Διερεύνηση της ικανότητας μαθητών και φοιτητών να μεταφράζουν χημικές αναπαραστάσιες διαφορετικού τύπου: ανάδειξη των αντιλήψεών τους για βασικές χημικές έννοιες

Abstract

Meaningful understanding in chemistry includes the ability to think atmacroscopic, submicroscopic and symbolic level of chemistry, and the abilityto translate between chemical representations. In this study we investigatedthe ability of 11th Grade students (group I) and 3rd year chemistry students(group II) to make translations from one level of chemistry to another and wehighlighted their perceptions for the basic concepts: chemical element,chemical compound, solid state of matter, aqueous solution and chemicalreaction. The method used was the sequential explanatory design, which is amixed method consisting of quantitative and qualitative phase. For theconduct of the qualitative phase we constructed a questionnaire consisting ofmultiple choice and open-ended questions (ΝΙ=466, ΝΙΙ=86). The qualitativephase of the research had the form of personal semi structured interview(ΝΙ=15). Our results show that students’ capacity to move across the threelevels of chemistry is low and varies depending on the underlying concept andthe combination of levels. Both high school and undergraduate students hadlower performance in translations concerning the concepts aqueous solutionand chemical reaction and in translating the submicroscopic representationsinto the symbolic ones. Ιn many cases students memorize the symbolic andmicroscopic representations, without being able to interpret them, to relatethem to the underlying concepts and to link them. Also, there is great difficultyin visualizing the particle nature of matter and in constructing microscopicrepresentations.

Η εννοιολογική κατανόηση στη χημεία περιλαμβάνει την ικανότητα του ατόμουνα σκέφτεται σε μακροσκοπικό, μικροσκοπικό και συμβολικό επίπεδο, καθώςκαι την ικανότητα να μεταφράζει τις αντίστοιχες χημικές αναπαραστάσεις απότο ένα επίπεδο στο άλλο. Στην παρούσα έρευνα εξετάσαμε την ικανότηταμαθητών Β΄ τάξης Γενικού Λυκείου (ομάδα Ι) και τριτοετών φοιτητών χημείας(ομάδα ΙΙ) να μεταφράζουν αναπαραστάσεις από το ένα επίπεδο της χημείαςστο άλλο και αναδείξαμε τις αντιλήψεις τους για τις βασικές έννοιες: χημικόστοιχείο, χημική ένωση, στερεή κατάσταση, υδατικό διάλυμα και χημικήαντίδραση. Η μέθοδος που χρησιμοποιήσαμε ήταν ο επεξηγηματικόςδιαδοχικός σχεδιασμός (explanatory sequential design), η οποία είναι μίαμικτή μέθοδος που αποτελείται από ποσοτικό και ποιοτικό σκέλος. Για τηδιεξαγωγή της ποσοτικής φάσης σχεδιάσαμε ένα ερωτηματολόγιοαποτελούμενο από ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής και ανοικτού τύπου(ΝΙ=466, ΝΙΙ=86). Η ποιοτική φάση της έρευνας είχε τη μορφή προσωπικήςημιδομημένης συνέντευξης (ΝΙ=15). Όπως προκύπτει από τα αποτελέσματα,η ικανότητα μαθητών και φοιτητών να μεταφράζουν αναπαραστάσεις μεταξύτων τριών επιπέδων της χημείας είναι περιορισμένη και εξαρτάται από τηνυποκείμενη έννοια και το συνδυασμό των επιπέδων μεταξύ των οποίωνζητείται η μετάφραση. Τόσο οι μαθητές όσο και οι φοιτητές είχαν τηχαμηλότερη επίδοση στις μεταφράσεις των αναπαραστάσεων υδατικούδιαλύματος και χημικής αντίδρασης, ενώ το είδος της μετάφρασης που τουςδυσκόλεψε περισσότερο ήταν από το μικροσκοπικό στο συμβολικό επίπεδο.Σε πολλές περιπτώσεις οι μαθητές απομνημονεύουν τις συμβολικές και τιςμικροσκοπικές αναπαραστάσεις, χωρίς να είναι σε θέση να τις ερμηνεύουν, νατις συσχετίζουν με τις υποκείμενες έννοιες και να τις συνδέουν μεταξύ τους.Επίσης, παρατηρείται μεγάλη δυσκολία στην οπτικοποίηση της σωματιδιακήςφύσης της ύλης και στην κατασκευή μικροσκοπικών αναπαραστάσεων.