PROCJENA RAZINE UVJERENOSTI STUDENATA U NEKE …mdjumic/uploads/diplomski/JAR06.pdf · 2017-10-27 · ii "Ovaj diplomski rad je izraĎen u Osijeku pod vodstvom izv. prof. dr. sc

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

ODJEL ZA FIZIKU

ŢELJKA JARABEK

PROCJENA RAZINE UVJERENOSTI STUDENATA U

NEKE FIZIKALNE KONCEPTE PRIMJENOM FCI

TESTA

Diplomski rad

Osijek, 2013.

i

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

ODJEL ZA FIZIKU

ŢELJKA JARABEK

PROCJENA RAZINE UVJERENOSTI STUDENATA U

NEKE FIZIKALNE KONCEPTE PRIMJENOM FCI

TESTA

Diplomski rad

predloţen Odjelu za fiziku Sveučilišta J. J. Strossmayera u Osijeku

radi stjecanja zvanja profesora fizike i informatike

Osijek, 2013.

ii

"Ovaj diplomski rad je izraĎen u Osijeku pod vodstvom izv. prof. dr. sc. Vanje Radolića i

dr. sc. Ţeljke Mioković u sklopu Sveučilišnog diplomskog studija fizike i informatike na

Odjelu za fiziku Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku".

iii

SADRŢAJ

1. UVOD ................................................................................................................................................... 1

2. TEORIJSKI DIO ...................................................................................................................................... 3

2.1. Konceptualni testovi i pretkoncepcije ......................................................................................... 3

2.2. Razina uvjerenosti (CRI) ............................................................................................................... 6

2.3. Parametri statističke analize ........................................................................................................ 7

3. EKSPERIMENTALNI DIO...................................................................................................................... 10

4. REZULTATI I RASPRAVA ..................................................................................................................... 13

4.1. Uspješnost rješavanja FCI testa i statistički parametri ............................................................... 13

4.2. Uspješnost rješavanja FCI testa i razina uvjerenosti po konceptualnim područjima ................. 14

4.3. Napredak (gain) studenata u rješavanju FCI testa po konceptualnim područjima .................... 20

4.4. Razina uvjerenosti studenata u točne i netočne odgovore po konceptualnim područjima ....... 23

4.5. Konceptualno područje KIN ....................................................................................................... 25

4.6. Konceptualno područje NZ1 ...................................................................................................... 30



4.9. Konceptualno područje IS .......................................................................................................... 41

5. ZAKLJUČAK ........................................................................................................................................ 46

6. LITERATURA ....................................................................................................................................... 47

7. ŽIVOTOPIS ......................................................................................................................................... 49

8. DODATAK........................................................................................................................................... 50

iv

Sveučilište J.J.Strossmayera u Osijeku Diplomski rad

Odjel za fiziku

PROCJENA RAZINE UVJERENOSTI STUDENATA U NEKE FIZIKALNE

KONCEPTE PRIMJENOM FCI TESTA

ŢELJKA JARABEK

Saţetak

Istraţivanje konceptualnog razumijevanja mehanike i razine uvjerenosti studenata u dani

odgovor provedeno je na populaciji studenta tehničkih fakulteta Sveučilišta u Osijeku. Kao

dijagnostički instrumenti korišteni su FCI test višestrukog izbora pomoću kojeg se moţe

provjeriti razumijevanje nekih temeljnih fizikalnih koncepata iz mehanike te dijagnosticirati

poteškoće koje studenti imaju pri njihovom usvajanju, te obrazac za odgovore za odabir razine

uvjerenosti u odgovor pomoću kojeg se moţe procijeniti sigurnost odnosno nesigurnost

studenata u dani odgovor i otkriti studentovo znanje ili pretkoncepciju. Dobiveni rezultati su

analizirani statističkim postupcima u okviru klasične test-teorije kojima je odreĎena pouzdanost i

diskriminacija cjelokupnog testa kao i odnos pojedinih zadataka prema cjelokupnom testu.

Izračunati statistički parametri pokazuju da se test moţe primjenjivati kao dijagnostički alat za

procjenu razumijevanja temeljnih fizikalnih koncepata u mehanici. Procijenjena je razina

uvjerenosti studenata u dani odgovor te analizirana po konceptualnim područjima i po pitanjima

u pojedinom konceptualnom području za točne i netočne odgovore. Identificirane su i neke

pretkoncepcije studenata povezane s poteškoćama u razumijevanju pojedinih koncepata unutar

konceptualnog područja.

( 57 stranica, 36 slika, 4 tablice, 15 literaturnih navoda)

Rad je pohranjen u knjiţnici Odjela za fiziku

Ključne riječi: FCI test / Mehanika / Razina uvjerenosti / Pretkoncepcije

Mentor: izv. prof. dr. sc.Vanja Radolić

Sumentor: dr. sc. Ţeljka Mioković

Ocjenjivači: izv. prof. dr. sc. Branko Vuković

dr. sc. Marina Poje

Rad prihvaćen: 13.prosinca 2013.

v

J. J. Strossmayer University in Osijek Bachelor of Science Thesis

Department of Physics

ASSESSMENT OF STUDENTS' CERTAINTY RESPONSE INDEX IN

SOME PHYSICAL CONCEPTS USING THE FCI TEST

ŢELJKA JARABEK

Abstract

The research of conceptual understanding of mechanics and students' certainty response

index was conducted on the population of students studying on the technical faculties at the

University of Osijek. As a diagnostic instruments were used a multiple choice FCI test with

which we can study the understanding of some basic physical concepts of mechanics and also

diagnose the difficulties that students have during their acquisition, and the answer sheet to select

certainty of response index, with which we can assess students' certainty or uncertainty in given

response and discover students' knowledge or misconception. The obtained results were analysed

by statistical procedures within the framework of classical test-theory which define the reliability

and discrimination of the test as a whole, as well as relation of individual items towards the

whole test. The calculated statistical parameters show that the test can be applied as a diagnostic

tool for the assessment of basic physical concepts in mechanics. Students’ certainty response

index was assessed and analysed by conceptual fields and by questions in individual conceptual

field for correct and incorrect answers. Some of the students' misconceptions were also

identified. These misconceptions were related to the difficulties in understanding of individual

concepts within the conceptual field of identification of forces.

(57 pages, 36 figures, 4 tables, 15 references)

Thesis deposited in Department of Physics library

Keywords: FCI test / Mechanics / Certanity of response index / Misconceptions

Supervisor: Vanja Radolić, PhD, Associate Professor

Co- supervisor: Ţeljka Mioković, PhD

Reviewers: Branko Vuković, PhD, Asspciate Professor

Marina Poje, PhD

Thesis accepted: December, 13th

2013

1

1. UVOD

Brojna istraţivanja pokazala su postojanje pretkoncepcija kod učenika/studenata u znanju

fizike. Pretkoncepcije su proučene po područjima odnosno granama fizike (npr. mehanika,

kinematika, valovi, elektromagnetizam, električna struja,…). No, kako bi mogli otkriti odnosno

spoznati pretkoncepcije, potrebno je provesti istraţivanje putem konceptualnih testova za

odreĎeno područje fizike. Konceptualni testovi se koriste kao dijagnostički instrumenti za

procjenu studentskih znanja i konceptualnog razumijevanja sadrţaja iz različitih područja fizike.

Primjenjuju se u tradicionalnim (predavačkim) i u naprednim (interaktivnim) oblicima nastavnog

procesa te u različitim stupnjevima obrazovanja. Kako bi se otkrilo koliko su učenici/studenti

(ne)sigurni u svoje znanje, za dani odgovor na pitanje zaokruţili su razinu uvjerenosti u svoj

odgovor. Razina uvjerenosti će pokazati koliko je učenik/student siguran u svoje znanje,

odnosno je li točan odgovor znao ili je pogodio, te ukoliko je netočno odgovorio, koliko je

siguran u svoj negativan odgovor. Znajući takve informacije o učenikovom/studentovom znanju,

nastavnik/profesor moţe uvidjeti pretkoncepcije i nedostatke znanja, te poučavanjem ispraviti

iste te kod učenika poticati napredak u razumijevanju fizikalnih koncepata, poboljšanje vještina i

sposobnosti u eksperimentalnom i znanstvenom procesu odnosno nastavnom satu.

Mehanika je područje fizike u kojem postoje brojne pretkoncepcije te je tako upravo to

područje najčešće razlog ispitivanja odnosno istraţivanja. Mehanika je temeljno područje fizike

te je razumijevanje nje vaţno za dobro razumijevanje drugih područja, odnosno ukoliko

učenik/student ima pretkoncepcije u području mehanike, velika vjerojatnost je javljanja

pretkoncepcija u drugim područjima fizike.

Većina nastavnika/profesora odrţava predavačku nastavu fizike što pridonosi stvaranju

pretkoncepcija odnosno oteţava ispravljanje već postojećih jer najčešće se iskustva koja su

učenici/studenti stekli u svom okruţenju prije poučavanja, a objašnjavaju se u mehanici, ne

poklapaju sa onim što uče na predavačkoj nastavi. Stoga, učenici imaju problema u

razumijevanju nekih fizikalnih koncepata u mehanici iako formalno nauče odnosno znaju

matematičke formule, zakone i izračune.

U ovom diplomskom radu proučeno je koliko su studenti sigurni u svoje znanje odnosno

neznanje fizike iz područja mehanike, te otkriveno koliki su napredak ostvarili nakon odslušanih

predavanja na fakultetima.

2

U ovom diplomskom radu opisana je provedba FCI testa kod studenata 6 osječkih studija, a

to su studenti Preddiplomskog i Stručnog studija elektrotehnike i računarstva Elektrotehničkog

fakulteta (ETF), Preddiplomskog studija prehrambene tehnologije Prehrambeno-tehnološkog

fakulteta (PTF), Preddiplomskog studija graĎevinarstva na GraĎevinskom fakultetu (GF), te

Preddiplomskog studija fizike na Odjelu za fiziku (OF) Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u

Osijeku. Studenti su rješavali FCI (Force Conceptual Inventory) je konceptualni test iz područja

mehanike) test te pri tome za svako pitanje odredili razinu uvjerenosti u dani odgovor i time je

provjereno njihovo razumijevanje nekih fizikalnih koncepata iz mehanike.

3

2. TEORIJSKI DIO

2.1. Konceptualni testovi i pretkoncepcije

Tradicionalni način poučavanja je najčešći oblik poučavanja koji se koristi dug niz godina,

no sredinom 20.stoljeća uočeno je kako se njime ne moţe doći do kvalitetne i trajne

prirodoznanstvene pismenosti. Pri tome je najviše promjena odnosno zaokreta u poučavanju

došlo upravo kod nekih prirodoznanstvenih predmeta, a meĎu njima je fizika. Prvi koji je uočio

potrebu za drugačijim načinom poučavanja je švicarski psiholog Jean Piaget koji u svojoj teoriji

kognitivnog razvoja ističe vaţnost učeničkih intuitivnih ideja i konstruktivne uloge svijesti u

stvaranju i interpretaciji iskustva. Metodičarima fizike je J. Piagetova teorija vaţna jer je sam

J.Piaget najviše koristio pitanja i testove s fizikalnom problematikom za objašnjavanje svoje

teorije [1].

J.Piaget je u svojoj teoriji najvaţnijim isticao mentalnu strukturu jer je smatrao da ona

oblikuje i odreĎuje ukupno znanje i čovjekovo ponašanje u okruţenju. Tako razlikuje dvije vrste

reakcije, a time i dva procesa razvoja mentalne strukture: asimilacija i akomodacija [1].

Asimilacija je proces u kojemu je nova informacija u skladu sa postojećom mentalnom

strukturom pa ju osoba usvoji, a pri tome se mentalna struktura ne mijenja uočljivo.

Akomodacija je proces prestrukturiranja i nadogradnje mentalne strukture u svrhu novog

ravnoteţnog stanja u kojem dijete izgraĎuje nove mentalne strukture i prilagoĎuje se novim

situacijama. Nastaju nove mentalne strukture koje omogućuju viši i kvalitetniji odnos s vanjskom

stvarnošću te one posjeduju veću uravnoteţenost s vanjskim svijetom. Ukupni proces prilagodbe

i dogradnje mentalnih struktura, koje uključuje i asimilaciju i akomodaciju, naziva se

samoregulacija.

Najpoznatiji dio J.Piagetove teorije kognitivnog razvoja je podjela ukupnog razvoja djeteta

na četiri stadija, gdje su za svaki stadij opisane mogućnosti, ograničenja i mišljenjima djece.

Stadiji započinju od roĎenja i oni su slijedeći [1]:

1. stadij psihomotoričkog razvoja (0 – 2 godine),

2. predoperacijski stadij (2 - 7),

3. stadij razvitka konkretnih operacija (7 – 11),

4

4. stadij razvitka formalnih (apstraktnih) operacija (od 11 godina nadalje).

Faze u kojima započinju operacije vaţne za shvaćanje fizike su zadnje dvije faze. U

trećem stadiju, stadiju konkretnih operacija, većina djece je u stanju intuitivno primjenjivati

jednostavne zakone očuvanja i misliti kauzalno (imati svoje stajalište), ali samo ako su te

mentalne operacije odnose na konkretne objekte i procese (s kojima je to dijete u neposrednom

kontaktu). Značajke mentalnih struktura djeteta u ovoj razini konkretnih misaonih operacija su

reverzibilnost- dijete je sposobno mentalno obrnuti redoslijed konkretnog fizikalnog procesa i

vratiti situaciju iz konačnih u početne uvjete, uključivanje očuvanja - dijete intuitivno usvaja

jednostavne zakone očuvanja (očuvanja količine tvari, obujma, teţine tijela) za neke konkretne

situacije, uređivanje u serijski redoslijed - dijete je u stanju urediti skup konkretnih objekata ili

podataka u serijski redoslijed [1].

U zadnjem stadiju, stadiju formalnih (apstraktnih) operacija, dijete je u stanju razmišljati

apstraktno i rabiti logiku u razmišljanju. Stadij je opisan pomoću općih operacijskih shema, a to

su: fokusiranje na vaţne varijable i parametre, formuliranje hipoteza, upotreba propozicijske

logike, kombinatorno razmišljanje, utvrĎivanje funkcionalne ovisnosti i primjena

proporcionalnosti u pronalaţenju meĎusobne ovisnosti različitih veličina.

Stvaranjem koncepata u svojim mislima, olakšana je sloţenost svijeta te procesa i

zbivanja u njemu. Koncepti ili predodţbe su meĎusobno povezane i čine veoma kompleksan

sustav u našim mislima odnosno mentalnim strukturama, pa tako nikada nisu razvijeni do kraja u

našoj svijesti. Kada je u pitanju poučavanje fizike koje počinje od 7.razreda osnovne škole,

učenici dolaze sa već stvorenim konceptima o nekim pojavama u prirodi koje ih okruţuju, no

one često budu netočne pa takve koncepte zovemo pretkoncepcijama. Fizikalni koncepti se

razvijaju kod učenika uočavanjem i percipiranjem svijeta oko njih, no često se njihovo

koncipiranje svijeta i fizikalnih pojava ne uklapa u fizikalnu teoriju i koncepte. To su učeničke

intuitivne ideje ili pretkoncepcije koje je se razvijaju i mijenjaju tijekom vremena. One su

učenicima jednostavne i razumljive u objašnjavanju, te ih učenici teško napuštaju što oteţava

nastavu fizike [2].

U konstruktivističkoj nastavi se pretkoncepcije nastoje ispraviti i uzimaju se u obzir, za

razliku od tradicionalne nastave gdje su one zanemarene i ne utječu na tijek odrţavanja nastave.

Često je tradicionalni način poučavanja nastavnicima i profesorima lakši jer i sami imaju

pretkoncepcije i ne znaju ih ispraviti iako su svjesni njih. Nastavnik treba najprije otkriti koje

5

pretkoncepcije učenici imaju, te ih ispraviti dajući im nove ideje koje će njima biti razumljive i

logične. Najčešći i najlakši način za otkrivanje i identificiranje učeničkih pretkoncepcija za

nastavnika je upravo razgovor. Na taj način nastavnik moţe uvidjeti na koji način učenici

razmišljaju i shvaćaju fizikalne ideje i koncepte. Svaki nastavnik treba pronaći način i metodu

ispravljanja učeničkih pretkoncepcija, a bira ju prema učestalosti, porijeklu i otpornosti same

pretkoncepcije.

U tradicionalnoj nastavi, nastavnik ne moţe ispraviti pretkoncepcije, jer učenici neće

napustiti svoje razumljivije i jasnije koncepte odnosno pretkoncepcije, zbog njima nelogičnih i

teško shvatljivih fizikalnih koncepata i teorija koje im nastavnik predaje. U konstruktivističkoj

nastavi je lakše ispraviti učeničke intuitivne ideje jer mogu vidjeti primjenu ispravnih fizikalnih

koncepata i ideja. Nastavnik učenike usmjerava prema ispravnim konceptima, a učenici sami

dolaze do njih te je tako pretkoncepcija promijenjena. Nastavnik postavlja problemsku situaciju

te time motivira učenike na sudjelovanje i rad te na samostalan pronalazak rješenja. Nastavnik

treba dati dovoljno vremena učenicima za razmišljanje jer je vaţno da sami doĎu do rješenja.

Nakon toga, učenici raspravljaju i brane svoje pretpostavke i ideje u argumentiranoj raspravi te u

konačnici s nastavnikom donose ispravno rješenje problema i razvijaju fizikalni koncept.

Edukacijska istraţivanja su u početku najčešće bila provoĎena pomoću intervjua i testova

s pitanjima otvorenog tipa. U takvim testovima ispitanici su odgovarali svojim riječima, odnosno

nisu im bili ponuĎeni odgovori. Takvi testovi su zahtijevali jako tešku i sloţenu analizu danih

odgovora koji su često nedorečeni ili ih je teško shvatiti. Kod intervjua ispitanik pojašnjava svoje

odgovore ali ono zahtjeva puno više vremena za ispitivanje za razliku od testova.

Ispitivanja (intervjui i testovi), provedena na učenicima i studentima različite dobi i

stupnja edukacije fizike u različitim zemljama, pokazala su da su učeničke ideje o nekim

fizikalnim konceptima jako slične. To je potaknulo ispitivače (nastavnike) na sastavljanje testa sa

ponuĎenim odgovorima, ali pri tome su najčešće ponuĎeni odgovori bile alternativne koncepcije

koje su se javljale prilikom ranije provedenih ispitivanja pomoću intervjua i testova otvorenog

tipa.

Neki od najpoznatijih i najčešće korištenih konceptualnih testova u fizici su testovi iz

mehanike- Force Concept Inventory (FCI) [3], Mechanics Diagnostics Test (MDT) [4],

Mechanics Baseline Test (MBT) [5], Test of Understanding Graphs in Kinematics (TUG-K) [6],

elektromagnetizma- Conceptual Survey in Electicity and Magnetism (CSEM) [7], valova- Wave

6

Concept Inventory (WCI) [8], razumijevanja jednostavnih strujnih krugova- Determining and

Interpreting Resistive Electric Circuits Concepts Test (DIRECT) [9], i dr. Najviše konceptualnih

testova koji se često provode su iz područja mehanike. Razlog tome je što je mehanika temeljno

područje fizike te se upravo u području mehanike javljaju brojne pretkoncepcije pa ih je

potrebno na vrijeme identificirati i što prije ispraviti kako bi u daljnjim područjima fizike, a

temelje se na području mehanike, učenici lakše shvaćali fizikalne koncepte, teorije i ideje.

2.2. Razina uvjerenosti (CRI)

Nakon provedbe konceptualnih testova i detaljne analize rezultata, nastavnici i profesori su

uvidjeli kako postoje neke pretkoncepcije u području pitanja koja su učenici na testu točno

riješili. To ih je dovelo do zaključka da su neki učenici točan odgovor pogodili ili da nisu

potpuno sigurni u svoj odgovor, a znajući teoriju, zaključili su koji je odgovor točan iako ne

razumiju sam fizikalni koncept. Nastavnike i profesore je to navelo da učenici i studenti uz

odabrani odgovor na pitanje, odaberu i razinu uvjerenosti u odgovor.

Razina uvjerenosti (Certainty of Response Index- CRI) govori koliko je učenik ili student

siguran ili nesiguran u svoj odgovor, pa tako on moţe izabrati siguran sam, pogaĎao sam i nisam

siguran. Nastavnik (ispitivač) bira koliko razina uvjerenosti će učenik moći izabrati. Razina

uvjerenosti pomaţe u otkrivanju pretkoncepcija i nedostatka znanja.

Ukoliko je učenik točno odgovorio na pitanje sa niskom razinom uvjerenosti, moţemo

identificirati nedostatak znanja i imao je sreće prilikom odgovaranja odnosno pogodio je

odgovor. Ukoliko je učenik točno odgovorio na pitanje sa viskom razinom uvjerenosti,

zaključujemo da je učenik dobro shvatio i razumije fizikalni koncept. Ako je učenik netočno

odgovorio na pitanje sa niskom razinom uvjerenosti, to nam ukazuje na nedostatak znanja, no

ukoliko je učenik netočno odgovorio na pitanje sa viskom razinom uvjerenosti, ukazuje je nam

na postojanje pretkoncepcija [10].

7

2.3. Parametri statističke analize

Kako bi se statistički analizirale provedene testove, potrebno je koristiti odreĎene parametre.

Postoji šest skupina koje su ispitane FCI testom, pa time šest statističkih skupina podataka.

Skupine koje su ispitivane su ETF-E, ETF-R, ETF-Str, GF, OF i PTF.

Analiza je napravljena primjenjujući klasičnu test-teoriju [11], a ona uključuje analizu

pojedinog zadatka i analizu testa kao cjeline. Za analizu pojedinog zadatka u odnosu na

cjelokupni test koriste se tri parametra: indeks lakoće (p) i teţine (q), indeks diskriminacije (D) i

point-biserijalni koeficijent (rpbc), dok za analizu testa koristimo dva parametra: Kuder-

Richardson indeks pouzdanosti KR-20 (rtest) i Fergusonova delta (). Cilj statističke analize je

izmjeriti i odrediti pouzdanost i diskriminaciju FCI testa.

Pomoću aritmetičke srednje vrijednosti ( ̅ ∑

), standardne devijacije (

√∑ ( ̅)

) i standardne pogreške

√ , izraţene u postocima, te rasponom dobivenih

rezultata (min- max) prikazana je uspješnost rješavanja FCI testa.

Lakoću pojedinog zadatka p računamo iz omjera broja studenata koji su točno riješili

pojedini zadatak N1 i ukupnog broja studenata koji su pisali test N (

). Vrijednost indeksa

lakoće zadatka moţe biti od 0 do 1, pri čemu što je vrijednost indeksa veća to je veći postotak

studenata točno riješio zadatak. Prihvatljivi raspon vrijednosti indeksa lakoće je 0,3p0,9.

Za lakšu identifikaciju teških zadataka, pogodnije je odrediti indeks teţine q koji je jednak

omjeru broja studenata koji su netočno riješili zadatak i ukupnog broja studenata koji su pisali

test te preskalirane teţine zadataka q* [12]. Preskalirane teţine zadataka dobivene su tako da je

od udjela netočnih rješenja (koji moţe imati vrijednosti izmeĎu 0 i 1) oduzeta vrijednost 0,5.

Lakšim zadacima - zadacima koji su imali riješenost iznad 50%, pridijeljene su vrijednosti

indeksa teţine izmeĎu 0 i -0,5, a teţim zadacima- zadacima riješenosti ispod 50% , pridijeljene

su vrijednosti indeksa teţine od 0 do 0,5. Prema tome, moguće vrijednosti su -0,5q*0,5. Kako

su test pisale različite skupine, tako se očekuju i različiti indeksi teţine pojedinih zadataka

odnosno odreĎenih konceptualnih područja.

Indeks diskriminacije D je mjera diskriminacijske sposobnost pojedinog zadatka testa te

koristi za razlikovanje jako uspješnih i neuspješnih studenata. Uspješni studenti su oni studenti

8

koji su usvojili i naučili nastavne sadrţaje za razliku od neuspješnih. Raspon vrijednosti indeksa

diskriminacije je od -1 do 1. Općenito, zadatak je dobar ukoliko je njegov indeks diskriminacije

D0,3. Indeks diskriminacije zadatka D izračunava se tako da se najprije rangiraju studenti

prema postignutom uspjehu na testu i pritom se odabere 27% najboljih (gornja skupina, NU) i

27% najlošijih (donja skupina, NL), odnosno prema formuli

( ) ( )

. Indeks diskriminacije je povezan sa teţinom zadatka. Nizak

indeks diskriminacije pojavljuje se i kada je zadatak preteţak (nizak indeks teţine zadatka) i

prelagan (visok indeks teţine zadatka).

Point-biserijalni koeficijent rpbk, često i nazivan kao indeks pouzdanosti, je mjera kvalitete

pojedinog zadatka u odnosu na cijeli test. Prikazuje korelaciju izmeĎu uspjeha studenata u

rješavanju pojedinog zadatka sa njihovim uspjehom na cijelom testu. Mogući raspon vrijednosti

rpbk je od -1 do 1. Ako je zadatak visoko pozitivno koreliran sa cjelokupnim uspjehom na testu,

tada je vjerojatnije da će studenti sa visokim uspjehom točno odgovoriti na zadatak nego studenti

sa slabim (niskim) uspjehom. Negativna vrijednost point-biserijalnog koeficijenta rpbk pokazuje

da su studenti s niskim ukupnim uspjehom na testu, najvjerojatnije, točno riješili odreĎeni

zadatak što znači da je taj zadatak u testu ima mogućih nedostataka. Koeficijent rpbk računamo

prema relaciji: ̅̅̅̅ ̅̅̅̅

√ ( ), pri čemu je ̅̅ ̅ srednja vrijednost ukupnog uspjeha

studenata koji su točno riješili zadatak, ̅̅ ̅ srednja vrijednost ukupnog uspjeha studenata koji su

netočno riješili zadatak, standardna devijacija ukupnog uspjeha svih studenata na testu, a P

indeks teţine zadatka. Prihvaćeni kriterij za mjerenje pouzdanosti zadatka je rpbk0,2. Ako je

vrijednost point-biserijalnog koeficijenta 0,20rpbk0,39 tada je zadatak dobar, jako dobar ako je

0,40rpbk0,59, a ukoliko je rpbk0,6 zadatak je odličan.

Kuder-Richardson indeks pouzdanosti je mjera unutarnje konzistentnosti cjelokupnog testa

kada su zadaci dihotomni (tj. točni ili netočni odgovori) kao u FCI testu. Visoka koreliranost

izmeĎu rezultata pojedinih zadataka sa visokim Kuder-Richardson indeksom pouzdanosti,

pokazuje visoku pouzdanost cijelog testa. Raspon mogućih vrijednosti KR-20 indeksa

pouzdanosti je od 0 do 1 [12]. Za izračunavanje pouzdanosti testa koristi se Kuder-

Richardsonovu formulu (KR-20):

(

∑ ( )

)

9

gdje je K broj zadataka, a Pi teţina pojedinog zadatka. Test je pouzdan ako je rtest0,7 za

odreĎeni broj zadataka.

U edukacijskoj fizici, parametri za vrednovanje su napravljeni za velike grupe studenata, pa

ako odreĎeni test iz fizike ima indeks pouzdanosti veći od 0,7, nitko ne moţe reći da je takav test

pouzdan [13,14].

Ferguson delta je mjera diskriminacijske sposobnosti testa. Uzima u obzir kako je uspjeh

studenata rasporeĎen po mogućoj skali odnosno rasponu. Mogući raspon vrijednosti je od 0 do

1, a izračunava se prema slijedećoj relaciji:

∑

pri čemu je N broj studenata u ispitivanoj skupini, K broj zadataka u testu, a fi broj studenata s i-

tim ukupnim uspjehom. Ukoliko test ima Ferguson delta 0,9, smatra se da ima dobru

diskriminaciju.

10

3. EKSPERIMENTALNI DIO

Istraţivanje je provedeno na početku prvog semestra akademske godine 2012./2013.

(predtest), te na kraju prvog semestra akademske godine 2012./2013. U istraţivanju je

sudjelovalo 605 studenata sa različitih studija Sveučilišta J.J.Strossmayera u Osijeku, a to su

Preddiplomski studij elektrotehnike i Preddiplomski studij računarstva te Stručni studij

elektroenergetike i automatike na Elektrotehničkom fakultetu, GraĎevinski fakultet, Odjel za

fiziku, te Preddiplomski studij Prehrambeno-tehnološkog fakulteta. Kontrolna skupina je bila

grupa studenata sa Odjela za fiziku. Studenti koji su bili ispitani su podijeljeni u slijedeće

skupine (skraćenice u zagradi koje označavaju skupine):

studenti Preddiplomskog studija elektrotehnike (ETF-E, 107 studenata)

studenti Preddiplomskog studija računarstva (ETF-R, 98 studenta)

studenti Stručnog studija elektroenergetike i automatike (ETF-Str, 152 studenta)

studenti GraĎevinskog fakulteta (GF, 93 studenata)

Studenti Odjela za fiziku ( OF, 35 studenata)

studenti Preddiplomskog studija Prehrambeno-tehnološkog fakulteta (PTF, 120

studenata)

Preddiplomski studij elektrotehnike i računarstva na Elektrotehničkom fakultetu u Osijeku

traje 6 semestara, te završetkom navedenih studija polaznici stječu naziv prvostupnika/ce. Nakon

stjecanja zvanja prvostupnika, mogu izravno upisati Diplomski studij, u trajanju 4 semestra,

nakon kojeg stječu naziv magistar struke. Stručni studij na Elektrotehničkom fakultetu u Osijeku

traje 6 semestara nakon kojeg studenti stječu naziv inţenjer elektrotehnike. Svi studenti su slušali

kolegije fizike u kojima je obuhvaćena mehanika.

Istraţivanje je provedeno pomoću konceptualnog testa FCI [3, 15] (Force Concept

Inventory). FCI je konceptualni test iz mehanike, a svrha mu je mjerenje učeničkog

razumijevanja osnovnih koncepata njutnovske mehanike te omogućavanje uvida u zastupljenost

najčešćih alternativnih koncepcija vezanih uz sile i gibanje meĎu ispitanicima- studentima. FCI

test je nastao kao doraĎeni MDT (Mechanics Diagnostic Test, autori Halloun i Hestenes), koji je

imao svrhu utvrditi znanje studenata koji počinju učiti fiziku na američkim sveučilištima i

koledţima. Najprije je MDT imao pitanja otvorenog tipa, no na temelju danih odgovora od

studenata, doraĎen je kao test višestrukog izbora odgovora. Testom se ţeljelo utvrditi

11

kvalitativne ideje studenata o gibanju i uzrocima gibanja, te je dan studentima kao predtest (prije

slušanja kolegija fizike) i posttest (nakon slušanja kolegija fizike). Nakon analize autori testa

došli su do zaključka:

- da studenti na predtestu postiţu vrlo niske rezultate i nakon slušanja predavačke nastave

jako malo napreduju,

- da postoji značajna povezanost izmeĎu rezultata predtesta i konačne ocjene na ispitu iz

kolegija u kojem su slušali mehaniku.

FCI test je zadrţao oko polovine pitanja iz MDT, ali su dosta korigirana pitanja kako bi se

potpunije prikrili svi aspekti koncepta sile, a test je zadrţao istu svrhu. Autori testa- Hestenes,

Wells i Swackhammer) 1992. godine su pitanja podijelili na šest konceptualnih područja:

Kinematika, Prvi Newtonov zakon, Drugi Newtonov zakon, Treći Newtonov zakon, Princip

superpozicije i Vrste sila. TakoĎer su dali i taksonomiju alternativnih koncepcija koje se mogu

detektirati pomoću FCI testa. Nakon provedenih istraţivanja i analize rezultata FCI testa, autori

su zaključili kako matematičke vještine nisu vaţan faktor za postizanje visokog rezultata na FCI

testu, kako učenici i studenti koji počinju učiti fiziku uvijek imaju niske rezultate u predtestu te

kako veliko povećanje rezultata od predtesta do posttesta nije pronaĎeno pri predavačkoj nastavi.

Ono što su još zaključili je da čak ni postdiplomandi ne postiţu sve bodove na FCI testu. Ispod

konceptualnog praga od 60% bodova, učeničko razumijevanje njutnovskih koncepata je

nedovoljno za učinkovito rješavanje problema iz mehanike [14].

Robert Hake je dao najveći doprinos u vezi FCI testa definirajući faktor prirasta ili g-faktor

(gain):

( )

( )

,

gdje je xk srednji posttest rezultat studenata, a x0 srednji predtest rezultat studenata u pojedinom

kolegiju (izraţeno u postotcima). R.Hake je g-faktorom omogućio usporeĎivanje učinkovitosti

nastave u kolegijima koji počinju sa različitim rezultatima na predtestu. Vrijednost g-faktora je

izmeĎu 0 i 1. Ono što je zaključio iz svojih izračuna i analize sa g-faktorom, da je interaktivna

nastava puno učinkovitija u razvijanju konceptualnog razumijevanja kod studenata.

Područje mehanike sadrţi nekoliko manjih konceptualnih područja koja su navedena, no u

ovim istraţivanjima, podijeljena su na pet konceptualnih područja i ona nisu nuţno jednako teška

12

studentima, odnosno u nekim područjima ima više pretkoncepcija i nedostatka znanja nego u

drugima.

Konceptualni test FCI se sastoji od 30 pitanja koja se mogu podijeliti na slijedeća

konceptualna područja:

a) Kinematika- KIN (1., 2., 12., 14., 19. i 20.)

b) Prvi Newtonov zakon- NZ1 (6., 7., 8., 10., 21. i 23.)

c) Drugi Newtonov zakon- NZ2 (3., 9., 22., 24., 25., 26. i 27.)

d) Treći Newtonov zakon- NZ3 (4., 15., 16. i 28.)

e) Identifikacija sila- IS (5., 11., 13., 17., 18., 29. i 30.)

Svako konceptualno područje zahtijeva razumijevanje i znanje odreĎenog dijela mehanike, te

su tako i dani nazivi konceptualnim područjima.

FCI test je proveden na početku prvog semestra akademske godine 2012./2013. na

Preddiplomskom studiju elektrotehnike i računarstva (ETF-E i ETF-R), te na Stručnom studiju

elektrotehnike i automatike, GraĎevinskom fakultetu, Odjelu za fiziku i Prehrambeno-

tehnološkom fakultetu. Studenti preddiplomskog i stručnog studija na Elektrotehničkom

fakultetu slušaju kolegij Fizika 1, studenti GraĎevinskog fakulteta kolegij Fizika, studenti

preddiplomskog studija fizike na Odjelu za fiziku slušaju kolegij Osnove fizike, dok studenti

Prehrambeno-tehnološkog fakulteta kolegij Tehnička fizika.

13

4. REZULTATI I RASPRAVA

4.1. Uspješnost rješavanja FCI testa i statistički parametri

Podaci o postignutom uspjehu pri rješavanju FCI testa (predtest i posttest) studenata

Preddiplomskog studija elektrotehnike, Preddiplomskog studija računarstva, Stručnog studija

elektroenergetike i automatike, GraĎevinskog fakulteta, Odjela za fiziku i Preddiplomskog

studija Prehrambeno-tehnološkog fakulteta akademske godine 2012./2013., prikazani su u tablici

1.

Tablica 1. Uspješnost rješavanja FCI testa po skupinama studenata za predtest i posttest

Skupine

studenata N

Predtest Posttest

Srednja

vrijednost

[%]

Standardna

devijacija

[%]

Min- max

[%]

Srednja

vrijednost

[%]

Standardna

devijacija

[%]

Min- max

[%]

ETF-E 107 38,8 14,7 10-73,3 42,6 15,6 10-86,7

ETF-R 70 35,1 13,8 10-80 38,5 18,0 10-83,3

ETF-Str 152 26,6 12,0 3,3-66,7 28,3 12,2 6,7-70

GF 93 31,5 15,5 6,7-83,3 34,9 14,7 6,7-90

OF 35 19,9 9,6 0-56,7 26,6 11,3 6,7-56,7

PTF 120 28,8 17,0 10-86,7 39,8 18,3 13,3-90

Ukupno 577 30,1 13,8 35,1 15,0

Iz Tablice 1. uočeno je da se uspjeh svih studenata nakon odslušanih kolegija, koji sadrţe

i obraĎuju mehaniku, povećao sa 30,1% postignut na predtestu na 35,1% postignut na posttestu.

Rezultati su prilično loši i upućuju na moguće postojanje brojnih pretkoncepcija iz temeljnog

područja fizike - mehanike. Uspjeh na predtestu je relativno nizak iz čega se moţe zaključiti da

većina studenata u srednjoj školi nije razumjela i shvaćala fizikalne koncepte iz područja

mehanike. Nakon prvog semestra, studenti su ponovno pisali isti FCI test te na njemu postigli

nešto veći uspjeh- 35,1%. Kako se uspjeh povećao, zaključeno je da su studenti „popravili“ svoje

razumijevanje nekih fizikalnih koncepata i znanja iz mehanike. Najveći napredak u uspjehu

rješavanja FCI testa ostvarila je skupina studenata PTF, a najmanji skupina studenata ETF-Str.

14

Najveći uspjeh je i u predtestu i posttestu postigla skupina studenata ETF-E što znači da najbolje

od svih skupina studenata, razumiju fizikalne koncepte i zakone iz mehanike.

Pouzdanost FCI testa (predtesta i posttesta), odnosno Kuder-Richardson indeks

pouzdanosti rtest, Ferguson delta , point-biserijalni koeficijent rpbk i indeks diskriminacije D za

pojedine skupine studenata prikazane su u tablici 2. (predtest) i tablici 3. (posttest).

Za skupine studenata ETF-Str i PTF, na predtestu i posttestu, Kuder- Richardson indeks

pouzdanosti je ispod prihvaćene vrijednosti, dok indeks diskriminacije D je ispod prihvaćene

vrijednosti, na predtestu, samo za skupinu studenata PTF. Ipak, moţemo zaključiti da je FCI test

pouzdan test s dobrim indeksom diskriminacije.

Tablica 2. Parametri statističke analize za pojedine skupine studenata za predtest

Mogući

raspon

vrijednosti

Prihvaćene

vrijednosti ETF-E ETF-R

ETF -

Str GF PTF OF

KR-20

(rtest) [0,1] ≥0,7 0,713 0,677 0,627 0,763 0,497 0,822

[0,1] ≥0,9 0,953 0,945 0,931 0,952 0,915 0,935

<rpbk> [-1,1] ≥0,2 0,325 0,307 0,289 0,347 0,245 0,402

<D> [-1,1] ≥0,3 0,373 0,343 0,304 0,377 0,232 0,378

Tablica 3. Parametri statističke analize za pojedine skupine studenata za posttest

Mogući

raspon

vrijednosti

Prihvaćene

vrijednosti ETF-E ETF-R

ETF -

Str GF PTF OF

KR-20

(rtest) [0,1] ≥0,7 0,741 0,814 0,630 0,724 0,590 0,840

[0,1] ≥0,9 0,960 0,964 0,940 0,937 0,936 0,960

<rpbk> [-1,1] ≥0,2 0,340 0,394 0,282 0,332 0,260 0,415

<D> [-1,1] ≥0,3 0,395 0,441 0,304 0,343 0,287 0,463

4.2. Uspješnost rješavanja FCI testa i razina uvjerenosti po konceptualnim područjima

Slika 1. prikazuje uspješnost rješavanja FCI testa (predtest) po konceptualnim

područjima za pojedine skupine studenata sa pripadajućom standardnom devijacijom, te resCRI-

razina uvjerenosti u točan odgovor u reskaliranoj vrijednosti od 0 do 1 sa pripadajućom

standardnom devijacijom, za svaku pojedinu skupinu studenata. Na slici 2. su isti podaci kao na

15

slici 1., samo što su na ovoj slici podaci za FCI test- posttest. U tablici 4. prikazan je odnos

razine uvjerenosti u dani odgovor i uspješnosti rješavanja zadatka odnosno testa te prema tome

zaključuje se postoje li ili ne pretkoncepcije kod studenata.

Tablica 4. Analiza razine uvjerenosti i uspjeha rješavanja konceptualnog testa

Nizak CRI Visok CRI

Točan odgovor

Točan odgovor i nizak CRI upućuju na pogađanje točnog odgovora

Točan odgovor i visok CRI upućuju poznavanje gradiva

Netočan odgovor

Netočan odgovor i nizak CRI upućuju na pogađanje netočnog odgovora

Netočan odgovor i visok CRI upućuju na postojanje pretkoncepcija

Slika 1. Raspodjela uspjeha studenata po konceptualnim područjima pri rješavanju FCI testa (predtest)

za sve ispitivane skupine studenata Elektrotehničkog, Građevinskog, Prehrambeno-tehnološkog fakulteta

i Odjela za fiziku sa Sveučilišta J.J.Strossmayera u Osijeku

Na slici 1. uočeno je kako skupina studenata ETF-E, koja ujedno ima najbolji uspjeh u

svim konceptualnim područjima osim konceptualnog područja IS, pokazuje dobro razumijevanje

fizikalnih koncepata i zakona u usporedbi sa drugim skupinama studenata, a najteţa pitanja su im

iz konceptualnog područja Identifikacija sila. Razina uvjerenosti u točne odgovore na pitanja po

16

konceptualnim područjima za skupinu studenata ETF-E je u rasponu 0,629-0,754, pri čemu je

najmanja za konceptualno područje IS, a najveća za KIN. Što je resCRI veći, to je veća razina

uvjerenosti (CRI) u dani točan odgovor odnosno studenti su s većom sigurnosti odgovorili na

pitanje što upućuje na bolje razumijevanje i shvaćanje fizikalnih koncepata iz odreĎenog

konceptualnog područja. Skupina studenata ETF-R ( uspjeh na cijelom predtestu je 35,1%) ima

lošije rezultate odnosno uspjeh po konceptualnim područjima (KIN- 38,6% sa resCRI 0,699,

NZ1- 42,6% sa resCRI 0,645, NZ2- 39,0% sa resCRI 0,597, NZ3- 39,3% sa resCRI 0,551 i IS-

19,4% sa resCRI 0,525). ETF-R ima najlošiji rezultat u konceptualnom području IS, no ipak u

tom konceptualnom području postiţe najveći uspjeh u usporedbi sa ostalim skupinama studenata.

Prema resCRI za odgovarajuće konceptualno područje, skupina studenata ETF-R, najniţu razinu

uvjerenosti u točne odgovora na pitanja je NZ3, iz čega moţemo zaključiti kako studenti znaju 3.

Newtonov zakon, ne razumiju ga i ne prepoznaju u fizikalnim konceptima.

Skupina studenata ETF-Str je postigla najlošiji uspjeh u rješavanju predtesta FCI testa, u

usporedbi sa skupinama studenata sa Elektrotehničkog fakulteta (ETF-E i ETF-R), te po

konceptualnim područjima takoĎer ima u gotovo svim područjima slabe rezultate, no reskalirana

razina uvjerenosti u dane točne odgovore im je veća od ETF-R, odnosno KIN- 0,701, NZ1-

0,629, NZ2- 0,615, NZ3- 0,636 i IS- 0,611. Zaključeno je kako su studenti koji su točno

odgovorili na pitanje djelomično sigurni u svoje odgovore, odnosno da znaju potrebne zakone,

teoriju te fizikalne koncepte, no ne razumiju ih u potpunosti.

Skupina studenata GF na predtestu je ostvarila najbolji uspjeh u konceptualnom području

NZ1(39,6%) sa resCRI 0,709, a najslabiji uspjeh postiţu u konceptualnom području IS (18,1%)

sa resCRI 0,534. Zaključak je kako skupina ima moguće pretkoncepcije u IS, odnosno da

poznaju sile i teorijsko znanje, no ne razumiju i ne prepoznaju u zadacima potrebne fizikalne

koncepte. U ostalim konceptualnim područjima, studenti skupine GF su postigli relativno dobre

rezultate u usporedbi sa drugim skupinama studenata, a razina uvjerenosti im je dosta niska, tek

nešto iznad 0,5 što znači da su nesigurni u svoje točne odgovore, odnosno ne razumiju fizikalne

koncepte iz tih konceptualnih područja.

Skupina studenata OF postiţu na cijelom predtestu uspjeh od 19,9% što je slab uspjeh te

moţemo zaključiti kako su studenti došli sa lošim predznanjem iz fizike, u ovom slučaju

mehanike, na studij fizike. Promatranjem uspjeha po konceptualnim područjima (KIN- 29,0% sa

resCRI 0,67, NZ1- 38,1% sa resCRI 0,615, NZ2- 35,5% sa resCRI 0,616, NZ3- 32,9% sa resCRI

17

0,58 i IS- 11,4% sa resCRI 0,684), zaključeno je kako su studenti sigurniji u svoje točne

odgovore od studenata skupine GF koja je postigla slične uspjehe po konceptualnim područjima.

Najbolji uspjeh postiţu u NZ1, a najlošiji u IS kao i sve ostale skupine studenata.

Skupina studenata PTF je skupina koja je postigla u svim konceptualnim područjima

osim IS, najlošiji uspjeh u usporedbi sa ostalim skupinama studenata odnosno njihovim

uspjesima po konceptualnim područjima. Iz slike vidljivo je kako im je razina uvjerenosti u

točne odgovore za pojedino konceptualno područje (resCRI: 0,554- KIN, 0,534- NZ1, 0,502-

NZ2, 0,520- NZ3 i 0,436- IS), dosta niska što upućuje na loše predznanje odnosno znanje

studenata iz srednje škole te na postojanje pretkoncepcija iz mehanike, a najviše iz

konceptualnog područja IS gdje im je razina uvjerenosti najniţa u usporedbi sa drugim

konceptualnim područjima.

Na predtestu, u konceptualnim područjima KIN, NZ1, NZ2 i NZ3 najbolji uspjeh je

postigla skupina studenata ETF-E i ujedno ima i najvišu razinu uvjerenosti u točne odgovore iz

navedenih konceptualnih područja. Najslabiji uspjeh na predtestu u KIN, NZ1, NZ2 i NZ3

ostvarila je skupina studenata PTF kao i najniţu razinu uvjerenosti u točan odgovor. Prema slici

2., vidimo da je u konceptualnom području IS, najbolji uspjeh postigla ETF-R, a najveću razinu

uvjerenosti ima OF koja ujedno ima najslabiji uspjeh u ovom konceptualnom području. Skupina

studenata PTF i u ovom konceptualnom području ima najniţu razinu uvjerenosti u točne

odgovore.

18

Slika 2. Raspodjela uspjeha po konceptualnim područjima pri rješavanju FCI testa (posttest) za sve

ispitivane skupine studenata Elektrotehničkog, Građevinskog, Prehrambeno-tehnološkog fakulteta i

Odjela za fiziku sa Sveučilišta J.J.Strossmayera u Osijeku

Skupina studenata ETF-E na predtestu FCI testa ostvarila je najbolji rezultat u

konceptualnim područjima KIN, NZ1 i NZ2 s pripadajućim resCRI vrijednostima redom 0,754

(KIN), 0,665 (NZ1) i 0,683 (NZ2). Ipak, uspjeh studenata po konceptualnim područjima je

nizak, a u IS najniţi tek 21% sa resCRI 0,63. Razina uvjerenosti za ETF-E na posttestu je gotovo

jednaka kao na predtestu, iz čega slijedi zaključak kako studenti unatoč odslušanim

predavanjima iz kolegija koji sadrţe mehaniku te postignutim boljim rezultatima na posttestu, i

dalje imaju jednake pretkoncepcije kao i prije slušanja kolegija.

Na slici 2. prikazano je kako je skupina studenata ETF-R podjednako uspješna u svim

konceptualnim područjima (KIN- 41,2% sa resCRI 0,729, NZ1- 43,1% sa resCRI 0,695, NZ2-

43,9% sa resCRI 0,71 i NZ3- 43,6% sa resCRI 0,684) osim IS gdje je postigla nizak uspjeh

(23,9% sa resCRI 0,718) kao i ostale skupine studenata. U usporedbi sa resCRI na predstestu,

studenti ETF-R su povećali resCRI na posttestu u svim konceptualnim područjima, a najviše u IS

u kojem su ostvarili najslabiji uspjeh u usporedbi sa ostalim konceptualnim područjima.

19

Zaključeno je kako su studenti nakon odslušanih kolegija koji sadrţe mehaniku, sigurniji u svoje

odgovore te da su riješili neke pretkoncepcije koje su moţda postojale.

Od skupina studenata sa Elektrotehničkog fakulteta, ETF-Str na posttestu je postigla

najlošiji uspjeh po konceptualnim područjima: KIN- 28,9% s resCRI 0,702, NZ1- 42,5% s

resCRI 0,626, NZ2- 30,1% s resCRI 0,6, NZ3- 28,1% s resCRI 0,609 te IS- 14,0% s resCRI

0,555. Pri usporedbi resCRI s predtesta s vrijednostima s posttesta za ETF-Str, uočeno je kako se

razina uvjerenosti studenata u dani točan odgovor smanjila, što moţe biti posljedica

tradicionalnog načina predavanja uz nedovoljno objašnjenja, a podignuto na višu razinu

sloţenosti gradiva što je studente dodatno zbunilo i negativno se odrazilo na njihovu uvjerenost u

svoje znanje.

Skupina studenata GF je u konceptualnim područjima KIN i NZ1 pokazala niţi resCRI u

posttestu nego u predtestu dok je u ostalim konceptualnim područjima porastao. Najniţi uspjeh

je u IS, kao i u predtestu te kao i kod ostalih skupina studenata. Uspjeh GF po konceptualnim

područjima je najveći za NZ1 (42,4% s resCRI 0,543), a najmanji za IS (20,0% s resCRI 0,551).

Razina uvjerenosti u točne odgovore po konceptualnim područjima za skupinu studenata

OF je porasla za sva konceptualna područja osim za NZ2 za koje se smanjila. Uspjeh po

konceptualnom području KIN je dosta visok (47,1% s resCRI 0,712), a za NZ3 je najveći u

usporedbi sa drugim skupinama studenata (49,3% s resCRI 0,638). Primijećeno je na slici 2.

kako su skupina ETF-E i OF postigle gotovo jednak uspjeh u konceptualnom području NZ3, no

ipak veći ima OF ali sa manjom razinom uvjerenosti u točne odgovore u odnosu na ETF-E.

Najmanju razinu uvjerenosti u točne odgovore ima u konceptualnom području NZ2, a ujedno i

najslabiji uspjeh u odnosu na uspjeh u ostalim konceptualnim područjima.

Skupina studenata PTF je postigla najveći uspjeh na posttestu u konceptualnom području

NZ1 (38,8% s resCRI 0,602), no u odnosu na ostale skupine studenata i dalje najlošiji uspjeh u

konceptualnom području NZ1. Najslabiji uspjeh su postigli u konceptualnom području IS (10,5%

s resCRI 0,562). Razina uvjerenosti im je veća na posttestu nego na predtestu u svim

konceptualnim područjima, što ukazuje na napredak u razumijevanju nekih fizikalnih koncepata

iz područja mehanike.

Na posttestu, u konceptualnom području KIN najbolji uspjeh je postigla skupina

studenata ETF-E i ujedno ima i najvišu razinu uvjerenosti u točne odgovore iz konceptualnog

20

područja KIN. Najslabiji uspjeh na posttestu u konceptualnom području KIN ostvarila je skupina

studenata PTF, no najniţu razinu uvjerenosti u točan odgovor ima skupina studenata GF i to u

svim konceptualnim područjima. U NZ1, na posttestu, najbolji uspjeh je postigla skupina

studenata ETF-E, a najslabiji uspjeh PTF. Najveću razinu uvjerenosti u točan odgovor u NZ1

ima ETF-R. Prema slici 2., u konceptualnom području NZ2, najbolji uspjeh postigla ETF-E, a

najveću razinu uvjerenosti ima ETF-R koja ujedno ima najslabiji uspjeh u ovom konceptualnom

području. Na slici 2., za konceptualno područje NZ3, prikazano je kako najbolji uspjeh ima OF

dok najslabiji uspjeh ima PTF, a najvišu razinu uvjerenosti ETF-E. Peto konceptualno područje

IS je područje u kojem sve skupine studenata postiţu najslabiji uspjeh. U IS najbolji uspjeh

ostvarila je OF, a najslabiji PTF dok najveću razinu uvjerenosti u točne odgovore ima ETF-R.

4.3. Napredak (gain) studenata u rješavanju FCI testa po konceptualnim područjima

Za odreĎivanje i izračun napretka ili dobitka (gain) koji su ostvarili studenti nakon napisanog

predtesta i posttesta, odnosno nakon odslušanih predavanja iz kolegija koji sadrţe mehaniku,

koristi se izraz za faktor prirasta g ili napretka Roberta Hake-a.

Na slici 3. nalaze se Hake-ovi grafovi koji prikazuju odnos napretka (gain) pojedinih skupina

studenata i rezultat postignut na predtestu iz FCI testa, sa i bez teţinskog faktora odnosno razine

uvjerenosti. Na apscisi je postotak uspješno riješenih zadataka na FCI predtestu, a na ordinati

postignuti apsolutni prirast na FCI testu (posttest%-predtest%). Prema slici 4. zaključuje se kako

napredak studenata g se smanjuje kada je uzeta u obzir razina uvjerenosti, što znači da su

studenti nedovoljno sigurni u svoje znanje ili su pogaĎali točan odgovor. Puna plava linija na

slici 4. predstavlja srednju vrijednost napretka (gain) bez teţinskog faktora, dok isprekidana

plava linija predstavlja srednju vrijednost napretka sa teţinskim faktorom odnosno s razinom

uvjerenosti (wgain).

21

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

<wg>ETF-E

=0.17

FCI

wFCI

G=

Sp

os

t-Sp

re (

% )

FCI pretest score (%)

<g>ETF-E

=0.15

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

<wg>ETF-R

=0.143

FCI

wFCI

G=

Sp

os

t-Sp

re (

% )


<g>ETF-R

=0.172

a) b)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

<wg>ETF-Str

=0.08

FCI

wFCI

G=

Sp

os

t-Sp

re (

% )


<g>ETF-Str

=0.11

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

<wg>GF

=0.12

FCI

wFCIG

=S

po

st-S

pre

( %

)


<g>GF

=0.12

c) d)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

<wg>OF

=0.16

FCI

wFCI

G=

Sp

os

t-Sp

re (

% )


<g>OF

=0.184

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

<wg>PTF

=0.11

FCI

wFCI

G=

Sp

os

t-Sp

re (

% )


<g>PTF

=0.14

e) f)

Slika 3. Hakeov graf napretka studenata u rješavanju FCI testa bez i sa težinskim faktorom w, za svaku

skupinu studenata redom a) ETF-E, b) ETF-R, c) ETF-Str, d) GF, e) OF i f) PTF.

22

Na slici 4. prikazan je napredak pojedine skupine studenata po konceptualnim područjima.

Skupina OF pokazuje najveći napredak u konceptualnim područjima KIN, NZ3 i IS u odnosu na

ostale skupine studenata, a ujedno je pokazala najveći dostignuti napredak (u konceptualnom

području KIN). U KIN najmanji napredak ima ETF-Str, ali i skupina ETF-E koja ima veći

napredak za 0,00002.

Slika 4. Napredak (gain) skupina studenata po konceptualnim područjima pri rješavanju FCI testa

(predtest i posttest)nakon odslušanih predavanja iz kolegija koji sadrže mehaniku

U konceptualnom području NZ1, najveći gain ima skupina PTF, a najmanji ETF-R.

Skupina ETF-Str u konceptualnom području NZ2 i IS ima negativan gain, kao i skupina PTF u

IS, što znači da su studenti tih skupina lošije riješili posttest od predtesta. Za skupinu ETF-Str

već je uočeno kako im je razina uvjerenosti smanjila na posttestu, osim u KIN gdje se neznatno

povećala. PTF je skupina koja ima najslabije uspjehe po konceptualnim područjima (osim IS na

predtestu i NZ3 na posttestu), no ipak je pokazala napredak u većini konceptualnih područja i to

drugi po veličini u odnosu na druge skupine studenata u KIN, NZ1 i NZ2. U NZ3 svi studenti

zajedno su ostvarili najveći napredak, a skupina koja ima najmanji napredak u ovom

konceptualnom području je GF. Općenito, najslabije uspješno konceptualno područje je IS, te je

tako u njemu i uočen negativan gain za dvije skupine.

23

Na slici 4. se vidi skupina ETF-E najveći napredak ima u NZ3, a najmanji u KIN, ETF-R

ima najveći NZ2, a najmanji u NZ1 dok skupina ETF-Str ima obrnuto od ETF-R. Napredak

skupine studenata GF i OF je najveći u KIN, a za GF najmanji je u IS, a za OF je u NZ3.

Skupina studenata PTF ima najveći napredak u NZ1, dok najmanji ima u IS.

4.4. Razina uvjerenosti studenata u točne i netočne odgovore po konceptualnim područjima

Analizom provjereno je i koliko su skupine studenata sigurni u svoje netočne odgovore

po konceptualnim područjima te usporeĎene sa razinom uvjerenosti u točne odgovore. Iz razine

uvjerenosti u netočne odgovore (resCRI-0) se moţe zaključiti postoje li pretkoncepcije ili je u

pitanju nedostatak znanja. Na slici 5. prikazano je kako se odnose resCRI i resCRI-0 za pojedinu

skupinu studenata po konceptualnom području, te kako se odnose skupine studenata meĎusobno

po resCRI-0 po pojedinom konceptualnom području.

Slika 5. Razina uvjerenosti u točne (resCRI) i netočne (resCRI-0) odgovore po konceptualnim

područjima za sve ispitivane skupine studenata ETF-E, ETF-R, ETF-Str, GF, OF i PTF sa Sveučilišta

J.J.Strossmayera u Osijeku pri rješavanju FCI testa (predtest)

24

Na slici 5. resCRI-0 u KIN najveći za skupinu studenata ETF-Str (0,612) što moţe značiti

kako postoje pretkoncepcije iz kinematike jer su studenti prilično sigurni u svoje netočne

odgovore. Za skupinu studenata PTF, na slici 4., vidljivo je kako ima veći resCRI-0 od resCRI,

odnosno da su studenti sigurniji u svoje netočne odgovore nego u točne što zasigurno upućuje na

postojanje pretkoncepcija ali i mogući nedostatak znanja iz kinematike. Za KIN vrijednosti

resCRI-0 su u rasponu od 0,612- 0,582. Konceptualno područje NZ1 ima vrijednosti resCRI-0 u

rasponu 0,497- 0,577, a NZ2 ima 0,461- 0,533. Najveći resCRI-0 na predtestu u NZ1 ima

skupina ETF-Str, dok u NZ2 ima skupina ETF-E koja ujedno u tom području ima i najveći

resCRI. U NZ3, resCRI-0 ima raspon 0,495- 0,637, gdje najveću vrijednost ima skupina ETF-E

koja ima i najveći resCRI u NZ3,te resCRI-0 i u petom konceptualnom području IS. Zaključeno

je da su studenti skupine ETF-E sigurni u svoje odgovore bili oni točni ili ne. Skupina studenata

PTF na predtestu u IS ima najmanji resCRI-0 (0,506), odnosno oni su nesigurni u svoje netočne

odgovore, a ujedno PTF ima i najmanji resCRI za sva konceptualna područja na predtestu. Na

slici 4. se vidi kako PTF ima resCRI-0 veći od resCRI u KIN, NZ3 i IS, a to znači da su studenti

sigurniji u netočne odgovore nego u točne, odnosno postoji mogućnost pretkoncepcija u ovom

području s obzirom na njihovu uvjerenost u netočne odgovore.

Na posttestu, resCRI-0 se promijenio u odnosu na resCRI-0 na predtestu što moţemo

vidjeti na slici 6. Ako pogledamo na slici 6., promjenu resCRI-0 za ETF-E, moţemo vidjeti

kako se u posttestu u KIN, NZ1 i NZ2 povećao, a za NZ3 i IS se smanjio. Obrnuta situacija je

kod ETF-Str kod kojih se u KIN, NZ1 i NZ2 smanjio resCRI-0, a u NZ3 i IS se povećao. Za

ETF-Str je resCRI-0 veći od resCRI u IS. Povećanje resCRI-0 upućuje na daljnje postojanje

pretkoncepcija što moţe biti rezultat tradicionalnog načina predavanja ukoliko je takvo bilo, ili

veće razine „objašnjavanja“ gradiva.

Skupine ETF-R i OF su u svim konceptualnim područjima na posttestu povećale svoju

razinu uvjerenosti u netočan odgovor (resCRI-0), no ipak u nijednom području resCRI-0 nije

veći od resCRI. Skupina studenata GF jedino u NZ2 nisu povećali resCRI-0 u odnosu na resCRI-

0 sa predtesta te je sada raspon resCRI-0 na posttestu 0,446- 0,555. Skupina PTF je povećala

resCRI-0 na posttestu u odnosu na predtest, te je u KIN, NZ1, NZ3 i IS resCRI-0 veći od resCRI.

Raspon resCRI-0 na posttestu je 0,556- 0,657.

25

Slika 6. Razina uvjerenosti u točne (resCRI) i netočne (resCRI-0) odgovore po konceptualnim

područjima za sve ispitivane skupine studenata ETF-E, ETF-R, ETF-Str, GF, OF i PTF sa Sveučilišta

J.J.Strossmayera u Osijeku pri rješavanju FCI testa (posttest)

Na posttestu, u KIN i NZ1 najveći resCRI-0 ima skupina PTF, u NZ2 najveći resCRI-0

imaju skupine ETF-E i PTF, u NZ3 najveći resCRI-0 ima PTF te u IS najveći ima OF. Najmanji

resCRI-0 u svim konceptualnim područjima na posttestu ima skupina GF u odnosu na druge

skupine studenata.

4.5. Konceptualno područje KIN

U konceptualnom području kinematike (KIN) potrebno je poznavati i razumjeti slobodni pad,

horizontalni hitac (o čemu ovisi domet te kako izgleda putanja). Potrebno je prepoznati

horizontalnu komponentu brzine te zbog čega putanja ima oblik parabole prilikom horizontalnog

hitca. U konceptualnim zadacima, studenti trebaju moći sami prepoznati gibanje odnosno gibanja

ukoliko je sloţeno. Potrebno je znati o čemu ovisi brzina, a o čemu ubrzanje i koji smjer imaju

navedene veličine.

26

Na slikama 7 - 12. prikazan je uspjeh pojedinih skupina studenata koje su pisale FCI test

(posttest ak.godine 2012./2013.) po pojedinom pitanju u konceptualnom području KIN te

pripadajuća razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti u točan i netočan odgovor na pojedino

pitanje iz KIN.

Slika 7. Uspjeh i razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti skupine studenata ETF-E u odgovor na

pojedina pitanja iz konceptualnog područja KIN na posttestu.

Prema slici 7., skupina studenata ETF-E je u KIN, najbolji rezultat postigla na 14. pitanju

sa razinom uvjerenosti u točan odgovor (resCRI) 0,70, dok najveći resCRI ima u 20. pitanju.

Najlošiji rezultat, skupina studenata ETF-E, u KIN ima u 2. pitanju te ujedno i najniţu resCRI.

Vidi se kako je razina uvjerenosti u netočan odgovor (resCRI-0) na 2. pitanje 0,60, što ukazuje

da su studenti pogaĎali netočan odgovor, no vidljivo je i kako su resCRI-0 za ostala pitanja

takoĎer prilično visoka što takoĎer upućuje na pogaĎanje netočnog odgovora. Prema tome,

studenti skupine ETF-E ne razumiju dovoljno horizontalni hitac i o čemu ovisi domet takvog

hitca te to ukazuje na moguće pretkoncepcije.

27

Slika 8. Uspjeh i razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti skupine studenata ETF-R u odgovor na


U KIN, skupina studenata ETF-R najlošiji rezultat ima takoĎer u 2. pitanju te i najmanju

vrijednost resCRI (slika 8.), dok mu je resCRI-0 0,61 što ukazuje na pogaĎanje netočnog

odgovora. Najbolji rezultat, skupina studenata ETF-E, postiţe na 12. pitanju sa ujedno i

najvećom razinom uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti za točan odgovor, ali ima resCRI-0 u

vrijednosti 0,59 za studente koji su netočno odgovorili na pitanje, a takva vrijednost pokazuje

kako su studenti pogaĎali svoj netočan odgovor (slika 8.).

Slika 9. Uspjeh i razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti skupine studenata ETF-Str u odgovor na


28

Skupina studenata ETF-Str, u KIN, najlošiji rezultat i najniţu vrijednost resCRI ima u 2.

pitanju, dok najbolji rezultat postiţe u 12. pitanju, no vidi se kako je resCRI-0 za isto pitanje 0,59

što znači da su studenti koji su netočno odgovorili, pogaĎali svoj odgovor. Najveću vrijednost

resCRI ima u 19. pitanju (slika 9.). Studenti skupine ETF-Str imaju najveću vrijednost resCRI-0

(0,71) za 1. pitanje, za koje su postigli nizak rezultat, pa se zaključuje kako studenti nemaju

dovoljno znanja ili postoje pretkoncepcije vezane za slobodni pad. Studenti ne mogu prepoznati

gibanje- slobodni pad, u danom problemu odnosno zadatku.

Slika 10. Uspjeh i razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti skupine studenata GF u odgovor na


Na slici 10., vidljivo je kako i skupina studenata GF, najlošiji rezultat ima u 2. pitanju, no

najniţu razinu uvjerenosti u točan odgovor ima u 19. pitanju (0,54), a potom u 2. pitanju (0,56).

Kao i skupina studenata ETF-Str, tako i GF ima najveći resCRI-0 u 1. pitanju koje je više od

polovine studenata netočno odgovorilo te se moţe zaključiti kako i ova skupina studenata ima

nedostatak znanja ili razumijevanja vezano za slobodni pad.

29

Slika 11. Uspjeh i razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti skupine studenata OF u odgovor na


Skupina studenata OF, u KIN, najlošiji rezultat ima u 20. pitanju, za koje ima resCRI-0

0,55 što znači kako je 80,0% studenata pogaĎalo netočan odgovor, a najmanji resCRI u 19.

pitanju (slika 11.). Najbolji rezultat, skupina OF u KIN, ima u 12. pitanju dok najveću vrijednost

resCRI ima u 1. pitanju. Najveću vrijednost resCRI-0 (0,81) ima za 14. pitanje, na koje je

polovina studenata netočno odgovorila što ukazuje na postojanje pretkoncepcija vezane za

gibanje tijela nakon ispuštanja, odnosno studenti ne prepoznaju i ne razlikuju komponente

gibanja i brzina. Moţe se zaključiti kako studenti skupine OF, teţe razumiju i shvaćaju koncept

ubrzanja i brzine, no oni studenti koji su odgovorili točno, imaju dosta visoku razinu uvjerenosti

u dani točni odgovor (slika 11.).

30

Slika 12. Uspjeh i razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti skupine studenata PTF u odgovor na


Studenti skupine PTF, u KIN, najlošiji rezultat imaju u 2. pitanju, za koje ima resCRI-0 0,65

što znači kako su studenti pogaĎali odgovor, a najmanju razinu uvjerenosti u točan odgovor

imaju u 19. pitanju. Najbolji rezultat u KIN, imaju u 12. pitanju dok resCRI imaju najveći za 1. i

14. pitanje (slika 12.). Skupina studenata PTF ima dosta visoku vrijednost resCRI-0 za sva

pitanja iz KIN, a ujedno i loš postignut rezultat, iz čega se moţe zaključiti kako studenti imaju

pretkoncepcije iz cijelog konceptualnog područja KIN, no najveći resCRI-0 ima u 1. pitanju.

4.6. Konceptualno područje NZ1

U konceptualnom području NZ1 (1. Newtonov zakon) potrebno je razumijevanje i

poznavanje 1.Newtonovog zakona. Studenti trebaju brzine prepoznati kao vektore, moći odrediti

smjer brzine. Potrebno je prepoznati 1. Newtonov zakon, ako na tijelo ne djeluju vanjske sile.

Uspjeh pojedinih skupina studenata koje su pisale FCI test (posttest ak.godine 2012./2013.)

po pojedinom pitanju u konceptualnom području NZ1 te pripadajuća razina uvjerenosti u

reskaliranoj vrijednosti u točan i netočan odgovor na pojedino pitanje iz NZ1, prikazani su na

slikama 13 - 18.

31


pojedina pitanja iz konceptualnog područja NZ1 na posttestu.

Skupina studenata ETF-E u NZ1, najbolji rezultat je postigla u 6. pitanju sa resCRI 0,66 te

resCRI-0 0,62, što ukazuje kako su u oba slučaja odgovaranja na pitanje, studenti pogaĎali svoj

odgovor odnosno oni studenti koji su točno odgovorili ne razumiju odreĎivanje smjera gibanja

tijela koje ima neku brzinu. Najlošiji rezultat, ETF-E u NZ1, ima u 21. pitanju no s visokom

resCRI vrijednosti što znači da studenti koji su točno odgovorili na to pitanje bili jako uvjereni u

točnost svog odgovora. No, kako je i resCRI-0 za 21. pitanje dosta visok (0,60), zaključujemo da

većina studenata skupine ETF-E pogaĎaju netočan odgovor, odnosno imaju nedostatak znanja ili

postoje pretkoncepcije vezane za brzinu i prepoznavanje njenih komponenti (slika 13.). Iz slike

14. vidi se kako isto vrijedi i za studente skupine ETF-R.



32



Skupine studenata ETF-Str i GF se razlikuju od skupina ETF-E i ETF-R u NZ1, po

najlošijem rezultatu koji su one ostvarile na 10. pitanju. ETF-Str ima resCRI 0,72 što je visoka

razina uvjerenosti i znači kako oni studenti koji su točno odgovorili razumiju i poznaju koncept

1. Newtonovog zakona, dok je kod GF resCRI 0,54 što ukazuje na pogaĎanje točnog odgovora.

Ipak, 77,6% (ETF-Str) i 73,1% (GF) studenata je netočno odgovorilo na pitanje sa resCRI-0

vrijednosti 0,54 (ETF-Str) i 0,51 (GF), što ukazuje na nedostatak znanja i razumijevanja 1.

Newtonovog zakona (slika 15. i 16.).



33



Na slici 17. se vidi kako skupina studenata OF ima slične rezultate u NZ1 kao skupine

ETF-E i ETF-R, odnosno studenti imaju nedostatak znanja ili postoje pretkoncepcije vezane za

brzinu i prepoznavanje njenih komponenti.

Skupina studenata PTF takoĎer najbolji rezultat u NZ1 postiţe na 6. pitanju sa resCRI

0,60 te resCRI-0 0,66, iz čega se zaključuje kako studenti, bez obzira na točnost odgovora, nisu

sigurni u svoje znanje odnosno neznanje. Najlošiji rezultat (18,3%), PTF u NZ1, ima u 8. pitanju

sa resCRI 0,57 i resCRI-0 0,68. Takav rezultat ukazuje na postojanje pretkoncepcija i nedostatak

znanja i razumijevanja brzina kao vektora (slika 18.).



34

4.7. Konceptualno područje NZ2

U ovom konceptualnom području NZ2 treba promatrati brzine kao vektore i primijeniti

pravilo o zbrajanju dvaju vektora koji su pod pravim kutom. Potrebno je poznavati i razumjeti 2.

Newtonov zakon odnosno ovisnost sile o ubrzanju te u konceptualnim zadacima i pitanjima

prepoznati zakon.

Uspjeh pojedinih skupina studenata koje su pisale FCI test (posttest ak. godine 2012./2013.)

po pojedinom pitanju u konceptualnom području NZ2 te pripadajuća razina uvjerenosti u

reskaliranoj vrijednosti u točan i netočan odgovor na pojedino pitanje iz NZ2, prikazani su na

slikama 19 - 24.



Na slikama 19. i 20. se vidi kako skupine studenata ETF-E i ETF-R imaju najbolji

rezultat u NZ2 na 3. pitanje sa resCRI 0,67, dok je resCRI-0 za ETF-E isti kao resCRI, a za ETF-

R je 0,73 što znači kako studenti koji nisu točno odgovorili na pitanje imaju pretkoncepcije o

ubrzanju pri slobodnom padu odnosno 2. Newtonovog zakona. Iako su obje skupine na ovom

pitanju postigla najbolji rezultat, na njemu su i ujedno pokazale najveći resCRI-0. Najlošiji

rezultat imaju na 26. pitanju gdje je vrijednost resCRI za ETF-E jako mala što ukazuje na

pretkoncepcije i nerazumijevanje 2. Newtonovog zakona, dok je kod ETF-R nešto veća (0,54)

što znači da su studenti pogaĎali točan odgovor. Na 26.pitanje iz NZ2, studenti obje skupine

imaju resCRI-0 oko 0,50 što znači kako su pogaĎali netočan odgovor, odnosno imaju nedostatak

35

znanja ili postoje pretkoncepcije. Ono po čemu se skupine ETF-E i ETF-R razlikuju je što je

ETF-R sigurnija u točne odgovore odnosno ima visok resCRI što ukazuje na dobro

razumijevanje 2. Newtonovog zakona.



Skupina studenata ETF-Str u NZ2, prema slici 21., najbolji rezultat ima na 27. pitanju sa

resCRI 0,63 te resCRI-0 0,55, dok najlošiji rezultat ima na 26. pitanju sa resCRI 0,50 i resCRI-0

0,51 što dovodi do zaključka kao i kod ETF-E i ETF-R koje takoĎer imaju najlošiji rezultat na

26. pitanju.



36



U NZ2, skupine studenata GF, OF i PTF imaju najbolji rezultat na 3. pitanju sa resCRI

0,62 (GF i PTF) i 0,74 (OF) te resCRI-0 0,52 (GF i PTF) i 0,56 (OF) iz čega se zaključuje kako

studenti ovih skupina koji su točno odgovorili na pitanje dobro poznaju 2. Newtonov zakon ali

ga ne razumiju u potpunosti ili ga teţe prepoznaju i mogu primijeniti u zadacima ili problemima

(slika 22 - 24.). Studenti ovih skupina koji nisu točno odgovorili na pitanje, pogaĎali su netočan

odgovor odnosno imaju nedostatak znanja ili postoje pretkoncepcije vezane za 2. Newtonov

zakon.



37

Za skupinu studenata GF, resCRI-0 za 3. pitanje je ujedno i najveći resCRI-0, dok je za

OF i PTF vrijednost resCRI-0 za 3. pitanje drugo po veličini. Za skupinu OF, resCRI-0 je najveći

za 27. pitanje, a za skupinu PTF je najveći za 9. pitanje.



4.8.Konceptualno područje NZ3

U konceptualnom području NZ3 (3. Newtonov zakon) potrebno je prepoznati i razumjeti

zakon akcije i reakcije odnosno 3. Newtonov zakon.

Na slikama 25 - 30. prikazan je uspjeh pojedinih skupina studenata koje su pisale FCI test

(posttest ak. godine 2012./2013.) po pojedinom pitanju u konceptualnom području NZ3 te

pripadajuća razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti u točan odgovor na pojedino pitanje iz

NZ3.

Skupine studenata ETF-E, ETF-R, ETF-Str, GF i PTF imaju najbolji rezultat postignut u

NZ3, na 16. pitanju sa dosta visokom vrijednosti resCRI što upućuje na dobro razumijevanje 3.

Newtonovog zakona. Studenti navedenih skupina koji su netočno odgovorili na 16. pitanje imaju

resCRI-0 oko 0,50 što ukazuje na njihovo pogaĎanje odgovora odnosno da imaju nedostatak

znanja ili postoje pretkoncepcije vezane za 3. Newtonov zakon (slike 25 - 28. i 30.).

38

Najlošiji rezultat u NZ3, skupine ETF-E, ETF-R, ETF-Str, OF i PTF, imaju na 15. pitanju pri

čemu je vrijednost resCRI za ETF-E i ETF-R dosta visoka. Na slikama 25.-30. se vidi kako je

vrijednost resCRI-0, za sve skupine studenata, za 15. pitanje jako visoka iz čega se moţe

zaključiti kako studenti svih skupina imaju pretkoncepcije vezane uz nerazumijevanje zakona

akcije i reakcije odnosno 3. Newtonovog zakona.



Skupine ETF-E i ETF-R, najveći resCRI-0 u NZ3, imaju za 15. pitanje za koje ujedno

imaju i najveći resCRI u NZ3. Studenti ovih skupina koji su točno odgovorili na pitanje, sigurni

su u svoje znanje i dobro razumiju 3. Newtonov zakon, dok oni koji su odgovorili netočno teško

shvaćaju i razumiju isti zakon (slika 25.).

39





Skupina ETF-Str ima najveći resCRI-0 za 4. pitanje u NZ3 (slika 27.) za koje je 80,3%

studenata netočno dalo odgovor što upućuje na moguće pretkoncepcije, odnosno studenti ne

prepoznaju zakon akcije i reakcije u tom pitanju jer ga nedovoljno razumiju.

40



GF ima najlošiji rezultat na 4. pitanju sa resCRI i resCRI-0 0,60, što dovodi do zaključka

kako su studenti ove skupine pogaĎali svoj odgovor, odnosno ne razumiju i ne shvaćaju zakon

(slika 28.)



Skupina OF, prema slici 29., ima najbolji rezlutat u NZ3 za 28. pitanje sa resCRI 0,70 i

resCRI-0 0,58 iz čega se moţe zaključiti kako studenti koji su točno odgovorili razumiju i

shvaćaju 3. Newtonov zakon te ga prepoznaju u danom problemu odnosno pitanju, dok studenti

koji su odgovorili netočno, svoj odgovor su pogaĎali.

41



Skupina PTF ima dosta niske rezultate u NZ3, no resCRI je dosta visok, što znači kako

studenti koji su točno odgovorili, dobro razumiju potrebne koncepte ovog područja NZ3.

4.9. Konceptualno područje IS

U konceptualnom području IS (identifikacija sila), potrebno je razumjeti i poznavati

koncepte kruţnog gibanja i sila koje djeluju na tijelo u bilo kojem gibanju. Studenti trebaju moći

identificirati sve sile koje djeluju na tijelo koje je u gibanju ili mirovanju, uključujući i silu

napetosti, gravitacijsku silu i silu teţu.

Na slikama 31 - 36. prikazani su uspjeh pojedinih skupina studenata koje su pisale FCI test

(posttest ak. godine 2012./2013.) po pojedinom pitanju u konceptualnom području IS te

pripadajuća razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti u točan odgovor na pojedino pitanje iz

IS.

Sve skupine studenata u ovom konceptualnom području IS, najbolji rezultat su ostvarile u

29. pitanju sa dosta visokom vrijednosti resCRI, a resCRI-0 je oko 0,6 za većinu skupina što

42

upućuje na pogaĎanje netočnog odgovora, ali i razumijevanje sila koje djeluju na tijelo od strane

studenata koji su točno odgovorili.


pojedina pitanja iz konceptualnog područja IS na posttestu.

Sa slika 31 - 36. vidljivo je kako su sve skupine studenata jako loše riješile pitanja iz

konceptualnog područja IS, te se moţe zaključiti kako je ovo područje studentima najteţe. Očito

postoje brojne pretkoncepcije te nerazumijevanje ili nepoznavanje svih sila koje djeluju na tijelo

ili sustav.



43



Uzimajući u obzir resCRI, za skupine ETF-E, ETF-R, ETF-Str, GF i PTF, moţe se

zaključiti kako je 18. pitanje najteţe i da postoje pretkoncepcije u vezi sile napetosti i

gravitacijske sile koje se u pitanju trebaju identificirati (slike 31 - 34. i 36.). Za iste skupine,

resCRI-0 za 18. pitanje iz IS ima vrijednost oko 0,60 što upućuje na pogaĎanje netočnog

odgovora.

Slika 34. Uspjeh i razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti resCRI skupine studenata GF u odgovor

na pojedina pitanja iz konceptualnog područja IS na posttestu.

44

Slika 35. Uspjeh i razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti resCRI skupine studenata OF u odgovor


Skupina OF u IS, najlošiji rezultat ima za 5. pitanje sa resCRI 0,50 te resCRI-0 0,49 iz

čega se moţe zaključiti kako su studenti pogaĎali odgovor te im nedostaje znanje iz IS kako bi

mogli shvatiti i razumijeti pitanje.

Slika 36. Uspjeh i razina uvjerenosti u reskaliranoj vrijednosti skupine studenata PTF u točan odgovor


45

Kada se pogleda vrijednost resCRI-0 za sva pitanja iz IS, za sve skupine, moţe se zaključiti

kako je ona oko 0,60 u gotovo svim skupinama što upućuje na pogaĎanje netočnih odgovora,

odnosno na nerazumijevanje i nedostatak znanja potrebnih fizikalnih koncepata iz konceptualnog

područja IS.

46

5. ZAKLJUČAK

Nakon provedene provjere i analize rezultata konceptualnog razumijevanja mehanike FCI

testom (predtest i posttest) i razine uvjerenosti u dane odgovore kod studenata prve godine

Elektrotehničkog fakulteta, GraĎevinskog i Prehrambeno-tehnološkog fakulteta te studenata prve

godine Odjela za fiziku na Sveučilištu J.J.Strossmayera u Osijeku, zaključak je da su studenti

elektrotehnike i računarstva te fizike zadovoljavajuće usvojili osnovne fizikalne koncepte iz

mehanike, dok su studenti prehrambene tehnologije i graĎevine pokazali loše odnosno

nedovoljno razumijevanje. Loši rezultati na predtestu i niska razina uvjerenosti u točne odgovore

ukazuje na postojanje pretkoncepcija i lošeg predznanja iz srednje i osnovne škole. Bolji rezultati

na posttestu i smanjena razina uvjerenosti u točne odgovore te povećana razina uvjerenosti u

netočne odgovore, rezultat je već postojećih pretkoncepcija koje nisu otklonjene, a znanje koja se

traţi na fakultetu je na većoj razini te studentima sloţenije pa postaju nesigurniji u svoje znanje,

no moţe biti i rezultat tradicionalnog načina predavanja. Takvi rezultati testa mogu biti i

posljedica motivacije, kako unutarnje tako i vanjske, za rješavanje FCI testa- predtesta i

posttesta.

Ovom analizom dokazano je kako u mehanici postoje brojne pretkoncepcije, a najviše, prema

ovoj analizi, ih je vezano uz identifikaciju sila, no i uz razumijevanje Newtonovih zakona

(aksioma) i kinematiku. Prilikom poučavanja mehanike, potrebno je pristupiti drugačijim

načinom predavanja od kojih je konstruktivistički način jedan od načina koji su pokazali

napredak u razumijevanju fizikalnih koncepata.

47

6. LITERATURA

[1] R. Krsnik, Suvremene ideje u metodici nastave fizike, Zagreb, 2008., str. 41. – 65.

[2] R. Krsnik, Učenik i učenje fizike (Što govore rezultati istraživanja), PMF, Zagreb, 2001.,

str. 7.

http://nastava.hfd.hr/simpozij/2001/2001-Krsnik.pdf

[3] Hestenes, Wells & Swackhammer, Force Concept Inventory, Phys. Teacher (1992).

[4] Halloun & Hestenes, Mechanics Diagnostics Test, Am. J. Phys. (1985).

[5] Hestenes & Wells, A Mechanics Baseline Test, Phys. Teacher, (1992).

[6] R. Beichner, Testing student interpretation of kinematics graphs, Am. J. Phys. (1994).

[7] Maloney et al., Conceptual Survey in Electricity and Magnetism, Phys. Educ. Res., Am. J.

Phys. Suppl., 69(2001)S12.

[8] R.J. Roedel, S. El-Ghazaly, T.R. Rhoads, E. El-Sharawy, The Wave Concept Inventory – an

assessment tool for courses in electromagnetic engineering, 28th Annual Frontiers in Education.

FIE (1998).

[9] P. Engelhardt, R. Beichner, Students´ understanding of direct current resistive electrical

circuits, A.J. Phys. (2004).

[10] S. Hasan, D. Bagayoko, E. Kelley, Misconceptions and the Certainty of Response Indeks

(CRI), Phys. Educ. (1999).

[11] L. Ding, R. Beichner, Approaches to data analysis of multiple-choice questions, Phys. Rev.

Special Topics-Phys. Educ.Res. 5, 020103 (2009).

[12] M. Planinić, Assessment of difficulties of some conceptual areas from electricity and

magnetism using the Conceptual Survey of Electricity and Magnetism, Am. J. Phys. 74 (12)

(2006).

http://nastava.hfd.hr/simpozij/2001/2001-Krsnik.pdf

48

[13] G.F. Kuder, M.W. Richardson, The theory of the estimation of test reliability, Psychmetrika

2, 151-160 (1937).

[14] Doran, R. Basic Measurement and Evaluation of Science Instruction, NSTA, Washington,

DC, 97-99 (1980).

[15] Planinić M., Komparativno istraživanje učeničkog razumijevanja nekih temeljnih koncepata

u mehanici i elektromagnetizmu, Doktorska disertacija, PMF, Zagreb, 2005.

49

7. ŢIVOTOPIS

RoĎena je 7. listopada 1989. godine u Vukovaru. Osnovnu školu upisala je 1996. godine u

osnovnu školu „Ante Starčević“ u Viljevu te ju završila 2004. godine. Opću gimnaziju je upisala

2004. godine u Donjem Miholjcu u „Srednja škola Donji Miholjac“. Maturirala je sa odličnim

uspjehom 2008. godine, a iste godine upisala Preddiplomski studij fizike na Sveučilištu

J.J.Strossmayera, Odjel za fiziku u Osijeku. Preddiplomski studij završila je 2011. godine, a

zatim iste godine upisuje Diplomski studij fizike i informatike.

50

8. DODATAK

Obrazac za odgovore:

51

Documents

PROCJENA RAZINE UVJERENOSTI STUDENATA U NEKE …mdjumic/uploads/diplomski/JAR06.pdf · 2017-10-27 · ii "Ovaj diplomski rad je izraĎen u Osijeku pod vodstvom izv. prof. dr. sc