A Proposed Instructional Model for Teaching Science Based on Cognitive Flexibility Theory and Its Impact on Knowledge Depth and Creative Problem-Solving Among First Intermediate Grade Female Students
DOI:
https://doi.org/10.64940/jfath/2025.29.4.08Keywords:
Keywords: Instructional Model, Cognitive Flexibility Theory, Knowledge Depth, Creative Problem Solving, Science Teaching.Abstract
This study aimed to develop an instructional model based on the Cognitive Flexibility Theory and examine its effect on knowledge depth and creative problem-solving among first-grade intermediate female students through teaching the "Nature of Matter" unit in the science curriculum. The researcher adopted the experimental method using a pre-post control group design. The sample consisted of 60 randomly selected students from a public school in Riyadh, who were divided into two groups: an experimental group (n=30) taught using the proposed model, and a control group (n=30) taught using conventional methods. Two instruments were developed: a Knowledge Depth Test and a Creative Problem-Solving Skills Test, both of which were validated and tested for reliability. The results revealed statistically significant differences at the level (α ≤ 0.01) in favor of the experimental group on both variables, with a large effect size (η² ≥ 0.75), indicating the model’s effectiveness in deepening scientific understanding and enhancing creative problem-solving abilities. The researcher recommends integrating the principles of Cognitive Flexibility Theory into science curriculum design and teacher preparation programs, and suggests applying the model across other educational stages and subject areas.
References
المراجع:
أ-المراجع العربية:
1. أبو مغنم، كرامي وأحمد، محمد. (2021). فاعلية وحدة مطورة من مقرر الجغرافيا في ضوء نموذج نيدهام البنائي لتنمية عمق المعرفة الجغرافية وقيم التنوع الثقافي لدى طلاب الصف الثالث الإعدادي. مجلة العلوم التربوية، (26)، 15.90- استرجع من http://search.mandumah.com/Record/1175630
2. الأعسر، صفاء. (2016). الابداع في حل المشكلات. القاهرة: دار قباء
3. جامعة الملك سعود. (2025، أبريل 23). الملتقى العلمي الثالث: تصميم التعليم والتدريب – رؤى مستقبلية. ملتقى علمي عُقد في جامعة الملك سعود، الرياض، المملكة العربية السعودية.
4. الخليفة، حسن. (2015). مدخل إلى المناهج وطرق التدريس (ط.10). مكتبة الرشد.
5. خواجي، أيمن. (2024). أنموذج مقترح لتدريس العلوم قائم على نظريتي ما وراء المعرفة والتعلم المستند للدماغ وأثره على عمق المعرفة ومهارات الاستقصاء العلمي لدى طلاب الصف الثالث المتوسط. مجلة العلوم التربوية والنفسية، (3)17، 839–879. استرجع من http://search.mandumah.com/Record/1499999
6. سعادة، جودة. (2008). أساليب تدريس الموهوبين والمتفوقين. (ط. 2). عمان: مركز ديبونو للطباعة والنشر والتوزيع.
7. الشدي، محمد. (2022). أنموذج مقترح قائم على التعليم المتمايز لتدريس العلوم وأثره على عمق المعرفة والحل الإبداعي للمشكلات لدى طلاب الصف السادس الابتدائي. مجلة العلوم التربوية، 8(1)، 415 448- استرجع من http://search.mandumah.com/Record1
8. الشمراني، سعيد والغامدي، عبد الرحمن. (2019). الممارسات التدريسية المستندة إلى دليل المعلم لدى معلمي العلوم بالمرحلة المتوسطة. رسالة الخليج العربي، 40 (151)، 57-76.
9. عبد، علي وكاظم، أحمد. (2023). مدى توافر مستويات العمق المعرفي في أسئلة كتاب الاجتماعيات للصف الثالث المتوسط. مجلة الدراسات المستدامة، 5(ملحق)، 2161–2180. http://search.mandumah.com/Record/1423661
10. عبدالعال، هبة. (2020). برنامج مقترح قائم على نظرية المرونة المعرفية وفاعليته في تنمية مهارات تدريس التفكير الرياضي واتخاذ القرار لدى معلمي الرياضيات. مجلة كلية التربية في العلوم التربوية، (3) 44، 15- 78. http://search.mandumah.com/Record/1117231
11. عسيري، علي. (2018). فعالية تدريس العلوم باستخدام أنموذج التعلم من أجل الاستخدام في التحصيل لدى طلاب الصف السادس الابتدائي. مجلة البحث العلمي في التربية،19 (4)، 143-. http://search.mandumah.com/Record/929124
12. الغامدي، ماجد. (2019). نموذج مقترح لتدريس العلوم قائم على التكامل بين التعلم البنائي والنمذجة المفاهيمية وأثره على عمق المعرفة العلمية لدى طلاب السادس الابتدائي بمحافظة الباحة. مجلة العلوم التربوية والنفسية، 3(25)، 49 .73-استرجع من http://search.mandumah.com/Record/1037425
13. فؤاد، هبة. (2020). برنامج مقترح في العلوم قائم على المرونة المعرفية لتنمية مهارات التفكير عالي الرتبة والكفاءة الذاتية المدركة لدى تلاميذ المرحلة الإعدادية. مجلة البحث العلمي في التربية، الجزء (7)، 289–334. http://search.mandumah.com/Record/1083723
14. مازن، حسام الدين، حسانين، بدرية، وسليمان، دعاء. (2023). برنامج في الكيمياء قائم على نظرية المرونة المعرفية وفاعليته في تنمية المهارات العملية باستخدام الروبوت لدى طلاب مدارس. STEM المجلة التربوية الشاملة،1 (1) ، 42-98. http://search.mandumah.com/Record/1421344
15. مجلي، ورود. (2019). المرونة المعرفية لدى طلبة المرحلة الإعدادية في محافظة الديوانية. مجلة الفنون والأدب وعلوم الإنسانيات والاجتماع، (47)، 233-240.
16. محمد، أميرة، ومراد، ناريمان. (2023). أثر نموذج مقترح لتدريس الكيمياء قائم على مبادئ نظرية المرونة المعرفية في تنمية بعض مهارات التفكير السابر والتدفق النفسي لدى طلبة الصف الأول الثانوي. مجلة كلية التربية، (134) 34، 432550- http://search.mandumah.com/Record/1428708
17. النجار، حسني، الملاحة، حنان، وعثمان، سامي. (2023). استراتيجيات ما وراء المعرفة وعلاقتها بقلق الرياضيات لدى تلاميذ الحلقة الثانية من التعليم الأساسي. مجلة كلية التربية، (108)، 335356- http://search.mandumah.com/Record/1383146
18. وزارة التربية – دولة الكويت. (2024). الفرص والتحديات لتعزيز مستقبل التعليم في دول الخليج (وقائع المؤتمر التربوي الدولي الرابع، 5–6 نوفمبر 2024).
19. وزارة التعليم. (2022). الاستراتيجية الوطنية لتطوير التعليم في المملكة العربية السعودية. https://edu.gov.sa
ترجمة المصادر والمراجع العربية :Arabic sources
1. Abd, A., & Kadhim, A. (2023). The extent to which levels of cognitive depth are included in the questions of the social studies textbook for the third intermediate grade. Journal of Sustainable Studies, 5(Supplement), 2161–2180. Retrieved from http://search.mandumah.com/Record/1423661
2. Abdel-Aal, H. (2020). A proposed program based on the theory of cognitive flexibility and its effectiveness in developing mathematics teachers’ skills in teaching mathematical thinking and decision-making. Journal of the Faculty of Education in Educational Sciences, 44(3), 15–78. http://search.mandumah.com/Record/1117231
3. -Abu Mughannam, K., & Ahmed, M. (2021). The effectiveness of a developed unit from the geography curriculum based on Needham's constructivist model in developing geographical depth of knowledge and cultural diversity values among third preparatory grade students. Journal of Educational Sciences, (26), 15–90. Retrieved from http://search.mandumah.com/Record/1175630
4. -Al-Ghamdi, M. (2019). A proposed model for teaching science based on the integration of constructivist learning and conceptual modeling and its impact on the depth of scientific knowledge among sixth grade students in Al-Baha Governorate. Journal of Educational and Psychological Sciences, 3(25), 49–73. Retrieved from http://search.mandumah.com/Record/1037425
5. -Al-Najjar, H., Al-Mallaha, H., & Othman, S. (2023). Metacognitive strategies and their relationship to math anxiety among second cycle basic education pupils. Journal of the Faculty of Education, (108), 335–356. Retrieved from http://search.mandumah.com/Record/1383146
6. -Alshamrani, S., & Alghamdi, A. (2019). Teaching practices based on teacher’s guide among middle school science teachers. Arabian Gulf Message, 40(151), 57–76.
7. -Al-Shiddi, M. N. (2022). A proposed model based on differentiated instruction for teaching science and its effect on depth of knowledge and creative problem solving among sixth grade students. Journal of Educational Sciences, 8(1), 415–448. Retrieved from http://search.mandumah.com/Record1
8. -Asiri, A. (2018). The effectiveness of teaching science using the learning-for-use model on achievement among sixth-grade primary students. Journal of Scientific Research in Education, 19(4), 1–43.
http://search.mandumah.com/Record/929124
9. -Fouad, H. (2020). A proposed program in science based on cognitive flexibility to develop higher-order thinking skills and perceived self-efficacy among preparatory stage students. Journal of Scientific Research in Education, (21), Part (7), 289–334. http://search.mandumah.com/Record/1083723
10. -Khawaji, A. (2024). A proposed model for teaching science based on metacognition and brain-based learning theories and its effect on the depth of knowledge and scientific inquiry skills among third-grade intermediate students. Journal of Educational and Psychological Sciences, 17(3), 839–879. Retrieved from http://search.mandumah.com/Record/1499999
11. -Majli, W. (2019). Cognitive flexibility among preparatory stage students in Al-Diwaniyah Governorate. Journal of Arts, Literature, Humanities and Social Sciences, 47, 233-240.
12. -Mazen, H. D., Hassanein, B., & Suleiman, D. (2023). A chemistry program based on cognitive flexibility theory and its effectiveness in developing practical skills using robots among STEM school students. The Comprehensive Educational Journal, 1(1), 42–98. http://search.mandumah.com/Record/1421344
13. -Mohamed, A., & Mourad, N. (2023). The effect of a proposed model for teaching chemistry based on the principles of cognitive flexibility theory on developing some reflective thinking skills and psychological flow among first-year secondary students. Journal of the Faculty of Education, 34(134), 432–550.
http://search.mandumah.com/Record/1428708
المصادر والمراجع الاجنبية: References
1. -Al-maeahy, I. Rady, A. (2019). Knowledge flexibility of students in the stage prep. Journal Port Science Research, 2(1), 75-92.
2. -Andrade, H., & Coutinho, C. (2016). Cognitive flexibility and problem solving in education: A meta-analysis. Educational Psychology Review, 28(3), 391–414
3. -Basadur, T., & Basadur, M. (2013). Creative problem-solving style and individuals' advice network formation and creative performance. Academy of Management Proceedings, 2013(1), 17227. https://doi.org/10.5465/AMBPP.2013.17227abstract
4. -Cheng, J., & Koszalka, T. (2016). Cognitive flexibility theory and its application to learning resources. Syracuse University-RIDLR Project. 1-7. https://ridlr.syr.edu/wp-content/uploads/2016/10/CognitiveFlexibilityTheory.pdf
5. -Jacobson, M., & Wilensky, U. (2022). Complex systems in science education: Cognitive flexibility approaches for teaching emergent phenomena. Science Education, 106(1), 5–32. https://doi.org/10.1002/sce.21675
6. -Johnco, C., Wuthrich, V., & Rapee, R. (2014). Reliability and validity of two self-report measures of cognitive flexibility. Psychological Assessment, 26(4), 1381–1387.
7. -Rahayuningsih, S., Kartinah, & Nurhusain, M. (2023). Students’ creative thinking stages in inquiry-based learning: A mixed-methods study of elementary school students in Indonesia. Acta Scientiae, 25(3), 1–20. https://doi.org/10.17648/acta.scientiae.7612
8. -Webb, N. (2002). Depth-of-knowledge levels for four content areas. Wisconsin Center for Education Research, University of Wisconsin–Madison.
9. -Willis, A. (2018, January 30). Teaching for complex thinking: Depth of knowledge [Blog post]. Social Studies SchoolService. https://www.socialstudies.com/blog/teaching-for-complex-thinking-depth-of-knowledge/
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
حقوق النشر والترخيص
تطبق مجلة الفتح للبحوث التربوية والنفسية ترخيص CC BY (ترخيص Creative Commons Attribution 4.0 International). يسمح هذا الترخيص للمؤلفين بالاحتفاظ بملكية حقوق الطبع والنشر لأوراقهم. لكن هذا الترخيص يسمح لأي مستخدم بتنزيل المقالة وطباعتها واستخراجها وإعادة استخدامها وأرشفتها وتوزيعها ، طالما تم منح الائتمان المناسب للمؤلفين ومصدر العمل. يضمن الترخيص أن المقالة ستكون متاحة على نطاق واسع بقدر الإمكان وأن المقالة يمكن تضمينها في أي أرشيف علمي.
لمزيد من المعلومات، يرجى متابعة الرابط: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
