Aps-ajp-11-1001-Book indb

2. Evidence of learning physics processes
Progress in the understanding of the processes of science
is achieved similar to the understanding of the content.
Below I describe a part of the study done in the fall of
2003 with the students in the “Development of Ideas in
Physical Science.” There were ten students in the course
working on their MS in Science Education+teacher certifi-
cation in physics or chemistry. The part of the study de-
scribed here investigated the following question: Could the
students differentiate between different scientific process el-
ements such as observational experiments, explanations, pre-
dictions, and testing experiments, and follow the logic of
hypotheticodeductive reasoning while reading the book
“Physics, the Human Adventure”
关
49
兴 and reflecting on the
classroom experiences?
To answer this question, first submissions of each weekly
report were coded with five categories for the instances when
students demonstrated:
共a兲 an ability to differentiate between
observations and explanations;
共b兲 an ability to differentiate
between explanations and predictions;
共c兲 an ability to differ-
entiate between observational and testing experiments;
共d兲 an
ability to relate the testing experiment to the prediction; and
共e兲 explicit hypothetical-deductive reasoning 共if the hypoth-
esis is correct, and we do such and such, then such and such
should happen, but it did not happen therefore we need to
revise the hypothesis, examine assumptions, collect more
data, etc.
兲. An explanation was a statement related to the
patterns in the observed phenomenon, while the prediction
involved using an explanation to predict the outcome of a
testing experiment. Instances where students confused ele-
EUGENIA ETKINA
PHYS. REV. ST PHYS. EDUC. RES. 6, 020110
共2010兲
020110-18
Teacher Education in Physics
120

---

ments in codes
共a兲–共d兲 were coded as well. Examples of the
statements coded for understanding or confusion for the
above categories are shown in Appendix C.
Two raters discussed the codes, then coded student work
for one assignment separately, and then discussed the coding
again. When their agreement reached 100% after the discus-
sion, they proceeded scoring the rest of the assignments. The
agreement for those without the discussion was around 80%.
The results of the coding indicated that, in assignment no. 1,
9 out of 10 students confused observations with explana-
tions; only one did not make this mistake. By assignment no.
8, none of the students made a mistake confusing an obser-
vation with an explanation.
Differentiating between explanations and predictions
turned out to be a more difficult task. During the first assign-
ment, only two students attempted to write about predictions
and both of them confused these with explanations. In the
second week, nine students used these elements and three
were successful. The trend continued: in assignment no. 6 of
the course, every student was writing about explanations and
predictions and 8 out of 10 correctly differentiated between
them in most cases. Sometimes, on the same assignment, a
student would distinguish between explanations and predic-
tions for one idea and then confuse them for another idea.
Relating predictions to testing experiments was another
challenge. During the second week, only two students de-
scribed what predictions scientists made before performing