Entwicklung, Evaluierung und Demonstration der Verwendung einer konzeptionellen Umfrage zu mechanischen Wellen

Ein Verständnis von mechanischen Wellen ist eine Voraussetzung für das Studium vieler Themen in der fortgeschrittenen Physik und in vielen anderen Disziplinen. Es gab viele Forschungsstudien zu mechanischen Wellen, die alle gezeigt haben, dass Schüler Schwierigkeiten mit den grundlegenden Konzepten haben. Daher ist es für Lehrer nützlich, die Vorstellungen ihrer Schüler zu diagnostizieren, um geeignete Unterrichtsmaterialien für ihre Klassen vorzubereiten – wenn möglich, bevor sie in den Unterricht eintreten. Zu diesem Zweck wurden viele diagnostische Instrumente entwickelt, oft in Form von Multiple-Choice-Tests. In dieser Studie haben wir den offenen Wave Diagnostic Test verwendet, um in einem evolutionären Prozess eine multiple-choice konzeptionelle Umfrage zu entwickeln. Der zweijährige Entwicklungsprozess umfasste offene Umfragen und Interviews mit 299 thailändischen und 88 australischen Schülern. Die endgültige Version, die als Mechanical Waves Conceptual Survey bekannt ist, wurde 632 australischen Schülern von der High School bis zum zweiten Studienjahr an der Universität und 270 thailändischen High School Schülern vorgelegt. Standardstatistische Analysen zeigen, dass die Umfrage zuverlässig und gültig ist. Weitere Validitätsprüfungen, einschließlich Konsultationen mit Experten, wurden ebenfalls durchgeführt. Die Umfrage hat vier Unterthemen – Ausbreitung, Überlagerung, Reflexion und stehende Wellen – und die Lehrer können die für ihre Schüler relevanten Unterthemen auswählen. In diesem Papier demonstrieren wir auch die Verwendung einer typischen Umfragefrage, um das konzeptionelle Verständnis der Schüler zu testen und häufige alternative Vorstellungen zu identifizieren.