Metacognitive strategies in physics teaching: analysis of a didactic intervention guided by metacognitive questions

Authors

DOI:

https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2022v27n3p291

Keywords:

Metacognition, Physics teaching, High School, Self-regulation

Abstract

The study assumes that metacognitive thinking represents a possibility to qualify learning in Physics and, from that, structures didactic actions oriented to its activation, in order to assess its relevance with high school students. As a central question, it infers the following question: what effects are perceived in and by students in terms of the use of metacognitive thinking, in the face of a process of didactic intervention in Physics guided by metacognitive strategies? To answer it, the study is concerned with designing and applying in five meetings a set of activities guided by metacognitive questions from the study by Rosa (2011), to address topics of hydrostatics in the second year of high school through synchronous remote activities. The qualitative approach research is linked to the analysis of these activities in terms of favoring the activation of metacognitive thinking, using the production of data through a questionnaire answered by the students before and after the intervention and by recordings of the dialogues of these students during the activities. As a result, the study points out that for the four participating students, there was an evolution in the use of metacognitive thinking, but in different proportions and for different metacognitive elements. The study also points out that metacognitive strategies are relevant to be associated with teaching activities, since they provide opportunities for students to become aware of their knowledge, as well as control their actions.

Author Biographies

Marivane de Oliveira Biazus, Universidade de Passo Fundo

Doutora em Educação (UPF) Mestre em Ensino de Ciências e Matema´tica (UPF) Licenciada em Matemática (UCS) Licenciada em Física (UPF) Professora do Curso de Física - L  Universidade de Passo Fundo Professora de Física na Educaõa Básica - rede pública e privada de ensino

Cleci Teresinha Werner da Rosa, Universidade de Passo Fundo

Doutora em Educação Científica e Tecnológica - UFSC Docente no Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática - UPF Docente no Programa de Pós-Graduação em Educação - UPF

Luiz Marcelo Darroz, Universidade de Passo Fundo

Luiz Marcelo Darroz Doutor em Educação em Ciências (UFRGS) Mestre em Ensino de Física (UFRGS) Licenciatura em Matemática (UPF) Licenciatura em Física (UFSM) Docente permanente do Programa de Pós-Graduação em Educação Docente permanente do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática Professora do Curso de Física-L Universidade de Passo Fundo

References

Abdullah, F. A. P. B. (2009). The Patterns of Physics Problem-Solving from the Perspective of Metacognition. (Doctoral dissertation). University of Cambridge, England.

Almeida, L. S. (2002). Facilitar a aprendizagem: ajudar aos alunos a aprender e a pensar. Psicologia escolar e educacional, 6(2), 155-165. Recuperado de https://doi.org/10.1590/S1413-85572002000200006

Amin, B. D., Abdullah, H., & Malago, J. D. (2018). Sketch strategy of knowledge in physics learning and its influence on metacognitive. Educational Research and Reviews, 13(7), 230-235. Recuperado de https://files.eric.ed.gov/fulltext/EJ1176177.pdf

Antonio, R. P., & Prudente, M. S. (2022). Effectiveness of metacognitive instruction on students’ science learning achievement: A meta-analysis. International Journal on Studies in Education, 4(1), 43-54. Recuperado de https://doi.org/10.46328/ijonse.50

Bogdan, R., & Biklen, S. K. (1994). Investigação qualitativa em educação: uma introdução à teoria e aos métodos. Porto, Portugal: PE.

Bogdanovi?, I., Obadovi?, D. Ž., Cvjeti?anin, S., Segedinac, M., & Budi?, S. (2017). Students’ metacognitive awareness and physics learning efficiency and correlation between them. European Journal of Physics Education, 6(2), 18-30. Recuperado de http://www.eu-journal.org/index.php/EJPE/article/view/4

Bransford, J. D. et al. (2000). How people learn. Washington, DC, United States of America: National AcademyPpress.

Brown, A. L. (1978). Knowing when, where, and how to remember: a problem of metacognition. In: R. Glaser (Ed.). Advances in instructional psychology (pp. 77-165). New Jersey, United States of America: Lawrence Erlbaum Associates.

Brown, A. L. (1987). Metacognition, executive control, self-regulation, and other more mysterious mechanisms. In F. E. Weinert, and R. H. Kluwe (Eds.). Metacognition, motivation and understanding (pp. 65-116). New Jersey, United States of America: Lawrence Erlbaum Associates.

Çali?kan, Í. (2014). The Perceptions of Pre-Service Science Teachers' about Using Vee Diagrams and Electronic Portfolios in Physics Laboratuary Course. Education Research and Reviews, 9(6), 173-182. Recuperado de https://www.learntechlib.org/p/156652/

Chi, M. T., Bassok, M., Lewis, M. W., Reimann, P., & Glaser, R. (1989). Self-explanations: How students study and use examples in learning to solve problems. Cognitive science, 13(2), 145-182. Recuperado de https://doi.org/10.1207/s15516709cog1302_1

Coelho, S. M., Rodrigues, C. R., Ghisolfi, E. S. & Rego, F. A. (2012). Um exemplo prático de atividades metacognitivas aplicadas na formação de professores de física com base na pesquisa didática. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 29(3), 1108-1120. Recuperado de https://doi.org/10.5007/2175-7941.2012v29n3p1108

Flavell, J. H. (1976). Metacognitive aspects of problem solving. In L. B. Resnick (Ed.). The nature of intelligence (pp. 231-236). New Jersey, United States of America: Lawrence Erlbaum Associates.

Flavell, J. H. (1979). Metacognition and cognitive monitoring: A new area of cognitive-developmental inquiry. American psychologist, 34(10), 906. Recuperado de https://doi.org/10.1037/0003-066X.34.10.906

Flavell, J. H., & Wellman, H. (1977). Metamemory. In R. V. Kail., and J. W. Hagen (Eds.). Perspectives on the development of memory and cognition (pp. 3-33). New Jersey, United States of America: Lawrence Erlbaum Associates.

Georghiades, P. (2004). Making pupils’ conceptions of electricity more durable by means of situated metacognition. International Journal of Science Education, 2(1), 85-99. Recuperado de https://doi.org/10.1080/0950069032000070333

Ghiggi, C. M. (2017). Estratégias metacognitivas na resolução de problemas em Física. (Dissertação de mestrado). Programa de pós-graduação em Ensino de Ciências e Matemática. Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS. Recuperado de http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/1196

Hattie, J. (2009). Visible learning: a synthesis of over 800 meta-analyses relating to achievement. New York: Routledge.

Hinojosa, J., & Sanmartí, N. (2016). Promoviendo la autorregulación en la resolución de problemas de Física. Ciência & Educação (Bauru), 22, 7-22. Recuperado de https://doi.org/10.1590/1516-731320160010002

Jacobowitz, T. (1990). AIM: A metacognitive strategy for constructing the main idea of text. Journal of Reading, 33(8), 620-624. Recuperado de https://eric.ed.gov/?id=EJ410005

Koch, A., & Eckstein, S. G. (1995). Skills needed for reading comprehension of physics texts and their relation to problem?solving ability. Journal of Research in Science Teaching, 32(6), 613-628. Recuperado de https://doi.org/10.1002/tea.3660320607

Krummenauer, W. L. & Wannmacher, C. M. D. (2014). Possíveis Causas para o Desinteresse pela Física na Educação de Jovens e Adultos na Região do Vale do Rio dos Sinos. Revista de Educação, Ciências e Matemática, 4(1), 28-44. Recuperado de https://www.semanticscholar.org/paper/POSS%C3%8DVEIS-CAUSAS-PARA-O-DESINTERESSE-PELA-F%C3%8DSICA-NA-Krummenauer-Milton/eca223d0163ea682f5a6972c2b5ec63074cdbf84

Kung, R. L., & Linder, C. (2007). Metacognitive activity in the physics student laboratory: is increased metacognition necessarily better? Metacognition Learning, 2(1), 41-56. Recuperado de https://doi.org/10.1007/s11409-007-9006-9

Maman, A. S., Brock, L., Neide, I. G., Dullius, M. M., Quartieri, M. T. (2021). Manifestações de pensamento metacognitivo em estudantes de engenharia: análise de uma intervenção didática no ensino de Física. Investigações em Ensino de Ciências, 26(3), 69-81. Recuperado de https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2021v26n3p69

McIntyre, D. (2005). Bridging the gap between research and practice. Cambridge journal of education, 35(3), 357-382. Recuperado de https://doi.org/10.1080/03057640500319065

Moreira, M. A. (1999). Teorias de Aprendizagem. São Paulo, SP: Epu.

Nora, P. S., Broietti, F. C. D., & Corrêa, N. N. G. (2021). A Autoavaliação como Processo de Metacognição na Aprendizagem de Química. Revista Debates em Ensino De Química, 7(3), 196–213. Recuperado de https://doi.org/10.53003/redequim.v7i3.3347

Pereira, M. M., & Andrade, V. A. (2012). Autoavaliação como estratégia para o desenvolvimento da metacognição em aulas de ciências. Investigações em Ensino de Ciências, 17(3), 663-674. Recuperado de https://ienci.if.ufrgs.br/index.php/ienci/article/view/180

Pozo, J. I., & Crespo, M. A. G. (2009). A aprendizagem e o ensino de ciências: do conhecimento cotidiano ao conhecimento científico. Porto Alegre, RS: Artmed.

Proust, J. (2013). The philosophy of metacognition: mental agency and self-awareness. Oxford: Oxford University Press.

Rosa, C. T. W. (2011). A metacognição e as atividades experimentais no ensino de Física. (Tese de doutorado). Programa de pós-graduação em Educação Científica e Tecnológica. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC. Recuperado de https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/95261

Rosa, C. T. W., & Meneses Villagrá, J. Á (2018). Metacognição e ensino de Física: revisão de pesquisas associadas a intervenções didáticas. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, 18(2), 581-608. Recuperado de https://doi.org/10.28976/1984-2686rbpec2018182581

Rosa, C. T. W., & Meneses Villagrá, J. Á. (2020). Questionamento metacognitivo associado à abordagem didática por indagação: análise de uma atividade de ciências no ensino fundamental. Investigações em Ensino de Ciências, 25(1), 60-76. Recuperado de http://dx.doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2020v25n1p60

Ribeiro, C. A. G. (2021). Estratégias metacognitivas para leitura e compreensão de textos: avaliação de uma proposta no contexto do ensino de Física. (Dissertação de mestrado). Programa de pós-graduação em Ensino de Ciências e Matemática. Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS. Recuperado de http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2190

Soares, C. D. (2022). Sei o que sei e o que não sei? O potencial metacognitivo associado à utilização de vídeos curtos em aulas de Física. (Dissertação de mestrado). Programa de pós-graduação em Ensino de Ciências e Matemática. Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS. Recuperado de http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2340

Taasoobshirazi, G., & Farley, J. A. (2013). Multivariate Model of Physics Problem Solving. Learning and Individual Differences, 24, 53-62. Recuperado de https://doi.org/10.1016/j.lindif.2012.05.001

Taylor, P. C., Fraser, B. J. & White, L. R. (1994). The revised CLES: a questionnaire for educators interested in the constructivist reform of school science and mathematics. In: Annual Meeting of the American Educational Research Association, Atlanta, GA.

Thomas, G. P. (2013). Changing the metacognitive orientation of a classroom environment to stimulate metacognitive reflection regarding the nature of physics learning. International Journal of Science Education, 35(7), 1183-1207. Recuperado de https://doi.org/10.1080/09500693.2013.778438

Trevisan, T. L. (2021). Proposta de ensino para o tema “calor” direcionada à mobilização dos estudantes do Ensino Médio para aprender Física. (Dissertação de mestrado). Programa de pós-graduação em Ensino de Ciências e Matemática. Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS. Recuperado de http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2191

Veenman, M. V. J., Van Hout-Wolters, B. H. A. M., & Afflerbach, P. (2006). Metacognition and learning: Conceptual and methodological considerations. Metacognition and Learning, 1(1), 3-14. Recuperado de https://doi.org/10.1007/s11409-006-6893-0

Vieira, M. S. T. C. (2018). Efeito de um programa de intervenção de estratégias metacognitivas na resolução de problemas e tomada de decisão de estudantes universitários. (Dissertação de mestrado). Programa de pós-graduação em Psicologia. Universidade Federal do Vale do São Francisco, Petrolina, PE. Recuperado de https://portais.univasf.edu.br/cpgpsi/pesquisa/publicacoes/arquivos-dissertacoes/defesa_0027_socorro_tavares.pdf

Zohar, A., & Barzilai, S. (2013). A review of research on metacognition in science education: current and future directions. Studies in Science Education, 49(2), 121-169. Recuperado de https://doi.org/10.1080/03057267.2013.84726

Zohar, A., & David, A. B. (2008). Explicit teaching of meta-strategic knowledge in authentic classroom situations. Metacognition and Learning, 3(1), 59-82. Recuperado de https://link.springer.com/article/10.1007/s11409-007-9019-4

Published

2022-12-28

How to Cite

Biazus, M. de O., Rosa, C. T. W. da, & Darroz, L. M. (2022). Metacognitive strategies in physics teaching: analysis of a didactic intervention guided by metacognitive questions. Investigations in Science Education, 27(3), 291–307. https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2022v27n3p291