The effects of computer aided thinking (CAT) software on students' achievement and learning experience

This study examined the effect of computer-aided thinking (CAT) on students' achievement and learning experience in studying a biochemistry1 unit. CAT offers different activities, tasks and questions according to the learner's thinking style based on the mental self-government theory. The aim was to investigate the effectiveness of using CAT with the thinking styles feature on students' achievement and learning experience over computer aided instruction (CAI) without the thinking style feature when both teaching methods were used to replace the traditional chemistry instruction. A study was conducted to standardize the Sternberg-Wagner Self-Assessment Inventory of thinking styles for the United Arab Emirates (UAE) environment. The study showed that the thinking styles inventory was reliable and valid for use in identifying the thinking styles among a sample of UAE high school students. The development of the CAT system went through two phases. The goals of the first phase were to provide computer-aided learning material for two chemistry lessons, Oxygen and Ozone, to explore how students would respond to it with regard to their learning experience and to get feedback from the students to help build the CAT system which embeds the thinking style theory in the second development phase. Finally, an experiment was conducted using two randomly selected groups of students. One group studied the lessons using CAT and individuals were offered learning activities based on their thinking styles. The other group studied the lessons using CAT but without the thinking style feature. At the end of the experiment, quantitative and qualitative data were gathered and then analyzed. The results showed that learning with the CAT tool during the period of this experiment had significant effects on the experimental students' learning experience. This research is the first known study to explore the way that thinking styles can be used to sequence teaching material and activities for the purpose of individualized instructions. The research will inform UAE in helping teachers improve the learning process by conducting student-centred teaching.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo

The effects of virtual reality and physical models on grade 11 learner understanding of geometric shapes in the chemistry classroom

With the abstract nature of Chemistry, teaching tools can be used to interpret symbols, molecular nature and geometric structures/spatial structures, which are essential skills students need for solving problems in Chemistry. Chemistry demonstrates concepts that cannot be visualized with the naked eye, which results in the increased need to use virtual reality and physical models in the Chemistry classroom. Chemistry education aims to advance learners’ cognitive development by means of constructing their content knowledge, help them understand abstract concepts. However, learners encounter difficulties connecting Chemistry concepts to their imaginations, which affects their cognitive development, content knowledge and their metacognition, failing relation to the abstract world. Research has been done in the field of virtual reality and physical models, however more needs to be investigate within the South African context. In this study, the relationship investigated is between learner performance in grade 11 Chemistry and the effective use of teaching tools.Science and Technology EducationM. Ed. (Natural Science Education

Dificultats en la comprensió dels conceptes de substància química, substància simple i compost. Proposta de millora basada en estratègies d'ensenyament-aprenentatge per investigació orientada.

RESUM El treball sinsereix en làrea de recerca en Didàctica de les Ciències que fa referència a lestudi i superació de les concepcions alternatives dels estudiants referents al tema de lestructura dels materials i les transformacions dunes substàncies en altres. La solució a aquest problema sha donat en forma de dues hipòtesis, que es detallen a continuació. La primera hipòtesi fa referència a que els estudiants dEducació Secundària i Batxillerat tenen importants dificultats en laprenentatge de conceptes bàsics de Química, en particular: Identifiquen a nivell macroscòpic el concepte de substància amb el més general de material. A nivell microscòpic identifiquen la substància amb un material format per un sol tipus dàtoms, és a dir, amb els elements. Com no poden distingir quan tenen una substància o més duna, no tindran criteris per diferenciar una mescla dun compost. Per últim, no tindre criteris per identificar una substància farà que no sàpiguen quan ha tingut lloc un canvi físic o un canvi químic, perquè no poden saber si tenen la mateixa substància inicial o no. Una possible raó daquestes dificultats és que lensenyament convencional presenta deficiències didàctiques: Deficiències epistemològiques: Alguns problemes dels estudiants, mostren un parallelisme amb els que shagueren de vèncer històricament per arribar a lelaboració dels conceptes de substància i canvi químic. Les solucions donades històricament podrien servir per donar arguments contra les idees errònies dels estudiants. Deficiències de tipus metodològic i actitudinal, que es fan presents, per exemple, en la visió empirista i ateòrica. Deficiències conceptuals: Lensenyament no dóna importància a les dificultats daprenentatge mostrades per la recerca, al temps que, mostra errors similars als dels estudiants en aquests aspectes. La segona hipòtesi planteja que, és desperar que, un canvi en lensenyament, que tinga en compte els problemes detectats per la recerca i els interessos dels estudiants, afavorirà laprenentatge. De forma més concreta, es proposa la utilització dun model densenyament-aprenentatge com investigació orientada, amb orientació constructivista, que tinga en compte: Extreure els problemes històrics més significatius, per utilitzar-los en lelaboració de la seqüenciació i organització dels continguts de les unitats didàctiques. Lestabliment destratègies daprenentatge basades en el model de canvi conceptual, metodològic i actitudinal. La transformació dels objectius i continguts del currículum en un programa dactivitats com eina didàctica. Els resultats mostrats en la memòria han contrastat aquestes hipòtesis mitjançant diferents dissenys, convergents, variats i múltiples que posen de manifest el que sha esmentat, tant a nivell de dificultats destudiants com de mancances densenyament. També sha posat de manifest que els resultats obtinguts amb grups destudiants experimentals que han seguit el mètode densenyament que proposem són millors en tots els casos que els dels grups de control, tant a nivell cognitiu com afectiu. En concret, laplicació del currículum que proposem: afavoreix el desenvolupament conceptual i procedimental de conceptes bàsics. posa contínuament a lalumne en situació delaborar hipòtesis, refutar idees, construir conceptes... ajudant-lo, reiteradament, a utilitzar raonaments científics, posant en qüestió les evidències de sentit comú. permet lorganització dels estudiants en grups, que hauran de defensar les pròpies idees davant dels companys afavorint les capacitats metacognitives i les actituds positives dels estudiants dels grups experimentals envers la Ciència estudiada. El treball queda obert a millorar els resultats en alguns aspectes concrets, com la definició delement, ampliar el tipus destudi a altres camps i tractar dafavorir la participació del professorat en estudis que ajuden a la millora de laprenentatge i posen en contacte els resultats obtinguts per la recerca amb el treball que es realitza a laula. ____________________________________________________________________________________________________This research refers to the study and overcoming of the students misconceptions about the structure of matter and the chemical reactions. We propose two hypothesis to give an answer to this problem. Our first hypothesis refers to the students difficulties about the comprehension of some important chemical concepts, particularly: They identify macroscopically the concept of substance with the more general concept of material. Microscopically, they identify a substance with a material made only by one kind of atoms, that is to say, the elements. They dont have any criteria to make differences between a mixture and a compound, so they cant notice when they have the same substance or not, either. Then they cant establish differences between a chemical and a physical change, because they dont know whether they maintain the initial substance or not. We consider that one possible reason for these difficulties is that conventional learning shows didactic deficiencies because they dont take account of the nowadays results in Science Education research. So, our second hypothesis proposes that, a modification in the instruction method can help to overcome the learning difficulties. In order to do that, we propose a model based on a constructivist approach, organised as and oriented research, which can help the learning, starting from these data: To take out the most significant problems from the history and use them to arrange in sequence and organise the contents of the didactic topics. To establish learning strategies relied on the conceptual, methodological and actitudinal change method. To transform the objectives and contents of the curricula into an activity program as a didactic tool which improves the learning process. The results shown in this report have verified our two hypotheses from various convergent, varied and manifold designs which make clear our statements, both as for the students difficulties and the teaching deficiencies. We have also verified that the results obtained with groups of students who have made their training with the model we propose are better than the results obtained by the control groups, both as for the cognitive and emotional level