Συμβολή στην Έρευνα για τη Λύση Προβλημάτων Χημείας

Έρευνα για την Εκπαίδευση στις Φυσικές Επιστήμες και την Τεχνολογία, Τεύχος 1, Τόμος 1, 2021
PDF
Δημοσιευμένα: Ιουν 14, 2021
DOI: https://doi.org/10.12681/riste.27271
Λέξεις-κλειδιά:
Εξάρτηση/ανεξαρτησία από το πεδίο Λογική δομή προβλήματος Λύση προβλημάτων Χημείας Μοντέλο Johnstone−El-Banna Υπόθεση υπερφόρτωσης της εργαζόμενης μνήμης
Γεώργιος Τσαπαρλής
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων
Περίληψη

Η λύση προβλημάτων αποτελεί σημαντικό στόχο στη χημική εκπαίδευση, συμβάλλοντας στη σύνθεση, φασματοσκοπική ανάλυση, θεωρία, και χαρακτηρισμό των χημικών ενώσεων. Μετά τη διάκριση μεταξύ πραγματικών προβλημάτων και αλγοριθμικών ασκήσεων και την περιγραφή των διαφόρων τύπων και ειδών προβλημάτων Χημείας, και με αφορμή την έκδοση ενός διεθνούς συλλογικού βιβλίου για τη λύση προβλημάτων Χημείας, το άρθρο εστιάζει στο βασικό κεφάλαιο με το οποίο ο συγγραφέας συμμετέχει στο βιβλίο (Κεφ. 5). Το κεφάλαιο επανεξετάζει την υπόθεση υπερφόρτωσης της εργαζόμενης μνήμης, η οποία συσχετίζεται με το επεξηγηματικό και προγνωστικό μοντέλο λύσης προβλημάτων των Johnstone και El-Banna. Το μοντέλο βασίζεται στην επίδραση της επεξεργασίας πληροφοριών, και ειδικά της χωρητικότητας της εργαζόμενης μνήμης. Εξετάζονται και διερευνώνται καταστάσεις όπου το μοντέλο είναι έγκυρο, αλλά και οι περιορισμοί στην εφαρμογή του. Άλλοι γνωσιακοί παράγοντες που εξετάζονται περιλαμβάνουν τη νοητική ικανότητα (ικανότητα Μ), τον βαθμό εξάρτησης/ανεξαρτησίας από το πεδίο, και το επίπεδο γνωσιακής ανάπτυξης κατά Piaget (επιστημονική συλλογιστική).

Λεπτομέρειες άρθρου
  • Ενότητα
  • Άρθρο Ερευνητικό

Οι συγγραφείς διατηρούν τα πνευματικά δικαιώματα και παρέχουν στο περιοδικό το δικαίωμα της πρώτης δημοσίευσης μαζί με την αδειοδότηση της εργασίας με CC-BY-NC-SA, που επιτρέπει σε άλλους να μοιράζονται αυτή την εργασία με αναγνώριση του συγγραφικού δικαιώματος και την αρχική δημοσίευση σε αυτό το περιοδικό.

Λήψεις
Τα δεδομένα λήψης δεν είναι ακόμη διαθέσιμα.
Βιογραφικό Συγγραφέα
Γεώργιος Τσαπαρλής, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων
Ομότιμος Καθηγητής
Αναφορές
Σταμοβλάσης, Δ. & Τσαπαρλής, Γ. (2002). Συγκριτική διερεύνηση μοντέλων επεξεργασίας πληροφοριών στην λύση προβλημάτων χημείας με την συμβολή της θεωρίας πολυπλοκότητας. Πρακτικά του 3ου Πανελλήνιου Συνεδρίου “Η Διδακτική Φυσικών Επιστημών και η Εφαρμογή Νέων Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση”, Πανεπιστήμιο Κρήτης, Π.Τ.Δ.Ε., Ρέθυμνο, 516-523.
Τσαπαρλής, Γ. (2020α). Πανελλαδικές Εξετάσεις Χημείας 2019: Η «πανωλεθρία» των μαθητών, η εξήγησή της με βάση τις «ανώτερης τάξεως γνωσιακές δεξιότητες» και οι γνώμες των εκπαιδευτικών. 1ο ΜΕΡΟΣ: Ο ρόλος των ικανοτήτων HOCS και LOCS - Ανάλυση δεδομένων από δείγματα γραπτών των Πανελλαδικών Εξετάσεων. Χημικά Χρονικά, 82 (2) (Μάρτιος 2020), 16-22. Πρόσβαση από: http://www.eex.gr/library/ximika-xronika/arxeio-teuxon-apo-to-2016
Τσαπαρλής, Γ. (2020β). Πανελλαδικές Εξετάσεις Χημείας 2019: Η «πανωλεθρία» των μαθητών, η εξήγησή της με βάση τις «ανώτερης τάξεως γνωσιακές δεξιότητες» και οι γνώμες των εκπαιδευτικών. 2ο ΜΕΡΟΣ: Οι γνώμες των εκπαιδευτικών – Οι δεξιότητες HOCS και LOCS ως επεξηγηματικό και προβλεπτικό εργαλείο για τις επιδόσεις. Χημικά Χρονικά, 82 (3) (Απρίλιος 2020), 10-16. Πρόσβαση από: http://www.eex.gr/library/ximika-xronika/arxeio-teuxon-apo-to-2016
Atkinson R. C. & Shiffrin, R. M. (1968). Human memory: A proposed system and its control processes, in W.K. Spence and J.T. Spence (eds.), The psychology of learning and motivation: Advances in research and theory, vol. 2. New York, NY, Academic Press, 89-185.
Baddeley, A. D. (1986). Working memory. Oxford, Oxford University Press.
Baddeley, A. D. (1990). Human memory: Theory and practice. London, Erlbaum.
Baddeley, A. D., Eysenck, M. W. & Anderson, M. C (2015). Memory. Glasgow, Psychology Press, 2nd edn.
Baddeley, A. D. & Hitch, G. J. (1974). Working memory. In G. A. Bower (ed.), Recent advances in learning and motivation, vol. 8. New York, Academic Press, 47-89.
Bodner, G. (1987). Role of algorithms in teaching problem solving. Journal of Chemical Education, 64, 513-514.
Bodner, G. M. (2003). Problem solving: The difference between what we do and what we tell students to do. (Nyholm Award Lecture sponsored by the Royal Society of Chemistry.) University Chemistry Education, 7, 37-45.
Bodner, G. M. (2015). Research on problem solving in chemistry, in J. Garcia-Martinez and E. Serrano-Torregrosa (eds.), Chemistry education: Best practices, opportunities and trends, ch. 8., Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag, 181–201.
Bodner, G. M. & Herron, J. D. (2002). Problem solving, in J.K. Gilbert, O. DeJong, R. Justi, D.F. Treagust, and J.H. van Driel (eds.), Chemical education: Research-based practice. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 235–266.
Bowen, C. W. (1990). Representational systems used by graduate students while problem solving in organic synthesis. Journal of Research in Science Teaching, 27, 351-370.
Bowen, C.W. & Bodner, G. M. (1991). Problem-solving processes used by graduate students while solving tasks in organic synthesis. International Journal of Science Education, 13, 143-158.
Brookes, C. J., Betteley, I. G. & Loxston, S. M. (1966). Mathematics and statistics for chemists. London, Wiley.
Cabeza, R. & Nyberg, L. (2000). Imaging cognition II: An empirical review of 275 PET and fMRI studies. Journal of Cognitive Neuroscience, 2000, 12, 1-47.
Cooper, M. M. & Stowe, R. L. (2018). Chemistry education research: From personal empiricism to evidence, theory, and informed practice. Chemical Reviews, 118, 6053-6087.
Demerouti, M., Kousathana, M. & Tsaparlis, G. (2004). Acid-base equilibria, Part II: Effect of developmental level and disembedding ability on students’ conceptual understanding and problem-solving ability. The Chemical Educator, 9, 132-137.
Eylon, B. H. & Linn, M. C. (1998). Learning and instruction: An examination of four research perspectives in science education. Reviews of Educational Research, 58, 251-301.
Gregg, V. H. (1986). Introduction to human memory. London, Routledge & Kegan Paul.
Grove, N. P. and Bretz, S. L. (2010). Perry’s scheme of intellectual and epistemological development as a framework for describing student difficulties in learning organic chemistry. Chemistry Education Research and Practice, 11, 207-211.
Hackling, M. W. & Garnett, P. (1985). Misconceptions of chemical equilibrium. European Journal of Science Education, 7, 205-214.
Hancock, L., Howe, C., Jones, G., Phillips, T. & Plana D. (2017). Helping students learn to solve problems. Education in Chemistry, April issue.
Holroyd, C. (1985). What is a problem? What is problem solving? In A. H. Johnstone (ed.), Problem solving. Is there a problem? St. Andrews, The Royal Society of Chemistry, 2-7.
Johnstone, A. H. (1984). New stars for the teacher to steer by? Journal of Chemical Education, 61, 847-849.
Johnstone, A. H. (1993). Introduction, in: C. Wood & R. Sleet (eds.) Creative problem solving in chemistry. London, Royal Society of Chemistry, iv-vi.
Johnstone, A. H. & El-Banna, H. (1986). Capacities, demands, and processes - A predictive model for science education. Education in Chemistry, 23, 80-84.
Johnstone, A. H. & El-Banna, H. (1989). Understanding learning difficulties - A predictive research model. Studies in Higher Education, 14, 159-168.
Johnstone, A. H. & Kellet, N. C. (1980). Learning difficulties in school science – Towards a working hypothesis. European Journal of Science Education, 2, 175-181
Johnstone, A. H. & Wham, A. J. B. (1982). The demands of practical work. Education in Chemistry, 19, 71-73.
Lawton, C. A. (1993). Contextual factors affecting errors in proportional reasoning. Journal of Research in Mathematics Education, 24, 460-466.
McGaugh, J. L. (2000). Memory – A century of consolidation. Science, 287, 248–251.
Niaz, M. (1988). Manipulation of M-demand of chemistry problems and its effect on student performance: A neo-Piagetian study. Journal of Research in Science Teaching, 25, 643-657.
Niaz, M. (1995a). Relationship between student performance on conceptual and computational problems of chemical equilibrium. International Journal of Science Education, 17, 343-355.
Niaz, M. (1995b). Progressive transitions from algorithmic to conceptual understanding in student ability to solve chemistry problems: A Lakatosian interpretation. Science Education, 79, 19–36.
Niaz, M. & Robinson, W. R. (1992). Manipulation of logical structure of chemistry problems and its effect on student performance. Journal of Research in Science Teaching, 29, 211-226.
Ongley, P. A. (1959). Tutorial questions in organic chemistry. London, University of London Press.
Overton, T. L. & Potter, N. M. (2008). Solving open-ended problems, and the influence of cognitive factors on student success. Chemistry Education Research and Practice, 9, 65-69.
Smith, E. & Jonides, J. (1997). Working memory: A view from neuroimaging. Cognitive Psychology, 33, 5-42.
Stamovlasis, D. & Tsaparlis, G. (2001). Application of complexity theory to an information-processing model in science education. Nonlinear Dynamics, Psychology and Life Sciences, 5, 267-286.
Tsaparlis, G. (1998). Dimensional analysis and predictive models in problem solving. International Journal of Science Education, 20, 335-350.
Tsaparlis, G. (2005). Non-algorithmic quantitative problem solving in university physical chemistry: A correlation study of the role of selective cognitive variables. Research in Science & Technological Education, 23, 125-148.
Tsaparlis, G. (2020). Higher and lower-order thinking skills: The case of chemistry revisited. Journal of Baltic Science Education, 19, 467-483.
Tsaparlis, G. (ed.) (2021a). Problems and problem solving in chemistry education − Analysing data, looking for patterns and making deductions. In series: Advances in Chemistry Education Research. London, Royal Society of Chemistry. http://pubs.rsc.org/bookshop/collections/series?issn=2056-9335
Tsaparlis, G. (2021b). It depends on the problem and on the solver: An overview of the working memory overload hypothesis, its applicability, and its limitations. In G. Tsaparlis (ed.) Problems and problem solving in chemistry education − Analysing data, looking for patterns and making deductions (ch. 5). London, Royal Society of Chemistry.
Tsaparlis, G. and Angelopoulos, V. (2000). A model of problem solving: Its operation, validity, and usefulness in the case of organic-synthesis problems. Science Education, 84, 131-153.
Tsaparlis, G., Kousathana, M. & Niaz, M. (1998). Molecular-equilibrium problems: Manipulation of logical structure and of M-demand, and their effect on student performance. Science Education, 82, 437-454.
Tulving, E. (1968). In T. R. Dixon and D. L. Horton (eds.), Verbal behavior and general behavior theory. New Jersey, Prentice-Hall.
Tulving, E. (1972). In E. Tulving and W. Donaldson (eds.), Organization of memory. New York, Academic Press.
Zoller, U. (1993). Are lecture and learning compatible? Maybe for LOCS: Unlikely for HOCS. Journal of Chemical Education, 70, 195-197.
Zoller, U. & Tsaparlis, G. (1997). Higher and lower-order cognitive skills: The case of chemistry. Research in Science Education, 27, 117-130.