Chemistry education

Abstract: This study aimed to develop an e-module based on Problem Based Learning (PBL) assisted by Articulate Storyline on the topic of basic chemical laws for tenth-grade students and to examine its feasibility and practicality. The research employed the Research and Development (R&D) method with the 4D model, comprising Define, Design, Development, and Disseminate stages. The Define stage revealed that learning basic chemical laws at SMA Negeri 1 Percut Sei Tuan was still constrained by limited interactive media and low student engagement, based on a needs analysis involving 36 students. The Design stage produced an e-module built with Articulate Storyline covering five subtopics of basic chemical laws. In the Development stage, the e-module was validated by three material experts and three media experts, then trialed on one chemistry teacher and 36 students. The material and media validation obtained average percentages of 87.27% and 86.02%, both categorized as highly valid. The responses of the teacher and students reached 92.19% and 90.05%, both categorized as highly practical. These findings indicate that the developed e-module is feasible and practical for use as an alternative resource in basic chemical law instruction. Keyword: e-module, Problem Based Learning, Articulate Storyline, Basic Laws of Chemistry, 4D model. Abstrak: Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan e-modul berbasis Problem Based Learning (PBL) berbantuan Articulate Storyline pada materi hukum dasar kimia bagi peserta didik kelas X serta menguji tingkat kelayakan dan kepraktisannya. Penelitian ini menggunakan metode penelitian dan pengembangan (Research and Development/R&D) dengan model 4D yang terdiri atas tahap Define, Design, Development, dan Disseminate. Tahap Define menunjukkan bahwa pembelajaran materi hukum dasar kimia di SMA Negeri 1 Percut Sei Tuan masih terkendala keterbatasan media interaktif dan rendahnya keterlibatan peserta didik, berdasarkan analisis kebutuhan terhadap 36 peserta didik. Tahap Design menghasilkan rancangan e-modul menggunakan Articulate Storyline yang mencakup lima subbab materi hukum dasar kimia. Pada tahap Development, e-modul divalidasi oleh tiga ahli materi dan tiga ahli media, kemudian diujicobakan kepada satu guru kimia dan 36 peserta didik. Hasil validasi ahli materi dan ahli media masing-masing memperoleh persentase rata-rata sebesar 87,27% dan 86,02% dengan kategori sangat valid. Respon guru dan peserta didik masing-masing mencapai 92,19% dan 90,05% dengan kategori sangat praktis. Temuan ini menunjukkan bahwa e-modul yang dikembangkan layak dan praktis digunakan sebagai bahan ajar alternatif dalam pembelajaran materi hukum dasar kimia. Kata kunci: e-modul, Problem Based Learning, Articulate Storyline, Hukum-Hukum Dasar Kimia, model 4D.

چکیده: این پژوهش با هدف توسعه یک e-module مبتنی بر یادگیری مبتنی بر مسئله (Problem Based Learning - PBL) با کمک نرم‌افزار Articulate Storyline در موضوع قوانین پایه شیمی برای دانش‌آموزان پایه دهم و بررسی میزان قابلیت استفاده و عملی بودن آن انجام شد. روش پژوهش، تحقیق و توسعه (Research and Development - R&D) با مدل 4D شامل مراحل تعریف (Define)، طراحی (Design)، توسعه (Development) و انتشار (Disseminate) بود. در مرحله تعریف، مشخص شد که آموزش قوانین پایه شیمی در دبیرستان SMA Negeri 1 Percut Sei Tuan همچنان با محدودیت رسانه‌های تعاملی و مشارکت پایین دانش‌آموزان مواجه است که این امر بر اساس تحلیل نیازهای ۳۶ دانش‌آموز به دست آمد. در مرحله طراحی، یک e-module با استفاده از Articulate Storyline طراحی شد که پنج زیرموضوع از قوانین پایه شیمی را پوشش می‌دهد. در مرحله توسعه، e-module توسط سه متخصص محتوا و سه متخصص رسانه اعتبارسنجی شد و سپس بر روی یک معلم شیمی و ۳۶ دانش‌آموز آزمون گردید. اعتبارسنجی محتوا و رسانه به ترتیب میانگین درصدهای ۸۷٫۲۷٪ و ۸۶٫۰۲٪ را کسب کرد که هر دو در دسته بسیار معتبر قرار گرفتند. پاسخ‌های معلم و دانش‌آموزان به ترتیب به ۹۲٫۱۹٪ و ۹۰٫۰۵٪ رسید که هر دو در دسته بسیار عملی قرار گرفتند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که e-module توسعه‌یافته از نظر قابلیت استفاده و عملی بودن به عنوان منبع جایگزین در آموزش قوانین پایه شیمی مناسب است.

Abstract: This study aims to determine the effect of the Project Based Learning (PjBL) model combined with a scientific approach on students’ learning outcomes and skills in the reaction rate topic. The study was conducted at SMA Negeri 1 Pangkatan, North Sumatra, involving two classes, namely XI IPA 1 as the experimental class and XI IPA 2 as the control class. The experimental class was taught using the Project Based Learning model with a scientific approach, while the control class was taught using conventional learning. Data were collected through objective tests and observation sheets. The test instrument initially consisted of 40 multiple-choice questions and was analyzed through validity, reliability, difficulty level, and discrimination power tests. The data were analyzed using a right-tailed t-test after conducting normality and homogeneity tests. The results showed that the average posttest score of the experimental class was 82.85, while the control class obtained an average score of 69.14. Hypothesis testing produced a t-count of 7.07, which was greater than the t-table value of 1.99 at a significance level of 0.05, indicating a significant difference in learning outcomes between the two classes. The effect size analysis resulted in a Cohen’s d value of 1.19, categorized as a large effect. In addition, the average student skill score in the experimental class was 80.57, compared with 71.24 in the control class. These findings indicate that the implementation of Project Based Learning with a scientific approach contributes to improved learning outcomes and student skills in learning the reaction rate topic. Keywords: Project Based Learning, Scientific Approach, Learning Outcomes, Student Skills, Reaction Rate. Abstrak: Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh model Project Based Learning (PjBL) yang dipadukan dengan pendekatan saintifik terhadap hasil belajar dan keterampilan siswa pada materi laju reaksi. Penelitian dilaksanakan di SMA Negeri 1 Pangkatan, Sumatera Utara, dengan melibatkan dua kelas, yaitu kelas XI IPA 1 sebagai kelas eksperimen dan XI IPA 2 sebagai kelas kontrol. Kelas eksperimen diberikan pembelajaran menggunakan model Project Based Learning dengan pendekatan saintifik, sedangkan kelas kontrol menggunakan pembelajaran konvensional. Pengumpulan data dilakukan melalui instrumen tes dan lembar observasi. Instrumen tes terdiri dari 40 soal pilihan ganda yang terlebih dahulu dianalisis melalui uji validitas, reliabilitas, tingkat kesukaran, dan daya pembeda. Data penelitian dianalisis menggunakan uji-t pihak kanan setelah dilakukan uji normalitas dan homogenitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rata-rata nilai posttest kelas eksperimen sebesar 82,85, sedangkan kelas kontrol sebesar 69,14. Hasil uji hipotesis memperoleh nilai t-hitung sebesar 7,07 yang lebih besar daripada t-tabel sebesar 1,99 pada taraf signifikansi 0,05, sehingga menunjukkan adanya perbedaan hasil belajar yang signifikan antara kedua kelas. Analisis effect size menghasilkan nilai Cohen’s d sebesar 1,19 yang termasuk dalam kategori besar. Selain itu, rata-rata nilai keterampilan siswa pada kelas eksperimen sebesar 80,57, sedangkan kelas kontrol sebesar 71,24. Hasil tersebut menunjukkan bahwa penerapan model Project Based Learning dengan pendekatan saintifik memberikan pengaruh terhadap peningkatan hasil belajar dan keterampilan siswa pada materi laju reaksi. Kata kunci: Project Based Learning, Pendekatan Saintifik, Hasil Belajar, Keterampilan Siswa, Laju Reaksi.

چکیده: این پژوهش با هدف تعیین تأثیر مدل یادگیری مبتنی بر پروژه (PjBL) همراه با رویکرد علمی بر نتایج یادگیری و مهارت‌های دانش‌آموزان در مبحث سرعت واکنش انجام شده است. این مطالعه در دبیرستان دولتی شماره ۱ پانگاتان، سوماترای شمالی، با مشارکت دو کلاس، یعنی XI IPA 1 به عنوان کلاس آزمایش و XI IPA 2 به عنوان کلاس کنترل، اجرا گردید. کلاس آزمایش با استفاده از مدل یادگیری مبتنی بر پروژه همراه با رویکرد علمی آموزش دید، در حالی که کلاس کنترل با روش آموزش متداول تدریس شد. داده‌ها از طریق آزمون‌های عینی و برگه‌های مشاهده جمع‌آوری شد. ابزار آزمون در ابتدا شامل ۴۰ سؤال چندگزینه‌ای بود و از نظر روایی، پایایی، سطح دشواری و قدرت تمایز مورد تحلیل قرار گرفت. داده‌ها پس از انجام آزمون نرمال بودن و همگنی، با استفاده از آزمون t یک‌طرفه (سمت راست) تحلیل شدند. نتایج نشان داد که میانگین نمره پس‌آزمون کلاس آزمایش ۸۲٫۸۵ و کلاس کنترل ۶۹٫۱۴ بود. آزمون فرضیه مقدار t محاسبه‌شده را ۷٫۰۷ نشان داد که از مقدار t جدول (۱٫۹۹) در سطح معناداری ۰٫۰۵ بیشتر بود و این امر نشان‌دهنده تفاوت معنادار در نتایج یادگیری بین دو کلاس است. تحلیل اندازه‌ی اثر، مقدار d کوهن را ۱٫۱۹ به دست داد که در دسته‌ی بزرگ قرار می‌گیرد. علاوه بر این، میانگین نمره مهارت دانش‌آموزان در کلاس آزمایش ۸۰٫۵۷ و در کلاس کنترل ۷۱٫۲۴ بود. این یافته‌ها نشان می‌دهد که اجرای مدل یادگیری مبتنی بر پروژه با رویکرد علمی به بهبود نتایج یادگیری و مهارت‌های دانش‌آموزان در مبحث سرعت واکنش کمک می‌کند.

Organic chemistry occupies a contested place in pre-health education: required of nearly all premedical students, experienced as difficult, and justified on grounds that it “teaches you to think”, a claim too vague to evaluate or teach toward deliberately. Existing frameworks do not resolve this tension. This paper adopts a conceptual analysis approach, drawing on Ausubel's rote/meaningful learning distinction and the traditional transfer-of-learning literature, to propose impactful learning as a third pedagogical stage following rote and meaningful learning. Impactful learning is defined as the stage where procedural and reasoning skills exercised in mastering a discipline's content become generalizable cognitive tools deployable outside that discipline. Three key concepts are examined: the unit of transfer (the cognitive procedure, not the content), the extraction dimension (detachment of a practiced operation from the content that trained it), and the conditions under which such transfer becomes pedagogically achievable. These concepts are developed through three organic chemistry tasks as worked examples—resonance structures as constraint-satisfaction reasoning, reaction mechanisms as iterative-hypothesis testing, and stereochemistry as symbolic-to-spatial translation—each mapped onto a corresponding form of clinical reasoning. We further propose a four-step explicit transfer scaffolding model (Name, Perform, Bridge, Generate) as a testable methodological companion, grounded in Gick and Holyoak's analogical transfer research and Detterman's critique of spontaneous far transfer. The paper argues that naming impactful learning as a distinct pedagogical target, rather than assuming it as an automatic byproduct of meaningful understanding, has direct implications for instructional design and assessment in service courses across STEM disciplines.

شیمی آلی جایگاهی مناقشه‌برانگیز در آموزش پیش‌سلامت دارد: تقریباً برای همه دانشجویان پیش‌پزشکی الزامی است، به‌عنوان درسی دشوار تجربه می‌شود و با این توجیه که «به شما یاد می‌دهد چگونه فکر کنید» توجیه می‌شود؛ ادعایی که بیش از حد مبهم است تا بتوان آن را ارزیابی یا به‌طور هدفمند تدریس کرد. چارچوب‌های موجود این تنش را حل نمی‌کنند. این مقاله با اتخاذ رویکرد تحلیل مفهومی و با بهره‌گیری از تمایز یادگیری طوطی‌وار/معنادار آوسوبل و ادبیات سنتی انتقال یادگیری، یادگیری تأثیرگذار را به‌عنوان مرحله سوم آموزشی پس از یادگیری طوطی‌وار و معنادار پیشنهاد می‌کند. یادگیری تأثیرگذار به‌عنوان مرحله‌ای تعریف می‌شود که در آن مهارت‌های رویه‌ای و استدلالی که در تسلط بر محتوای یک رشته تمرین شده‌اند، به ابزارهای شناختی قابل تعمیم تبدیل می‌شوند که می‌توان آن‌ها را خارج از آن رشته به کار برد. سه مفهوم کلیدی بررسی می‌شوند: واحد انتقال (فرآیند شناختی، نه محتوا)، بُعد استخراج (جدا شدن یک عملیات تمرین‌شده از محتوایی که آن را آموزش داده است) و شرایطی که تحت آن چنین انتقالی از نظر آموزشی قابل تحقق می‌شود. این مفاهیم از طریق سه تکلیف شیمی آلی به‌عنوان مثال‌های حل‌شده توسعه می‌یابند—ساختارهای رزونانسی به‌عنوان استدلال ارضای محدودیت، مکانیسم‌های واکنش به‌عنوان آزمون فرضیه تکرارشونده و استریوشیمی به‌عنوان ترجمه نمادین به فضایی—که هر یک بر نوعی استدلال بالینی متناظر نگاشته می‌شوند. همچنین، یک مدل چهارمرحله‌ای صریح برای پشتیبانی انتقال (Name, Perform, Bridge, Generate) به‌عنوان یک همراه روش‌شناختی قابل آزمون، مبتنی بر پژوهش انتقال قیاسی Gick و Holyoak و نقد Detterman بر انتقال دور خودانگیخته، پیشنهاد می‌شود. مقاله استدلال می‌کند که نام‌گذاری یادگیری تأثیرگذار به‌عنوان هدف آموزشی متمایز، به‌جای فرض گرفتن آن به‌عنوان محصول جانبی خودکار فهم معنادار، پیامدهای مستقیمی برای طراحی آموزشی و ارزشیابی در دروس خدماتی در سراسر رشته‌های STEM دارد.

This descriptive qualitative study aims to analyze the integration of Problem-Based Learning (PBL) and mobile technology in enhancing critical thinking skills within chemistry education. Utilizing a Systematic Literature Review (SLR) method guided by the PRISMA protocol, a systematic search was conducted across the Scopus database, filtering 1,817 initial articles down to 14 studies that met the inclusion criteria. The review findings indicate that the use of mobile learning, such as 3D MAR applications and interactive Android e-modules, contributes positively to students' spatial visualization skills. Meanwhile, the implementation of PBL models, such as Socratic-PBL, is shown to cultivate scientific argumentation and in-depth problem-solving skills. However, the literature synthesis reveals a significant instructional gap; most studies apply mobile technology and PBL in isolation, with only 14.3% integrating both approaches. Spatial visualization technologies like Mobile Augmented Reality (MAR) have not been empirically integrated into structured PBL inquiry syntaxes. This study concludes with the vital importance of designing future mobile learning platforms that combine contextual PBL syntaxes with interactive 3D visualizations to comprehensively facilitate students' cognitive reasoning.

این مطالعه کیفی توصیفی با هدف تحلیل ادغام یادگیری مبتنی بر مسئله (PBL) و فناوری سیار در ارتقای مهارت‌های تفکر انتقادی در آموزش شیمی انجام شده است. با بهره‌گیری از روش مرور نظام‌مند متون (SLR) و با راهنمایی پروتکل PRISMA، جستجوی نظام‌مندی در پایگاه داده Scopus صورت گرفت که از میان ۱۸۱۷ مقاله اولیه، ۱۴ مطالعه واجد شرایط وارد تحلیل شدند. یافته‌های مرور نشان می‌دهد که استفاده از یادگیری سیار، مانند برنامه‌های ۳D MAR و ماژول‌های الکترونیکی تعاملی اندروید، تأثیر مثبتی بر مهارت‌های تجسم فضایی دانش‌آموزان دارد. در همین حال، اجرای مدل‌های PBL مانند Socratic-PBL باعث پرورش استدلال علمی و مهارت‌های حل مسئله عمیق می‌شود. با این حال، سنتز ادبیات پژوهش‌ها شکاف قابل توجهی را در آموزش نشان می‌دهد؛ اکثر مطالعات فناوری سیار و PBL را به صورت مجزا به کار برده‌اند و تنها ۱۴.۳٪ هر دو رویکرد را به طور همزمان ادغام کرده‌اند. فناوری‌های تجسم فضایی مانند Mobile Augmented Reality (MAR) به طور تجربی در ساختارهای جستجوی PBL ساختاریافته ادغام نشده‌اند. این مطالعه با تأکید بر اهمیت اساسی طراحی پلتفرم‌های آینده یادگیری سیار که نحوهای PBL زمینه‌مند را با تجسم‌های تعاملی سه‌بعدی ترکیب می‌کنند، به منظور تسهیل جامع استدلال شناختی دانش‌آموزان، به پایان می‌رسد.

This paper presents two case studies in a research-intensive, high-tariff entry university in the North-East of England where the Thinking Environment (TE) approach was used in small group tutorials in Chemistry and Mathematics. The case studies investigated whether the TE could be used as an active pedagogy to facilitate a supportive atmosphere where all students felt able to voice their thoughts. An exploratory, concurrent mixed methods design was used, collecting data from peer-observation of sessions, a self-reflection journal for tutors and a survey of students. Quantitative data were analysed using descriptive statistics and qualitative data analysed using inductive thematic analysis, with the findings integrated at the data interpretation stage. The study found that the TE approach encouraged active engagement from students, provided an equal opportunity for all students to voice their thinking and created conditions supportive of higher-order thinking over an extended period of time. Both students and tutors acknowledged that the TE approach could be uncomfortable to begin with and that repeated practice was required to become more accustomed to the approach. The paper presents important learning for the implementation of the TE as a pedagogical approach that creates conditions supportive of higher-order thinking and creates a encouraging atmosphere where students feel able to voice their thoughts.

این مقاله به ارائه دو مطالعه موردی در یک دانشگاه پژوهش‌محور با ورودی با سطح بالای پذیرش در شمال‌شرق انگلستان می‌پردازد که در آن رویکرد محیط تفکر (Thinking Environment - TE) در جلسات آموزشی گروه‌های کوچک در رشته‌های شیمی و ریاضیات به کار گرفته شد. این مطالعات موردی بررسی کردند که آیا TE می‌تواند به عنوان یک روش تدریس فعال برای ایجاد فضایی حمایتی که در آن همه دانشجویان احساس توانایی در بیان افکار خود داشته باشند، مورد استفاده قرار گیرد یا خیر. یک طرح پژوهشی ترکیبی اکتشافی و همزمان به کار گرفته شد که داده‌ها را از مشاهده همتایان از جلسات، دفترچه خودبازتابی برای مدرسین و پرسشنامه‌ای برای دانشجویان جمع‌آوری کرد. داده‌های کمی با استفاده از آمار توصیفی و داده‌های کیفی با استفاده از تحلیل تماتیک استقرایی تحلیل شدند و یافته‌ها در مرحله تفسیر داده‌ها ادغام گردیدند. نتایج مطالعه نشان داد که رویکرد TE موجب تشویق مشارکت فعال دانشجویان، فراهم‌سازی فرصت برابر برای بیان افکار همه دانشجویان و ایجاد شرایطی حمایت‌کننده از تفکر سطوح بالاتر در یک بازه زمانی طولانی‌تر می‌شود. هم دانشجویان و هم مدرسین اذعان داشتند که رویکرد TE در ابتدا می‌تواند ناراحت‌کننده باشد و تمرین مکرر برای عادت کردن به این رویکرد ضروری است. این مقاله نکات مهمی را برای اجرای TE به عنوان یک رویکرد آموزشی که شرایط حمایت‌کننده از تفکر سطوح بالاتر را ایجاد می‌کند و فضایی تشویق‌کننده برای بیان افکار دانشجویان فراهم می‌آورد، ارائه می‌دهد.

Introduction Promoting scientific argumentation in the context of socio-scientific issues remains a major challenge in science education. Artificial intelligence offers new opportunities to provide adaptive feedback on students’ written arguments; however, little is known about learners’ perceptions of hybrid learning environments that combine AI-supported feedback with peer feedback under authentic classroom conditions. This study presents the development and pilot evaluation of SMOKEChem, a web-based learning environment designed to foster scientific argumentation through AI-supported and collaborative feedback processes. Methods An exploratory mixed-methods design was employed to investigate learners’ perceptions of SMOKEChem during regular chemistry lessons. A total of 130 secondary school students (mean age = 15 years) participated in the study. Quantitative data were collected using questionnaires assessing technology acceptance, cognitive load, and chatbot usability, while qualitative responses explored students’ perceptions of peer feedback. Results The findings indicate that SMOKEChem was perceived as useful, user-friendly, and cognitively balanced, with low levels of extraneous cognitive load and high levels of germane cognitive load. Furthermore, students perceived AI-supported and peer feedback as fulfilling complementary functions: acceptance and usability data indicate that AI provided immediate, structured guidance for revising arguments, while qualitative data on peer feedback point to dialogic reflection, perspective-taking, and collaborative knowledge construction. Discussion The findings provide initial empirical evidence that hybrid feedback designs combining AI-supported and peer feedback can effectively support scientific argumentation in socio-scientific contexts. The complementary strengths of both feedback sources highlight the potential of integrating AI into collaborative learning environments rather than replacing peer interaction. These results provide practical implications for the design of AI-supported argumentation environments and inform future research on hybrid feedback approaches in science education.

مقدمه: ارتقای استدلال علمی در زمینه مسائل اجتماعی-علمی همچنان یکی از چالش‌های عمده در آموزش علوم به‌شمار می‌رود. هوش مصنوعی فرصت‌های جدیدی را برای ارائه بازخورد تطبیقی بر استدلال‌های نوشتاری دانش‌آموزان فراهم می‌کند؛ با این حال، اطلاعات اندکی درباره ادراک یادگیرندگان از محیط‌های یادگیری ترکیبی که بازخورد مبتنی بر هوش مصنوعی را با بازخورد همتایان در شرایط واقعی کلاس درس تلفیق می‌کنند، وجود دارد. این مطالعه به معرفی توسعه و ارزیابی اولیه SMOKEChem، یک محیط یادگیری مبتنی بر وب که با هدف تقویت استدلال علمی از طریق فرآیندهای بازخورد مبتنی بر هوش مصنوعی و همکاری طراحی شده است، می‌پردازد. روش‌ها: یک طرح اکتشافی آمیخته برای بررسی ادراک یادگیرندگان از SMOKEChem در جریان کلاس‌های معمول شیمی به‌کار گرفته شد. در مجموع ۱۳۰ دانش‌آموز دبیرستانی (میانگین سنی = ۱۵ سال) در این پژوهش شرکت کردند. داده‌های کمی از طریق پرسشنامه‌هایی درباره پذیرش فناوری، بار شناختی و قابلیت استفاده چت‌بات گردآوری شد و پاسخ‌های کیفی به بررسی ادراک دانش‌آموزان از بازخورد همتایان پرداخت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که SMOKEChem به‌عنوان ابزاری مفید، کاربرپسند و دارای تعادل شناختی ادراک شد و سطوح بار شناختی بیرونی پایین و بار شناختی سازنده بالایی را نشان داد. افزون بر این، دانش‌آموزان بازخورد مبتنی بر هوش مصنوعی و بازخورد همتایان را دارای کارکردهای مکمل تلقی کردند: داده‌های پذیرش و قابلیت استفاده نشان داد که هوش مصنوعی راهنمایی فوری و ساختاریافته‌ای برای بازنگری استدلال‌ها ارائه می‌دهد، در حالی که داده‌های کیفی درباره بازخورد همتایان به بازتاب گفت‌وگویی، دیدگاه‌پذیری و ساخت دانش مشارکتی اشاره داشت. بحث: یافته‌ها شواهد تجربی اولیه‌ای ارائه می‌دهند که طراحی بازخورد ترکیبی با ادغام بازخورد مبتنی بر هوش مصنوعی و بازخورد همتایان می‌تواند به‌طور مؤثری از استدلال علمی در زمینه‌های اجتماعی-علمی حمایت کند. نقاط قوت مکمل هر دو منبع بازخورد، پتانسیل ادغام هوش مصنوعی در محیط‌های یادگیری مشارکتی به‌جای جایگزینی تعامل همتایان را برجسته می‌کند. این نتایج پیامدهای عملی برای طراحی محیط‌های استدلال مبتنی بر هوش مصنوعی داشته و پژوهش‌های آتی درباره رویکردهای بازخورد ترکیبی در آموزش علوم را هدایت می‌کند.

Students’ understanding of atomistic concepts remains a central challenge in chemistry education, specifically because it requires the articulation between macroscopic, submicroscopic, and symbolic representations. This study assessed Moroccan upper secondary students’ understanding of atomistic concepts, combined with the investigation of learning practices associated with their scores. The instrument (32 items) showed satisfactory internal consistency, strong item discrimination, and appropriate range of item difficulty. Students’ scores were moderate, with significant differences by grade level and academic track, digital tool, tutoring type, and selfassessment. Exploratory factor analysis suggested a three-dimensional construct involving structural representations and quantitative chemistry, ionic classification and nomenclature, and fundamental atomic concepts. The study findings support the use of diagnostic assessment to identify students’ misconceptions about atomistic concepts.

درک دانش‌آموزان از مفاهیم اتمیستیک همچنان یکی از چالش‌های اساسی در آموزش شیمی است، به‌ویژه به این دلیل که مستلزم پیوند میان بازنمایی‌های ماکروسکوپی، زیرمیکروسکوپی و نمادین می‌باشد. این پژوهش به ارزیابی درک دانش‌آموزان دبیرستانی مراکشی از مفاهیم اتمیستیک، همراه با بررسی شیوه‌های یادگیری مرتبط با نمرات آن‌ها پرداخت. ابزار مورد استفاده (۳۲ گویه) از نظر پایایی درونی رضایت‌بخش، قدرت تمایز گویه‌ها بالا و دامنه مناسبی از دشواری گویه‌ها برخوردار بود. نمرات دانش‌آموزان در حد متوسط بود و تفاوت معناداری بر اساس پایه تحصیلی و رشته تحصیلی، ابزار دیجیتال، نوع آموزش تکمیلی و خودارزیابی مشاهده شد. تحلیل عاملی اکتشافی، ساختاری سه‌بعدی را پیشنهاد داد که شامل بازنمایی‌های ساختاری و شیمی کمی، طبقه‌بندی و نام‌گذاری یونی و مفاهیم بنیادی اتمی می‌شود. یافته‌های پژوهش از کاربرد ارزیابی تشخیصی برای شناسایی تصورات نادرست دانش‌آموزان درباره مفاهیم اتمیستیک حمایت می‌کند.

This study reviews STEM Education: Shaping Future Learning Practices in the Age of AI, edited by Elmas and Akarsu and published by Palgrave Macmillan in 2026. The review examines how the book conceptualizes the transformation of STEM education in the age of artificial intelligence (AI) and evaluates the opportunities and limitations of its approach from the perspective of chemistry education. Consisting of fourteen chapters, the book was examined in terms of context and purpose, relevance to its target audience, timeliness and contribution to the literature, content, and theoretical, methodological, and practical strengths and limitations. The review indicates that the book considers AI not merely as a technological innovation but in relation to teacher education, teacher and student roles, engineering design, assessment, ethics, equity, real-life problems, and socioecological dimensions. AI is positioned as a means of supporting pedagogical and cognitive processes rather than replacing teachers or students. The chapter on teaching chemical reactions particularly illustrates the use of AI in chemistry education. However, a more holistic conceptual framework connecting the chapters and stronger empirical evidence on learning outcomes are needed. Overall, the book provides a timely, multidimensional, and critical reference for STEM, science, and chemistry education.

این مطالعه به بررسی کتاب آموزش STEM: شکل‌دهی به شیوه‌های یادگیری آینده در عصر هوش مصنوعی، به سردبیری Elmas و Akarsu و منتشرشده توسط Palgrave Macmillan در سال ۲۰۲۶ می‌پردازد. این مرور، نحوه مفهوم‌پردازی کتاب از تحول آموزش STEM در عصر هوش مصنوعی (AI) را مورد بررسی قرار داده و فرصت‌ها و محدودیت‌های رویکرد آن را از منظر آموزش شیمی ارزیابی می‌کند. کتاب متشکل از چهارده فصل است و از نظر زمینه و هدف، ارتباط با مخاطبان هدف، به‌هنگام بودن و سهم در ادبیات، محتوا و نقاط قوت و ضعف نظری، روش‌شناختی و عملی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مرور نشان می‌دهد که کتاب، هوش مصنوعی را صرفاً به عنوان یک نوآوری فناورانه در نظر نمی‌گیرد، بلکه آن را در ارتباط با آموزش معلمان، نقش‌های معلم و دانش‌آموز، طراحی مهندسی، ارزشیابی، اخلاق، عدالت، مسائل واقعی و ابعاد اجتماعی‌ـ‌اکولوژیکی بررسی می‌کند. هوش مصنوعی به عنوان ابزاری برای حمایت از فرایندهای آموزشی و شناختی، نه جایگزینی معلمان یا دانش‌آموزان، مطرح می‌شود. فصل مربوط به آموزش واکنش‌های شیمیایی به طور خاص کاربرد هوش مصنوعی در آموزش شیمی را نشان می‌دهد. با این حال، چارچوب مفهومی جامع‌تر برای پیوند دادن فصل‌ها و شواهد تجربی قوی‌تر درباره پیامدهای یادگیری مورد نیاز است. در مجموع، این کتاب مرجع به‌هنگام، چندبعدی و انتقادی برای آموزش STEM، علوم و شیمی فراهم می‌کند.

This study investigated how written and video laboratory reports are associated with pre-service science teachers’ engagement and experiences in a chemistry laboratory. Designed as an embedded single-case study, the research was conducted with 45 pre-service science teachers enrolled in a Chemistry I laboratory course at a state university. During the semester, the participants completed five experiments and prepared written reports for two experiments and video reports for three experiments. Data were collected through semi-structured interviews and Comparative Item Form (CIF) adapted from the Student Engagement in the General Chemistry Laboratory Survey. The comparative item responses showed that students associated video reports more strongly with several cognitive and behavioral engagement experiences. The emotional findings were mixed, as video reports were associated with both greater interest and stronger feelings of anxiety and concern. They stated that video reports supported repeated viewing, careful use of laboratory materials, correct application of laboratory techniques, and more active participation in the laboratory process. The students also described video reports as enjoyable and instructive, although some experienced anxiety and stress during video recording. Overall, the study suggests that video laboratory reports can be used as an alternative or complementary reporting format to support student engagement in chemistry laboratory courses.

این مطالعه به بررسی ارتباط گزارش‌های آزمایشگاهی نوشتاری و ویدیویی با میزان مشارکت و تجارب دانشجویان معلم علوم در آزمایشگاه شیمی پرداخت. این پژوهش به صورت مطالعه موردی تک‌موردی تعبیه‌شده طراحی شد و با ۴۵ دانشجوی معلم علوم که در درس آزمایشگاه شیمی ۱ در یک دانشگاه دولتی ثبت‌نام کرده بودند، انجام گرفت. در طول نیم‌سال تحصیلی، شرکت‌کنندگان پنج آزمایش انجام دادند و برای دو آزمایش گزارش نوشتاری و برای سه آزمایش گزارش ویدیویی تهیه کردند. داده‌ها از طریق مصاحبه‌های نیمه‌ساختاریافته و فرم مقایسه‌ای آیتم (CIF) که از پرسشنامه مشارکت دانشجویی در آزمایشگاه شیمی عمومی اقتباس شده بود، گردآوری شد. پاسخ‌های مقایسه‌ای آیتم‌ها نشان داد که دانشجویان گزارش‌های ویدیویی را با تجارب مشارکتی شناختی و رفتاری بیشتری مرتبط می‌دانستند. یافته‌های هیجانی متنوع بود؛ به‌طوری‌که گزارش‌های ویدیویی با علاقه بیشتر و همچنین احساسات قوی‌تر اضطراب و نگرانی همراه بود. دانشجویان اظهار داشتند که گزارش‌های ویدیویی امکان مشاهده مکرر، استفاده دقیق از مواد آزمایشگاهی، کاربرد صحیح تکنیک‌های آزمایشگاهی و مشارکت فعال‌تر در فرایند آزمایشگاه را فراهم می‌کند. همچنین گزارش‌های ویدیویی را لذت‌بخش و آموزنده توصیف کردند، هرچند برخی در هنگام ضبط ویدیو دچار اضطراب و استرس شدند. به طور کلی، این مطالعه نشان می‌دهد که گزارش‌های آزمایشگاهی ویدیویی می‌تواند به عنوان قالب جایگزین یا مکمل گزارش‌نویسی برای حمایت از مشارکت دانشجویان در دروس آزمایشگاه شیمی مورد استفاده قرار گیرد.