The aim of this thesis was to construct undergraduate chemistry students’ conceptions of enthalpy and its change, internal energy and its change, heat and work. Conceptions make it possible to identify students’ problems with the taught content. How students’ exam results are affected by qualitative/conceptual questions was also investigated. Two chemistry teachers in both secondary school and higher education participated in the first study. Thereafter, three empirical studies with undergraduate students were done, including a total number of 64, 22 and 10 participants. Methods and tasks from chemistry education research were used and new tasks were developed during the research process. Answers to questionnaires, hand-ins, exams and interview transcripts were analyzed qualitatively. The constructed conceptions were descriptive categories divided into two types, the underlying and the logical. Nine conceptions were constructed. Students expressed enthalpy change as heat at constant pressure like a mantra, since their responses to specific issues contradicted the explicitly used definition. An artifact was necessary to identify work and expansion work and technical work were primarily described as functions of volume. Enthalpy and enthalpy change were considered as a form of energy or as interchangeable. Students argued that enthalpy change and heat were the same, since the reactions were the same, regardless of constant pressure or constant volume. Enthalpy change was heat when no work was done. One possible explanation was that students argued that ΔU was the energy transferred as heat. Students’ interpretations of the tasks clarified that tasks can be further developed. On three of four exams students succeeded better when the qualitative/conceptual questions were excluded. The sample size affected the t-tests and only one result was significant. Implications for teaching and research are given. / Syftet med avhandlingen var att konstruera kemistudenters föreställningar om entalpi och dess förändring, inre energi och dess förändring samt värme och arbete. Föreställningar gör det möjligt att identifiera problemområden då ämnesinnehållet undervisas. Hur studenternas resultat på tentamen påverkades av att kvalitativa/konceptuella frågor inkluderades, undersöks också. En studie med två kemilärare på både gymnasiet och inom högre utbildning samt tre studier med totalt 64, 22 och 10 kemistudenter, på olika utbildningsnivåer inom högre utbildning, utfördes. Metoder och uppgifter från ämnesdidaktisk forskning användes och nya uppgifter utvecklades under forskningsprocessen. Svar på enkät-, inlämnings- och tentamensuppgifter samt intervjutranskript analyserades kvalitativt. Föreställningarna som konstruerades var beskrivande kategorier som delats in i två grupper, de underliggande och de logiska föreställningarna. Resultatet visade att studenterna uttryckte att entalpiförändringen är värme vid konstant tryck. Det var likt ett mantra eftersom de samtidigt bortsåg från uttrycket i resten av sina svar. För att arbete ska identifieras krävdes en artefakt och när tryckvolymarbete samt tekniskt arbete beskrevs var det primärt som en funktion av volymen. Entalpi och entalpiförändring tillämpades av studenterna som en energiform eller så var innebörden av begreppen densamma. Studenterna beskrev att samma reaktion ger samma entalpiförändring och värme oberoende av konstant tryck och volym. Vidare beskrevs entalpiförändringen som värmet när inget arbete sker. En möjlig förklaring var att studenterna argumenterade att ΔU var energiöverföringen som värme. Studenternas tolkningar av frågorna tydliggör att frågorna fortfarande kan utvecklas. På tre av fyra tentamina lyckades studenterna bättre när de kvalitativa/konceptuella frågorna exkluderades. t-testen utfördes på gränsen till sitt giltighetsområde och endast ett resultat var signifikant. Även om entalpi och dess förändring är viktiga inom teoribildningen visade empirin att studenterna inte kände till syftet med att införa begreppen i teoribildningen. Implikationer för undervisning och forskning ges.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:mdh-11716 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Nilsson, Tor |
| Publisher | Mälardalens högskola, Akademin för utbildning, kultur och kommunikation, Västerås : Mälardalen University |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Doctoral thesis, monograph, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Mälardalen University Press Dissertations, 1651-4238 ; 94, Studies in Science and Technology Education, 1652-5051 |
Page generated in 0.0215 seconds