Difficulties of items related to energy and matter: Implications for learning progression in high school chemistry

Understanding the development of high school students’ ideas and ways of reasoning about matter and energy is of central importance to foster meaningful learning in chemistry courses. Similarly it is critical to investigate student understanding of models and modeling. In this work, we used computer model-based assessment questions to investigate student understanding of: a) matter and energy, and b) models and modeling, in the context of nine different chemistry topics. The comparison of item difficulty across topics allowed us to elicit a possible learning progression for high school chemistry. The results of our study can inform the development of secondary school chemistry curricula.

ResumenLa comprensión de cómo se desarrollan las ideas y las formas de razonamiento de los estudiantes sobre los conceptos de materia y energía es de central importancia para favorecer el aprendizaje significativo en cursos de química. Es también crítico investigar la comprensión de los estudiantes sobre modelos y modelaje. En este trabajo utilizamos preguntas de evaluación basadas en modelos computacionales para investigar la comprensión de los estudiantes sobre: a) materia y energía, y b) modelos y modelaje, en el contexto de nueve temas diferentes de química. La comparación del nivel de dificultad de preguntas sobre diferentes temas nos permitió hacer visible una posible progresión de aprendizaje sobre temas de química en el bachillerato. Los resultados de nuestro estudio pueden informar el desarrollo de currículos de química en ese nivel educativo.