evidence-based reasoning

ABSTRACT This study examined differences in sixth-grade students’ conceptual understanding and critical thinking between Problem-Based Learning (PBL) supported by an Augmented Reality (AR)-Based Book and conventional instruction in Solar System learning. A quantitative quasi-experimental study employing a nonequivalent pretest–posttest control group design involved 35 students from two elementary schools in Blora, Indonesia, comprising 17 experimental and 18 control participants. The intervention was implemented across three instructional sessions. Data were collected using validated essay-based assessments and analyzed through analysis of covariance (ANCOVA) and multivariate analysis of covariance (MANCOVA), controlling for pretest performance. The experimental group achieved higher posttest means in conceptual understanding (86.71 vs. 72.67) and critical thinking (85.82 vs. 70.17). ANCOVA revealed significant adjusted between-group differences in conceptual understanding (mean difference = 13.87, 95% CI [11.45, 16.29], p < .001) and critical thinking (mean difference = 15.38, 95% CI [12.19, 18.57], p < .001). MANCOVA confirmed a significant multivariate difference (Pillai’s Trace = .862, F(2, 30) = 95.34, p < .001). These findings suggest that integrating AR-supported visualization within structured problem-based inquiry may support conceptual learning and evidence-based reasoning. Nevertheless, the small sample, nonrandom allocation, and school- and teacher-level confounding preclude definitive causal conclusions. Larger multisite and factorial studies are recommended.

The article provides a theoretical and methodological rationale for the use of creative psychological and pedagogical technologies in teaching subject-specific methodologies of natural science disciplines in higher education. The relevance of the study is determined by the need to shift from the acquisition of reproductive knowledge to productive, inquiry-oriented, and professionally focused learning activities in the training of prospective teachers in natural science disciplines. Such activities enable students to generate ideas, formulate and test hypotheses, model natural processes, make methodologically grounded decisions, and create educational products. The aim of the article is to clarify the concept of creative psychological and pedagogical technologies, identify the features that determine their creative orientation, and substantiate the principles, conditions, and criteria for their selection and implementation in the professional training of prospective teachers of natural science disciplines. The study is theoretical and analytical in nature. The source base comprises regulatory documents, research articles, and methodological publications addressing the development of creativity, inquiry- and problem-based learning, teacher education in natural science disciplines, and the use of project-based, digital, and geoinformation tools. Analysis and synthesis, comparison, generalization, systematization, classification, pedagogical modeling, and methodological extrapolation were employed. Creative psychological and pedagogical technologies are understood as pedagogical technologies whose organization creates conditions for productive creative activity through openness to problems, variability of possible solutions, independent generation and verification of ideas, and the creation of a result that is new to the learner. Their implementation in natural science teacher education requires combining originality and variability with scientific validity, evidence-based reasoning, and verifiability. The methodological tools were systematized according to their functional purposes, distinguishing pedagogical technologies, methods, and types of activity, educational approaches, and digital tools. Psychological and pedagogical conditions and criteria for their selection were identified. The theoretical analysis provides grounds for considering problem- and inquiry-based learning, project-based learning, case-based learning, design thinking, modeling, open-ended tasks, geoinformation services, and virtual laboratories as promising tools for organizing creatively oriented learning activities of prospective teachers of natural science disciplines. Their appropriate integration may potentially contribute to the development of creative, critical, and systemic thinking, inquiry skills, and the ability to apply knowledge in non-standard educational and professional situations; however, these effects require further empirical verification. The findings may be used to develop educational programs and instructional materials for the professional training of prospective teachers in natural science disciplines.

This classroom action research article presents the use of Problem Based Learning (PBL) to improve Grade V pupils' Pancasila Education learning outcomes on the application of Pancasila values in everyday life. The context comprises 28 pupils at SDN Pakis V/372 Surabaya and includes a pre-cycle followed by two cycles of planning, action, observation, and reflection. Learning activities center on contextual case analysis, group investigation, presentation of solutions, and individual evaluation. Learning outcomes are measured using five multiple-choice items, three short-answer items, and two constructed-response items. Descriptive analysis yields mean scores of 63.72, 79.51, and 87.97, while mastery increases from 28.57% to 71.43% and 96.43%. The 85% class mastery target is reached in Cycle II, although one pupil still requires targeted remediation. Cycle II improvements emphasize individual initial responses, rotating group roles, comparison of alternative actions, and evidence-based reasoning.

این مقاله پژوهش اقدام کلاسی به کارگیری یادگیری مبتنی بر مسئله (Problem Based Learning - PBL) را برای بهبود نتایج یادگیری دانش‌آموزان پایه پنجم در درس آموزش پاندچاسیلا با محوریت کاربرد ارزش‌های پاندچاسیلا در زندگی روزمره ارائه می‌دهد. جامعه پژوهش شامل ۲۸ دانش‌آموز دبستان SDN Pakis V/372 سورابایا است و شامل یک مرحله پیش‌چرخه و دو چرخه برنامه‌ریزی، اقدام، مشاهده و بازتاب می‌باشد. فعالیت‌های یادگیری بر تحلیل موردی زمینه‌ای، پژوهش گروهی، ارائه راه‌حل‌ها و ارزیابی فردی متمرکز است. نتایج یادگیری با استفاده از پنج سؤال چندگزینه‌ای، سه سؤال کوتاه‌پاسخ و دو سؤال پاسخ‌ساز اندازه‌گیری می‌شود. تحلیل توصیفی میانگین نمرات ۶۳٫۷۲، ۷۹٫۵۱ و ۸۷٫۹۷ را نشان می‌دهد و میزان تسلط از ۲۸٫۵۷٪ به ۷۱٫۴۳٪ و ۹۶٫۴۳٪ افزایش می‌یابد. هدف تسلط کلاسی ۸۵٪ در چرخه دوم محقق می‌شود، هرچند یک دانش‌آموز همچنان به جبرانسازی هدفمند نیاز دارد. بهبودهای چرخه دوم بر پاسخ‌های اولیه فردی، چرخش نقش‌های گروهی، مقایسه اقدامات جایگزین و استدلال مبتنی بر شواهد تأکید دارد.

Despite scientific argumentation being a fundamental competency of the PISA assessment framework, prospective biology teachers often demonstrate insufficient development in evidence-based reasoning and rebuttal construction skills. Considering the limitations of large-scale implementation of individualized approaches in higher education, this study evaluates the effectiveness of Generative Artificial Intelligence (ChatGPT-4) configured as a “Socratic tutor” in developing argumentation skills among future educators. An 8-week quasi-experimental study involving 124 students from a pedagogical university employed traditional peer discussion methods in the control group ( n = 62), while the experimental group ( n = 62) utilized an AI agent that induced cognitive dissonance regarding socio-scientific issues. Analysis of Covariance (ANCOVA) of data obtained through Toulmin's Argument Pattern (TAP) and PISA rubrics confirmed that the experimental group achieved statistically significantly higher overall argumentation quality compared to the control group (F (1,121) = 14.23, p < .001, η 2 = .105). Particularly, participants who received AI-assisted instruction showed marked improvement in forming rebuttals and evaluating counterevidence, which are considered among the most cognitively demanding components within the PISA scientific literacy framework (OECD). These findings suggest that a Generative AI-mediated Socratic instructional package can be an effective and scalable approach for developing epistemic cognition, and they propose a pedagogical model for integrating structured AI-based tutoring into teacher preparation systems aligned with international assessment standards. These findings should be interpreted as evidence for the effectiveness of the structured, AI-mediated Socratic instructional package as a whole, rather than as evidence of AI's inherent superiority over other methods; the relative contribution of the AI medium versus the structured pedagogical protocol it delivers was not directly tested in this design.

با وجود اینکه استدلال علمی یکی از شایستگی‌های اساسی چارچوب ارزیابی PISA است، معلمان آینده زیست‌شناسی اغلب در توسعه مهارت‌های استدلال مبتنی بر شواهد و ساختاردهی ابطال‌ها، پیشرفت کافی نشان نمی‌دهند. با توجه به محدودیت‌های اجرای گسترده رویکردهای فردمحور در آموزش عالی، این مطالعه اثربخشی هوش مصنوعی مولد (ChatGPT-4) را که به عنوان «مربی سقراطی» پیکربندی شده است، در توسعه مهارت‌های استدلال در میان معلمان آینده مورد ارزیابی قرار می‌دهد. یک مطالعه شبه‌آزمایشی هشت‌هفته‌ای با مشارکت ۱۲۴ دانشجو از یک دانشگاه تربیت معلم انجام شد؛ در گروه کنترل (n = 62) از روش‌های سنتی بحث همتایان استفاده شد و گروه آزمایش (n = 62) از یک عامل هوش مصنوعی بهره برد که ناهماهنگی شناختی را در خصوص مسائل اجتماعی-علمی ایجاد می‌کرد. تحلیل کوواریانس (ANCOVA) داده‌های به‌دست‌آمده از طریق الگوی استدلال تولمین (TAP) و روبریک‌های PISA تأیید کرد که گروه آزمایش به طور معناداری از نظر کیفیت کلی استدلال نسبت به گروه کنترل عملکرد بهتری داشت (F (1,121) = 14.23, p < .001, η 2 = .105). به ویژه، شرکت‌کنندگانی که آموزش مبتنی بر هوش مصنوعی دریافت کردند، در شکل‌دهی ابطال‌ها و ارزیابی شواهد مخالف که از دشوارترین مؤلفه‌های شناختی در چارچوب سواد علمی PISA (OECD) محسوب می‌شوند، بهبود چشمگیری نشان دادند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که بسته آموزشی سقراطی مبتنی بر هوش مصنوعی مولد می‌تواند رویکردی مؤثر و مقیاس‌پذیر برای توسعه شناخت معرفتی باشد و مدل آموزشی برای ادغام آموزش ساختاریافته مبتنی بر هوش مصنوعی در نظام‌های تربیت معلم همسو با استانداردهای ارزیابی بین‌المللی ارائه می‌کند. این یافته‌ها باید به عنوان شواهدی برای اثربخشی بسته آموزشی ساختاریافته و میانجی‌گری‌شده توسط هوش مصنوعی سقراطی به طور کلی تفسیر شود، نه به عنوان شواهدی از برتری ذاتی هوش مصنوعی نسبت به سایر روش‌ها؛ سهم نسبی رسانه هوش مصنوعی در مقابل پروتکل آموزشی ساختاریافته ارائه‌شده توسط آن، مستقیماً در این طرح مورد آزمون قرار نگرفته است.

Critical thinking is one of the competencies learners are expected to develop under the Competency-Based Education in Kenya. This shift demands a paradigm shift from conventional assessment practices to inquiry-based Competency-Based Assessment practices. This study aimed to assess critical thinking assessment practices in Integrated Science instruction in public junior schools in Nairobi County. The study adopted a descriptive survey research design. The study used proportionate, convenience, and systematic sampling to select 382 respondents from a target population of 8,259. Structured questionnaires were used to collect information on critical thinking assessment practices in Integrated Science instruction from both teachers and learners. The reliability of the instruments was established through piloting in a neighboring county, Kajiado County. A Cronbach's alpha of 0.784 was obtained, thus making the tools suitable for data collection. The data were analyzed using descriptive statistics, and the study findings were presented using frequencies and percentage differences. The study findings show that teachers face challenges in assessing critical thinking in Integrated Science instruction, especially in interpreting the curriculum to incorporate inquiry, reflection, evidence-based reasoning, and application of knowledge in real-life situations. The gap was confirmed by learner responses, which consistently reported gaps in classroom practices that promote critical thinking. There is a gap in teachers’ perception of competence in critical thinking assessment practices in Integrated Science instruction in comparison to learner perceptions. The findings inform education stakeholders of the need to invest in equipping teachers with pedagogical skills for Competency-Based Assessment, especially in assessing critical thinking.

تفکر انتقادی یکی از شایستگی‌هایی است که انتظار می‌رود فراگیران در چارچوب آموزش مبتنی بر شایستگی در کنیا کسب کنند. این تغییر مستلزم یک تغییر پارادایم از رویه‌های ارزیابی سنتی به رویه‌های ارزیابی مبتنی بر پرسشگری و شایستگی است. هدف این پژوهش، ارزیابی رویه‌های ارزیابی تفکر انتقادی در تدریس علوم تلفیقی در مدارس دولتی متوسطه شهرستان نایروبی بود. این پژوهش از طرح پژوهش پیمایشی توصیفی استفاده کرد. نمونه‌گیری متناسب، در دسترس و نظام‌مند برای انتخاب ۳۸۲ نفر از جامعه هدف ۸٬۲۵۹ نفری به کار گرفته شد. پرسشنامه‌های ساختاریافته برای گردآوری اطلاعات درباره رویه‌های ارزیابی تفکر انتقادی در تدریس علوم تلفیقی از هر دو گروه معلمان و فراگیران استفاده شد. پایایی ابزارها از طریق اجرای آزمایشی در شهرستان همجوار، Kajiado County، تعیین شد. ضریب آلفای کرونباخ برابر با ۰٫۷۸۴ به دست آمد که ابزارها را برای گردآوری داده‌ها مناسب ساخت. داده‌ها با استفاده از آمار توصیفی تحلیل شدند و یافته‌های پژوهش با استفاده از فراوانی‌ها و تفاوت‌های درصدی ارائه گردید. یافته‌های پژوهش نشان می‌دهد که معلمان در ارزیابی تفکر انتقادی در تدریس علوم تلفیقی، به ویژه در تفسیر برنامه درسی برای ادغام پرسشگری، تأمل، استدلال مبتنی بر شواهد و کاربرد دانش در موقعیت‌های واقعی، با چالش‌هایی مواجه هستند. این شکاف با پاسخ‌های فراگیران تأیید شد که به طور مکرر به وجود شکاف‌هایی در رویه‌های کلاسی که تفکر انتقادی را تقویت می‌کنند، اشاره کردند. درک معلمان از شایستگی خود در رویه‌های ارزیابی تفکر انتقادی در تدریس علوم تلفیقی نسبت به درک فراگیران دارای فاصله است. یافته‌ها به ذی‌نفعان آموزشی لزوم سرمایه‌گذاری در تجهیز معلمان به مهارت‌های آموزشی برای ارزیابی مبتنی بر شایستگی، به ویژه در ارزیابی تفکر انتقادی را یادآور می‌شود.

Critical thinking is widely recognized as a foundational skill for effective participation in the workforce and responsible citizenship. It involves analyzing, evaluating, and interpreting information to draw well-reasoned, defensible conclusions. The introduction of the Competency-Based Curriculum in Kenya, under the Competency-Based Education holistic approach, has included critical thinking as one of its core competencies. The study sought to determine how teachers are scaffolding critical thinking during the preparation and presentation of Integrated Science instruction in public junior schools in Nairobi County, Kenya. The study adopted a mixed-methods descriptive research design. The target population was 8,259 respondents: 7,598 learners, 643 teachers, and 18 Curriculum Support Officers (CSOs). The sample consisted of 382 respondents: 46 teachers, 328 learners, and 8 CSOs. Representative samples were selected through proportionate and systematic sampling. Data were collected using questionnaires and interviews. Quantitative data were analyzed descriptively using the Statistical Package for the Social Sciences (SPSS, Version 30.0), while qualitative data were analyzed thematically. The findings indicated that although teachers adopted learner-centered approaches, they faced significant challenges in planning and implementing critical-thinking strategies, mainly conceptual links, inquiry, evidence-based reasoning, reflection, and real-world application of scientific concepts. The study also identified curriculum interpretation as a barrier to implementing critical-thinking instruction, resulting in a gap between teachers' perceived skills and actual classroom practices. The findings inform educators on the status of implementing critical thinking under Competency-Based Education and highlight challenges experienced by teachers. The study concludes that teachers encounter difficulties in developing Integrated Science instruction that scaffolds critical thinking and recommends the development of a structured instructional design model to help them design such instruction.

تفکر انتقادی به طور گسترده‌ای به عنوان مهارتی بنیادی برای مشارکت مؤثر در نیروی کار و شهروندی مسئولانه شناخته می‌شود. این مهارت شامل تحلیل، ارزیابی و تفسیر اطلاعات به منظور دستیابی به نتایج مستدل و قابل دفاع است. ورود برنامهٔ درسی مبتنی بر شایستگی در کنیا، تحت رویکرد کل‌نگر آموزش مبتنی بر شایستگی، تفکر انتقادی را به عنوان یکی از شایستگی‌های اصلی خود گنجانده است. این پژوهش با هدف تعیین نحوهٔ پشتیبانی معلمان از تفکر انتقادی در جریان آماده‌سازی و ارائهٔ آموزش علوم تلفیقی در مدارس متوسطهٔ دولتی شهرستان نایروبی، کنیا انجام شد. این مطالعه از طرح پژوهش توصیفی با روش‌های ترکیبی بهره برد. جامعهٔ هدف شامل ۸٬۲۵۹ نفر بود: ۷٬۵۹۸ دانش‌آموز، ۶۴۳ معلم و ۱۸ افسر پشتیبانی برنامهٔ درسی (CSOs). نمونه شامل ۳۸۲ نفر بود: ۴۶ معلم، ۳۲۸ دانش‌آموز و ۸ افسر پشتیبانی برنامهٔ درسی. نمونه‌های نماینده از طریق نمونه‌گیری نسبتی و نظام‌مند انتخاب شدند. داده‌ها با استفاده از پرسشنامه و مصاحبه گردآوری شد. داده‌های کمی به صورت توصیفی با استفاده از نرم‌افزار بستهٔ آماری علوم اجتماعی (SPSS، نسخهٔ ۳۰.۰) تحلیل شد و داده‌های کیفی به صورت موضوعی مورد تحلیل قرار گرفت. یافته‌ها نشان داد که اگرچه معلمان رویکردهای یادگیرنده‌محور را اتخاذ کردند، اما در برنامه‌ریزی و اجرای راهبردهای تفکر انتقادی، به ویژه در پیوندهای مفهومی، پرسشگری، استدلال مبتنی بر شواهد، تأمل و کاربرد مفاهیم علمی در دنیای واقعی با چالش‌های قابل توجهی مواجه بودند. همچنین تفسیر برنامهٔ درسی به عنوان مانعی برای اجرای آموزش تفکر انتقادی شناسایی شد که منجر به شکاف میان مهارت‌های ادراک‌شدهٔ معلمان و عملکرد واقعی آن‌ها در کلاس درس گردید. یافته‌ها وضعیت اجرای تفکر انتقادی در چارچوب آموزش مبتنی بر شایستگی را برای دست‌اندرکاران آموزشی روشن ساخته و چالش‌های پیش روی معلمان را برجسته می‌سازد. نتیجه‌گیری پژوهش آن است که معلمان در توسعهٔ آموزش علوم تلفیقی که از تفکر انتقادی پشتیبانی کند با دشواری‌هایی روبه‌رو هستند و توسعهٔ یک مدل طراحی آموزشی ساختاریافته برای یاری‌رسانی به آن‌ها در طراحی چنین آموزشی توصیه می‌شود.