A neuroeducational proposal for techno-active learning in science education: a necessary university change

Authors

  • Julio Ballesta Claver
  • Isarel Sosa Medrano Centro de Magisterio La Inmaculada (CMLI). Universidad of Granada, 18013, Granada, España
  • Isabel A. Gómez Pérez Centro de Magisterio La Inmaculada (CMLI). Universidad of Granada, 18013, Granada, España https://orcid.org/0000-0001-9941-3099
  • Mª Fernanda Ayllón Blanco Centro de Magisterio La Inmaculada (CMLI). Universidad of Granada, 18013, Granada, España https://orcid.org/0000-0001-6690-2742
DOI: https://doi.org/10.6018/reifop.614881
Keywords: Neuroeducation, teaching resources, science education, inquiry-based learning

Supporting Agencies

  • ministerio de educación y formación profesional

Abstract

In the field of science education, there is a lack of neuroeducational guidelines and resources. This is because it is a relatively new area of study. It is important to investigate whether these guidelines and resources can improve university-level teaching. To address this issue, a constructivist neuroeducational approach was taken using inquiry-based learning. This involved the integration of various resources into a set of activities for 77 future professionals in primary education.

The proposal’s effectiveness was evaluated using three questionnaires: 1) two ad-hoc content questionnaires and 2) a reliable (αCronbach = 0.968) and validated (KMO = 0.934) neuroeducational scale based on Likert scale by measuring the main dimensions. The study was based on a pre-experimental pretest-posttest design using Wilcoxon non-parametric tests, achieving a large effect size (mean values: pretest = 4.17 ± 1.40; posttest = 6.55 ± 0.53; z = 7.568; p < 0.001; r = 0.862), highlighting the importance of emotions in enquiry using novelty, which enhanced attention and the development of executive functions, resulting in an effective, feasible and practical proposal.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Atalay, N. y Mutlu, M. (2023). The Effect of Using Interactive Simulation in Science Laboratory on Knowledge Levels of Science Laws and Computational Thinking Skills. Mimbar Sekolah Dasar, 10(1), 63-79. https://doi.org/10.53400/mimbar-sd.v10i1.46334

Ballesta-Claver, J., Ayllón Blanco, M. F. y Gómez Pérez, I. A. (2021). A Revisited Conceptual Change in Mathematical-Physics Education from a Neurodidactic Approach: A Pendulum Inquiry. Mathematics, 9(15), 1755-1767. https://doi.org/10.3390/math9151755

Ballesta-Claver, J., Gómez Pérez, I. A. y Ayllón Blanco, M. F. (2024). El paradigma innovador de la neuroeducación. En A. Rodriguez Fuentes (Ed.), ¿Ciencia o ficción en la Neuroeducación? Estudio sobre neuromitos docentes (pp. 21-39). Ediciones Pirámide.

Béjar, M. (2014). Neuroeducación. Padres y Maestros, 355(355), 49-53. https://revistas.comillas.edu/index.php/padresymaestros/article/view/2622

Benzer, A. I. y Ünal, S. (2021). Models and modelling in science education in turkey: a literature review. Journal of Baltic Science Education, 20(3), 344-359. https://doi.org/10.33225/jbse/21.20.344

Bhargava, A. V y Ramadas, V. (2022). Implications of Neuroscience/Neuroeducation in the Field of Education to Enhance the Learning Outcomes of the Students. Journal of Positive School Psychology, 2022(6), 6502-6510. https://journalppw.com/index.php/jpsp/article/view/8636

Bogar, Y. (2019). Literature Review on Inquiry-Based Learning in Science Education. Journal of International Science and Education, 1(2), 91-118. https://dergipark.org.tr/en/pub/ubed/issue/43862/497258

Bybee, R. W. (2016). El modelo de enseñanza 5E del BSCS: creando momentos de enseñanza. International Science Teaching Foundation.

Carmona, C. E. (2022). Diseño universal para el aprendizaje y neuroeducación. Una perspectiva desde la ciencia de la mente, cerebro y educación. Journal of Neuroeducation, 3, 99-108. https://doi.org/10.1344/joned.v3i1

Codina, M., Aldana, D., Piédrola, I. y Ramos Regalado, I. (2022). Una estructura neurodidáctica para el desarrollo de las funciones ejecutivas en los adolescentes. Journal of Neuroeducation, 2(2), 118-129. https://doi.org/10.1344/joned.v2i2.32839

Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sciences (Second Ed.). Lawrence Erlbaum Associates.

Cooper, A. C., Southard, K. M., Osness, J. B. y Bolger, M. S. (2022). The Instructor’s Role in a Model-Based Inquiry Laboratory: Characterizing Instructor Supports and Intentions in Teaching Authentic Scientific Practices. CBE—Life Sciences Education, 21(1), 21:ar9, 1-19. https://doi.org/10.1187/cbe.21-07-0177

Cornell Pereira, I. (2019). Actividades didacticas que propician la transferencia de conocimiento para su aplicacion en la practica cotidiana. Revista pedagogica de Cienfuegos, 15(70), 41-57. http://conrado.ucf.edu.cu/index.php/conrado

Coumans, J. V. F. y Wark, S. (2024). Impact of Problem‐Based Learning Coaching and Neuroeducation in the Development of 21st Century Lifelong Learners. Mind, Brain, and Education, 1-8. https://doi.org/10.1111/mbe.12406

Deng, L. y Chan, W. (2017). Testing the Difference Between Reliability Coefficients Alpha and Omega. Educational and Psychological Measurement, 77(2), 185-203. https://doi.org/10.1177/0013164416658325

Díaz-Cabriales, A. (2023). Escala neuroeducativa para la Planeación y la Intervención Didáctica (ENEPID). Journal of Neuroeducation, 3(2), 93-105. https://doi.org/10.1344/joned.v3i2.40828

Foisy, L. M., Potvin, P., Riopel, M. y Masson, S. (2015). Is inhibition involved in overcoming a common physics misconception in mechanics? Trends in Neuroscience and Education, 4(1-2), 26-36. https://doi.org/10.1016/j.tine.2015.03.001

Fragkaki, M., Mystakidis, S. y Dimitropoulos, K. (2022). Higher Education Faculty Perceptions and Needs on Neuroeducation in Teaching and Learning. Education Sciences, 12(10), 707. https://doi.org/10.3390/educsci12100707

Friedl, A. E. (2000). Enseñar ciencias a los niños. Editorial Gedisa, S.A.

García Molina, R. (2011). Ciencia recreativa: un recurso didáctico para enseñar deleitando. Revista Eureka sobre enseñanza y divulgación de las ciencias, 8(extra), 370-392. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2011.v8.iextra.02

Gardner, H. (2008). Quandaries for neuroeducators. Mind, Brain, and Education, 2(4), 165-169. https://doi.org/10.1111/j.1751-228X.2008.00050.x

Gil Vega, J. A. (2020). ¿Es posible un currículo basado en las Funciones Ejecutivas? De la función a la competencia: propuesta de integración de la “competencia ejecutiva” en el aula. Journal of Neuroeducation, 1(1), 114-129. https://doi.org/10.1344/joned.v1i1.31363

Gilbert, J. K. (2004). Models and Modelling: Routes to More Authentic Science Education. International Journal of Science and Mathematics Education, 2(2), 115-130. https://doi.org/10.1007/s10763-004-3186-4

Hopkins, K. (2021). Neuroscience as a Contemporary Science Domain to Contextualize Nature of Science Instruction. Science & Education, 1-38. https://doi.org/10.1007/s11191-020-00187-7

Howard-Jones, P. (2014). Neuroscience and education: A Review of Educational Interventions and Approaches Informed by Neuroscience. Education Endowment Foundation. University of Bristol.

Howard‐Jones, P., Jay, T. y Galeano, L. (2020). Professional Development on the Science of Learning and teachers’ Performative Thinking—A Pilot Study. Mind, Brain, and Education, mbe.12254. https://doi.org/10.1111/mbe.12254

Izquierdo, V. y Garrigues, M. L. (2019). Neurocommunicative methodologies: attention and emotion of the audiovisual story in the classroom. Multidisciplinary Journal for Education, Social and Technological Sciences, 6(1), 89-144. https://doi.org/10.4995/muse.2019.10670

Jiménez-Liso, M. R., Bellocchi, A., Martinez-Chico, M. y Lopez-Gay, R. (2022). A model-based inquiry sequence as a heuristic to evaluate students’ emotional, behavioural, and cognitive engagement. Research in Science Education, 52, 1313-1334. https://doi.org/10.1007/s11165-021-10010-0

Jiménez-Liso, M. R., Martínez-Chico, M. y López-Gay Lucio-Villegas, R. (2023). Cómo enseñar a diseñar Secuencias de Actividades de Ciencias: Principios, elementos y herramientas de diseño. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 20(3), 380101-380123. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2023.v20.i3.3801

Jiménez Liso, M. R., Gómez Macario, H., Martínez Chico, M., Garrido Espeja, A. y López-Gay Lucio-Villegas, R. (2019). Egagrópilas como fuente de pruebas en una indagación. Percepciones de los estudiantes sobre lo que aprenden y sienten. Revista Eureka sobre enseñanza y divulgación de las ciencias., 17(1), 1-18. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2020.v17.i1.1203

Juárez-Varón, D., Bellido-García, I. y Gupta, B.-B. (2023). Analysis of stress, attention, interest, and engagement in onsite and online higher education: A neurotechnological study. Comunicar, 31(76), 21-34. https://doi.org/10.3916/C76-2023-02

Juškevičienė, A., Stupurienė, G. y Jevsikova, T. (2021). Computational thinking development through physical computing activities in STEAM education. Computer Applications in Engineering Education, 29(1), 175-190. https://doi.org/10.1002/cae.22365

Lacave, C., Molina, A., Fernández, M. y Redondo, M. (2015). Análisis de la fiabilidad y validez de un cuestionario docente. Actas de las XXI Jornadas de la Enseñanza Universitaria de la Informática, 136-143. http://bioinfo.uib.es/~joemiro/aenui/procJenui/Jen2015/la_anal.pdf

Lai, K.-W. (2018). The Learner and the Learning Process: Research and Practice in Technology-Enhanced Learning. En Second Handbook of Information Technology in Primary and Secondary Education (pp. 127-142). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-71054-9_8

Latimer, B., Bergin, D. A., Guntu, V., Schulz, D. J. y Nair, S. S. (2019). Integrating Model-Based Approaches Into a Neuroscience Curriculum—An Interdisciplinary Neuroscience Course in Engineering. IEEE Transactions on Education, 62(1), 48-56. https://doi.org/10.1109/TE.2018.2859411

López-Aguado, M. y Gutiérrez-Provecho, L. (2019). Cómo realizar e interpretar un análisis factorial exploratorio utilizando SPSS. REIRE Revista d Innovació i Recerca en Educació, 12(2), 1-14. https://doi.org/10.1344/reire2019.12.227057

López-Martín, E. y Ardura, D. (2023). The effect size in scientific publication. Educación XX1, 26(1), 9-17. https://doi.org/10.5944/educxx1.36276

Martínez-Chico, M., López-Gay, R. y Jiménez-Liso, M. R. (2014). La indagación en las propuestas de formación inicial de maestros: análisis de entrevistas a formadores de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Enseñanza de las Ciencias, 32(3), 591-608. https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.1376

Martínez Chico, M., Rut Jiménez Liso, M. y López-Gay Lucio-Villegas, R. (2015). Efecto de un programa formativo para enseñar ciencias por indagación basada en modelos, en las concepciones didácticas de los futuros maestros. Revista Eureka sobre enseñanza y divulgación de las ciencias., 12(1), 149-166. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2015.v12.i1.10

Martínez Ques, Á. A., Braña Marcos, B., Martín Arribas, C., Vázquez Campo, M., Rumbo Prieto, J. M., López Castro, J., Herrero Olivera, L. y Gómez Salgado, J. (2022). Diseño y validación de un instrumento sobre calidad de la planificación anticipada de decisiones para profesionales. Gaceta Sanitaria, 36(5), 401-408. https://doi.org/10.1016/j.gaceta.2021.11.002

Mcmillan, J. H. y Schumacher, S. (2013). Research in Education: Evidence-Based Inquiry (seventh ed). Pearson Education.

Meza, L. y Moya, M. E. (2020). ICT and neuroeducation as a resource of innovation in the process of teaching and learning. ReHuSo: Revista de Ciencias Humanísticas y Sociales, 5(2), 85-96. https://www.redalyc.org/pdf/6731/673171025008.pdf

Mora, F. (2017). Neuroeducación. Solo se puede aprender aquello que se ama. (2.a ed.). Alianza Editorial.

Mora, F. (2022). Neuroeducador: una nueva profesión. Alianza editorial.

Moraine, P. (2014). Las funciones ejecutivas del estudiante. Narcea, S.A.

Nouri, A., Tokuhama-Espinosa, T. y Borja, C. (2023). Crossing Mind, Brain, and Education Boundaries. Cambridge Scholars Publishing.

Oliva, J. M. (2019). Distintas acepciones para la idea de modelización en la enseñanza de las ciencias. Enseñanza de las Ciencias. Revista de investigación y experiencias didácticas, 37(2), 5-24. https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.2648

Passmore, C., Stewart, J. y Cartier, J. (2009). Model-Based Inquiry and School Science: Creating Connections. School Science and Mathematics, 109(7), 394-402. https://doi.org/10.1111/j.1949-8594.2009.tb17870.x

Prensky, M. (2009). H. Sapiens Digital: From Digital Immigrants and Digital Natives to Digital Wisdom. Innovate: Journal of Online Education, 5(3-Article 1), 1-10. https://nsuworks.nova.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1020&context=innovate

Ruiz-Mejías, M., Pérez, N. y Carrió-Llach, M. (2021). Knowledge of neuroscience boosts motivation and awareness of learning strategies in science vocational education students. Journal of Neuroeducation, 1(2), 22-36. https://doi.org/10.1344/joned.v1i2.33035

Santana-Vega, L. E., Suárez-Perdomo, A. y Feliciano-García, L. (2020). El aprendizaje basado en la investigación en el contexto universitario: una revisión sistemática. Revista Española de Pedagogía, 78(277), 519-537. https://doi.org/10.22550/REP78-3-2020-08

Schleisman, K. B., Selcen Guzey, S., Lie, R., Michlin, M., Desjardins, C., Shackleton, H. S., Schwerdfeger, A. C., Michalowski, M. y Dubinsky, J. M. (2018). Learning Neuroscience with Technology: a Scaffolded, Active Learning Approach. Journal of Science Education and Technology, 27(6), 566-580. https://doi.org/10.1007/s10956-018-9748-y

Schwartz, M. (2015). Mind, brain and education: A decade of evolution. Mind, Brain, and Education, 9(2), 64-71. https://doi.org/10.1111/mbe.12074

Schwarz, C. V., Ke, L., Salgado, M. y Manz, E. (2022). Beyond assessing knowledge about models and modeling: Moving toward expansive, meaningful, and equitable modeling practice. Journal of Research in Science Teaching, 59(6), 1086-1096. https://doi.org/10.1002/tea.21770

Schwarz, C. V., Reiser, B. J., Davis, E. A., Kenyon, L., Achér, A., Fortus, D., Shwartz, Y., Hug, B. y Krajcik, J. (2009). Developing a learning progression for scientific modeling: Making scientific modeling accessible and meaningful for learners. Journal of Research in Science Teaching, 46(6), 632-654. https://doi.org/10.1002/tea.20311

Silva Quiroz, J. y Maturana Castillo, D. (2017). Una propuesta de modelo para introducir metodologías activas en educación superior. innovación educativa, 17(73), 117-131. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-26732017000100117&lng=es&tlng=es

Sousa, D. A. (2018). Implicar al cerebro reconectado: Efectos de la tecnología en la reconexión del cerebro de los alumnos (Vol. 24). Ediciones SM.

Sousa, D. A. (2019). Cómo aprende el cerebro. Ediciones Obelisco, S.L.

Strat, T. T. S., Henriksen, E. K. y Jegstad, K. M. (2023). Inquiry-based science education in science teacher education: a systematic review. Studies in Science Education, 1-59. https://doi.org/10.1080/03057267.2023.2207148

Tierno, S. P., Tuzón, P., Solbes, J. y Gavidia, V. (2020). Situación de la enseñanza de las ciencias por indagación en los planes de estudio de Grado de Maestro de Educación Primaria en España. Didáctica de las Ciencias Experimentales y Sociales, 0(39), 99. https://doi.org/10.7203/dces.39.17855

Tomczak, M. y Tomczak, E. (2014). The need to report effect size estimates revisited. An overview of some recommended measures of effect size. Trends in Sport Sciences, 1(21), 19-25. https://www.researchgate.net/publication/303919832

Tuapanta, J., Duque, M. y Mena, Á. (2017). Alfa de Cronbach para validar un instrumento de uso de TIC en docentes universitarios. mktDescubre, 10, 37-48.

Uden, L., Sulaiman, F. y Lamun, R. F. (2022). Factors Influencing Students’ Attitudes and Readiness towards Active Online Learning in Physics. Education Sciences, 12(11), 746. https://doi.org/10.3390/educsci12110746

Urdanivia Alarcon, D. A., Talavera-Mendoza, F., Rucano Paucar, F. H., Cayani Caceres, K. S. y Machaca Viza, R. (2023). Science and inquiry-based teaching and learning: a systematic review. Frontiers in Education, 8, 1-10. https://doi.org/10.3389/feduc.2023.1170487

Valdés-Villalobos, B. (2022). Neuroeducación y sus alcances socio-afectivos al quehacer docente. Journal of Neuroeducation, 2(2), 83-91. https://doi.org/10.1344/joned.v2i2.37440

Vaughn, A. R., Brown, R. D. y Johnson, M. L. (2020). Understanding Conceptual Change and Science Learning through Educational Neuroscience. Mind, Brain, and Education, 14(2), 82-93. https://doi.org/10.1111/mbe.12237

Published
09-08-2024
How to Cite
Ballesta, J., Sosa Medrano, I., Gómez Pérez, I. A., & Ayllón Blanco, M. F. (2024). A neuroeducational proposal for techno-active learning in science education: a necessary university change . Interuniversity Electronic Journal of Teacher Formation, 27(3), 35–50. https://doi.org/10.6018/reifop.614881