Developing technological pedagogical science knowledge through educational computational chemistry: a case study of pre-service chemistry teachers’ perceptions

The purpose of this descriptive case study was to develop pre-service chemistry teachers’ Technological Pedagogical Science Knowledge (TPASK) through novel computational chemistry modules. The study consisted of two phases starting with designing a computational chemistry based learning environment followed by a case study where students’ perceptions towards educational computational chemistry were explored. First, we designed an authentic research-based chemistry learning module that supported problem-based learning through the utilization of computational chemistry methods suitable for pre-service chemistry education. The objective of the learning module was to promote learning of specific chemistry knowledge and development of scientific skills. Systematic design decisions were made through the TPASK framework. The learning module was designed for a third-year physical chemistry course taken by pre-service chemistry teachers in Chile. After the design phase, the learning module was implemented in a course and students’ perceptions were gathered using semi-structured group interviews. The sample consisted of 22 pre-service chemistry teachers. Data were analyzed through qualitative content analysis using the same TPASK framework employed in the learning module design. Based on our findings, pre-service chemistry teachers first acquired Technological Scientific Knowledge (TSK) and then developed some elements of their TPASK. In addition, they highly appreciated the combination of student-centred problem-based learning and the use of computational chemistry tools. Students felt the educational computational learning environment supported their own knowledge acquisition and expressed an interest in applying similar learning environments in their future teaching careers. This case study demonstrates that learning through authentic real-world problems using educational computational methods offers great potential in supporting pre-service teachers’ instruction in the science of chemistry and pedagogy. For further research in the TPASK framework, we propose there would be significant benefit from developing additional learning environments of this nature and evaluating their utility in pre-service and in-service chemistry teacher’s education.Peer reviewe

Reaktiokinetiikan oppiminen rikkakasvien torjunta-aineiden kestävän kemian avulla: tapaustutkimus tulevien kemian opettajien käsityksistä

Att lära sig grunderna i kemisk kinetik på universitetsnivå är utmanande, vilket bland annat beror på begreppens abstrakta natur och den begränsade kopplingen till vardagliga tillämpningar. Denna studie bestod av två faser. I det första steget, en inlärningsmiljö för inlärningskinetik baserad på hållbar kemi. Sammanhanget var den samhällsvetenskapliga modulen för miljökemi, som tittade på de kinetiska processerna för herbicider i vulkaniskbaserade jordar och deras potential att förorena grundvatten. Syftet med inlärningsmiljön var att bidra till utvecklingen av hållbara utvecklingsfärdigheter, att främja inlärning av kemisk kunskap i sammanhang och att utveckla vetenskapliga färdigheter. Materialet utformades för två kurser i analytisk kemi och en kurs i fysikalisk kemi i ett lärarutbildningsprogram. Effektiviteten av materialet studerades med hjälp av elevernas uppfattningar. Urvalet omfattade 22 studenter, som delades in i tre målgrupper. Materialet analyserades och klassificerades med hjälp av kvalitativ innehållsanalys med hjälp av TPASK-ramverket (Technology Pedagogical Science Knowledge). Baserat på resultaten förvärvade studenter kontextualiserad kunskap om kemi och utvecklade färdigheter och kunskaper relaterade till användning av digitala resurser och kalkylblad i ett vetenskapligt sammanhang. Denna fallstudie visar att den problembaserade inlärningsmetoden erbjuder stor potential att stödja ovanstående färdigheter.Kemiallisen kinetiikan perusteiden opettaminen korkeakoulutasolla on haastavaa, mikä johtuu mm. käsitteiden abstraktista luonteesta ja rajallisesta yhteydestä arkipäivän sovelluksiin. Tämä tutkimus koostui kahdesta vaiheesta. Ensimmäisessä vaiheessa kestävään kemiaan pohjautuva reaktiokinetiikan oppimisympäristö. Kontekstina toimi sosio-tieteellinen ympäristökemian moduuli, jossa perehdyttiin rikkakasvien torjunta-aineiden kineettisiin prosesseihin tulivuoren tuhkapohjaisessa maaperässä ja niiden mahdollisuuteen saastuttaa pohjavesiä. Oppimisympäristön tavoitteena oli myötävaikuttaa kestävän kehityksen taitojen kehittämiseen, edistää asiayhteyteen kemiatietojen oppimista ja kehittää tieteellisiä taitoja. Materiaali suunniteltiin kahdelle analyyttisen kemian kurssille ja opettajankoulutusohjelman fysikaalisen kemian kurssille. Materiaalin vaikuttavuutta tutkittiin opiskelijoiden käsitysten avulla. Otos sisälsi 22 opiskelijaa, jotka jaettiin kolmeen kohderyhmään. Aineisto analysoitiin ja luokiteltiin laadullisen sisältöanalyysin avulla käyttäen TPASK (Technology Pedagogical Science Knowledge) -kehystä. Tulosten perusteella opiskelijat hankkivat kontekstualisoitua kemian osaamista ja kehittivät taitoja ja tietoja, jotka liittyvät digitaalisten resurssien ja laskentataulukoiden käyttöön tieteellisessä yhteydessä. Tämä tapaustutkimus osoittaa, että ongelmapohjaisen oppimisen lähestymistapa tarjoaa suuren potentiaalin edellä mainittujen taitojen tukemiseen.Teaching the fundamentals of chemical kinetics on the college level is challenging to teachers and students alike due to its abstract nature of concepts and limited connection with real context applications. This study consisted of two phases starting with designing a chemistry education for the sustainable development-based learning environment of reaction kinetics, followed by a case study in which students' perceptions toward learning chemistry by solving a real environmental problem using digital resources, spreadsheets, and an active learning environment, were explored. First, we designed a Socio-Scientific Environmental Chemistry module centered on the sorption kinetic processes of herbicides in volcanic ash derived soils (VADS) and their potential to pollute groundwater. The objective of the learning module was to contribute to the development of sustainability skills, to promote learning of contextualized chemistry knowledge, and to develop scientific skills. This module employs spreadsheets as computational tools in chemistry to model real sorption kinetic data of herbicides in VADS. The learning module was designed for one section of two Analytical Chemistry courses and one Physical Chemistry course of an undergraduate chemistry teacher-training program. After the design phase, the learning module was implemented in each course, and students' perceptions were gathered using the focus group technique. The sample was of 22 students distributed into three focus groups. The data collected were analyzed and categorized through qualitative content analysis using the Technological Pedagogical Science Knowledge (TPASK) framework. On the basis of our findings, the students acquired contextualized chemistry knowledge and develop skills and knowledge related to using digital resources and spreadsheets in a scientific context. Besides, the preservice chemistry teachers' knowledge of pedagogy allowed them to develop some elements of their pedagogical science knowledge and TPASK. This case study shows that the problem-based learning approach offers great potential in supporting a learning environment suitable to working with spreadsheets to solve real-environment problems in chemistry education.Peer reviewe

El giro epistemológico: De la diversidad de los otros a la diversidad como condición del encuentro

his article aims to discuss two conceptions of diversity that emerge from divergent epistemological frameworks: the explanatory path of objectivity, understood as that which assumes the existence of an external reality as a parameter for experience and knowledge; and the explanatory path of (objectivity) which suspends the possibility of considering ontological reality as a parameter to establish truth value, and focuses on the active processes of construction of the subject's reality. he prevailing conceptions of diversity in the Chilean educational ield are reviewed through the contrast between oicial discourses on diference and their operationalization in the implementation of public educational policy, particularly in the ields of special education and intercultural education. Additionally, the main implications of the conceptions of diversity analyzed for pedagogical practice and for the educational experience that these practices foster are discussed. As a conclusion, it is proposed that the epistemological turn implies a transit from a conception of diversity that is attributed to "the diferent", to an understanding of the diverse that can never be a description of the other, but is always a condition of the encounter with another. Finally, the study emphasizes the need to accept, from the explanatory path of objectivity, the unknown character of diversity as a construction of the world, and the urgency of focusing pedagogical attention on the generation of interactive spaces that foster learning that is declared a priorityEl presente artículo tiene como objetivo discutir dos concepciones de diversidad que emergen desde marcos epistemológicos divergentes: el camino explicativo de la objetividad, entendido como aquel que asume la existencia de una realidad externa como parámetro para la experiencia y el conocimiento; y el camino explicativo de la (objetividad) que suspende la posibilidad de considerar la realidad ontológica como parámetro para establecer valor de verdad, y se focaliza en los procesos activos de construcción de realidad del sujeto. Se revisan las concepciones de diversidad imperantes en el ámbito educativo chileno, a través de la contrastación entre discursos oiciales sobre la diferencia y su operacionalización en la implementación de política pública educativa, particularmente en los ámbitos de la educación especial y la educación intercultural. Adicionalmente, se discuten las principales implicancias de las concepciones de diversidad analizadas para la práctica pedagógica y para la experiencia educativa que estas prácticas propician. A modo de conclusión, se propone que el giro epistemológico implica un tránsito desde una concepción de diversidad que es atribuida a “los diferentes”, a una comprensión de lo diverso que nunca puede ser una descripción del otro, pero es siempre condición del encuentro con otro. Finalmente, se destaca particularmente, la necesidad de aceptar, desde el camino explicativo de la (objetividad), el carácter desconocido de la diversidad como construcción de mundo, y la urgencia de focalizar la atención pedagógica en la generación de espacios interacciónales que propicien los aprendizajes que se declaran como prioritarios

LA DEMOCRATIZACIÓN DEL ESPACIO ESCOLAR: UNA CONSTRUCCIÓN EN Y PARA LA DIVERSIDAD

Este artículo tiene como objetivo contribuir a la democratización de la escuela a través de la ampliación del concepto de diversidad y sus posibilidades de aplicación en la relación pedagógica. Se presenta un panorama general de la configuración histórica de la escuela chilena, para luego examinar sus implicancias en las concepciones sobre diversidad e identidad que actúan como factores determinantes de la experiencia educativa. En este mismo sentido, se revisan y contrastan experiencias de investigaciones previas y planteamientos de autores como Bourdieu y Maturana respecto al surgimiento de construcciones de mundo legítimamente diversas y los modos en que éstas se insertan en la sociedad y en la escuela, para, finalmente, proponer un abordaje de la problemática educativa centrado en la aceptación de la diversidad como eje estructurador de la relación pedagógica y de las distintas situaciones de aprendizaje

La Educación Intercultural en Chile desde la perspectiva de los actores: Una co-construcción

This article analyzes the cultural relevance of the Program of Intercultural Bilingual Education (PBIE) in the Region of La Araucanía (southern Chile), emphasizing the perspective of teachers, traditional educators and Mapuche parents. The methodology is qualitative, with an ethnographic and participatory orientation. The results of this study show consensus among the actors involved, regarding the systematic obscuring of the logics of meaning that guide the actions of Mapuche people, as well as their agency, which, in turn, would explain their shared perception of the program’s lack of cultural relevance and their feelings of not being sufficiently considered in the setting into motion of PBIE.  We hope this work can serve as a contribution to the inclusion of interculturality in teacher training and innovation in the design of public policies for indigenous development in our country.Se analiza la pertinencia cultural de la implementación del Programa de Educación Intercultural Bilingüe (PEIB), en escuelas de La Araucanía en el sur de Chile, desde la perspectiva de docentes, educadores tradicionales y adultos mapuche, quienes son destinatarios de esta política pública. La metodología es de carácter cualitativo y de orientación etnográfica y participativa. Los resultados muestran que existe una percepción compartida sobre la falta de pertinencia cultural que tiene para ellos la actual implementación del PEIB, así como el sentimiento de no haber sido considerados suficientemente en sus modos de instalación. Se constata la sistemática invisibilización de las lógicas de sentido que orientan el accionar de las personas mapuche y el no reconocimiento de su agencia. Se espera que este trabajo pueda contribuir a la inclusión de la interculturalidad en la formación docente y al rediseño de la implementación de políticas públicas de educación y desarrollo indígena en nuestro país

Educación: desafíos indisciplinares y subversivos en contextos diversos.: EDUCATION: INDISCIPLINARY AND SUBVERSIVE CHALLENGES IN DIVERSE CONTEXTS

El propósito principal del trabajo es instalar una premisa respecto a la relación entre educación y diversidad: la consideración de las diversidades, como elemento constitutivo de la situación educativa, exige un posicionamiento didáctico- epistémico que se caracterice por ser indisciplinado y subversivo. En el texto se adopta una postura metodológica teórico- reflexiva con la que se articulan, discuten y relacionan tres miradas del fenómeno: interculturalidad, educación para todos y constructivismo radical. Entre las conclusiones destaca la idea de que los debates en torno a la diversidad no pueden ser discusiones tautológicas y que para ello es necesario transformar los discursos y las acciones desde una perspectiva constructivista radical

Educación Literaria: reconocimiento complejo y participación legítima del lector literario como actos de justicia educativa

This paper aims to analyze school literary reading, specifically, recognition and participationas epistemic and political categories that operate in school reading and writing encounters,developing two perspectives of revision: the reading experience and the distinctionof two explanatory paths about knowledge; one that situates it as a revelation of reality, andthe other that conceives it as a construction of the world within experience. Methodologically,this work corresponds to a theoretical review, which seeks to articulate the epistemic,political and didactic dimensions of the possible configurations of recognition and participationinterwoven in different conceptions of literary education. To this end, from an interpretativeviewpoint, a conceptual approach to the knowledge/reality dyad is made, then aspectsof the reading experience are described, and finally, a critical approach to literary reading inschool is developed, placing the discussion in the field of educational justice as a conditionfor social justice. Among the main conclusions, the following stands out: the need to make theepistemic and political recognition of the school literary reader more complex in order toenable their expressive participation and the need to situate the didactic reflection of literaryeducation beyond the purely methodological.El objetivo de este artículo es analizar la lectura literaria escolar, específicamente, el reconocimiento y la participación como categorías epistémicas y políticas que operan en los encuentros lectoliterarios en la escuela, desarrollando dos perspectivas de revisión: la experiencia lectora y la distinción de dos caminos explicativos sobre el conocimiento; uno que lo sitúa como revelación de la realidad, y otro que lo concibe como construcción de mundo en la experiencia. Metodológicamente, este trabajo corresponde a una revisión teórica que busca articular las dimensiones epistémicas, políticas y didácticas de las configuraciones posibles del reconocimiento y la participación imbricadas en distintas concepciones de la educación literaria. Para ello, desde una mirada interpretativa, se realiza una aproximación conceptual a la díada conocimiento/realidad, luego se describen aspectos de la experiencia lectora y, finalmente, se desarrolla un enfoque crítico sobre la lectura literaria en la escuela, situando la reflexión en el campo de la justicia educativa como condición para la justicia social. Entre las principales conclusiones destacan: la necesidad de complejizar el reconocimiento epistémico y político del lector literario escolar para habilitar su participación expresiva y la necesidad de situar la reflexión didáctica de la educación literaria más allá de lo metodológico

La comprensión de la diversidad en interculturalidad y educación

El artículo forma parte de una línea de investigación sobre educación e interculturalidad, cuyo propósito es la re-elaboración del concepto de diversidad como construcción de mundo, siendo su proyección la de contribuir a relevar esta temática en la formación docente y situarla como uno de los ejes en el trabajo interdisciplinario educación-antropología social. Se analizan conceptualizaciones de lo intercultural en América Latina y en políticas públicas chilenas, destacándose aspectos sustantivos relativos a la diversidad, no considerados en la implementación del currículo oficial ni en la formación de profesores en Chile, con base en los hallazgos de estudios comparativos de los procesos de socialización primaria y escolarización de niños de clase media de Santiago y niños mapuche de comunidades rurales del sur del país, quienes fueron registrados desde el nacimiento hasta el tercer año, en sus hogares, y luego durante los primeros años de escuela, en sus respectivas aulas

Indices of Favourable and Unfavourable Emotions in the Inter-Actional Context of the Classroom: Constructions from the Chilean Case

The system for measuring the quality of education (SIMCE) is a standardised evaluation that provides results on the academic achievement of Chilean students, while also including indicators of personal and social development. Through a mixed analysis of variables extracted from these indicators, the purpose of this research study is to build a measurement system to assess the favourable and unfavourable emotions of students who took the test in 2018. To contextualise this work, a systematic literature review was carried out synthetising scientific evidence concerning emotions and the interactional context of the classroom. Through a methodological transposition, a qualitative theoretical model epistemologically grounded on radical constructivism was validated quantitatively. This transposition resulted in the construction of three indices of favourable and unfavourable emotions: motivation arising from interaction, exclusionary interaction and interactional context. The results show favourable and unfavourable emotions for learning are a variable in the SIMCE indicators that can be used to understand student academic achievement, confirming existing empirical evidence regarding the explanatory and predictive value of emotions in students’ performance. These results highlight the potential benefits of expanding on this type of research to improve the quality of Chilean education based on the resources already available in the current evaluation system