Learners’ understanding of chemical equilibrium at submicroscopic, macroscopic and symbolic levels

• Autorzy: Prokša M. , Drozdíková A. , Haláková Z.

Identyfikatory

DOI

10.1515/cdem-2018-0006

Warianty tytułu

PL

Uczniowskie zrozumienie równowagi chemicznej na poziomie submikroskopowym, makroskopowym i symbolicznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

It is not easy for secondary school learners to comprehend the concept of chemical equilibrium at the level of understanding. In this context, a feedback is important for the teachers to optimize their help to students in constructing this concept. We designed and tested sets of particularly prepared tasks, the solution of which reflects the depth of understanding of the basic concept in macroscopic, submicroscopic and symbolic representation. Difficulties in understanding the chemical phenomena and concepts do not result only from the existence of these three levels or from their explanation using abstract concepts, but also from the lack of interconnection between these representations. Consistent interconnection of these levels can lead to an internal conflict in students, and consequently to a more profound understanding of the concept or relationships between concepts at multiple levels of representation to understand them or to change the meaning of one to another. There is also a close connection with the aspect of memory, algorithmic and conceptual approaches to solving educational situations, which extends dimensionally and reinforces the need for a more comprehensive grasp of learners’ mastery of the given concept. The teacher cannot expect that the learners without intensive training, e.g., only by observing the macroscopic representation, can interpret the essence of the submicroscopic representation. Therefore, these aspects need to be consistently involved in the model of learners’ cognitive process early enough to apply them in the educational practice without any problems.

PL

Uczniom szkół średnich nie jest łatwo zrozumieć pojęcie równowagi chemicznej. W tym kontekście ważna jest informacja zwrotna dla nauczycieli, aby zoptymalizować ich pomoc dla uczniów w konstruowaniu tej koncepcji. Zaprojektowano i przetestowano zestawy specjalnie przygotowanych zadań, których rozwiązanie odzwierciedla głębokość rozumienia podstawowej koncepcji w reprezentacji makroskopowej, submikroskopowej i symbolicznej. Trudności w zrozumieniu zjawisk chemicznych i pojęć nie wynikają jedynie z istnienia tych trzech poziomów lub z ich wyjaśnienia za pomocą abstrakcyjnych pojęć, ale także z braku wzajemnego połączenia między tymi reprezentacjami. Odpowiednie wzajemne połączenie tych poziomów może prowadzić do wewnętrznego konfliktu w umysłach uczniów, a w konsekwencji do głębszego zrozumienia koncepcji lub relacji między pojęciami na wielu poziomach reprezentacji, aby je zrozumieć lub zmienić ich znaczenia. Istnieje również ścisły związek z aspektem pamięci, algorytmicznym i koncepcyjnym podejściem do rozwiązywania sytuacji edukacyjnych, który rozszerza się wymiarowo i wzmacnia potrzebę bardziej wszechstronnego opanowania przez ucznia danej koncepcji. Nauczyciel nie może oczekiwać, że uczący się bez intensywnego treningu, np. tylko obserwując makroskopową reprezentację, mogą interpretować istotę submikroskopowej reprezentacji. Dlatego te aspekty muszą być konsekwentnie włączane w model procesu poznawczego ucznia wystarczająco wcześnie, aby zastosować je w praktyce edukacyjnej bez żadnych problemów.

Słowa kluczowe

EN

chemical equilibrium; equilibrium constant; chemical triangle; level of comprehension

PL

równowaga chemiczna; stała równowagi; trójkąt chemiczny; poziom zrozumienia

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 23, NR 1-2
• Strony: 97--111
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Prokša M.

• Department of Didactics in Science, Psychology and Pedagogy, Faculty of Natural Sciences, Comenius University in Bratislava, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava, Slovak Republic, phone [phone]

autor

Drozdíková A.

• Department of Didactics in Science, Psychology and Pedagogy, Faculty of Natural Sciences, Comenius University in Bratislava, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava, Slovak Republic, phone [phone]

autor

Haláková Z.

• Department of Didactics in Science, Psychology and Pedagogy, Faculty of Natural Sciences, Comenius University in Bratislava, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava, Slovak Republic, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Nakhleh MB, Mitchell RC. Concept learning versus problem solving there is a difference. J Chem Educ. 1993;70(3):190-192. DOI: 10.1021/ed070p190.
• [2] Nurrenbern SC, Pickering M. Concept learning versus problem solving: Is there a difference? J Chem Educ. 1987;64(6):508. DOI: 10.1021/ed064p508.
• [3] Tsaparlis G, Papaphotis G. High-school students’ conceptual difficulties and attempts at conceptual change: The case of basic quantum chemical concepts. Int J Sci Educ. 2009;31(7):895-930. DOI: 10.1080/09500690801891908.
• [4] Luxford CJ, Bretz SL. Development of the bonding representations inventory to identify student misconceptions about covalent and ionic bonding representations. J Chem Educ. 2014;91(3):312-320. DOI: 10.1021/ed400700q.
• [5] Nakhleh MB, Samarapungavan A. Elementary school children’s beliefs about mater. J Res Sci Teach. 1999;36(7):777-805; DOI: 10.1002/(SICI)1098-2736(199909)36:7<777::AID-TEA4>3.0.CO;2-Z.
• [6] Hinton ME, Nakhleh MB. Students’ microscopic, macroscopic, and symbolic representations of chemical reactions. Chem Educator. 1999;4(5):158-167. DOI: 10.1007/s0089799032.
• [7] Ghirardi M, Marchetti F, Regis CAR, Roletto E. Implementing an equilibrium law teaching sequence for secondary school students to learn chemical equilibrium. J Chem Educ. 2015;92(6):1008-1015. DOI: 10.1021/ed500658s.
• [8] Őzmen H. Determination of students’ alternative conceptions about chemical equilibrium: a review of research and the case of Turkey. Chem Educ Res Pract. 2008;9(3):225-233: DOI: 10.1039/b812411f.
• [9] Garnett PJ, Garnett PJ, Hackling MW. Students’ alternative conceptions in chemistry: a review of research and implications for teaching and learning. Studies Sci Educat. 1995;25(1):69-95. DOI: 10.1080/03057269508560050.
• [10] Solomonidou C, Stavridou H. Design and development of a computer learning environment on the basis of students’ initial conceptions and learning difficulties about chemical equilibrium. Educat Infor Technol. 2001;6(1):5-2. DOI: 10.1023/A:1011359010331.
• [11] Quilez-Pardo J, Solaz-Portoles JJ. Students’ and teachers’ misapplication of the Le Chatelier’s principle: implications for the teaching of chemical equilibrium. J Res Sci Teach. 1995;32(9):939-957. DOI: 10.1002/tea.3660320906.
• [12] Pedrosa MA, Dias MH. Chemistry textbook approaches to chemical equilibrium and student alternative conceptions. Chem Educ Res Pract Eur. 2000;1(2):227-236. DOI: 10.1039/A9RP90024A.
• [13] Voska KW, Heikkinen HW. Identification and analysis of student conceptions used to solve chemical equilibrium problems. J Res Sci Teach. 2000;37(2):160-176. DOI: 10.1002/(SICI)1098-2736(200002)37:2<160::AID-TEA5>3.0.CO;2-M.
• [14] Bilgin I, Uzuntiryaki E, Geban Ö. Students’ misconceptions on the concept of chemical equilibrium. Educat Sci. 2003;28(127):10-17.
• [15] Niaz M. Response contradiction: conflict resolution strategies used by students in solving problems of chemical equilibrium. J Sci Educ Technol. 2001;10(2):205-211. DOI: 10.1023/A:100948141.
• [16] Banerjee AC. Misconceptions of students and teachers in chemical equilibrium. Int J Sci Educ. 1991;13(4):487-494. DOI: 10.1080/0950069910130411.
• [17] Hackling MW, Garnett PJ. Misconceptions of chemical equilibrium. Eur J Sci Educ. 1985;7(2):205-214. DOI: 10.1080/0140528850070211.
• [18] Mulford DR. An Inventory for Measuring College Students’ Level of Misconceptions in First Semester Chemistry. Master of Science Thesis. Purdue University, 1996. Major Professor: William R. Robinson.
• [19] Treagust DF. Development and use of diagnostic tests to evaluate students’ misconceptions in science. Int J Sci Educ. 1988;10(2):159-169. DOI: 10.1080/0950069880100204.
• [20] Kirbulut YD, Geban O. Using three-tier diagnostic test to assess students’ misconceptions of states of matter. EURASIA J Math Sci Tech Educ. 2014;10(5):509-521. DOI: 10.12973/eurasia.2014.1128a.
• [21] Hestenes D, Wells M, Swackhamer G. Force concept inventory. The Physics Teacher. 1992;30(3):141-166. DOI: 10.1119/1.2343497.
• [22] D’Avanzo C. Biology concept inventories: Overview, status, and next steps. BioSci. 2008;58(11):1079-1085. DOI: 10.1641/b581111.
• [23] Farand P, Tavares JR. A concept inventory for knowledge base evaluation and continuous curriculum improvement. Educat Chem Eng. 2017;21:33-39. DOI: 10.1016/j.ece.2017.07.0011749-7728.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).