Peer instruction ve výuce statistické termodynamiky a molekulových simulací

Abstract

Peer Instruction is an interactive in-class activity involving student group discussions. University courses incorporating active learning elements such as Peer Instruction have been shown to outperform traditional courses in tests measuring conceptual understanding. However, there is currently no published validated set of conceptual questions for statistical thermodynamics available, and literature on misconceptions in this area is very limited, hindering the use of Peer Instruction in statistical thermodynamics courses. To bridge this gap, we have carried out expert-based and thematic analysis to identify misconceptions in the physics education and chemistry context. Two sets of conceptual questions for these contexts were developed with distractors based on the identified misconceptions. Use of Peer Instruction resulted in statistically significant increase in normalized scores after group discussion as compared to results before discussion in two courses. We offer the conceptual questions and accompanying methodical materials to other teachers of statistical thermodynamics who wish to incorporate Peer Instruction into their teaching practice.

Peer Instruction je interaktivní metoda do výuky zahrnující skupinové diskuse mezi studenty. Univerzitní kurzy využívající metody aktivního učení jako je Peer Instruction mají prokazatelně lepší výsledky v testech měřících konceptuální pochopení. Navzdory tomu v současnosti nebyla publikována žádná sada validovaných konceptuálních otázek pro statistickou termodynamiku a literatura o miskoncepcích v této oblasti je velmi omezená, což znemožňuje použití metody Peer Instruction v kurzech statistické termodynamiky. Abychom odstranili tento nesoulad, provedli jsme expertní a tematickou analýzu a identifikovali jsme miskoncepce v kontextu chemie a učitelství fyziky. Dále jsme pro tyto kontexty vytvořili dvě sady konceptuálních otázek s distraktory založenými na identifikovaných miskoncepcích. Metoda Peer Instruction vedla ke statisticky signifikantnímu zvýšení normalizovaného skóre po diskusi v porovnání s výsledky před diskusí ve dvou kurzech. Vytvořené konceptuální otázky a doprovodné metodické materiály nabízíme dalším učitelům statistické termodynamiky, kteří chtějí zapojit Peer Instruction do své výukové praxe.