Katarina B. Putica, University of Belgrade, Innovative Centre of the Faculty of Chemistry, Belgrade, Serbia, e-mail: puticakatarina@gmail.com
Иновације у настави, XXXVII, 2024/4, стр. 35–47

| PDF | | Extended summary PDF |
DOI: 10.5937/inovacije2404035P 

Abstract: Diagnostic assessment of understanding of content that is currently being elaborated provides teachers with an important insight into the way in which the learning process unfolds among their pupils. In chemistry teaching, this type of assessment is particularly important in situations when complex teaching content, such as organic chemistry content related to aliphatic hydrocarbons in the eighth grade of elementary school, is introduced to the pupils for the first time. To assess the understanding of this content at the given educational level, the present study used a three-tier diagnostic test. A satisfactory understanding on such tests is indicated by correct answers to the first two tiers and the answer Yes to the third tier, while incorrect answer combinations on the first two tiers and the answer Yes to the third tier imply the presence of misconceptions. The three-tier test composed of ten items was completed by 114 pupils. On seven items the satisfactory understanding was shown in 51.75% to 63.16% of the pupils, while on three items, related to the chemical reactions of aliphatic hydrocarbons, the satisfactory understanding was found in less than 40% of the pupils. Six genuine misconceptions, held by at least 10% of the pupils, were also detected. Thus, a detailed insight into the eighth-grade elementary school pupils’ understanding of aliphatic hydrocarbons was obtained.

Keywords: diagnostic assessment, three-tier tests, aliphatic hydrocarbons, elementary school pupils

Катарина Б. Путица
Универзитет у Београду, Иновациони центар Хемијског факултета, Београд, Србија

ДИЈАГНОСТИЧКА ПРОВЕРА РАЗУМЕВАЊА АЛИФАТИЧНИХ УГЉОВОДОНИКА
КОД УЧЕНИКА ОСНОВНИХ ШКОЛА ПРИМЕНОМ ТРОСЛОЈНОГ ТЕСТА 

Дијагностичка провера разумевања градива које се тренутно обрађује наставницима пружа значајан увид у начин на који се процес учења одвија код њихових ученика. У настави хемије овај тип провере је посебно значајан у ситуацијама када се са комплексним градивом, попут оног везаног за алифатичне угљоводонике у осмом разреду основне школе, ученици сусрећу први пут. Последично, циљ овог истраживања била је дијагностичка провера разумевања градива о алифатичним угљоводоницима код ученика поменутог образовног нивоа употребом трослојног теста. Тестови овог типа претходно су коришћени искључиво у раду са студентима и ученицима средњих школа, док је у овом истраживању, први пут у свету, такав тест примењен и на нивоу основне школе. Трослојни тестови развијени су ради превазилажења значајних ограничења тестова који су се до сада користили за дијагностичку проверу ученичког разумевања. Тако, велики недостатак тестова састављених из питања вишеструког избора представља релативно висока могућност за погађање тачних одговора. Ово ограничење је делимично превазиђено развојем двослојних дијагностичких тестова, у којима се сваки од задатака састоји из два питања вишеструког избора, при чему се одговором на друго питање, тј. питање из другог слоја, образлаже одговор на питање из првог слоја. Иако се овако значајно смањује могућност за погађање тачних одговора, применом двослојних тестова се и даље не може утврдити да ли су нетачни одговори ученика последица незнања или мисконцепција. Да би се то установило, дизајнирани су трослојни тестови, у којима прва два слоја задатака имају исту структуру као и задаци у двослојним тестовима, док у оквиру трећег слоја, одабиром одговора Да или Не, ученици наводе да ли су сигурни у своје одговоре на питања из прва два слоја. Последично, задовољавајуће разумевање градива индиковано је тачним одговорима на питања из прва два слоја уз одговор Да на питање из трећег слоја, нетачне комбинације одговора на питања из прва два слоја уз одговор Не указују на недостатак знања, док нетачне комбинације одговора на питања из прва два слоја уз одговор Да на питање из трећег слоја указују на мисконцепије. Финално, све мисконцепције које су идентификоване код више од 10% ученика означавају се као суштинске мисконцепције, које се сматрају значајним за целокупну популацију ученика датог образовног нивоа. Припремајући трослојни тест за проверу разумевања градива о алифатичним угљоводоницима, дистрактори за питања из првог слоја формулисани су кроз интервјуе са наставницима хемије у основној школи, којима су идентификоване најчешће потешкоће ученика осмог разреда везане за ово градиво. Тако је сачињена прелиминарна верзија теста у којој је први слој сваког задатка чинило питање вишеструког избора, док је други слој представљало питање отвореног типа. Ову верзију теста попунила су 32 ученика осмог разреда, чији су најчешћи нетачни одговори на поменута питања отвореног типа искоришћени за формулисање дистрактора другог слоја задатака у препилот верзији теста, који је тако такође добио форму питања вишеструког избора. Препилот-тест валидирала су два експерта из области органске хемије, након чега је сваком задатку додат и трећи слој, а затим организовано пилот-тестирање са новим узорком који је чинио 41 ученик. Сви ученици су без проблема попунили пилот-тест у оквиру једног школског часа, без пријаве нејасноћа у вези са садржајем било ког задатака, али уз указавање да је све слике структурних формула једињења у оквиру теста потребно увећати. По завршетку предложених корекција добијена је финална верзија теста, која се састојала из десет трослојних задатака. Финалну верзију теста попунило је 114 ученика осмог разреда основне школе. На седам задатака задовољавајуће разумевање је показало између 51,75% и 63,16% ученика. Највећи проценат ученика са задовољавајућим разумевањем установљен је на задатку који се односио на номенклатуру алкана. Преко 55% ученика са задовољавајућим разумевањем било је и на задацима везаним за номенклатуру алкена и алкина, као и изомерију пентана, док је између 51,75% и 55% ученика показало задовољавајуће разумевање на задацима везаним за агрегатно стање линеарних алкана, изомерију 1-хексена и оксидацију алифатичних угљоводоника. Задатак у вези са оксидацијом алифатичних угљоводоника био је једини задатак у вези са хемијским реакцијама ових једињења на коме је задовољавајуће разумевање показало више од 50% ученика. На сва три преостала задатка овог типа, која су се односила на монохлоровање етана, синтезу полиетилена и потпуну хидрогенацију етина, задовољавајуће разумевање показало је мање од 40% ученика. Употребом трослојног теста детектовано је и шест суштинских мисконцепција везаних за алифатичне угљоводонике. Тако је установљено да више од 10% ученика верује да линеарни алкани на собној температури могу бити само у течном и чврстом агрегатном стању, да монохлоровањем етана настају два молекула хлорометана, те да 2-хексен није изомер 1-хексена. Више од 10% ученика такође је изразило уверење да се полиетилен синтетише из великог броја мономерних јединица етина, да потпуном хидрогенацијом етина настаје етен те да, за разлику од алкена и алкина, алкани нису запаљиви. Овако је стечен детаљан увид у разумевање алифатичних угљоводоника код ученика осмог разреда основне школе.

Кључне речи: дијагностичка провера, трослојни тестови, алифатични угљоводоници, ученици основних школа

References 

• Arslan, H. O., Cigdemoglu, C., & Moseley, C. (2012). A three-tier diagnostic test to assess pre-service teachers’ misconceptions about global warming, greenhouse effect, ozone layer depletion, and acid rain. International Journal of Science Education, 34(11), 1667–1686. https://doi.org/10.1080/ 09500693.2012.680618
• Bennett, R. E. (2011). Formative assessment: a critical review. Assessment in Education Principles Policy and Practice, 18(1), 5–25. https://doi.org/10.1080/0969594X.2010. 513678
• Bhattacharyya, G., & Bodner, G. (2005). „It gets me to the product”: How students propose organic mechanisms. Journal of Chemical Education, 82(9), 1402–1407. https://doi.org/ .1021/p1402
• Boston, C. (2019). The concept of formative assessment. Practical Assessment, Research, and Evaluation, 8(Article 9). https://doi.org/10.7275/kmcq-dj31
• Brandriet, A. R., & Bretz, S. L. (2014). Measuring meta-ignorance through the lens of confidence: examining students’ redox misconceptions about oxidation numbers, charge, and electron transfer. Chemistry Education Research and Practice, 15(4), 729–746. https://doi.org/10.1039/C4RP00129J
• Caleon, I., & Subramaniam, R. (2010a). Development and application of a three-tier diagnostic test to assess secondary students’ understanding of waves. International Journal of Science Education, 32(7), 939–961. https://doi.org/10.1080/09500690902890130
• Caleon, I., & Subramaniam, R. (2010b). Do students know what they know and what they do not know? Using a four-tier diagnostic test to assess the nature of students’ alternative conceptions. Research in Science Education, 40(3), 313–337. https://doi.org/10.1007/ s11165-009-9122-4
• Cetin-Dindar, A., & Geban, O. (2011). Development of a three-tier test to assess high school students’ understanding of acids and bases. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 15(5), 600–604. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2011.03.147
• Graf, E. A. (2008). Approaches to the design of diagnostic item models. ETS Research Report Series, 1(i–25). https://doi.org/10.1002/j.2333-8504.2008.tb02093.x
• Jusniar, J., Effendy, E. Budiasih, E., & Sutrisno, S. (2020). Developing a three-tier diagnostic instrument on chemical equilibrium (TT-DICE). Educacion Quimica, 31(3), 84–102. https://doi./ .22201/fq.18708404e.2020.3.72133
• Karini, R. A., Fikroh, R. A., & Cahyani, V. P. (2022). Identification of students’ misconceptions on hydrocarbon material using a four-tier multiple choice diagnostic test. Jurnal Pendidikan Kimia Indonesia, 6(2), 79–87. https://doi.org/10.23887/jpki.v6i2.39022
• Milenković, D. D., Hrin, T. N., Segedinac, M. D., & Horvat, S. (2016). Development of a three-tier test as a valid diagnostic tool for identification of misconceptions related to carbohydrates. Journal of Chemical Education, 93(9), 1514–1520. https://doi.org/10.1021/.jchemed.6b00261
• Putica, K. B., & Ralević, L. R. (2022). Improving elementary school pupils’ chemical literacy using contextbased approach in teaching the unit alkanes. Teaching Innovations, 35(1), 91–100. https://doi.org/ 10.5937/inovacije2201091P
• Sen, S., & Yilmaz, A. (2017). The development of a three-tier chemical bonding concept test. Journal of Turkish Science Education, 14(1), 110–126. https://doi.org/10.12973/tused. 10193a
• Sendur, G. (2012). Prospective science teachers’ misconceptions in organic chemistry: the case of alkenes. Journal of Turkish Science Education, 9(3), 160–185.
• Smith, C. K., & Villarreal, S. (2015). Using animations in identifying general chemistry students’ misconceptions and evaluating their knowledge transfer relating to particle position in physical changes. Chemistry Education Research and Practice, 16(2), 273–282. https://doi.org/10.1039/RP00229F
• Sreenivasulu, B., & Subramaniam, R. (2014). Exploring undergraduates’ understanding of transition metals chemistry with the use of cognitive and confidence measures. Research in Science Education, 44(6), 801–828. https://doi.org/10.1007/s11165-014-9400-7
• Tan K. C. D., Goh N. K., Chia L. S., & Treagust D. (2002). Development and application of a two-tier multiple choice diagnostic instrument to assess high school students’ understanding of inorganic chemistry qualitative analysis. Journal of Research in Science Teaching, 39(4), 283–301. https://doi.org/10.1002/tea.10023
• Treagust, D. F. (1986). Evaluating students’ misconceptions by means of diagnostic multiple-choice items. Research in Science Education, 16(1), 199–207. https://doi.org/10.1007/ BF02356835
• Vollhardt, P., & Schore, N. (2010). Organic chemistry: Structure and function. W. H. Freeman and Company.
• Yong, C. L., & Kee, C. Z. (2017). Utilizing concept cartoons to diagnose and remediate misconceptions related to photosynthesis among primary school students. In M. Karpudewan, A. Md Zain, & L. Chandrasegaran (Eds.). Overcoming students’ misconceptions in science (pp. 9–27). Springer.

Copyright © 2024 by the authors, licensee Teacher Education Faculty University of Belgrade, SERBIA. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original paper is accurately cited