Διερεύνηση της σκέψης μαθητών και φοιτητών σε θέματα χημικής ανάλυσης

Abstract

Chemical analysis is a fundamental concept in chemistry and is characterized by great polysemy and diversity of perspectives, which is particularly evident in secondary and tertiary education. This work aims at the investigation of the ways in which students think about chemical analysis. At first, the ways of thinking of different groups of high school and university students were studied as they engaged in chemical analysis tasks and comparisons were made to identify any differences between them. Participants were found to think in a variety of ways, with university students frequently basing their ideas on more complex information. Subsequently, a conceptual profile model for chemical analysis was proposed as a tool for characterizing the heterogeneity of the participants' chemical thinking. More specifically, different ways of thinking (zones) about chemical analysis were sought in historical and epistemological sources (sociocultural domain), in studies on students’ alternative conceptions about the concept (ontogenetic domain) and in primary data from high school and university students' responses to semi-structured interview questions on chemical analysis topics (microgenetic domain). Based on the dialogic interaction of data from all three genetic domains, six different ways of thinking (zones) were identified: everyday analysis, alchemical analysis, empirical analysis, compositional analysis, mechanistic analysis and automated analysis. Each of the different ways of thinking about chemical analysis is stabilized through ontological, epistemological and axiological commitments about the meaning of the concept.

Η χημική ανάλυση είναι μια θεμελιώδης έννοια στη Χημεία και χαρακτηρίζεται από μεγάλη πολυσημία και ποικιλία στους τρόπους σκέψης σχετικά με αυτή, η οποία παρατηρείται έντονα στη δευτεροβάθμια (μαθητές) και τριτοβάθμια εκπαίδευση (φοιτητές). Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκαν οι τρόποι σκέψης μαθητών και φοιτητών σε θέματα χημικής ανάλυσης. Αρχικά, μελετήθηκαν οι τρόποι σκέψης διαφορετικών ομάδων μαθητών και φοιτητών κατά την ενασχόλησή τους με εργασίες χημικής ανάλυσης και πραγματοποιήθηκαν συγκρίσεις για τη διαπίστωση διαφορών μεταξύ τους. Εντοπίστηκε μια ποικιλία στους τρόπους σκέψης των συμμετεχόντων, με τους φοιτητές συχνά να βασίζουν τις σκέψεις τους σε πιο σύνθετες πληροφορίες. Ακολούθως, κατασκευάστηκε ένα μοντέλο εννοιολογικού προφίλ για τη χημική ανάλυση ως ένα εργαλείο χαρακτηρισμού της ετερογένειας της χημικής σκέψης των συμμετεχόντων. Πιο συγκεκριμένα, αναζητήθηκαν διαφορετικοί τρόποι σκέψης (ζώνες) σχετικά με τη χημική ανάλυση σε ιστορικές και επιστημολογικές πηγές (κοινωνικοπολιτισμικός τομέας), σε μελέτες για τις εναλλακτικές αντιλήψεις μαθητών και φοιτητών σχετικά με την έννοια (οντογενετικός τομέας) και σε πρωτογενή δεδομένα από απαντήσεις μαθητών και φοιτητών σε ερωτήσεις ημιδομημένης συνέντευξης σχετικά με θέματα χημικής ανάλυσης (μικρογενετικός τομέας). Με βάση τη διαλογική αλληλεπίδραση των δεδομένων από όλους τους γενετικούς τομείς, ταυτοποιήθηκαν έξι διαφορετικοί τρόποι σκέψης (ζώνες) για την έννοια της χημικής ανάλυσης και στις δύο ομάδες συμμετεχόντων: καθημερινή ανάλυση, αλχημιστική ανάλυση, εμπειρική ανάλυση, ανάλυση με βάση τη σύσταση, μηχανιστική ανάλυση και αυτοματοποιημένη ανάλυση. Καθένας από τους διαφορετικούς τρόπους σκέψης για τη χημική ανάλυση σταθεροποιείται μέσω οντολογικών, επιστημολογικών και αξιολογικών δεσμεύσεων που ένα άτομο έχει σχετικά με τη σημασία της έννοιας.