Using concept maps to create reasoning models to teach thinking: an application for solving kinematics problems

Abstract

Presentamos la investigación llevada a cabo con estudiantes universitarios tomando el tema "Mapas conceptuales en la enseñanza" dentro del Máster en Investigación en la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias experimentales. El objetivo de este estudio fue elaborar un modelo de razonamiento, creados mediante mapas conceptuales, que capta los modos de pensar de profesores expertos acerca de cómo resolver problemas de cinemática. Este modelo, utilizado como marco para aquellos con menos experiencia en una determinada forma de argumentación, identifica enfoques para resolver ciertos tipos de problemas. Este documento se centra en la creación, utilización y validación de un modelo de razonamiento para resolver problemas de cinemática. Este modelo puede aplicarse a otros tipos de contenido de aprendizaje (conceptos, procedimientos, pero principalmente argumentos). El estudio se realizó durante un año escolar con 60 alumnos con un pre-test y post-test método para cuantificar la eficacia del razonamiento modelo desarrollado en la solución de los problemas. El análisis estadístico reveló una diferencia estadísticamente significativa entre el rendimiento de los grupos experimentales y de control. Los resultados sugieren que el desarrollo y el uso de este tipo de meta-razonamiento, que es necesaria para la construcción de un modelo de razonamiento, son de gran ayuda para enseñar a nuestros alumnos a razonar acerca de la cinemática a la solución de los problemas.

We present research carried out with university students taking the subject “Concept Maps in Teaching” within the Master’s Degree on Research in Teaching and Learning of the Experimental Sciences. The objective of this study was to elaborate a reasoning model, created using concept maps, that captures modes of thinking of expert teachers about solving kinematics problems. This model, used as a framework for those with less expertise in a particular form of argumentation, identifies approaches to solving certain types of problems. This paper focuses on the creation, utilisation, and validation of a reasoning model for solving kinematics problems. This model may apply to other types of learning content (concepts, procedures, but primarily arguments). The study was conducted during a school year with 60 students using a pre-test and post-test method to quantify the effectiveness of the reasoning model developed in problem solving. The statistical analysis revealed a statistically significant difference between the performance of the experimental and control groups. The results suggest that the development and use of this type of meta-reasoning, which is necessary for building a reasoning model, are of great help in teaching our students to reason about kinematics problem solving.