Razumevanje kemijske reakcije na treh ravneh predstavitev kemijskih pojmovSlapničar, Miha (Avtor) Devetak, Iztok (Mentor) Podlesek, Anja (Komentor) redoks reakcijeEden izmed namenov raziskovalcev v znanstveni disciplini kemijskega izobraževanja je popularizacija izsledkov raziskav med študenti, bodočimi učitelji kemije. S seznanjanjem specialnih didaktikov za poučevanje kemije na univerzitetni ravni ter učiteljev kemije za področje osnovnošolskega in srednješolskega izobraževanja o izsledkih raziskave pa tudi z njihovim prenosom v izobraževalni proces bomo prispevali k uspešnejšemu izobraževanju na področju kemije. Raziskovalci na področju kemijskega izobraževanja velik del raziskovalnega interesa namenjajo preučevanju razumevanja trojne narave kemijskih pojmov v povezavi z vizualizacijo in drugimi merami, ki še vplivajo na usvajanje kakovostnega znanja kemijskih vsebin – brez razvoja napačnih razumevanj. Na osnovi relevantnih teoretičnih izhodišč je bil oblikovan raziskovalni problem, ki je postavljal vprašanje o pojmovnem razumevanju kemijskih reakcij na treh ravneh predstavitev kemijskih pojmov. Osnovni namen raziskave je bil ugotoviti, katere strategije reševanja kontekstualnih problemov s področja kemijskih reakcij uporabljajo študentje študijskega programa dvopredmetni učitelj, smer kemija, in kako se v teh strategijah reševanja problemov razlikujejo študentje v različnih letnikih študija. Strategija reševanja kemijskega problema je bila zaradi kompleksnosti pojma definirana kot uporaba ekspertne oziroma neekspertne poti fiksacij usmerjene pozornosti na interesna področja pri reševanju kemijskega problema. V raziskavi je bilo preučevano tudi, kako na dosežke v znanju in uporabo ekspertne poti fiksacij pri reševanju kemijskega problema vplivajo kemijsko predznanje, vizualizacijske in intelektualne sposobnosti ter notranja motivacija. Na osnovi kvalitativne analize avdioposnetkov v kombinaciji s podatki očesnega sledilca so bila identificirana najpogostejša napačna in nepopolna razumevanja izbranih kemijskih pojmov vsebine o redoks reakcijah. S polstrukturiranimi intervjuji so bili določeni tudi morebitni vzroki za napake pri reševanju treh kemijskih problemov. Tehnika sledenja očesnim premikom je v empirični raziskavi služila za triangulacijo podatkov ter tako pripomogla k objektivnejši in zanesljivejši interpretaciji rezultatov. V raziskavo je bilo vključenih 55 študentov in študentk študijskega programa dvopredmetni učitelj, smer kemija. Rešili so preizkus predznanja in serijo testov ter izpolnili vprašalnik. Preizkus znanja, testi in vprašalnik so pri vključenem vzorcu kazali zadovoljive merske značilnosti. Pri reševanju kemijskih problemov je bilo ugotovljeno, da notranjo motivacijo za reševanje povečuje uvodni kontekst, pa tudi to, da so vsi trije kemijski problemi študentom dobro poznani, zanimivi in zastavljeni po naraščajoči težavnostni stopnji. Pri napovedovanju skupnega dosežka števila točk pri reševanju kemijskih problemov z različnimi napovedniki je statistično značilnost dosegla le uporaba ekspertne oziroma neekspertne poti fiksacij, medtem ko študentova opredelitev težavnosti oziroma zanimivosti nista dosegli statistične značilnosti. Ugotovljeno je bilo, da študentje slabše rešujejo kemijske probleme tudi zaradi manjše sposobnosti sočasnega in zato kompleksnejšega povezovanja več informacij ter slabih ali celo nepravilnih pristopov k reševanju (uporaba neekspertne poti fiksacij usmerjene pozornosti) problema. Študentje s slabšim kemijskim predznanjem, z intelektualnimi in vizualizacijskimi sposobnostmi so zahtevnejši kemijski problem reševali na makroskopski in manj na simbolni ravni. Ob tem abstraktnejše submikroskopske ravni predstavitve pri reševanju večinoma niso uporabljali. Kaže se, da je v večini primerov uporaba neekspertne poti fiksacij, ne glede na letnik študija oziroma kemijsko predznanje, vodila tudi do napačne rešitve. S slik poti in slik gostot fiksacij usmerjene pozornosti pri reševanju kemijskih problemov v skupinah študentov različnih letnikov študija je v splošnem mogoče povzeti, da so študentje 1. letnika 1. stopnje in tisti študentje, ki so kemijski problem reševali z uporabo neekspertne poti fiksacij, navodilo problemov prebrali večkrat. Število povezav med različnimi interesnimi področji kemijskega problema, ki je bil ocenjen kot težek oziroma zelo težek, je bilo večje pri študentih z dobrim kemijskim predznanjem, ki so problem reševali z uporabo ekspertne poti fiksacij. Študentje nižjih letnikov, študentje s slabim kemijskim predznanjem in študentje, ki so kemijske probleme reševali z uporabo neekspertne poti fiksacij, so, ne glede na letnik študija, med seboj v večji meri povezovali makroskopsko in simbolno raven, medtem ko so submikroskopsko raven večkrat izpustili. Študentje, ne glede na letnik študija, ki so kemijske probleme reševali z uporabo ekspertne poti fiksacij, so simbolno raven opazovali v večji meri kot študentje, ki so kemijski problem reševali po neekspertni poti fiksacij. Poleg uporabe ekspertne poti fiksacij so na opazovanje simbolne ravni v splošnem pomembno vplivali tudi ustrezno kemijsko predznanje, visoka raven formalno-logičnega mišljenja in ustrezna kapaciteta delovnega spomina. Študentje s slabim kemijskim predznanjem so pri reševanju problema večinoma uporabljali enak algoritem reševanja (reševanje z uporabo neekspertne poti fiksacij), ki je bil za njih preprost in naj bi ga precej dobro razumeli. Študentje z dobrim kemijskim predznanjem so posamezna vprašanja kemijskega problema skušali pretvoriti oziroma preoblikovati v preprosto nalogo, ki jim je dala tudi lažjo pot do rešitve. Ti študentje, ki so kemijski problem reševali z uporabo ekspertne poti fiksacij, so lažje in hitreje poiskali strategijo reševanja kemijskega problema, ki jih je v večini vodila tudi do pravilne rešitve. Pri napovedovanju uvrstitve študenta v višjo oziroma nižjo skupino glede na dosežek v znanju redoks reakcij pa tudi pri napovedovanju uporabe ekspertne poti fiksacij z napovedniki notranje motivacije, vizualizacijskih sposobnosti ter intelektualnih sposobnosti in kemijskega predznanja so raven statistične značilnosti dosegli intelektualne sposobnosti (raven formalno-logičnega mišljenja in kapaciteta delovnega spomina) in kemijsko predznanje. Notranja motivacija za učenje kemije na treh ravneh predstavitev kemijskih pojmov in vizualizacijske sposobnosti statistične značilnosti niso dosegli. Da se vizualizacijske sposobnosti pri reševanju kemijskih problemov niso izkazale za pomemben napovednik, je do določene mere mogoče razložiti s tem, da so kemijski problemi te raziskave zahtevali povezovanje najmanj osmih različnih interesnih področij na vseh treh ravneh predstavitve kemijskega pojma. Mogoče je tudi, da vizualizacijske sposobnosti sodijo le pod del splošnih kognitivnih zmožnosti, ki imajo pri razumevanju abstraktne submikroskopske ravni predstavitve sicer ključno vlogo, medtem ko kot samostojni faktor pri reševanju kompleksnih kontekstualnih kemijskih problemov na treh ravneh predstavitev nimajo večjega vpliva. Kljub vsemu boljše dosežke v znanju redoks reakcij oziroma uporabi ekspertne poti fiksacij pri reševanju tovrstnih kemijskih problemov dosežejo tisti študentje, ki so za reševanje takšnih kemijskih problemov ustrezno notranje motivirani. Pri poučevanju abstraktnih kemijskih vsebin je ključnega pomena, da učitelj za boljše razumevanje reševanja kemijskih problemov na treh ravneh predstavitev kemijskega pojma učencu oziroma dijaku nudi podporo. Usmerjati ga mora v pravilen način iskanja rešitve problema z razlago in s prikazom ekspertne poti reševanja. Učitelj mora učencu pomagati pri razvijanju spretnosti in kompetenc reševanja problemov ter spodbujati učenje z razumevanjem. Tako posameznik razvije trajno in kakovostno kemijsko znanje.20222022-05-19 08:19:49Doktorsko delo/naloga136732COBISS_ID: 108106755sl