Understanding Students’ Free-Body Diagrams Using the Metarepresentations Survey for Physics

Gita Taasoobshirazi; Бенджамін Хедді; Роберт Деніелсон; Ерік Абрахам; Шелбі Джоджі

doi:10.17309/jltm.2022.3.01

Автор(и)

Gita Taasoobshirazi Університет штату Кеннесо https://orcid.org/0000-0001-6741-6121
Бенджамін Хедді Університет Оклахоми https://orcid.org/0000-0003-2564-653X
Роберт Деніелсон Вашингтонський державний університет https://orcid.org/0000-0002-6288-5719
Ерік Абрахам Університет Оклахоми https://orcid.org/0000-0002-7727-454X
Шелбі Джоджі Університет штату Кеннесо

DOI:

https://doi.org/10.17309/jltm.2022.3.01

Ключові слова:

метарепрезентації, силові схеми вільного тіла, валідність конструкта, моделювання структурними рівняннями, моделювання даних за логістичною моделлю Раша

Анотація

Мета дослідження. Опитування з метарепрезентацій для фізики (ОМФ) було розроблене для оцінки метарепрезентаційних знань студентів під час розв’язування фізичних задач.

Матеріали та методи. Опитування проводили серед 288 студентів-фізиків коледжу початкового рівня. Психометричні властивості цього засобу вимірювання, включаючи валідність конструкта, оцінювали за допомогою підтверджувального факторного аналізу та метричного аналізу на основі моделі Раша.

Результати. Ми також вивчали уявлення студентів щодо використання силових схем вільного тіла та ретельно вивчали зв’язок між успішністю студентів у розв’язанні задач і побудованими ними силовими схемами вільного тіла.

Висновки. Ми рекомендуємо використання ОМФ викладачам фізики та науково-педагогічним дослідникам, які бажають оцінити побудовані студентами силові схеми вільного тіла. Крім того, ми припускаємо, що для оцінки метарепрезентацій в інших галузях знань предмет фізики можна замінити на хімію, генетику або на іншу дисципліну.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

Gita Taasoobshirazi, Університет штату Кеннесо

Школа даних та аналітики, 1000 Chastain Road, Kennesaw GA 30144; 404-426-4483, США.gtaasoob@kennesaw.edu

Бенджамін Хедді, Університет Оклахоми

Програма вивчення наук, Педагогічний коледж, 820 Van Vleet Oval, Norman OK 73019; 405-325-5974, США
heddy@ou.edu

Роберт Деніелсон, Вашингтонський державний університет

Педагогічний коледж, 412 E. Spokane Falls Blvd., Spokane WA 99210; 509-358-7793, СШАRobert.danelsn@su.edu

Ерік Абрахам, Університет Оклахоми

Департамент фізики та астрономії, 440 W. Brooks St., Norman OK 73019; 405-325-6481, США
abe@ou.edu

Шелбі Джоджі, Університет штату Кеннесо

1000 Chastain Road, Kennesaw GA 30144, США
shelbyjoji@hotmail.com

Посилання

Supeno, S., Subiki, S., & Rohma, L. W. (2018). Students’ Ability in Solving Physics Problems on Newtons’ Law of Motion. http://repository.unej.ac.id/handle/123456789/92723 DOI: https://doi.org/10.24042/jipfalbiruni.v7i1.2247

Kohl, P. B., & Finkelstein, N. D. (2006). Effects of representation on students solving physics problems: A fine-grained characterization. Physical review special topics-Physics education research, 2(1), 010106. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.2.010106 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.2.010106

diSessa, A. A. (2004). Metarepresentation: Native competence and targets for instruction. Cognition and instruction, 22(3), 293-331. https://doi.org/10.1207/s1532690xci2203_2 DOI: https://doi.org/10.1207/s1532690xci2203_2

Rosengrant, D., Van Heuvelen, A., & Etkina, E. (2009). Do students use and understand free-body diagrams? Physical Review Special Topics-Physics Education Research, 5(1), 010108. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.5.010108 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.5.010108

Taasoobshirazi, G., & Carr, M. (2009). A structural equation model of expertise in college physics. Journal of Educational Psychology, 101(3), 630. https://doi.org/10.1037/a0014557 DOI: https://doi.org/10.1037/a0014557

Van Heuvelen, A., & Zou, X. (2001). Multiple representations of work–energy processes. American Journal of Physics, 69(2), 184-194. https://doi.org/10.1119/1.1286662 DOI: https://doi.org/10.1119/1.1286662

Sherin, B. L. (2000). Meta-representation: An introduction. The Journal of Mathematical Behavior, 19(4), 385-398. https://doi.org/10.1016/S0732-3123(01)00051-7 DOI: https://doi.org/10.1016/S0732-3123(01)00051-7

Taasoobshirazi, G., Bailey, M., & Farley, J. (2015). Physics metacognition inventory part II: confirmatory factor analysis and rasch analysis. International Journal of Science Education, 37(17), 2769-2786. https://doi.org/10.1080/09500693.2015.1104425 DOI: https://doi.org/10.1080/09500693.2015.1104425

Flavell, J. H. (1985). Cognitive development (Second Edition). Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall.

Dinsmore, D. L., Alexander, P. A., & Loughlin, S. M. (2008). Focusing the conceptual lens on metacognition, self-regulation, and self-regulated learning. Educational Psychology Review, 20(4), 391-409. https://doi.org/10.1007/s10648-008-9083-6 DOI: https://doi.org/10.1007/s10648-008-9083-6

Schraw, G. (2001). Promoting general metacognitive awareness. In Metacognition in learning and instruction (pp. 3-16). Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2243-8_1 DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-017-2243-8_1

Veenman, M. V. (2007). The assessment and instruction of self-regulation in computer-based environments: a discussion. Metacognition and Learning, 2(2-3), 177-183. https://doi.org/10.1007/s11409-007-9017-6 DOI: https://doi.org/10.1007/s11409-007-9017-6

Schraw, G., Crippen, K. J., & Hartley, K. (2006). Promoting self-regulation in science education: Metacognition as part of a broader perspective on learning. Research in science education, 36(1-2), 111-139. https://doi.org/10.1007/s11165-005-3917-8 DOI: https://doi.org/10.1007/s11165-005-3917-8

Schraw, G., & Dennison, R. S. (1994). Assessing metacognitive awareness. Contemporary Educational Psychology, 19(4), 460-475. https://doi.org/10.1006/ceps.1994.1033 DOI: https://doi.org/10.1006/ceps.1994.1033

Pett, M. A., Lackey, N. R., & Sullivan, J. J. (2003). Making sense of factor analysis: The use of factor analysis for instrument development in health care research. sage. DOI: https://doi.org/10.4135/9781412984898

Browne, M. W., & Cudeck, R. (1993). Alternative ways of assessing model fit In Bollen KA, Long JS, editors. Testing structural equation models. Beverly Hills, CA: Sage, 111-135.

Hu, L. T., & Bentler, P. M. (1999). Cutoff criteria for fit indexes in covariance structure analysis: Conventional criteria versus new alternatives. Structural equation modeling: a multidisciplinary journal, 6(1), 1-55. https://doi.org/10.1080/10705519909540118 DOI: https://doi.org/10.1080/10705519909540118

Kline, R. B. (2016). Methodology in the social sciences. Principles and practice of structural equation modeling (4th ed.): Guildford Press.

Lim, S. M., Rodger, S., & Brown, T. (2009). Using Rasch analysis to establish the construct validity of rehabilitation assessment tools. International Journal of Therapy & Rehabilitation, 16(5), 251–260. https://doi.org/10.12968/ijtr.2009.16.5.42102 DOI: https://doi.org/10.12968/ijtr.2009.16.5.42102

Boone, W. J., Townsend, J. S., & Staver, J. (2011). Using Rasch theory to guide the practice of survey development and survey data analysis in science education and to inform science reform efforts: An exemplar utilizing STEBI self‐efficacy data. Science Education, 95(2), 258-280. https://doi.org/10.1002/sce.20413 DOI: https://doi.org/10.1002/sce.20413

Baghaei, P. (2008). The Rasch model as a construct validation tool. Rasch Measurement Transactions, 22(1), 1145-1146.

Linacre, J. M. (2012). A user’s guide to WINSTEPS MINISTEP. Rasch model computer programs. Beaverton, Oregon: Winsteps. com.

Wright, B. D., & Stone, M. H. (1979). Best test design.

Boone, W. J., Staver, J. R., & Yale, M. S. (2013). Rasch analysis in the human sciences. Springer Science & Business Media. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-6857-4

Bond, T. G., & Fox, C. M. (2007). Applying the Rasch model: Fundamental measurement in the human sciences. Mahwah, NJ: Psychology Press.

Priest, A. G., & Lindsay, R. O. (1992). New light on novice—expert differences in physics problem-solving. British Journal of Psychology, 83(3), 389-405. https://doi.org/10.1111/j.2044-8295.1992.tb02449.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.2044-8295.1992.tb02449.x

Wayne, T. (2020). Free body diagrams: the basics. http://www.mrwaynesclass.com/freebodies/reading/index01.html