموزان دوره ابتدایی در نرم‌افزار شاد توسط نومعلمان. آموزش و ارزشیابی (علوم تربیتی)، 14(56)، 69-102. https://doi.org/10.30495/jinev.2022.1943169.2594
  • کرامتی، محمدرضا. (1388). تأثیر یادگیری مشارکتی بر پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان در موضوع انرژی در درس فیزیک. روان‌شناسی و علوم تربیتی، 39(2)، 31-49.  https://www.sid.ir/paper/55644/fa
  • کله، پی، و چان، ال. (1387). روش‌ها و راهبردها در تعلیم و تربیت کودکان استثنایی(ترجمة فرهـاد مـاهر). قومس ( تاریخ انتشار اثر به زبان اصلی، 1990).
  • ناموری، الهه، جلیلیان، بهروز، فنون، فرنوش، و رضایی، صفیه. (1397). آموزش فیزیک و آزمایشگاه به روش یادگیری معکوس. پویش در آموزش علوم پایه، 4(12)، 13-20. https://dorl.net/dor/20.1001.1.26453649.1397.4.12.3.5
  • Bakken, L., Brown, N., & Downing, B. (2017). Early childhood education: The long-term benefits. Journal of research in Childhood Education, 31 (2), 255-269. https://doi.org/10.1080/02568543.2016.1273285
  • Biehler, R., & Snowman, J. (1993). Psychology applied to teaching. Houghton Mifflin.
  • Boyd, O. (2015). Training with Advance organizer on Improve the mathematics. Education Canada.
  • Bransford, J. D., Vye, N., Kinzer, C., & Risko, V. (2013). Teaching thinking and content knowledge: Toward an integrated approach. In dimensions of thinking and cognitive instruction (pp. 381-413). Routledge.‏‏ https://doi.org/10.4324/9780203771686
  • Chang, T. J. D'Zurilla, & L. J. Sanna (Eds.). (2004). Social problem solving: Theory, research, and training. American Psychological Association. https://doi.org/10.1037/10805-001
  • Domingo, J. G. (2021). Cognitive skills achievement in mathematics of the elementary pre-service teachers using Piaget’s seven logical operations. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education (TURCOMAT), 12(4), 435-440. https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.3974762
  • Fetsco, T., & McClure, J. (2005). Educational Psychology; an integrated approach to classroom decisions. Allyn and Bacon.
  • Gainsay, E. (2006). The economic benefits of high-quality early childhood programs: What makes the difference. https://www.ced.org/pdf/The-Economic-Benefits-of-High-Quality-Early-Childhood-Programs.pdf
  • Gagne , R . M . (1976). The condition of learning . Holt, Rinehart and Winston.
  • Härkönen,U.(2009).Pedagogical Systems Theory and Model for Sustainable Human Development in Early Childhood Education and Care (ECEC). Journal of Teacher Education for Sustainability, 11(2) 77-86. https://doi.org/10.2478/v10099-009-0042-1
  • Hergenhahn, B. R., & Olson, M.H. (2004). An Introduction To Theories Of Learning. Taylor & Francis.
    Horton, R, & Vondracek, M. (2004). Creating a High School Physics Research Program. The Physics Teacher, 42, 334-336. DOI:10.1119/1.1790338
  • Hraste, M., De Giorgio, A., Jelaska, P. M., Padulo, J., & Granić, I. (2018). When mathematics meets physical activity in the school-aged child: The effect of an integrated motor and cognitive approach to learning geometry, PloS one, 13(8), 145-160. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0196024
  • Kramlinger, T., & Huberty, T. J. (1990). Behaviorism versus humanism. Training and development journal, 44, 41-46. https://eric.ed.gov/?id=EJ417739
  • kridel, C. (Ed). (2010). Encyclopedia of curriculum studies. Sage Publications.
  • Losey-León, M.-A., & Balderas, A. (2019). Cognitive Approach to Adaptive Testing Implementation in Virtual Maritime English Language Learning Environment Based on a Spaced Repetition System. In M. L. Carrió-Pastor (Ed.), Teaching Language and Teaching Literature in Virtual Environments (pp. 183–202). Summerer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-13-1358-5_10
  • Mandernach, B. J. (2009). Effect of Instructor-Personalized Multimedia in the Online Classroom. The International Review of Research in Open and Distributed Learning, 10(3). https://doi.org/10.19173/irrodl.v10i3.606
  • Miller, C. K., & Peterson, R. L. (2003). Creating a positive climate: cooperative learning, safe & responsive school. https://www.indianaedu/safeschl/cooperative learning .pdf
  • Pintrich,P.R., & De Groot, E. (1990). Motivational and self-regulated learning components of classroom academic performance. Journal of Educational Psychology, 82, 33-40. https://doi.org/10.1037/0022-0663.82.1.33
  • Reynolds, A. J., & Ou, S. R. (2011). Paths of Effects from Preschool to Adult Well‐Being: A Confirmatory Analysis of the Child‐Parent Center Program. Child development, 82(2), 555-582. doi: 10.1111/j.1467-8624.2010.01562.x
  • Siburian, J., Corebima, A. D., & Saptasari, M. (2019). The correlation between critical and creative thinking skills on cognitive learning results. Eurasian Journal of Educational Research, 19(81), 99-114. https://doi.org/10.14689/ejer.2019.81.6
  • Svinicki, M. D. (1991). Practical implications of cognitive theories. New directions for teaching and learning, 45, 27-37. https://doi.org/10.1002/tl.37219914506
  • Swertz, C., Schmölz, A., Barbieri, A., & Forstner, A. (2017). Organized Teaching and Learning Processes. In K. Fuchs, & P. A. Henning (Eds.), Computer-Driven Instructional Design with INTUITEL: An Intelligent Tutoring Interface for Technology-Enhanced Learning (pp. 5–15). River Publishers. https://doi.org/10.25656/01:14545
  • Tekkaya, C., & Ozkan, O. (2004). Turkish Preservice Teacher,s Undrestanding of Science and their Confidence in Teaching it. Journal of Education for Teaching, 30(1), 57-66. https://doi.org/10.1080/0260747032000162316
  • Uside, O. N., Barchock, K. H., & Abura, O. G. (2013). Effect of discovery method on secondary school student’s achivement in physics in Kenya. Asian journal of social science & humanities, 2(3), 351-359. http://kerd.ku.ac.ke/123456789/255  
  • Vaidya, S.R. (1999). Metacognitive Learning Strategies for Students with Learning Disabilities. Education, 120(3), 3-13. https://go.gale.com/ps/i.do?id=GALE%7CA56639766&sid=googleScholar&v=2.1&it=r&linkaccess=abs&issn=00131172&p=AONE&sw=w
    Webb, P. K. (1980). Piaget: Implications for teaching. Theory into Practice, 19(2), 93-97. https://doi.org/10.1080/00405848009542880
  • Yoshikawa, H., Weiland, C., Brooks-Gunn, J., Burchinal, M., Espinosa, L. M., Gormley, Jr., W. T., Ludwig, J., Magnuson, K. A., Phillips, D. A., & Zaslow, M. (2013). Investing in our future: The evidence base on preschool education (Vol. 9). Society for Research in Child Development and Foundation for Child Development. http://www.srcd.org/sites/default/files/documents/washington/mb_2013_10_16_investing_in_children.pdf
  • Zacharia, Z., & C.P. Constantinos. (2008). Comparing the Influence of Physical and Virtual Manipulatives in the Context of the Physics by Inquiry Curriculum: The Case of Undergraduate Students’ Conceptual Understanding of Heat and Temperature. American Journal of Physics, 4(76), 425-430. https://doi.org/10.1119/1.2885059
  • Zeidler , D.L.(2002) . Dancing with Maggots and Saints: Visions for Subject Matter Knowledge, Pedagogical Knowledge and Pedagogical Content Knowledge, Journal of Science Teacher Education, 13(1), 27-42. https://doi.org/10.1023/A:1015129825891

  • Receive Date 31 December 2022
  • Revise Date 16 July 2023
  • Accept Date 04 July 2024