Logical reasoning

Basic science is concerned with developing an understanding of the natural world through observation, experimentation, investigation, and logical reasoning. The study compared the effectiveness of computer simulations and charts usage on secondary school students’ academic achievement in Basic Science in Aguata Education Zone of Anambra State. Two research questions and three hypotheses guided the study. A quasi-experimental design was adopted for the study. The population consisted of 3,310 (1,664 males and 1,646 females) Upper Basic Education Two (UB2) students who enrolled for the 2025/2026 academic session in the 39 public secondary schools in the Aguata Education Zone of Anambra State, with a sample of 186 UB2 Basic Science students selected using a multistage sampling procedure. The instrument for data collection was Basic Science Achievement Test (BSAT). The instrument was face validated by three experts and a reliability index of 0.87 was obtained using Kuder Richardson 20 method. Experimental procedure was carried out in stages and data were collected through pretest and posttest using BSAT. Data analysis was done using the mean and Analysis of Covariance at the 0.05 level of significance. Findings, among others, revealed that students taught Basic Science concepts using computer simulations achieved significantly higher scores than those taught using charts. Male students taught using computer simulations recorded slightly higher mean achievement scores than their female counterparts, but the difference was not significant. Based on the findings, the study recommended that Basic Science teachers should regularly use computer simulations during classroom instruction, as they significantly improve students’ achievement in Basic Science more than charts do.

علوم پایه به توسعه درک از جهان طبیعی از طریق مشاهده، آزمایش، تحقیق و استدلال منطقی می‌پردازد. این پژوهش اثربخشی استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای و نمودارها را بر پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان دبیرستانی در درس علوم پایه در منطقه آموزشی Aguata از ایالت Anambra مقایسه کرد. دو سؤال پژوهش و سه فرضیه، این مطالعه را هدایت کردند. طرح پژوهش شبه‌آزمایشی اتخاذ شد. جامعه آماری شامل ۳۳۱۰ دانش‌آموز (۱۶۶۴ پسر و ۱۶۴۶ دختر) پایه دوم متوسطه اول (UB2) بود که برای سال تحصیلی ۲۰۲۵/۲۰۲۶ در ۳۹ مدرسه متوسطه دولتی منطقه آموزشی Aguata ایالت Anambra ثبت‌نام کرده بودند و نمونه‌ای متشکل از ۱۸۶ دانش‌آموز علوم پایه UB2 با استفاده از روش نمونه‌گیری چندمرحله‌ای انتخاب شد. ابزار گردآوری داده‌ها، آزمون پیشرفت علوم پایه (BSAT) بود. این ابزار توسط سه نفر از خبرگان از نظر روایی صوری مورد تأیید قرار گرفت و شاخص پایایی ۰.۸۷ با استفاده از روش Kuder Richardson 20 به دست آمد. فرایند آزمایشی در مراحل مختلف اجرا شد و داده‌ها از طریق پیش‌آزمون و پس‌آزمون با استفاده از BSAT جمع‌آوری گردید. تحلیل داده‌ها با استفاده از میانگین و تحلیل کوواریانس در سطح معناداری ۰.۰۵ انجام شد. یافته‌ها، از جمله، نشان داد که دانش‌آموزانی که مفاهیم علوم پایه را با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای فراگرفته بودند، به طور معناداری نمرات بالاتری نسبت به دانش‌آموزانی که با استفاده از نمودارها آموزش دیده بودند، کسب کردند. دانش‌آموزان پسر که با شبیه‌سازی رایانه‌ای آموزش دیده بودند، میانگین نمرات پیشرفت کمی بالاتر از همتایان دختر خود داشتند، اما این تفاوت معنادار نبود. بر اساس یافته‌ها، پژوهش توصیه کرد که معلمان علوم پایه به طور منظم از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای در آموزش کلاسی استفاده کنند، زیرا این روش به طور معناداری پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان در علوم پایه را بیش از نمودارها افزایش می‌دهد.

This paper explores the critical role of early childhood education in Mathematics and Computer Science as foundational pillars for national development. In the 21st century, the global demand for technologically literate and analytically competent citizens underscores the need to begin STEM education at an early stage. The study highlights how cognitive development in young learners can be enhanced through early exposure to problem-solving, logical reasoning, and computational thinking. Drawing upon existing literature, educational theories, and policy frameworks, this paper presents evidence-based arguments for integrating structured Mathematics and Computer Science curricula at the foundational level. It examines the challenges faced in implementing these programs, particularly in developing nations, and proposes strategic solutions involving teacher training, curriculum redesign, and stakeholder collaboration. The paper concludes that effective early childhood Mathematics and Computer Science education not only fosters individual cognitive growth but also catalyzes innovation, economic empowerment, and sustainable national development.

این مقاله به بررسی نقش حیاتی آموزش دوران کودکی در حوزه ریاضیات و علوم کامپیوتر به‌عنوان ارکان بنیادین توسعه ملی می‌پردازد. در قرن بیست‌ویکم، نیاز جهانی به شهروندانی با سواد فناورانه و توانمند از نظر تحلیلی، ضرورت آغاز آموزش STEM از سنین پایین را برجسته می‌کند. این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه رشد شناختی در یادگیرندگان خردسال از طریق مواجهه زودهنگام با حل مسئله، استدلال منطقی و تفکر محاسباتی تقویت می‌شود. با بهره‌گیری از ادبیات موجود، نظریه‌های آموزشی و چارچوب‌های سیاست‌گذاری، این مقاله استدلال‌هایی مبتنی بر شواهد برای ادغام برنامه‌های درسی ساختارمند ریاضیات و علوم کامپیوتر در سطح پایه ارائه می‌دهد. همچنین چالش‌های پیش‌روی اجرای این برنامه‌ها، به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه، را بررسی کرده و راهکارهای راهبردی شامل آموزش معلمان، بازطراحی برنامه درسی و همکاری ذینفعان را پیشنهاد می‌کند. مقاله نتیجه می‌گیرد که آموزش مؤثر ریاضیات و علوم کامپیوتر در دوران کودکی نه‌تنها رشد شناختی فردی را تقویت می‌کند، بلکه موجب نوآوری، توانمندسازی اقتصادی و توسعه پایدار ملی می‌شود.

Logical-mathematical reasoning is essential for interpreting representations, applying procedures, justifying relationships, and solving problems; however, evidence regarding students’ performance in Ecuadorian school contexts remains limited. The aim of this study was to characterize students’ diagnostic performance in logical-mathematical reasoning and to examine differences in its distribution across the participating educational institutions. A descriptive, exploratory, non-experimental study with a quantitative approach was conducted. A total of 843 third-year upper secondary school students, aged 15 to 17 years, from 21 educational institutions in Chone Canton, Ecuador, participated in the study. Logical-mathematical reasoning was assessed using a five-task diagnostic test, with each task scored from 0 to 4 points and aggregated into an overall score ranging from 0 to 20 points. Of the participants, 76.39% were classified at the low level, 17.08% at the regular level, 5.93% at the good level, and 0.59% at the very good level; no student reached the excellent level. Statistically significant differences were identified among institutions, χ²(60) = 392.62, p_MC = 0.00001, Cramer’s V = 0.394; H(20) = 208.51, p < 0.001, ε² = 0.229. The study provides a multi-institutional baseline of logical-mathematical reasoning in a relatively understudied Ecuadorian context. The findings may support the identification of educational needs and the planning of differentiated support according to students’ initial performance. Because no comparison group or quantitative pretest–posttest measurement was available, it was not possible to evaluate changes in logical-mathematical reasoning or attribute the results to the use of GeoGebra.

استدلال منطقی-ریاضی برای تفسیر بازنمایی‌ها، به‌کارگیری رویه‌ها، توجیه روابط و حل مسئله ضروری است؛ با این حال، شواهد مربوط به عملکرد دانش‌آموزان در زمینه‌های مدرسه‌ای اکوادور محدود باقی مانده است. هدف این پژوهش، توصیف عملکرد تشخیصی دانش‌آموزان در استدلال منطقی-ریاضی و بررسی تفاوت‌های توزیع آن در میان مؤسسات آموزشی شرکت‌کننده بود. این مطالعه به صورت توصیفی، اکتشافی، غیرآزمایشی و با رویکرد کمی انجام شد. در مجموع، ۸۴۳ دانش‌آموز سال سوم متوسطه، در بازه سنی ۱۵ تا ۱۷ سال، از ۲۱ مؤسسه آموزشی شهرستان چونه، اکوادور، در پژوهش شرکت کردند. استدلال منطقی-ریاضی با استفاده از یک آزمون تشخیصی شامل پنج تکلیف ارزیابی شد که هر تکلیف از ۰ تا ۴ امتیاز داشته و مجموع امتیازات بین ۰ تا ۲۰ بود. از میان شرکت‌کنندگان، ۷۶٫۳۹٪ در سطح پایین، ۱۷٫۰۸٪ در سطح متوسط، ۵٫۹۳٪ در سطح خوب و ۰٫۵۹٪ در سطح بسیار خوب طبقه‌بندی شدند؛ هیچ دانش‌آموزی به سطح عالی دست نیافت. تفاوت‌های معنادار آماری میان مؤسسات شناسایی شد، χ²(60) = 392.62, p_MC = 0.00001, V کرامر = 0.394؛ H(20) = 208.51, p < 0.001, ε² = 0.229. این پژوهش خط پایه‌ای چندمؤسسه‌ای از استدلال منطقی-ریاضی در زمینه‌ای نسبتاً کمتر مطالعه‌شده در اکوادور ارائه می‌دهد. یافته‌ها می‌تواند به شناسایی نیازهای آموزشی و برنامه‌ریزی حمایت‌های تفکیک‌شده بر اساس عملکرد اولیه دانش‌آموزان کمک کند. به دلیل نبود گروه مقایسه یا سنجش کمی پیش‌آزمون-پس‌آزمون، امکان ارزیابی تغییرات در استدلال منطقی-ریاضی یا نسبت دادن نتایج به استفاده از GeoGebra وجود نداشت.