404
Sodob ni prist opi in iz zi vi
SPREMLJANJE REŠEVANJA AVTENTIČNIH NARAVOSLOVNIH PROBLEMOV
MONITORING OF AUTHENTIC SCIENCE PROBLEMS SOLVING
Miha Slapničar, Špela Svetičič, Gregor Torkar, Iztok Devetakin Saša A. Glažar Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva ploščad 16 1000 Ljubljana
miha.slapnicar@pef.uni-lj.si
Povzetek
Trendi sodobnega naravoslovnega izobraževanja kažejo, da je potrebno spodbujati učence k razumevanju avtentičnih problemov in razvijati sposobnosti njihovega reševanja. To v naravoslovju otežuje kompleksnost naravoslovnih pojmov, ki se kaže z njihovo predstavitvijo na makro-, submikro- in simbolni ravni. V prispevku je predstavljena kompleksnost naravoslovnih pojmov in njen vpliv na poučevanje, učenje in posledično zmožnost reševanja različnih naravoslovnih problemov. Za oblikovanje ustreznega mentalnega modela posameznega naravoslovnega pojma, je bistveno povezovanje vseh treh ravni predstavitev. Pri tem naj bi bila v poučevanje makro raven vključena vedno, ostali dve pa po potrebi glede na učenčeve sposobnosti, kot je njihovo predznanje in razvitost abstraktnega mišljenja. Pri zmanjševanju abstraktnosti submikroskopske ravni naravoslovnega pojma lahko uporabljamo različne vizualizacijske elemente. V zadnjih letih se v naravoslovnem izobraževanju za spremljanje različnih procesov učenja in reševanja problemov vse bolj uporablja očesni sledilec. Ta tehnika omogoča pridobivanje podatkov o gibanju oči med procesom procesiranja informacij, saj med tem mentalnim procesom in očesnimi premiki obstajajo pomembne povezave. Na ta način lahko ugotovimo, kako učenci razmišljajo, ko so soočeni z avtentičnim naravoslovnim problemom, ki ga morajo rešiti in kateri dejavniki jim lahko pomagajo pri uspešnejšem reševanju tovrstnih problemov.
Ključne besede: naravoslovno izobraževanje, očesni sledilec, procesiranje informacij, trojna narava naravoslovnih pojmov, vizualizacija.
Abstract
Trends of modern science education indicate that it is necessary to encourage students to understand authentic problems and develop their ability to solve them. In science this is more difficult due to the complexity of science concepts which is reflected in the presentation on the macro, submicro- and symbolic level. The complexity of the science concepts and its impact on teaching, learning and consequently on the ability to solve various science problems are presented in this paper. The formation of the adequate mental model of a specific science concept depends on understanding of all these three levels. The macro level is supposed to be always included in teaching, but the other two depend on the abilities of students, such as their preknowledge and their abstract thinking abilities. Different visualization elements can be used to lower chemical conepts abstractness at submicroscopic level. In recent years, eye tracking has become an increasingly used technique for the monitoring of various processes of
405
learning and problem solving in science education. This technique allows gathering data about eye movements in the information processing, because there are significant correlations between the processes of cognition and eye movements. In this way it can be determinated how students think when exposed the authentic science problem solving, and which factors influence the problem solving.
Key words: science education, eye tracker, information processing, triple nature of science concepts, visualization.
Uvod
Učne vsebine naravoslovnih predmetov pogosto veljajo za abstraktne in zato težje razumljive. Enega od izzivov sodobnega naravoslovnega izobraževanja predstavlja osredotočanje na učenje razumevanja naravnih pojavov in njihovo uporabo pri reševanju avtentičnih problemov. Namen prispevka je predstaviti kompleksnost naravoslovnih pojmov, ki vpliva tako na učenje in uporabo, kot tudi na njihovo poučevanje. S predstavitvijo trojne narave naravoslovnih pojmov želimo prikazati sodobne pristope k proučevanju razumevanja avtentičnih naravoslovnih problemov z uporabo vizualizacije in sodobne metode očesnega sledilca.
Razumevanje naravoslovnih pojmov
Področje vzgoje in izobraževanja večina držav članic Evropske unije uvršča med prednostne naloge (Buchberger, Campos, Kallos in Stephenson, 2001). Tudi v Sloveniji je osrednji nacionalni interes usvojiti kakovostno znanje, pri čemer ima kakovosten vzgojno- izobraževalni proces ključno vlogo (Evropski referenčni okvir, 2007). Učenje predstavlja vseživljenjsko aktivni socialni proces (Marentič-Požarnik, 2000), za katerega sta Evropski parlament in Svet določila osem ključnih kompetenc. Sestavina ene izmed njih je tudi razumevanje naravoslovnih pojmov, ki posamezniku v današnji družbi omogoča razvijanje učinkovitih strategij učenja in posledično uspešnega reševanja avtentičnih naravoslovnih problemov (Evropski referenčni okvir, 2007).
Naravoslovni pojmi so lahko deskriptivni – te lahko ponazorimo in opišemo, ali teoretični – njihov pomen temelji na pojmovnih sistemih razlag pojavov. Z napredkom ter razvojem znanosti in tehnologije lahko teoretični pojmi postanejo deskriptivni (Lawson, 1993). Ne glede na opredeljeno naravo naravoslovnih pojmov, so ti za učenje večinoma abstraktni (Wu, Krajcik in Soloway, 2001). Za učence, ki še nimajo ustrezno razvitih sposobnosti abstraktnega mišljenja, so take vsebine težko razumljive in zato nezanimive ter nepriljubljene (Thiele in Treagust, 1994). Pomembno vlogo pri nerazumevanju naravoslovnih vsebin ima tudi neustrezno predznanje, na katerem učenec ne zmore graditi vedno bolj zahtevnih in abstraktnejših pojmov v nadaljnjem naravoslovnem izobraževanju. Prav zato imajo učenci na vseh ravneh šolanja probleme pri konstrukciji mentalnih modelov, v katere vključujejo nove pojme (Treagust, Harrison in Venville, 1998).
Zakaj je poučevanje in učenje naravoslovnih pojmov zahtevno?
Kompleksnost poučevanja in učenja naravoslovnih pojmov, še posebej kemijskih, lahko pripišemo predstavitvi pojmov na treh ravneh. Te se nanašajo na to, da je mogoče
406
naravoslovne pojme predstaviti s pomočjo eksperimentalnega dela ali opazovanja pojavov – makroskopska raven. Ta raven predstavlja dejansko stanje nekega naravoslovnega procesa, ki ga lahko opazujemo in zaznavamo s čutili, zato ji lahko pravimo tudi senzorna (zaznavna) raven. Na drugi ravni, ki je prav tako dejanska raven nekega naravoslovnega pojava, s pomočjo razlage opažanj na ravni interakcij med delci snovi razložimo opažanja s teorijami, ki temeljijo na atomski, molekularni ali ionski oz. submikroskopski ravni delcev. Obema ravnema sledi še tretja raven, za katero je bistvena pretvorba prvih dveh ravni v ustrezne simbole, ki predstavljajo specifične pomene – simbolno raven naravoslovnega pojma.
Simboli, ki omogočajo enostavnejšo interpretacijo dejanskega stanja naravoslovnih pojavov, so običajno kemijski simboli, formule in enačbe, matematične enačbe ter različne shematske in grafične predstavitve (Devetak, 2012; Johnstone, 1982; Taber, 2013). Učenci imajo težave pri razlikovanju med opisom makropojava in razlago na submikroskopski ravni, ki je osnova razumevanja naravoslovnih pojmov, preden jih ponazorijo simbolno (Devetak, 2012).
Zgradbo snovi lahko zato pojasnjujemo tudi s pomočjo mezoravnmi, ki prikazujejo vmesne stopnje med makro in submikroskopsko ravnjo (Meijer, Bulte in Pilot, 2013).
Pri poučevanju se moramo zavedati našega cilja in želje, da učenec doseže celostno razumevanje naravoslovnih pojmov na vseh treh ravneh predstavitev. Raziskave kažejo, da zapletenost trojne narave naravoslovnega pojma za učence ni tako zahtevna, da je nebi mogli razumeti. Napačna razumevanja nastopijo, ko se učitelji pri poučevanju naravoslovnih vsebin, ki vključujejo trojno naravo naravoslovnih pojmov, večinoma osredotočajo samo na simbolno raven, pri tem pa zanemarijo pomembne povezave med ostalima ravnema (Bunce in Gabel, 2002; Chittleborough, Treagust in Mocerino, 2002; Eskilsson in Hellden, 2003; Georgiadou in Tsaparlis, 2000; Valanides, 2000). Šele takrat ko je učenec sposoben sočasnega integrativnega razumevanja vseh treh ravni predstavitev pojmov, lahko uspešno rešuje naravoslovne probleme (Taber, 2013).
Johnstone (1982) je prvi sistematično nakazal pomen submikroskopske ravni naravoslovnega pojma za boljše razumevanje naravoslovnih pojavov. Pomembnost soodvisnosti vseh treh ravni je povezal z t. i. trikotnikom trojne narave kemijskega pojma (shema 1).
Shema 1. Johnstonov model; trikotnik trojne narave kemijskega pojma (Johnstone, 1982).
Johnstonov model se je do danes nadgrajeval z dodajanjem določenih elementov, ki se osredotočajo na novo odkrita spoznanja na področju učenja kemijskih pojmov. Na primer nadgrajen Johnstonov model, ki poudarja vlogo vizualizacijskih elementov. Ti so ključni pri predstavitvi submikroskopske ravni in uspešnejšemu povezovanju vseh treh ravni naravoslovnega pojma hkrati (Ferk-Savec in Vrtačnik, 2007; Barke in Wirbs, 2002). Tudi model soodvisnost treh ravni naravoslovnih pojmov (STRP model) (shema 2) vključuje vse elemente originalnega Johnstonovega modela in povezave med različnimi ravnmi, ki s pomočjo uporabe vizualizacijskih metod omogočajo tvorbo ustreznega mentalnega modela naravoslovnega pojma (Devetak, 2005). Gre za miselno predstavitev posameznika, ki se razvija med kognitivno dejavnostjo učečega v interakciji z objektom. Neustrezno oblikovan
407
mentalni model pri posamezniku lahko vodi do napačnih razumevanj kar vpliva na uspešnost reševanja naravoslovnega problema (Harrison in Treagust, 2000).
Shema 2. Model soodvisnosti treh ravni naravoslovnih pojmov (STRP model) (Devetak, 2005).
STRP model temelji tudi na drugih teorijah učenja kot je Mayerjeva SOI teorija smiselnega učenja, kognitivna teorija multimedijskega učenja in Mayerjeva teorija učinkovitih ilustracij (Devetak, 2012). Mayerjeva SOI teorija vključuje tri procese: selekcioniranje pomembnih informacij, njihovo smiselno organizacijo in integracijo novih informacij v že obstoječe znanje tako, da stimulira kognitivne procese, ki omogočajo učenje z razumevanjem in podpirajo ter spodbujajo konstruktivistično učenje in aktivne kognitivne procese (Mayer, 1996). Kognitivna teorija multimedijskega učenja in Mayerjeva teorija učinkovitih ilustracij pa temeljita na implementaciji enostavnih vizualizacijskih elementov, ki pomagajo usmerjati pozornost učečega se na specifične elemente in ga vodijo, da si sam oblikuje povezave med posameznimi deli vsebine, ki se jo uči. Take aktivnosti učečemu se omogočajo, da si oblikuje funkcionalni mentalni model, ki ga v nadaljevanju učenja uporablja za pridobivanje novega znanja in na ta način doseže znanje z razumevanjem (Mayer 1993; Moreno in Mayer, 2000).
Razvoj učenja pojmov na treh ravneh predstavitev
Učitelji naj bi bili zato sposobni zasnovati in izvesti razlago naravoslovnega pojma na vseh treh ravneh predstavitev in poudariti njihovo medsebojno povezanost (Devetak 2012).
Učenčevo razumevanje naravoslovja se pri prehajanju po vertikali izobraževanja poglablja, kar lahko ponazorimo s shemo rastočega trikotnika, ki predstavlja povečevanje kompleksnosti razumevanja kemijskih pojmov (shema 3). Pri povečevanju naravoslovnega znanja učencev, pa povezave med tremi ravnmi naravoslovnega pojma niso nujno ustrezne (Chittleborough, 2014), kar lahko vodi v nastanek napačnih razumevanj.
Shema 3. Rastoči trikotnik (Chittleborough, 2014).
408
Ustrezno poučevanje naravoslovnih pojmov bi bilo, če bi učitelji sledili modelu dvigajoče se ledene gore (shema 4), kjer naj bi bila makro raven vedno vključena v poučevanje, ostali dve pa po potrebi glede na učenčeve sposobnosti, predvsem glede razvitosti abstraktnega mišljenja in njihovega predznanja. Glede na konstruktivistično teorijo naj bi učenci najprej spoznali le makro raven (konkretna raven). Kasneje, ko so sposobni abstraktnejšega mišljenja, pa naj bi napredovali na submikroskopsko razlago in simbolne predstavitve (abstraktna raven). Po vertikali izobraževanja naj bi se naravoslovno znanje poglabljalo z uporabo bolj kompleksnih submikroskopskih in simbolnih sistemov, kar nakazuje pomik horizontalne črte navzdol in povečevanje sivega polja trikotnika, ki predstavlja učenčevo razumevanje naravoslovnih pojmov na vseh treh ravneh predstavitev. Lega horizontalne črte je odvisna od učenčevih sposobnosti, starosti in stanja naravoslovnega znanja (Chittleborough, 2014).
Shema 4. Dvigajoča se ledena gora (Chittleborough, 2014).
Procesiranje informacij in formiranje pojmovnih mrež naravoslovnih pojmov
Več kot 80 % ljudi sporočilnost informacij sprejema in obdela na osnovi vizualizacije, zato h kakovostnemu naravoslovnemu znanju in razvoju strategij reševanja problemov pomembno prispeva uporaba različnih vizualizacijskih sredstev. Z njimi želimo ponazoriti abstraktno, predvsem submikroskopsko raven kemijskih pojmov in tako pri učencih doseči celostno razumevanje naravoslovnih pojmov (Chuang in Liu, 2011; Johnstone, 1982). Različna vizualizacijska orodja prispevajo tako k preprečevanju kot tudi k odpravi napačnih razumevanj naravoslovnih pojmov. Učence tudi spodbudijo k diskusiji o obravnavanih pojmih in tako pripomorejo k večjemu zanimanju za spoznavanje nove učne vsebine (Wu idr.
2001). Dokazano je, da uporaba modelov, slikovnih analogij, metafor, eksperimenta in drugih načinov vizualizacije pozitivno motivira učence za učenje naravoslovja, saj poveča njihovo pozornost spremljanja pouka (Theile in Treagust, 1994). Modeli, ki jih uporabljamo kot orodje za razlago in učni pripomoček, s katerimi prikazujemo nek dejanski predmet, sistem, pojav ali proces tako da čim bolj ustreza dejanskemu stanju, morajo biti enostavni, logični in uporabni. Poleg zgolj uporabe že pripravljenih modelov pomembno vlogo predstavlja tudi modeliranje pri pouku, pri čemer učenci sami na osnovi nekih znanih zakonitosti oblikujejo lastne modele (Mathewson, 1999). Posledično se učenčevo kritično mišljenje in sposobnost reševanja naravoslovnih problemov izboljšata, kar pa vodi v povečanje učnega uspeha in situacijskega interesa za učenje naravoslovja (Turkoguz, 2012). Vizualizacijske tehnike imajo tudi določene nevarnosti in pomanjkljivosti, zaradi svojega načina predstavitev abstraktnih pojmov v makrosvetu pojavov. Da do dodatnih napačnih razumevanj naravoslovnega pojma nebi prihajalo, mora učitelj pri vsaki vizualizacijski tehniki na to opozarjati (Abell in Roth, 1995).
Razumevanje naravoslovnih pojmov, ki hkrati ne spodbujajo interesa, da bi te pojme učenec tudi poglobljeno razumel in jih znal uporabiti v novih situacijah bi bilo brez pomena, če si večino tistega, kar se učimo, ne bi mogli zapomniti. Velja, da sta spomin in procesiranje
409
informacij procesa, ki se začneta s senzornim zaznavanjem in zbiranjem informacij. Te se v delovnem spominu obdelajo v interakcijah z informacijami, ki so že shranjene v dolgotrajnem spominu. Vse to omogoča nastanek razumevanja novega pojma, ki se shrani v dolgotrajni spomin. Pri reševanju avtentičnih naravoslovnih problemov se mora reševalec zanesti na že oblikovane mentalne modele pojavov v spominu. Oblikovanje ustreznega mentalnega modela pa je v procesu kognicije v veliki meri odvisno od interesa do določene učne vsebine (Morrison in Chein, 2010; Woolfolk, 2002). Poleg interesa pri učenju na kvantiteto učnih procesov vpliva tudi motivacija. Po eni strani vpliva pri učenju, po drugi strani pa ima pomemben vpliv tudi na kognitivne procese med učenjem in posledično prek njih na učne dosežke (Juriševič, 2006). Motivacija omogoča učenje novih pojmov pa tudi priklic že oblikovanega znanja (Graham in Weiner, 1996). Ob povečanju tistih naravoslovnih vsebin, ki so aktualne in blizu učencem, se znanje in zanimanje za naravoslovje močno poveča. Pri vodenju pouka naravoslovja, ki bo spodbudil zanimanje učencev do obravnavane učne vsebine, ima ključen pomen tudi dobra učiteljeva pripravljenost (Hin-Wai-Yung, Zhu, Ling- Wong, Wai-Cheng in Yin-Lo, 2011).
Tehnike, ki med učenjem spremljajo kognitivne procese med učenjem, so lahko vprašljive z vidika veljavnosti pridobljenih podatkov. Zato se na področju raziskav v naravoslovnem izobraževanju iščejo različne raziskovalne metode, katerih namen je predstaviti procese učenja in reševanja problemov iz različnih vidikov (Anderson, 2007). Ena izmed tehnik, ki je v zadnjem času aktualna na področju naravoslovnega izobraževanja je uporaba očesnega sledilca, saj med procesom kognicije in očesnimi premiki obstajajo pomembne povezave (Rayner, 1998, 2009; Havanki in VandenPlas, 2014).
Z očesnim sledilcem spremljamo aktivnosti zenice in očesne gibe posameznika. Uporabljamo ga za določanje vrste gibanja oči (fiksacij, sakad in kombinacij obeh) in njihove pogostosti ter za določanje njihove lokacije na učnem materialu. Fiksacijo opredelimo kot relativno stabilno stanje gibanja oči, sakade pa kot hitro gibanje očesa med dvema zaporednima fiksacijama (Duchowski, 2002). Z ugotovitvijo področja posameznikovega največjega zanimanja, s številom fiksacij označujemo središče usmerjene pozornosti, ki s posameznikovega stališča pomeni zanj največji interes (analiza gostote fiksacij in sakad). Število fiksacij je povezano s številom informacij, ki jih posameznik lahko hkrati procesira, saj spremljanje očesnih gibov omogoča določitev natančne lokacije točke na predmetu, ki ga zaznavajo oči Pridobljene podatke lahko vizualizacijsko predstavimo na več načinov (Shema 5) (Chuang in Liu, 2011;
Meng-Jung, 2013).
Shema 5. Dve predstavitvi pridobljenih podatkov s tehniko mobilnega očesnega sledilca. Leva shema prikazuje zaporedne fiksacije enega testiranca (angl. gaze plot). Desna shema pa z barvnim gradientom prikazuje gostoto fiksacij drugega testiranca (angl. heat maps) (Beronja idr., 2015).
V zadnjih letih je metoda spremljanja gibanja oči pritegnila pozornost raziskovalcev različnih vsebinskih raziskovalnih področij. Rezultati študije, ki jo je opravil Oh, Almarode in Tai (2013) kažejo, da je glasno razmišljanje in ugotavljanje premikov oči med reševanjem naravoslovnih vprašanj izbirnega tipa lahko koristen pristop k razumevanju učenčevega
410
vedenja med reševanjem problemov. Tehnika zbiranja podatkov z očesnim sledilcem se lahko uporablja tudi za ugotavljanje strategij reševanja oz. usmerjanje pozornosti reševalca pri reševanju nalog izbirnega tipa z integriranim vizualizacijskim materialom. Učenci več časa namenijo izbiranju pravilnih odgovorov kot ugotavljanju, kateri odgovori so nepravilni.
Uspešnejši reševalci več časa porabijo za opazovanje pomembnih dejavnikov v nalogi kot tistih, ki so za pravilno izbiro odgovora nepomembni. Ravno obratno velja za manj uspešne, saj imajo težave pri samoregulaciji pozornosti med reševanjem nalog (Meng-Jung, Huei-Tse, Meng-Lung, Wan-Yi, in Fang-Ying, 2011). Raziskave tudi ugotavljajo, da učenci posvečajo različno pozornost specifičnim vizualizacijskim elementom na PowerPoint predstavitvi določene naravoslovne vsebine (Fang-Ying, Chun-Yen, Wan-Ru, Yu-Ta, in Yuen-Hsien, 2012). Podobno kaže tudi raziskava, v kateri so tehniko merjenja očesnih premikov z očesnim sledilcem uporabljali za preučevanja obdelave informacij v besedilu z vizualizacijskim materialom, medtem ko so udeleženci brali tako ilustrirano besedilo naravoslovne tematike.
Pokazale so se povezave med meritvami očesnih gibov, bralnim razumevanjem ilustriranega besedila in predhodnim znanjem, saj bolj ilustrirano besedilo omogoča učencem doseči boljši učni uspeh (Mason, Tornatora in Pluchino, 2012). Jamet (2013) je v svoji študiji preučeval učinke pozornosti med učenjem iz multimedijskega učnega gradiva, ki je vsebovalo statične slikovne predstavitve in ustno razlago. Pri tem so zapisovali očesne premike udeležencev, ki so bili izpostavljeni digitalnemu učnemu okolju. Rezultati kažejo, da lahko vizualni usmerjevalci v učnem materialu usmerjajo pozornost učečega se na ustrezno mesto na zaslonu, kar omogoča uspešnejše reševanje problemov. Cook, Wiebe in Carter (2008) so z uporabo očesnega sledilca ugotavljali, kako dijaki razumejo procese osmoze in difuzije. Tisti, ki imajo slabše znanje o osmozi in difuziji, se osredotočajo predvsem na makroskopske, površinske predstavitve in ne iščejo pomembnejših informacij v submikroskopskih predstavitvah. Povzeti je mogoče, da na področju multimedijskega učenja (besedilni material s slikovnim materialom) naravoslovnih pojmov, očesni sledilec omogoča objektivnejšo podporo pri meritvah kognitivnega napora oz. kognitivnih aktivnostih posameznika, ki se kaže v procesiranju multimedijskih in besedilnih informacij, pridobljenih iz učnega materiala (Chuang in Liu, 2011). Pri tem pa se je potrebno zavedati omejitev uporabe mer očesnega sledilca, saj so podatki navadno zbrani na majhnem vzorcu udeležencev in zahtevajo kompleksno interpretacijo pomena očesnih gibov v procesu kognicije (Dogusoy in Cagiltay, 2009).
Zaključek
Povzeti je mogoče, da so učne vsebine naravoslovnih predmetov zaradi trojne narave naravoslovnih pojmov pogosto težko razumljive in abstraktne. Posledično pri učencih neustrezno oblikovani mentalni modeli naravoslovnih pojmov pri reševanju avtentičnih naravoslovnih problemov velikokrat predstavljajo težave. Tem se lahko učitelji izognejo s sočasnim povezovanjem vseh treh ravni naravoslovnega pojma, pri čemer naj bi se razlaga naravoslovnega pojma prične s konkretno – makroskopsko ravnjo, ki je učencem najbližja. K boljšemu povezovanju treh ravni naravoslovnega pojma in hkrati ustreznejšemu oblikovanju mentalnega modela v veliki meri pripomorejo različni vizualizacijski elementi, pri čemer se je potrebno zavedati tudi njihovih pomanjkljivosti. Kognitivne procese povezane z naravoslovnim pojmom lahko spremljamo z uporabo očesnega sledilca, ki je v zadnjem času aktualna tehnika zbiranja raziskovalnih podatkov v izobraževanju. Tehnika zahteva kompleksno interpretacijo pomena očesnih gibov v procesu kognicije, saj med očesnimi premiki in kognitivnimi procesi obstajajo pomembne povezave. V prihodnje so možnosti raziskovanja razumevanja reševanja naravoslovnih problemov široke. Z novimi tehnikami
411
zbiranja objektivnejših in veljavnejših podatkov lahko pridobimo nova znanja, na katerih bi temeljili sodobnejši pristopi učenja in poučevanja naravoslovnih učnih vsebin.
Literatura
Abell, S. K. in Roth, M. (1995). Reflection on a Fifth-Grade Life Science Lesson: Making Sense of Children's understanding of Scientific Models. International Journal of Science Education, 17(1), 59−74.
Anderson, C. W. (2007). Perspectives on science learning. V S. K. Abell in N. G. Lederman (ur.), Handbook of research on science education (str. 3−30). Mahwah, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, Inc.
Barke, H. D. in Wirbs, H. (2002). Structural units and chemical formulae. Chemistry education:
Research and Practice in Europe, 3(2), 185−200.
Beronja M., Lah, M., Medved, A., Oblak, M., Svetičič, Š., Žemlja, M., Gams, M., Trebše, P., Devetak, I. in Torkar, G. (2015). Uporaba metod spremljanja gibanja očesa (eye tracking) za analizo učnih procesov v naravoslovju (Raziskovalno poročilo). Ljubljana: Pedagoška fakulteta.
Pridobljeno 19. 9. 2015, iz http://www.pef.uni-
lj.si/fileadmin/Datoteke/CRSN/PKP_2/eye_tracking/Porocilo_Eyetracking.pdf
Buchberger, F., Campos, B. P., Kallos, D. in Stephenson, J. (2001). Zelena knjiga o izobraževanju učiteljev. Ljubljana: Ministrstvo za šolstvo, znanost in šport.
Bunce, D. M. in Gabel, D. (2002). Differential Effects in the Achievement of Males and Females of Teaching the Particulate Nature of Chemistry. Journal of Research in Science Teaching, 39(10), 911−972.
Chittleborough, G. (2014). The Development of Theoretical Frameworks for Understanding the Learning of Chemistry. V I. Devetak in S. A. Glažar (ur.), Learning with understanding in
the Chemistry Classroom (str. 25−40). Dordrech: Springer.
Chittleborough, G., Treagust, D. F. in Mocerino, M. (2002). Constraints to the Development of First Year University Students' Mental Models of Chemical Phenomena. Teaching and Learning Forum 2002, Focusing on the Student. Pridobljeno 13. 9. 2015 iz
http://www.ecu.edu.au/conferences/tlf/2002/pub/docs/Chittleborough.pdf.
Chuang, H. H. in Liu, H. C. (2011). Effects of Different Multimedia Presentations on Viewers’
Information−Processing Activities Measured by Eye−Tracking Technology. Journal Science Education Technology, 30(2), 239–261.
Cook, M., Wiebe, E. N. in Carter, G. (2008). The Interpretation of Cellular Transport Graphics by Students with Low and High Prior Knowledge, International Journal of Science Education, 30(2), 239−261.
Devetak, I. (2005). Pojasnjevanje latentnega prostora razumevanja submikroreprezentacij v naravoslovju. Doktorska disertacija, Ljubljana: Pedagoška fakulteta Univerze v Ljubljani.
Devetak, I. (2012). Zagotavljanje kakovostnega znanja naravoslovja s pomočjo
submikroreprezentacij. Analiza ključnih dejavnikov zagotavljanja kakovosti znanja v vzgojno – izobraževalnem sistemu. Ljubljana: Pedagoška fakulteta Univerze v Ljubljani.
Dogusoy, B. in Cagiltay, K. (2009). An Innovative Way of Understanding Learning Processes: Eye Tracking. V J. A. Jacko (ur.), Human−Computer Interaction, Part IV (94−100). Berlin:
SpringerVerlag.
Duchowski, A. T. (2002). A breadth−first year survey of eyetracking applications. Behavior Research Methods, Instruments, and Computers, 34(4), 455–470.
412
Evropski referenčni okvir, ključne kompetence za vseživljenjsko učenje (2007). Priloga k
Priporočilu Evropskega parlamenta in Sveta z dne 18. decembra 2006. Pridobljeno 13. 9. 2015, iz http://www.ec.europa.eu/dgs/education_culture/publ/pdf/lllearning/keycomp_sl.pdf
Eskilsson, O. in Hellden, G. (2003). A Longitudinal Study on 10−12−year−olds' Conceptions of the Transformations of Matter. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 4(3), 291–
304.
Fang-Ying, Y., Chun-Yen, C., Wan-Ru, C., Yu-Ta, C. in Yuen-Hsien, T. (2012). Tracking learners' visual attention during a multimedia presentation in a real classroom. Computers & Education, 62, 208−220.
Ferk-Savec, V. in Vrtačnik, M. (2007). Povezovanje eksperimentalnih opažanj z razlago na ravni delcev pri bodočih učiteljih kemije. V I. Devetak (ur.), Elementi vizualizacije pri pouku naravoslovja (str. 37−57). Ljubljana: Pedagoška fakulteta Univerze v Ljubljani.
Georgiadou, A. in Tsaparlis, G. (2000). Chemistry Teaching in Lower Secondary School with Methods based on: A) Psychological Theories; B) the Macro, Representational, and Submicro Levels of Chemistry. Chemistry Education: Research and Practise in Europe, 1(2), 217−226.
Graham, S. in Weiner, B. (1996). Theories and principles of motivation. V D. C. Berliner in R. C.
Calfe (ur.), Handbook of educational psychology (str. 63‒84). New York: Simon & Schuster Macmillan.
Harrison, A. G. in Treagust, D. F. (2000). Learning about Atoms, Molecules, and Chemical Bonds:
A Case Study of Multiple‒Model Use in Grade 11 Chemistry. Science Education, 84(3), 352‒
381.
Havanki, K. L. in VandenPlas, J. R. (2014). Eye Tracking Methodology for Chemistry Education Research. V D. M. Bunce in R. S. Cole (ur.), Tools in Chemistry Education Research (191‒218).
Washington: Oxford University Press.
Hin-Wai-Yung, B., Zhu, Y., Ling-Wong, S., Wai-Cheng, M. in Yin-Lo, F. (2011). Teachers’ and Students’ Conceptions of Good Science Teaching, International Journal of Science Education 17(1), 36‒45.
Jamet, E. (2013). An Eye−tracking Study of Cueing Effects in Multimedia Learning. Computers in Human Behaviour, 32, 47−53.
Johnstone, A. H. (1982). Macro− and Micro−chemistry. School Science Review, 64(227), 377–379.
Juriševič, M. (2006). Učna motivacija in razlike med učenci. Ljubljana: Pedagoška fakulteta Univerze v Ljubljani.
Lawson, A. E. (1993). The importance of Analogy: A Prelude to the Special Issue. Journal of Research in Science Teaching, 30(10), 1214−1214.
Marentič-Požarnik, B. (2000). Psihologija učenja in pouka. Ljubljana: DZS.
Mason, L., Tornatora, M. C. in Pluchino, P. (2012). Do fourth graders integrate text and picture in processing and learning from an illustrated science text? Evidence from eye−movement patterns.
Computers & Education, 60(1), 95−109.
Mathewson, J. H. (1999). Visual–Spatial Thinking: An aspect of Science Overlooked by Educators.
Science Education, 83(1), 33–54.
Mayer, R. E. (1993). Illustrations that Instruct. V R. Glaser (ur.), Advances in Instructional Psychology (str. 253−284). Hilsdale: Erlbaum.
Mayer, R. E. (1996). Learning Strategies for Making Sense out of Expository Text: The SOI Model for Guiding Three Cognitive Processes in Knowledge Construction. Educational Psychology Review, 8(4), 357−371.
Meijer, R. M., Bulte, A. M. W. in Pilot, A. (2013). Macro–Micro Thinking with Structure–Property
413
Relations: Integrating 'Meso-levels' in Secondary Education. V G. Tsaparlis in H. Sevian (ur.), Concepts of Matter in Science Education (str. 419−436). Dordrecht: Springer.
Meng-Jung, T., Huei-Tse, H., Meng-Lung, L., Wan-Yi, L. in Fang-Ying, Y. (2011). Visual attention for solving multiplechoice science problem: An eye tracking analysis. Computers & Education, 58(1), 375−385.
Moreno, R. in Mayer, R. E. (2000). A lerner−centered approach to multimedia explanations:
Deriving instructional design principles from cognitive theory. Interactive multimedia electronic journal of computer – enhanced learning, 2, 78−107.
Morrison, A. B. in Chein, J. M. (2010). Does working memory training work? The promise and challenges of enhancing cognition by training working memory. Psychonomic Bulletin & Review, 18(1), 46–60.
Oh, K., Almarode, J. T. in Tai, R. H. (2013). An exploration of thinkaloud protocols linked with eye- gaze tracking: are they talking about what they are looking at. Procedia – Social and Behavioral Sciences, 93, 184−189.
Rayner, K. (1998). Eye movement in reading and information processing: 20 years of research.
Psychological Bulletins, 124(3), 372−422.
Rayner, K. (2009). Eye movements and attention in reading, scene perception, and visual search. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 62(8), 1457−1506.
Taber, S. K. (2013). Revisiting the chemistry triplet: drawing upon the nature of chemical knowledge and the psychology of learning to inform chemistry education. Chemistry Education Research and Practice, 14(2), 156−168.
Thiele, R. B. in Treagust, D. F. (1994). An Interpretative Explanations of High School Chemistry Teachers’ Analogical Explanations. Journal of Research in Science Teaching, 31(3), 227‒242.
Treagust, D. F., Harrison, A. G. in Venville, G. J. (1998). Teaching Science Effectively With Analogies: An Approach for Preservice and Inservice Teacher Education. Journal of Science Teacher Education, 9(2), 85−101.
Turkoguz, S. (2012). Learn to teach chemistry using visual media tools. Chemistry Education Research and Practice, 13(4), 401–409.
Valanides, N. (2000). Primary Student Teachers' Understanding of the Particulate Nature of Matter and Its Transformation during Dissolving. Chemistry Education Research and Practice in Europe, 1(2), 249–262.
Wu, H. K., Krajcik, J. S. in Soloway, E. (2001). Promoting Understanding of Chemical
Representations: Students' Use of a Visualisation Tool in the Classroom. Journal of Research in Science Teaching, 38(7), 821‒842.
Woolfolk, A. (2002). Pedagoška psihologija. Ljubljana: Educy.
Kratka predstavitev avtorjev
Miha Slapničar je profesor kemije in biologije. Na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani je zaposlen kot asistent za kemijsko izobraževanje. Na fakulteti je študent doktorskega študija iz področja izobraževanja učiteljev, kemijsko izobraževanje. Področje raziskovalnega dela je trojna narava kemijskih pojmov na vsebini kemijskih reakcij.
Špela Svetičič je magistrica profesorica poučevanja biologije in kemije. Na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani je zaposlena kot asistentka za kemijsko izobraževanje.
Dr. Gregor Torkar je na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani zaposlen kot docent za biološko izobraževanje. Na fakulteti je prodekan za podiplomski študij druge stopnje in mednarodno sodelovanje.
