Enhancing the Ability to Construct Scientific Explanations among 7th-Grade Students Using a Diagram-Based Scientific Explanation Learning Model with Scaffolding Techniques

Authors

  • Kanchana Yongdee Master Student in Division of Science Education, Science Education Center, Faculty of Science, Srinakharinwirot University
  • Chaninan Pruekpramool Assistant Professor (Ph.D.) in Division of Science Education, Science Education Center, Faculty of Science, Srinakharinwirot University

Keywords:

ability to construct scientific explanations, scaffolding technique, diagram-based learning

Abstract

Previous instructional approaches have effectively developed the claim and evidence components of students’ ability to construct scientific explanations. However, the reasoning component remains unclear. This convergent parallel mixed-methods research aimed 1) to study seventh-grade students’ level of ability to construct scientific explanations during learning using the diagram-based scientific explanation learning model with scaffolding techniques, and 2) to study seventh-grade students’ level of ability to construct scientific explanations after learning. The target group consisted of 32 seventh-grade students from a school under the Office of Secondary Education Service Area in Kanchanaburi Province, selected through purposive sampling. Research instruments for collecting data composed of 1) group and individual activity worksheets, 2) a scientific explanation ability test, and 3) reflective thinking and learning interview protocols. Quantitative data were analyzed using mean, standard deviation, frequency, and percentage, while qualitative data were analyzed using content analysis. The findings revealed that 1) students demonstrated an improvement in their ability during learning, both overall and across components. One group of students was able to withdraw from the scaffolding technique by the fourth lesson, and by the end of the seventh lesson, three groups were able to withdraw from the scaffolding technique. 2) Students’ ability after learning was at a moderate level overall. The claim component had the highest mean score at a moderate level, followed by evidence and reasoning, which were at levels needing improvement. Students displayed different approaches to constructing scientific explanations depending on their ability levels. Although scaffolding techniques helped improve students’ reasoning, but insufficient to fully support the integration of evidence with claims. Therefore, more targeted scaffolding strategies tailored to individual differences are needed, particularly in supporting the use of evidence and reasoning.

References

ภาษาไทย

จิรภัทร ศรีระอุดม และ กัญญารัตน์ โคจร. (2566). การจัดกิจกรรมการเรียนรู้โดยใช้รูปแบบ EIMA ที่ส่งเสริมความสามารถในการสร้างคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์และการคิดวิเคราะห์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5. วารสารมหาวิทยาลัยราชภัฏมหาสารคาม, 17(1), 44-54. https://so05.tci-thaijo.org/index.php/rmuj/article/view/264321/177661

วันวิสาข์ รักงาม และ ศศิเทพ ปิติพรเทพิน. (2562). การพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและการสร้างคำอธิบายเชิงวิทยาศาสตร์ เรื่อง ของไหล สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 โดยการจัดการเรียนรู้แบบใช้บริบทเป็นฐาน. วารสารศึกษาศาสตร์ปริทัศน์, 34(2), 52-65. https://so04.tci-thaijo.org/index.php/eduku/article/view/172624/167147

สิริพงศ์ แพทย์วงษ์, เอกภูมิ จันทรขันตี, และ สุรศักดิ์ เชียงกา. (2563). ผลการจัดการเรียนรู้โดยใช้บริบทเป็นฐานร่วมกับเทคนิคการสอนแบบ PRO ต่อความสามารถในการสร้างคำอธิบายเชิงวิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง เสียง. การประชุมวิชาการเสนอผลงานวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาแห่งชาติ ครั้งที่ 21 (น. 539-550). บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยขอนแก่น. https://app.gs.kku.ac.th/images/img/support/grc2020/pdfabstracts//HMO7.pdf

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ. (2560). คู่มือการใช้หลักสูตรรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 ระดับมัทธยมศึกษาตอนต้น. https://scimath.org/e-books/8923/flippingbook/index.html#1

สุชาดา ศรีศกุน. (2565). การพัฒนาการสร้างคําอธิบายเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ในบทเรียนเรื่องการเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ โดยการจัดการเรียนรู้ที่ใช้บริบทเป็นฐาน. วารสารหน่วยวิจัยวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมเพื่อการเรียนรู้, 13(1), 29-41. https://doi.org/10.14456/jstel.2022.3

ภาษาอังกฤษ

Ariely, M., Nazaretsky, T., & Alexandron, G. (2024). Causal-mechanical explanations in biology: Applying automated assessment for personalized learning in the science classroom. Journal of Research in Science Teaching, 61(8), 1858–1889. https://doi.org/10.1002/tea.21929

Creswell, J. W., & Plano Clark, V. L. (2017). Designing and conducting mixed methods research (3rd ed.). SAGE. https://collegepublishing.sagepub.com/products/designing-and-conducting-mixed-methods-research-3-241842#:~:text=Examples%20from%20diverse%20fields%2C%20such%20as%20sociology%2C,to%20write%20up%20and%20report%20the%20results.

Driver, R., Newton, P., & Osborne, J. (2000). Establishing the norms of scientific argumentation in classrooms. Science Education, 84(3), 287-312. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-237X(200005)84:3<287::AID-SCE1>3.0.CO;2-A

Krippendorff, K. (2019). Content analysis: An introduction to its methodology (4th ed.). SAGE. https://doi.org/10.4135/9781071878781

McNeill, K., & Krajcik, J. (2007). Scientific explanations: Characterizing and evaluating the effects of teachers’ instructional practices on student learning. Journal of Research in Science Teaching, 45(1), 53-78. https://doi.org/10.1002/tea.20201

McNeill, K. L., Krajcik, J., (2007). Inquiry and scientific explanations: Helping students use evidence and reasoning. In J. Luft, R. L. Bell, & J. Gess-Newsome (Eds.), Science as Inquiry in the Secondary Setting (pp. 121-134). National Science Teaching Association (NSTA). https://www.researchgate.net/publication/268337844_Inquiry_and_Scientific_Explanations_Helping_Students_Use_Evidence_and_Reasoning#fullTextFileContent

Ministry of Education, Singapore. (2013). Science syllabus lower and upper secondary normal (technical) course. https://libris.nie.edu.sg/sites/default/files/science-lower-upper-secondary-2014.pdf

Moore, B. A., & Wright, J. (2023). Constructing written scientific explanations: A conceptual analysis supporting diverse and exceptional middle- and high-school students in developing science disciplinary literacy. Frontiers in Education, 8, Article 8:1305464. https://doi.org/10.3389/feduc.2023.1305464

NGSS Lead States. (2013). Next generation science standards: For states, by states. The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/18290

OECD. (2024). PISA 2022 results (volume III): Creative minds, creative schools. OECD Publishing. https://doi.org/10.1787/765ee8c2-en

Tang, K.-S. (2016). Constructing scientific explanations through premise–reasoning–outcome (PRO): An exploratory study to scaffold students in structuring written explanations. International Journal of Science Education, 38(9), 1415-1440. https://doi.org/10.1080/09500693.2016.1192309

Vygotsky, L. S. (1978). Mind in society: Development of higher psychological processes. Harvard University Press. https://doi.org/10.2307/j.ctvjf9vz4

Wannathai, P., & Pruekpramool, C. (2024). Diagram-based scientific explanation: A pilot study on learning model development for the biological science classroom. International Journal of Innovation in Science and Mathematics Education, 32(6), 66–82. https://doi.org/10.30722/32.06.006

Weinlader, N. K., Kuo, E., Rottman, B. M., & Nokes-Malach, T. J. (2019). A new approach for uncovering student resources with multiple-choice questions. In Y. Cao, S. Wolf, & M. Bennett (Eds.), Physics outside of the classroom: Teaching, learning, and cultural engagement in informal Physics environments from Physics Education Research Conference 2019 (PERC 2019) (pp. 621–626). American Association of Physics Teachers. https://doi.org/10.1119/perc.2019.pr.Weinlader

Wood, D., Bruner, J. S., & Ross, G. (1976). The role of tutoring in problem solving. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 17(2), 89–100. https://doi.org/10.1111/j.1469-7610.1976.tb00381.x

Downloads

Published

2026-06-24

How to Cite

Yongdee, K. ., & Pruekpramool, C. . (2026). Enhancing the Ability to Construct Scientific Explanations among 7th-Grade Students Using a Diagram-Based Scientific Explanation Learning Model with Scaffolding Techniques. Journal of Education Studies, Chulalongkorn University, 54(2), 1–19. retrieved from https://so02.tci-thaijo.org/index.php/EDUCU/article/view/284105

Issue

Section

Research Articles