Success on Algorithmic and LOCS vs. Conceptual Chemistry Exam Questions

Abstract

The performance of freshman science, engineering, and in-service teacher students in three Israeli and American universities on algorithmic, lower-order cognitive skills (LOCS), and conceptual chemistry exam questions was investigated. The driving force for the study was an interest in moving chemistry instruction from an algorithm-oriented factual recall approach dominated by LOCS to a decision-making, problem-solving, and critical thinking approach dominated by higher-order cognitive skills (HOCS). Students' responses to the specially designed algorithmic, LOCS, and conceptual exam questions were scored and analyzed for correlations and for differences between the means within and across universities by the question's category. The main findings were: (1) students in all three universities performed consistently on each of the three categories in the order of algorithmic > LOCS > conceptual questions, (2) success on algorithmic does not imply success on conceptual, or even on LOCS questions, and (3) students taught in small classes outperformed by far those in large lecture sessions in all three categories. The implied paradigm shift from an algorithmic/LOCS to a conceptual/HOCS orientation should be moved from a research-based theoretical domain to actual implementation in order for a meaningful improvement of chemistry teaching to occur.

Análisis de contenido de las pruebas de acceso a la universidad en la asignatura de Química en Andalucía

“…En este sentido, la taxonomía planteada por Smith et al (2010) mantiene, como valor añadido, el intento de integrar distintas perspectivas. Así, serían las preguntas de Definición las que implicarían un mayor grado de recuerdo o retención de información, mientras que las Conceptuales serían las que incorporarían un mayor grado de demanda tipo HOCS, en términos de Zoller (Zoller et al, 1995), y de destrezas de análisis, evaluación y creación, en términos de Anderson y Krathwohl (2001). Es precisamente este intento integrador el que, como veremos, nos ha llevado a utilizar dicho esquema como uno de los criterios de clasificación empleados en el estudio.…”

“…Estas preguntas de tipo "Algorítmicas" eran, en su totalidad, de carácter cuantitativo, y centradas en la resolución de problemas tipo. Son por tanto preguntas que podríamos clasificar como LOCS en los términos propuestos por Zoller et al (1995). No se incluyen, sin embargo, otro tipo de 466 preguntas cuantitativas de carácter más abierto y orientadas a mostrar la creatividad de los estudiantes y su capacidad para resolver problemas novedosos, no necesariamente complejos.…”

“…De hecho, existe evidencia de que muchos alumnos que son capaces de resolver problemas de tipo algorítmicos, fallan a la hora de afrontar preguntas conceptuales, sencillamente porque no están familiarizados con tal tipo de preguntas (Zoller et al, 1995;Nakheh et al, 1996). Sin embargo, esos mismos trabajos parecen apuntar a que el alumnado, una vez que se habitúa en clase a afrontar preguntas de ese tipo, mejora ostensiblemente en su capacidad para resolver preguntas de esa naturaleza, aun cuando sean de mayores exigencias cognitivas.…”

“…Sin embargo, esos mismos trabajos parecen apuntar a que el alumnado, una vez que se habitúa en clase a afrontar preguntas de ese tipo, mejora ostensiblemente en su capacidad para resolver preguntas de esa naturaleza, aun cuando sean de mayores exigencias cognitivas. Así mismo, parecen indicar que dicha capacidad influye positivamente en las actitudes del alumnado hacia la química y en su habilidad para resolver preguntas algorítmicas (Zoller et al, 1995;Nakheh et al, 1996).…”

Assessing Conceptual versus Algorithmic Knowledge: Are We Engendering New Myths in Chemical Education?

“…Sawrey showed that difficulties with conceptual items were found for students with both high and low performance on traditional quantitative items (3). Nakhleh and coworkers carried out a series of studies that further established the gap between conceptual understandings and algorithmic problem solving skills and sought pedagogies to mediate that gap (4)(5)(6)(7)(8). More recent work by Niaz (9) and Cracolice (10) continues to identify ways in which conceptual knowledge lags behind algorithmic knowledge in chemistry students.…”