Pemahaman konseptual dari sirkuit listrik dalam pendidikan teknik menengah kejuruan: Menggabungkan instruksi tradisional dengan pembelajaran inquiry dalam laboratorium virtual

Latar belakang

Secara tradisional, kurikulum teknik tentang rangkaian listrik yang digunakan instruksi buku dan tangan-on pelajaran, yang pendekatan yang efektif untuk mengajar siswa istilah dan definisi, penggunaan prosedural formula, dan bagaimana membangun sirkuit. Namun, siswa sering tidak pemahaman konseptual

Tujuan (Hipotesis)

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana akuisisi pemahaman konseptual dapat difasilitasi. Itu adalah hipotesis bahwa menambahkan pendekatan ekstra instruksional dalam bentuk pembelajaran inquiry dalam laboratorium virtual akan lebih efektif daripada mengandalkan instruksi tradisional saja.

Desain / Metode

Siswa dari pendidikan teknik menengah kejuruan secara acak ditugaskan untuk salah satu dari dua kondisi dalam studi kuasi-eksperimental. Dalam kondisi tradisional kurikulum tradisional telah dilengkapi dengan tambahan latihan (berbasis komputer). Dalam kondisi laboratorium virtual kurikulum tradisional dilengkapi dengan pembelajaran inquiry di laboratorium virtual.

Hasil

Hasil penelitian menunjukkan bahwa siswa dalam kondisi laboratorium virtual mencetak secara signifikan lebih tinggi pada pemahaman konseptual (Cohen d = 0,65) dan keterampilan prosedural (d = 0,76). Secara khusus, mahasiswa dalam kondisi ini dinilai lebih tinggi pada pemecahan masalah yang kompleks (d = 1,19). Hal ini berlaku untuk kedua masalah konseptual dan kompleks kompleks prosedural.

Kesimpulan

Pengamatan bahwa siswa dalam kondisi laboratorium virtual tidak hanya diperoleh pemahaman konseptual yang lebih baik tetapi juga mengembangkan keterampilan prosedural yang lebih baik daripada siswa dalam kondisi tradisional memberikan dukungan untuk gagasan bahwa pemahaman konseptual dan keterampilan prosedural mengembangkan dalam mode berulang.

Pengantar

Konsep listrik abstrak dan sulit untuk dipahami. Listrik tidak terlihat di mana-mana namun dalam kehidupan kita. Banyak model dan analogi listrik telah digunakan, namun tidak satupun dari mereka sepenuhnya menjelaskan semua aspeknya (Frederiksen, White, & Gutwill, 1999; Hart, 2008). Sifat tidak berwujud listrik ini menyebabkan banyak siswa, bahkan mereka yang telah menyelesaikan kursus fisika, memiliki ide yang salah tentang hal itu dan tentang perilaku sirkuit listrik.

McDermott (1991) mempelajari tanggapan pemeriksaan dari kelompok mahasiswa yang telah menyelesaikan kursus pengantar fisika, termasuk sirkuit listrik dan Hukum Ohm. Para siswa disajikan dengan pertanyaan ujian tentang sirkuit DC sederhana. Meskipun siswa memiliki keterampilan matematika yang diperlukan dan telah digunakan sebelumnya Hukum Ohm untuk memecahkan masalah sirkuit yang lebih kompleks, hanya 10-15% dari mereka menjawab pertanyaan dengan benar. McDermott menemukan bahwa banyak siswa gagal karena mereka memegang

kesalahpahaman (misalnya, "saat ini digunakan oleh lampu di sirkuit"), konsep disalahpahami (misalnya, resistensi setara), digunakan konsep benar, atau tidak memiliki model konseptual yang akan memungkinkan mereka untuk membuat prediksi kualitatif tentang perilaku sirkuit. Dia mengamati bahwa ketika "[f] nilai bagus dengan situasi sederhana namun tak terduga, siswa tidak bisa melakukan penalaran yang diperlukan" (hal. 308). Dalam studi lain, McDermott dan Shaffer (1992) mengamati bahwa banyak siswa mengalami kesulitan konseptual persisten dengan menganalisis rangkaian listrik sederhana, seperti ketidakmampuan untuk menerapkan konsep-konsep formal yang terkait dengan arus, tegangan, dan resistansi (misalnya, kegagalan untuk membedakan antara resistensi setara dari jaringan dan perlawanan dari elemen individu; keyakinan bahwa arah arus dan urutan elemen penting; dan kesulitan mengidentifikasi seri dan hubungan paralel). Selain itu, mereka mengamati bahwa banyak siswa gagal untuk mensintesis konsep-konsep listrik dasar menjadi kerangka kerja yang koheren. Akibatnya, para siswa ini tidak memiliki model konseptual dan tidak mampu untuk alasan kualitatif tentang perilaku sirkuit listrik. Misalnya, ketika perubahan dibuat dalam sebuah rangkaian, siswa sering cenderung untuk memusatkan perhatian mereka hanya pada titik di mana perubahan terjadi, tidak mengakui bahwa perubahan yang dibuat pada satu titik di sirkuit dapat mengakibatkan perubahan pada titik-titik lainnya. Observasi ini masih terus hari ini; dalam literatur yang lebih baru tentang instruksi listrik itu tetap kasus yang siswa gagal untuk memperoleh pemahaman konseptual yang mendalam listrik dan perilaku rangkaian listrik (lihat misalnya, Baser & Durmus, 2010; Baser & Geban, 2007; Glauert, 2009; Gunstone , Mulhall, & McKittrick, 2009; Hart, 2008; Jaakkola, Nurmi, & Lehtinen, 2010; Jaakkola, Nurmi, & Veermans, 2011; Streveler, Litzinger, Miller, & Steif, 2008; Zacharia, 2007).

Sebuah pemahaman konseptual yang tepat memungkinkan siswa untuk alasan tentang perbedaan potensial, tegangan di lokasi yang berbeda dalam sirkuit, dan aliran dan intensitas saat ini (Cohen, Eylon, & Ganiel, 1983; Frederiksen et al, 1999;.. Streveler et al, 2008). Streveler dkk. (2008) berpendapat bahwa pemahaman konseptual dalam ilmu rekayasa meliputi pengetahuan tentang jumlah (seperti perbedaan saat ini dan potensi) dan pengetahuan tentang hubungan antara jumlah ini (misalnya, seperti yang diungkapkan oleh Hukum Ohm). Mereka mengikuti definisi yang lebih umum yang disediakan oleh Rittle-Johnson, Siegler, dan Alibali (2001), yang mendefinisikan pemahaman konseptual sebagai "pemahaman implisit atau eksplisit dari prinsip-prinsip yang mengatur domain dan dari keterkaitan antara unit pengetahuan dalam domain" ( p. 346-347). Swaak dan de Jong (1996, 2001) berpendapat bahwa sebagai pemahaman konseptual siswa menjadi lebih dalam, akurasi yang mereka dapat menilai hubungan kausal antara jumlah dalam situasi masalah akan meningkat, seperti yang akan akurasi prediksi mereka tentang bagaimana jumlah ini akan merespon perubahan.

Pemahaman konseptual merupakan elemen penting dalam kompetensi dan keahlian mahasiswa teknik dan praktisi profesional (Streveler et al., 2008). Namun pemahaman konseptual yang benar dan mendalam listrik tampaknya tidak muncul dalam instruksi tradisional. Sebelum pindah ke arah solusi yang mungkin, bagian berikutnya pertama akan fokus pada praktek saat dalam instruksi listrik tradisional.

Instruksi tradisional di sirkuit listrik

Secara tradisional, pendidikan teknik kejuruan, kurikulum tentang rangkaian listrik memiliki dua komponen: instruksi berbasis buku teks dan praktis, tangan-on pelajaran. Dalam buku teks, materi pelajaran sering didekati dari sudut faktual dan berbasis kalkulus. Siswa disajikan dengan fakta-fakta, definisi, dan hukum, dan mereka persamaan diajarkan (misalnya, berdasarkan hukum Ohm, I = V / R) yang dapat digunakan untuk memecahkan masalah sirkuit standar (Frederiksen et al, 1999;. Gunstone et al ., 2009; Jaakkola et al, 2011;.. McDermott & Shaffer, 1992), Oleh karena itu, buku pelajaran dan latihan dalam buku teks sering menekankan keterampilan prosedural, yang

merupakan "kemampuan untuk mengeksekusi urutan tindakan untuk memecahkan masalah" (Rittle-Johnson et al., 2001, hal. 346) dan reproduksi fakta dan definisi.

Pelajaran berbasis buku ini sering dilengkapi dengan pelajaran praktis di mana siswa dapat membangun sirkuit listrik dan melakukan pengukuran. Pelajaran praktis ini penting untuk mengembangkan keterampilan dan pengalaman dengan bekerja dengan peralatan yang nyata dan, melalui eksperimen, pemahaman konseptual domain. Namun, pelajaran praktis juga memiliki keterbatasan yang secara umum terus siswa dari mengembangkan pemahaman konseptual yang tepat. Misalnya, dalam pelajaran praktis siswa cenderung berfokus pada pembuatan sirkuit mereka bekerja bukan pada mencoba untuk memahami hubungan kausal antara variabel dan hasil (Schäuble, Klopfer, & Raghavan, 1991). Selanjutnya, ketika bekerja dengan sirkuit nyata siswa harus berurusan dengan segala macam keadaan yang tak terduga (dim lampu disalahartikan sebagai gelap (Finkelstein et al., 2005)) dan penyimpangan dari apa yang telah mereka pelajari dalam pelajaran berbasis buku teks. Misalnya, pada kenyataannya peralatan (sirkuit, resistor, kabel, baterai) tidak ideal, dan akibatnya pengukuran di sirkuit akan menunjukkan hasil yang berbeda dari yang diharapkan murni atas dasar formula. Selanjutnya, siswa sering tidak terlibat dalam eksperimen yang sistematis dan mereka jarang jika pernah menghubungkan tangan-mereka kegiatan dengan apa yang telah mereka pelajari dalam pelajaran buku teks.

Pengamatan bahwa akuisisi pemahaman konseptual dalam kurikulum kejuruan tradisional yang bermasalah menunjukkan bahwa kombinasi dari instruksi berbasis buku teks dan pelajaran praktis tidak memberikan para siswa dengan kondisi yang optimal untuk memperoleh pemahaman konseptual yang tepat dari listrik dan sirkuit listrik. Jika instruksi tradisional kejuruan kurang dari cocok untuk membina akuisisi pemahaman konseptual, menambahkan kesempatan belajar yang mendorong pemahaman konseptual untuk kurikulum tampaknya langkah logis berikutnya.

Membina akuisisi pemahaman konseptual dalam instruksi listrik

Papadouris dan Constantinou (2009) berpendapat bahwa akumulasi pengalaman dengan fenomena alam melalui eksplorasi aktif, investigasi, dan interpretasi memberikan dasar bagi pengembangan pemahaman konseptual. Peran percobaan aktif oleh siswa dalam pembelajaran sains juga ditekankan oleh Steinberg (2000). Menurutnya setidaknya ada dua unsur yang tampaknya menjadi penting dalam membuat instruksi ilmu sukses. Pertama, instruksi sukses didasarkan pada pemahaman bagaimana siswa memahami materi pelajaran. Artinya, instruksi harus memperhitungkan gagasan dan konsepsi siswa sudah memiliki sekitar materi pelajaran. Sebagaimana dinyatakan dalam pendahuluan, listrik adalah sebuah konsep abstrak dan tidak berwujud; Namun, kebanyakan orang memiliki konsepsi, sering pra-ilmiah dan istimewa, tentang apa listrik dan bagaimana listrik "berperilaku". Steinberg menekankan pentingnya untuk instruksi untuk membantu siswa untuk "memperoleh" konsepsi mereka sendiri dan menggunakan mereka konsepsi sebagai titik awal untuk instruksi. Kedua, siswa harus aktif terlibat dalam mencari tahu apa yang terjadi bukan hanya menyaksikan sesuatu yang disajikan. Mereka perlu untuk membuat prediksi, eksperimen desain, menganalisis dan menginterpretasikan data yang dikumpulkan, dan merumuskan jawaban pertanyaan penelitian mereka; dengan kata lain, mereka harus terlibat dalam proses penyelidikan pembelajaran (lihat misalnya, Chi, Slotta, & de Leeuw, 1994; Chinn & Brewer, 1998; Hewson, 1985; Jaakkola et al, 2010;. Muller, Bewes, Sharma , & Reimann, 2008; Mogok & Posner, 1985; Tao & Gunstone, 1999; Trundle & Bell, 2010; Zacharia, 2007).

Dalam pembelajaran inquiry, siswa belajar melalui eksplorasi dan penerapan penalaran ilmiah. Telah ditemukan untuk menjadi salah satu metode yang paling efektif untuk memperoleh pengetahuan konseptual (Alfieri, Brooks, Aldrich, & Tenenbaum, 2011; Deslauriers & Wieman, 2011;. Eysink et al, 2009; Prince & Felder, 2006). Teknologi komputer dapat mendukung pembelajaran penyelidikan

oleh siswa dan memfasilitasi proses pembelajaran inquiry dalam banyak hal, seperti dengan menawarkan simulasi komputer untuk menjelajahi, bereksperimen, dan mengumpulkan data empiris (de Jong, 2006; de Jong & van Joolingen, 1998; Park, Lee , & Kim, 2009; Rieber, Tzeng, & Tribble, 2004; Trundle & Bell, 2010).

Simulasi berisi model yang dirancang untuk mensimulasikan sistem, proses, atau fenomena. Siswa dapat mengubah nilai-nilai variabel dalam simulasi (misalnya, perlawanan dalam sirkuit listrik virtual) dan mengamati efek dari perubahan tersebut pada variabel lain (misalnya, tegangan atau arus). Simulasi memungkinkan siswa untuk melakukan eksperimen dan mengumpulkan data eksperimen dengan cepat dan mudah. (Dalam hal ini simulasi juga bisa disebut laboratorium virtual, dan karena itu selanjutnya istilah "laboratorium virtual" akan digunakan.) Bangunan atau menyesuaikan setup eksperimental dengan peralatan nyata dapat melelahkan dan memakan waktu. Di laboratorium virtual, berbeda dengan laboratorium nyata seperti dijelaskan di atas, setup dapat diberikan dan perubahan konfigurasi dapat dilakukan dengan cepat dan mudah, memungkinkan siswa untuk fokus dan tetap fokus pada proses penyelidikan mereka tanpa penundaan atau gangguan. Dengan sistematis mengubah variabel dan mengamati dan menafsirkan konsekuensi dari perubahan tersebut, siswa dapat mengeksplorasi sifat dari model yang mendasari (misalnya, Hukum Ohm) (de Jong, 2005, 2006; de Jong & van Joolingen, 1998). Selanjutnya, melihat apa yang "terjadi pada kenyataannya" dapat mendukung siswa dengan pengujian validitas model mental mereka sendiri dan dengan mengidentifikasi aspek model mereka yang perlu disempurnakan. Akhirnya, ini dapat membantu siswa untuk membawa model mental mereka sejalan dengan fenomena nyata (Papadouris & Constantinou, 2009; White & Frederiksen, 1998).

Meskipun keterlibatan aktif dan pembelajaran bermakna dipandang sebagai karakteristik utama dari penyelidikan belajar dengan laboratorium virtual (Svinicki, 1998), pembelajaran bermakna mungkin tidak menghasilkan cukup dari kegiatan perilaku per se. Mayer (2002, 2004) menunjukkan bahwa kegiatan kognitif hanya tertentu (misalnya, memilih, mengatur, dan mengintegrasikan pengetahuan) dapat meningkatkan pembelajaran bermakna. Dalam rangka untuk memastikan bahwa siswa menyebarkan kegiatan kognitif yang diperlukan dan tepat dan untuk mencegah mereka dari menggelepar, bimbingan diperlukan (de Jong, 2005, 2006; de Jong & van Joolingen, 1998; Quintana et al, 2004;. Reiser, 2004; Sharma & Hannafin 2007). Mengintegrasikan alat kognitif mendukung dalam lingkungan belajar dapat membimbing siswa melalui proses penyelidikan mereka (de Jong, 2006). Misalnya, komponen proses penyelidikan rutin, seperti orientasi (identifikasi variabel dan hubungan), generasi hipotesis, eksperimentasi (mengubah nilai variabel, membuat prediksi, dan menafsirkan hasil), mencapai kesimpulan (pengujian hipotesis), dan evaluasi (refleksi pada proses belajar dan pengetahuan yang diperoleh) dapat tertanam dalam tugas. Komputer dapat memberikan umpan balik kepada siswa jika respons mereka terhadap tugas tidak benar (Steinberg, 2000).

Ide untuk menggunakan laboratorium virtual dalam instruksi listrik bukanlah hal baru. Studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa belajar dengan laboratorium virtual atau simulasi komputer dapat memiliki efek positif pada perolehan pengetahuan konseptual dalam domain listrik dan sederhana sirkuit listrik bila digunakan sebagai pengganti peralatan nyata (lihat misalnya, Baser & Durmus, 2010; Farrokhnia & Esmailpour, 2010;. Finkelstein et al, 2005; Jaakkola & Nurmi, 2008; Jaakkola et al, 2010;. Jaakkola et al, 2011;. Zacharia, 2007). Studi ini berfokus pada anak-anak sekolah dasar (Jaakkola & Nurmi, 2008; Jaakkola et al, 2010;.. Jaakkola et al, 2011), pre-service guru sekolah dasar (Baser & Durmus, 2010), dan mahasiswa (Farrokhnia & Esmailpour 2010;. Finkelstein et al, 2005).

Dalam studi saat ini kita fokus pada berbagai jenis siswa, yaitu siswa dari pendidikan teknik menengah kejuruan. Pendidikan kejuruan lebih konkret di alam dibandingkan dengan jenis umum pendidikan. Pada siswa pendidikan kejuruan dilatih untuk profesi yang jelas atau tugas (misalnya, menjadi mekanik, listrik) (Slaats, Lodewijks, & van der Sanden, 1999). Di Belanda, tes prestasi yang

dikenal sebagai 'CITO-test' (Kantor Pusat untuk Standarisasi Pengujian) diberikan kepada semua siswa pada akhir pendidikan dasar mereka. Atas dasar nilai tes mereka siswa dilacak ke dalam baik pendidikan kejuruan atau umum (lebih tinggi atau pra-universitas) pendidikan. Sedikit lebih dari 60% dari siswa dilacak ke dalam pendidikan kejuruan (12 hingga 16-year-olds) dan pendidikan menengah kejuruan kemudian (16- 20-year-olds) (Meijers, 2008). Pembelajaran Kirim sering diasumsikan terlalu menuntut untuk siswa ini, karena memerlukan mereka untuk mengadopsi pendekatan ilmiah. Vreman-de Olde (2006) mencirikan siswa dalam pelatihan kejuruan sebagai 'do-ers', yang memiliki orientasi visual dan yang sebagian besar tertarik pada aplikasi praktis dari pengetahuan mereka. Mereka belajar dengan pengalaman dan memiliki kesulitan dengan model teoritis abstrak dan metode (Slaats et al., 1999). Secara khusus, para siswa ini menemukan domain listrik menjadi abstrak. Vreman-de Olde (2006) menunjukkan bahwa menggunakan visualisasi realistis dalam simulasi komputer (atau laboratorium virtual) dapat mendukung siswa tersebut dalam menghubungkan realitas dan konsep-konsep teoritis. Bekerja dengan laboratorium nyata juga merupakan keharusan bagi siswa ini, karena mereka akan bekerja dengan peralatan yang sama dalam kehidupan profesional mereka. Oleh karena itu, dalam penelitian ini kami tidak mengganti pelajaran praktis dengan laboratorium nyata tetapi sebaliknya memberi siswa pelajaran tambahan di laboratorium virtual.

Pertanyaan utama yang dibahas dalam penelitian ini adalah: bagaimana bisa akuisisi pemahaman konseptual dibina dalam instruksi listrik yang terjadi dalam konteks pendidikan teknik menengah kejuruan? Penelitian ini membandingkan dua kondisi eksperimental: satu kondisi di mana siswa mengikuti instruksi tradisional dilengkapi dengan pembelajaran inquiry dalam lab virtual, dan satu kondisi di mana siswa mengikuti instruksi tradisional saja (ditambah dengan tambahan tradisional () praktek berbasis komputer). Pelajaran yang terlibat merupakan bagian integral dari kurikulum listrik lengkap (termasuk buku teks dan pelajaran praktis) dalam konteks tingkat menengah pelatihan teknik kejuruan.

Metode

Peserta

Secara total, 56 siswa di tingkat menengah pelatihan teknik kejuruan berpartisipasi, semua anak laki-laki (tidak ada siswa perempuan yang terdaftar dalam kursus rekayasa). Studi ini disetujui oleh dewan sekolah dan orang tua peserta. Seperti yang akan dijelaskan lebih lanjut di bagian berikutnya ada dua kondisi, kondisi tradisional dan kondisi lab virtual. Tiga belas peserta putus: empat putus sekolah selama periode di mana percobaan berlangsung (satu dalam kondisi tradisional dan tiga dalam kondisi laboratorium virtual); empat terjawab lebih dari setengah dari sesi (dua dalam kondisi tradisional dan dua dalam kondisi laboratorium virtual); dan lima tidak dapat menghadiri sesi post-test (dua dalam kondisi tradisional dan tiga dalam kondisi laboratorium virtual). Usia 43 siswa yang tersisa (23 dalam kondisi tradisional dan 20 dalam kondisi laboratorium virtual) berkisar antara 16 sampai 22 tahun (M = 19,17; SD = 1.39).

Disain

Sebuah desain mata pelajaran antara-digunakan dalam percobaan, dengan metode instruksional (instruksi tradisional ditambah praktik berbasis komputer tambahan (kondisi tradisional) versus instruksi tradisional ditambah Permintaan belajar dalam laboratorium virtual (kondisi laboratorium virtual)) sebagai variabel independen. Peserta secara acak ditugaskan untuk baik kondisi tradisional

atau kondisi laboratorium virtual. Siswa di kedua kondisi mengikuti kurikulum yang sama, kurikulum listrik biasa penuh. Kurikulum ini di mana percobaan itu tertanam terkandung program berikut: kursus berbasis buku teks, "Listrik Teori", dan dua program praktis, "Mengukur Listrik" dan "Kerja Praktek". Kursus-kursus dalam kurikulum berlangsung tiga bulan atau lebih. Rentang waktu penelitian ini adalah sembilan minggu, dengan satu sesi setiap minggu. Sembilan sesi membentuk bagian yang relatif kecil dibandingkan dengan seluruh kurikulum listrik, tetapi percobaan hanya bertujuan untuk menutupi periode di mana sirkuit DC sederhana dirawat di kurikulum reguler. Dalam kondisi tradisional, instruksi tradisional dilengkapi dengan latihan tambahan (berdasarkan instruksi tradisional) pada topik dirawat di kurikulum utama. Dalam kondisi laboratorium virtual, instruksi tradisional dilengkapi dengan pembelajaran inquiry di laboratorium virtual, juga pada topik dirawat di kurikulum utama. Kecuali untuk sembilan sesi ini, semua program dan kegiatan yang sama untuk semua peserta.

Lingkungan belajar

Kurikulum biasa bahwa siswa mengikuti mencakup topik-topik seperti sumber energi, ketahanan, sirkuit, Hukum Ohm, Hukum Kirchhoff, arus bolak-balik, dan medan magnet. Dalam kurikulum ini siswa memiliki buku teks dan praktis (lab) pelajaran. Penekanan pada pelajaran buku teks adalah fakta, definisi, rumus, dan keterampilan prosedural (menghitung parameter seperti tegangan, arus, resistansi, dan daya); dalam pelajaran praktis siswa berlatih membangun sirkuit listrik dan melakukan pengukuran listrik di sirkuit ini. Dua buku yang digunakan: buku teks (Frericks & Frericks, 2003) di mana fakta-fakta, definisi, dan formula disajikan dan prosedur dijelaskan, dan sebuah buku latihan (Frericks & Frericks, 1998) dengan bab yang sesuai dengan bab dalam buku teks . Bab-bab ini secara singkat mengulangi topik dirawat di buku pelajaran, memberikan lebih banyak penjelasan mendalam tentang prosedur, dan menawarkan pertanyaan (tentang fakta-fakta dan definisi) dan tugas di mana siswa diminta untuk menghitung parameter. Percobaan menutupi bagian dari topik dirawat di kurikulum reguler, sirkuit yaitu listrik (seri, paralel, dan koneksi campuran), Hukum Ohm, dan beberapa elemen Hukum Kirchhoff. Dua lingkungan pembelajaran berbasis komputer yang digunakan dalam percobaan, satu untuk setiap kondisi.

Lingkungan belajar yang digunakan dalam kondisi tradisional

Kondisi tradisional termasuk penggunaan lingkungan pembelajaran berbasis komputer yang dikembangkan dan diproduksi oleh perusahaan yang sama yang menerbitkan buku dan olahraga buku yang dijelaskan di atas. Perangkat lunak ini dimaksudkan sebagai bahan praktik tambahan (meskipun sekolah yang berpartisipasi tidak menggunakan software ini dalam kurikulum reguler). Perangkat lunak ini menawarkan ringkasan singkat dan serangkaian latihan untuk setiap bab dari buku teks dan buku latihan, terutama perhitungan latihan, tetapi juga beberapa pertanyaan wawasan (diukur dengan cara beberapa item pilihan). Setelah selesai setiap latihan, siswa menerima umpan balik tentang kebenaran respon mereka serta penjelasan tentang jawaban yang benar. Pada akhir setiap bab sistem informasi siswa tentang persentase jawaban yang benar untuk bab itu.

Lingkungan belajar yang digunakan dalam kondisi laboratorium virtual

Peserta dalam kondisi laboratorium virtual dilengkapi dengan lingkungan belajar penyelidikan virtual berbasis laboratorium. Ini diciptakan oleh penulis dengan SIMQUEST authoring software (de Jong dkk, 1998;. Swaak & de Jong, 2001; van Joolingen & de Jong, 2003). Lingkungan laboratorium virtual

disajikan gambar foto dari peralatan yang digunakan dalam praktek (laboratorium) program sekolah tentang listrik (lihat Gambar 1).

Dalam lingkungan laboratorium virtual siswa disajikan dengan sirkuit listrik. Mereka bisa menambah atau menghapus komponen listrik (misalnya, lampu, resistor, LED), menyesuaikan tegangan, dan melakukan pengukuran menggunakan peralatan pengukuran virtual untuk mengukur (perubahan) tegangan di komponen dan kekuatan arus yang mengalir melalui bagian yang berbeda dari sirkuit. Gambar-gambar dari peralatan yang nyata membuat laboratorium virtual yang sangat realistis.

Seperti ditunjukkan dalam pendahuluan, siswa membutuhkan bimbingan instruksional untuk membuat pembelajaran inquiry dalam laboratorium virtual yang efektif. Dalam penelitian ini siswa diberikan dengan tugas yang terintegrasi dalam lingkungan laboratorium virtual, dan yang dirancang untuk struktur proses eksperimentasi mereka. Tugas tersebut telah ditemukan untuk menjadi jenis yang sukses bimbingan instruksional dalam penyelidikan belajar (Swaak, van Joolingen, & de Jong, 1998). Dalam penelitian ini, tugas ini memiliki struktur sebagai berikut: pertama, siswa diminta untuk memprediksi hasil dari perubahan dalam rangkaian, misalnya, "di koneksi serial ada satu komponen, bola lampu (6V / 3W). Tegangan diterapkan di bola ini adalah 6V. Misalkan bola kedua ditambahkan ke sambungan. Apa yang akan terjadi tegangan bola pertama (semua sederajat)? ". Ini bagian dari tugas itu dimaksudkan untuk mengaktifkan pengetahuan awal dan memiliki siswa mengartikulasikan sendiri, konsepsi istimewa mereka (atau kesalahpahaman) tentang domain. Kemudian para peserta bisa menggunakan laboratorium virtual untuk bereksperimen, yaitu, untuk mengumpulkan data empiris, dan membuat pengamatan yang akan membantu mereka untuk mengetahui apa yang sebenarnya terjadi dalam situasi yang dijelaskan pada langkah pertama. Setelah langkah kedua, para peserta diminta untuk merenungkan kebenaran (atau ketidaktepatan) dari prediksi awal mereka dan untuk menarik kesimpulan atas dasar pengamatan mereka di laboratorium virtual.

Langkah-langkah pengetahuan

Dua tes pengetahuan digunakan dalam percobaan: tes pengetahuan sebelumnya dan post-test. Tes pengetahuan sebelumnya adalah tes masuk yang berisi 27 item dan bertujuan mengukur (mungkin perbedaan) pengetahuan sebelumnya dari siswa. Post-test yang terkandung 19 item dan dimaksudkan untuk mengukur efek dari metode pembelajaran terhadap hasil belajar. Tes pengetahuan sebelumnya terdapat 14 konseptual dan 13 item prosedural. Post-test yang terkandung 14 item konseptual dan 5 item prosedural. Karena kedalaman pemahaman yang diperlukan untuk menjawab masalah tergantung pada tingkat kerumitannya, kami termasuk kedua item sederhana dan kompleks pada post-test.

Item konseptual dan prosedural

Dalam pengantar itu berpendapat bahwa pemahaman konseptual yang tepat memungkinkan siswa untuk alasan tentang perbedaan potensial dan arus dan intensitas saat ini (Cohen, Eylon, & Ganiel, 1983;. Frederiksen, et al, 1999;. Streveler, et al, 2008). Oleh karena itu, item konseptual pada peserta tes yang diperlukan untuk alasan tentang perilaku perbedaan saat ini dan potensi di berbagai sirkuit DC, termasuk seri, paralel, dan koneksi campuran. (Pada tahap ini, kurikulum dan buku teks yang diperlakukan sebagai resistance konstan.) Dalam beberapa item peserta konseptual diberi dua sirkuit (misalnya, satu rangkaian dengan dua lampu di sambungan seri, dan satu rangkaian

dengan dua bola lampu secara paralel) dan kemudian mereka harus alasan tentang bagaimana sebuah variabel tertentu (misalnya, saat ini) akan berperilaku di sirkuit yang berbeda. Dalam item konseptual lainnya peserta diberi sirkuit di mana perubahan tertentu terjadi (misalnya, memutar switch on atau off). Kemudian mereka harus alasan tentang bagaimana perubahan dalam satu parameter akan mempengaruhi parameter lainnya. Contoh item konseptual ditunjukkan pada Gambar 2

Mengingat sirkuit ditampilkan di atas. Bohlam lampu L1 bersinar. Petrus mengukur arus di Itot. Ketika saklar S dihidupkan, Peter pemberitahuan bahwa saat ini tetap tidak berubah. Kenapa itu?

Gambar 2. Item Post-test (pemahaman konseptual)

Beberapa prinsip harus diperhitungkan ketika memecahkan masalah yang ditampilkan pada Gambar 2: (a) ketika saklar S dihidupkan, koneksi sederhana sebenarnya menjadi koneksi paralel; Selanjutnya, dalam kondisi normal (b) tegangan lampu L1 tetap tidak berubah ketika switch sirkuit dari sederhana untuk koneksi paralel; (c) tegangan di dua lintasan paralel akan sama; (d) total (setara) resistensi akan berubah; (e) karena itu sehingga akan arus (Hukum Ohm). Informasi bahwa saat ini di Itot tetap tidak berubah setelah saklar S dihidupkan karena itu menunjukkan bahwa sirkuit ini tidak berfungsi normal. Bahkan, sirkuit terus berperilaku seperti ketika saklar S masih dimatikan. Rupanya, ada beberapa penyumbatan di lintasan paralel; mungkin salah satu komponen (misalnya, sakelar S atau bola lampu L2) rusak.

Item keterampilan prosedural pada kedua tes pengetahuan dan post-test didasarkan pada item tes yang dirancang dan digunakan oleh guru di tahun-tahun sebelumnya dalam rangka Teori Listrik. Semua item prosedural disajikan peserta dengan sirkuit yang diberikan dan mengharuskan mereka untuk menghitung nilai variabel tertentu (misalnya, resistensi, tegangan, atau arus). Gambar 3 menunjukkan contoh item prosedural.

Mengingat sirkuit ditampilkan di atas.

Menghitung hambatan dari R2 (di O).

Gambar 3. Item Post-test (keterampilan prosedural)

Seperti masalah sebelumnya, masalah yang ditampilkan pada Gambar 3 membutuhkan beberapa prinsip yang harus diterapkan dalam rangka untuk menemukan solusi. Salah satu prinsipnya adalah Ohm Hukum (I = V / R) untuk menentukan jumlah total perlawanan di sirkuit. Total resistensi 12V / 2A = 6O. Ada dua resistor di sirkuit. Prinsip kedua yang harus diterapkan adalah prinsip bahwa dalam koneksi seri seperti sirkuit yang diberikan, resistensi dari komponen yang berbeda (misalnya, resistor) menambahkan. Satu resistor (R1) adalah 3O, dan karena itu perlawanan dari yang lain (R2) harus total perlawanan dikurangi resistance R1, 6O - 3O = 3O.

Kompleksitas masalah

Masalah dan solusi yang melibatkan dua atau lebih prinsip dianggap masalah yang kompleks. Masalah yang diperlukan penerapan satu prinsip (misalnya, Hukum Ohm) dianggap masalah sederhana. Sekitar 40 persen dari item post-test yang kompleks, sehingga efek diferensial pengobatan dalam kaitannya dengan tingkat kompleksitas dapat dinilai. Dua item yang dibahas di bagian sebelumnya (lihat Gambar 2 dan Gambar 3) keduanya diperlukan penerapan beberapa prinsip agar dapat dipecahkan. Distribusi barang post-test atas kategori yang berbeda dari jenis pengetahuan dan kompleksitas ditampilkan pada Tabel 1.

tabel 1

Distribusi barang post-test berdasarkan jenis pengetahuan (konseptual atau prosedural) dan kompleksitas (sederhana atau kompleks)

Hasil pemeriksaan

Pada akhir semester, sekolah memberikan peneliti dengan hasil pemeriksaan peserta dalam program kurikuler terkait berikut: Teori Listrik, Pengukuran Listrik, dan Tempat Kerja Praktek. Dalam perjalanan Teori Listrik, siswa disajikan dengan fakta-fakta, definisi, hukum, dan teori-teori, dan mereka diajarkan persamaan yang dapat digunakan untuk memecahkan masalah sirkuit standar. Dalam kegiatan praktis Mengukur Listrik, siswa harus menempatkan komponen di sirkuit listrik mengikuti petunjuk resep-seperti dan kemudian mereka harus melakukan pengukuran pada mereka sirkuit. Dalam kegiatan praktis Kerja Praktek, mahasiswa harus merancang dan membangun sirkuit listrik.

Prosedur

Percobaan dilakukan dalam pengaturan sekolah yang sebenarnya. Dalam kedua kondisi, waktu yang dibutuhkan untuk sesi eksperimental adalah tambahan yang dikhususkan untuk kurikulum reguler. Ada sembilan sesi total, termasuk sesi tes pengetahuan sebelumnya dan sesi post-test. Sesi dipisahkan oleh interval satu minggu. Pada sesi pertama, yang memakan waktu sekitar 90 menit, para siswa menerima beberapa informasi latar belakang tentang tujuan penelitian, domain yang menarik, tujuan pembelajaran, dan sebagainya. Hal ini diikuti dengan uji pengetahuan sebelumnya. Pada sesi kedua, peserta secara acak ditugaskan untuk salah satu kondisi eksperimental. Setelah ini, kedua kelompok diarahkan untuk memisahkan ruang kelas. (Sesi pembelajaran eksperimental semua berlangsung di dua ruang kelas yang berbeda: satu untuk setiap kondisi.) Sisa sesi kedua dihabiskan mengajar peserta bagaimana mengoperasikan lingkungan belajar mereka ditugaskan. Berikut ini pengenalan lingkungan belajar yang ditetapkan, siswa di kedua kondisi berpartisipasi dalam enam sesi instruksional terkait konten, masing-masing berlangsung 45 menit. Siswa merasa jumlah ini waktu di topik itu cukup. Selama sesi ini para peserta di kedua kondisi bekerja pada sendiri (salah satu peserta per komputer) dan dengan langkah mereka sendiri melalui bab dan tugas di lingkungan belajar mereka. Dalam kesembilan, sesi terakhir, para peserta menyelesaikan post-test. Durasi sesi ini juga 45 menit; semua siswa mampu menyelesaikan post-test dalam waktu ini. Standar APA untuk pengobatan etis dari peserta manusia diikuti.

Hasil

Pengetahuan sebelumnya

Skor pada tes pengetahuan sebelumnya ditampilkan pada Tabel 2.

Tabel 2

Sebelum skor tes pengetahuan tentang item konseptual dan prosedural

Sampel independen T-tes yang dilakukan pada pengetahuan sebelumnya nilai tes menetapkan bahwa tidak ada perbedaan antara kondisi: pemahaman konseptual, t (41) = - 0,74, ns; keterampilan prosedural, t (41) = 0,50, n.s .; Total sebelum nilai tes pengetahuan, t (41) = - 0,31, ns Oleh karena itu dapat diasumsikan bahwa siswa di kedua kondisi memiliki tingkat yang sebanding dari pengetahuan sebelumnya.

Post-test

Skor post-test pada item konseptual dan prosedural yang ditampilkan pada Tabel 3.

Tabel 3

Skor post-test pada item konseptual dan prosedural

Skor pengetahuan sebelumnya dimasukkan sebagai kovariat dalam analisis skor post-test. Ditemukan bahwa siswa dalam kondisi virtual lab diperoleh skor keseluruhan secara signifikan lebih tinggi (F (1, 40) = 9,82, p <0,01) dibandingkan peserta dalam kondisi tradisional. Ukuran efek (Cohen d = 0,98) menunjukkan bahwa ini adalah efek yang kuat. Peserta dalam kondisi laboratorium virtual juga mencetak secara signifikan lebih tinggi pada item konseptual (F (1, 40) = 4.12, p <0,05). Ukuran efek (Cohen d = 0,65) menunjukkan bahwa ini dapat dianggap sebagai efek media. Peserta dalam kondisi laboratorium virtual diperoleh nilai signifikan lebih tinggi serta pada item prosedural (F (1, 40) = 5,93, p <0,05), Efek ukuran (Cohen d = 0,76) menunjukkan bahwa ini adalah efek yang besar.

Item keterampilan prosedural didasarkan pada item tes yang dirancang dan digunakan oleh guru di tahun-tahun sebelumnya dalam rangka Teori Listrik. Oleh karena itu, korelasi antara skor pada item pasca tes keterampilan prosedural dan nilai ujian untuk Teori Listrik yang diharapkan. Hal ini dikonfirmasi oleh data (r = 0,52, p <0,01) (lihat juga Tabel 5). Item konseptual dikembangkan untuk penelitian ini, dan karena itu kehandalan mereka masih harus didirikan. Ukuran konsistensi internal, alpha Cronbach, untuk skala pengetahuan konseptual adalah 0,43. Nilai ini menunjukkan bahwa pemahaman konseptual dalam situasi ini memiliki banyak sisi yang berbeda, termasuk pemahaman tentang variabel yang berbeda seperti perbedaan saat ini dan potensi, bersama dengan pengetahuan tentang bagaimana masing-masing berperilaku ini di sirkuit yang berbeda (misalnya, dalam seri, paralel, atau koneksi campuran) . Jika item konseptual tentang saat ini dianggap sebagai salah satu sub-skala dan item konseptual tentang perbedaan potensi sebagai subskala lain, konsistensi internal nilai kenaikan 0,57 dan 0,67, masing-masing; Namun, sub-skala ini masih memperkirakan karena mereka tidak membedakan antara jenis sirkuit.

Selain perbedaan konseptual-prosedural, item post-test juga dapat dibedakan atas dasar kompleksitas solusi mereka. Masalah yang diperlukan penerapan satu prinsip dalam memecahkan mereka dianggap masalah sederhana, sementara mereka yang diperlukan beberapa prinsip untuk solusi mereka dianggap item yang kompleks. Data mengenai nilai pada barang-barang sederhana dan kompleks disajikan pada Tabel 4.

Tabel 4

Skor post-test pada item sederhana dan kompleks

Tidak ada perbedaan antara kondisi yang diamati berkaitan dengan nilai pada masalah sederhana (t (41) = - 0,93, ns). Namun, berkaitan dengan item yang kompleks, perbedaan signifikan yang ditemukan antara kondisi. Peserta dalam kondisi laboratorium virtual yang lebih berhasil dalam memecahkan masalah yang kompleks (t (41) = - 3,89, p <0,0001). Ukuran efek (Cohen d = 1,19) menunjukkan bahwa ini adalah efek yang besar.

Pada Tabel 4 baik skor item yang sederhana dan kompleks juga ditentukan dalam hal pemahaman konseptual dan keterampilan prosedural. Tidak ada perbedaan antara kondisi yang berkaitan dengan nilai pada barang-barang sederhana konseptual (t (41) = - 0.80, ns) atau item prosedural sederhana (t (41) = - 0,46, ns). Para peserta dalam kondisi laboratorium virtual yang lebih berhasil dalam memecahkan masalah konseptual yang kompleks (t (41) = - 2,32, p <0,05). Ukuran efek (Cohen d = 0,71) menunjukkan bahwa ini adalah efek media. Para peserta dalam kondisi laboratorium virtual juga lebih sukses dalam memecahkan masalah prosedural yang kompleks (t (41) = - 2,79, p <0,01). Ukuran efek ini adalah Cohen d = 0,86, yang merupakan efek yang besar.

Tempat pengetahuan konseptual dalam kurikulum

Kami mulai artikel ini dengan menyatakan bahwa instruksi tradisional sangat tidak cocok untuk membantu siswa memperoleh pemahaman konseptual. Dalam analisis berikut kami mengeksplorasi hubungan antara jenis instruksi, pemahaman konseptual, dan keterampilan prosedural. Analisis pertama melibatkan korelasi antara skor post-test dan nilai ujian lainnya (lihat Tabel 5). Korelasi dalam tabel yang total korelasi. Analisis korelasional juga menjalankan untuk setiap kondisi secara terpisah, tetapi menghasilkan hasil yang sangat mirip dengan yang di Tabel 5.

Tabel 5

Korelasi antara skor post-test dan hasil pemeriksaan untuk kegiatan kurikuler lainnya

Kepentingan dalam Tabel 5 adalah bahwa pemahaman konseptual yang diukur dalam post-test ternyata tidak terkait dengan hasil pemeriksaan yang diperoleh dalam kegiatan kurikuler lainnya.

Keterampilan prosedural yang diukur dalam post-test terkait dengan kinerja dalam Teori Listrik bagian dari kurikulum (instruksi tradisional) dan Tempat Kerja Praktek

Untuk lebih mengeksplorasi hubungan ini, kami berlari analisis komponen utama dari nilai post-test dan hasil pemeriksaan. Hasilnya ditampilkan pada Tabel 6. analisis komponen utama yang dijalankan untuk setiap kondisi secara terpisah juga, tapi karena mereka menghasilkan hasil yang sangat mirip, kita akan membahas analisis untuk sampel secara keseluruhan.

Tabel 6

Beban komponen

Komponen

Teori Listrik

Mengukur Listrik

Tempat Kerja Praktek

Pemahaman konseptual

Keterampilan prosedural

Eigenvalue

Catatan. Beban komponen yang diperoleh dengan menggunakan analisis komponen utama.

Seperti dapat diamati pada Tabel 6, dua komponen yang terdeteksi. Dari hasil ini menjadi jelas bahwa pemahaman konseptual merupakan aspek yang terpisah dari pengetahuan yang berbeda dari pengetahuan yang diperoleh melalui kegiatan kurikuler tradisional. Loadings pada komponen pertama menunjukkan bahwa hasil pemeriksaan untuk kegiatan tradisional (Teori Listrik, Pengukuran Listrik, dan Tempat Kerja Praktek) sangat erat terikat bersama-sama, dan sebagian besar milik salah satu dan komponen yang sama. Skor pada item keterampilan prosedural, yang semua terlibat menghitung parameter dasar, seperti tegangan, arus, dan resistansi, juga sarat berat pada komponen pertama ini. Komponen ini karena itu mungkin dapat diartikan sebagai jenis (prosedural) pemahaman domain yang memungkinkan siswa untuk melakukan prosedur dan untuk memecahkan masalah komputasi. Pemahaman konseptual, yang diukur dengan item yang semua terlibat penalaran tentang perilaku sirkuit listrik, dimuat berat pada komponen kedua. Munculnya komponen ini berbeda kedua menegaskan bahwa pemahaman konseptual seperti yang kita dioperasionalkan dalam penelitian ini adalah unik, terpisah, elemen.

Diskusi dan kesimpulan

Pertanyaan utama yang dibahas dalam penelitian ini: bagaimana bisa akuisisi pemahaman konseptual tentang listrik dibina dalam konteks pendidikan teknik menengah kejuruan? Dua kondisi yang dibandingkan satu sama lain dalam setup eksperimental. Dalam kedua kondisi, siswa mengikuti kurikulum listrik tradisional yang sama. Dalam kondisi tradisional instruksi tradisional dilengkapi dengan tambahan, praktik berbasis komputer tentang topik dirawat di kurikulum dasar. Dalam

kondisi lain instruksi tradisional dilengkapi dengan penyelidikan belajar dalam laboratorium virtual, lagi tentang topik dirawat di kurikulum utama.

Hasil post-test menunjukkan bahwa peserta dalam kondisi laboratorium virtual mengungguli peserta dalam kondisi tradisional pada pemahaman konseptual. Orang bisa berargumen bahwa jika peserta dalam kondisi tradisional punya lebih banyak waktu dan latihan, mungkin pemahaman konseptual mereka mungkin akhirnya telah mencapai tingkat pemahaman rekan-rekan mereka dalam kondisi laboratorium virtual. Namun, data menunjukkan bahwa kunci tampaknya tidak terletak pada waktu dan latihan ekstra. Analisis komponen utama dari nilai pada pemahaman konseptual, keterampilan prosedural, dan hasil pemeriksaan kegiatan kurikuler lainnya menunjukkan bahwa keterampilan prosedural skor dan hasil pemeriksaan untuk kegiatan kurikuler lainnya semua dimuat berat pada salah satu komponen, menunjukkan mereka semua sebagian besar co- bertekad.

Faktor loading pemahaman konseptual pada komponen ini sangat rendah. Dan sebaliknya, pengetahuan konseptual dimuat berat pada komponen kedua, sedangkan keterampilan prosedural skor dan hasil pemeriksaan menunjukkan hanya faktor loadings rendah pada komponen kedua ini. Hasil ini menunjukkan bahwa pemahaman konseptual secara fundamental berbeda dari pengetahuan dan keterampilan lainnya bahwa siswa memperoleh dalam kurikulum listrik.

Peserta dalam kondisi laboratorium virtual juga mengungguli peserta dalam kondisi tradisional yang berkaitan dengan keterampilan prosedural. Temuan ini tidak diantisipasi, karena semua tugas yang termasuk dalam laboratorium virtual ditujukan untuk membuat dan menguji prediksi kualitatif tentang perilaku sirkuit listrik; tidak satupun dari mereka tugas yang ditargetkan perolehan atau praktek keterampilan prosedural. Temuan yang juga keterampilan prosedural membaik, bisa menjadi indikasi bahwa dalam kondisi laboratorium virtual bootstrap (Schäuble, 1996) atau pengembangan pengetahuan berulang (Rittle-Johnson et al., 2001) proses berlangsung, yaitu gagasan bahwa akuisisi pemahaman konseptual dan bentuk lain dari pengetahuan dan keterampilan (misalnya, keterampilan prosedural) saling dapat mendukung dan merangsang satu sama lain. Peningkatan satu jenis pengetahuan memfasilitasi peningkatan jenis pengetahuan lainnya, yang memfasilitasi peningkatan pertama, dan seterusnya. Adanya keterkaitan antara pengetahuan prosedural dan konseptual telah diduga selama beberapa dekade. Misalnya, pengetahuan konseptual membantu peserta didik untuk mengenali dan mengidentifikasi konsep-konsep kunci ketika belajar atau mendiagnosis masalah. Akibatnya, pemahaman konseptual yang lebih baik dari masalah akan meningkatkan kemungkinan bahwa pelajar akan memilih memecahkan masalah prosedur yang sesuai (meningkatkan keterampilan prosedural). Pada gilirannya, merenungkan atau diri menjelaskan konsep dasar prosedur dapat membantu peserta didik untuk menyadari yang konsep memainkan peran kunci dalam masalah (Rittle-Johnson et al., 2001). Beberapa bukti untuk bootstrap telah ditemukan dalam domain matematika, tapi tidak begitu jauh dalam pendidikan teknik (Streveler et al., 2008).

Interaksi antara pengetahuan konseptual dan prosedural akan menjadi yang paling jelas ketika memecahkan masalah yang kompleks. Item pada post-test kami yang diperlukan penerapan satu prinsip dalam memecahkan mereka dianggap masalah sederhana; item yang diperlukan beberapa prinsip untuk solusi mereka dianggap item yang kompleks. Ditemukan bahwa peserta dalam kondisi laboratorium virtual mencetak secara signifikan lebih baik pada pemecahan masalah yang kompleks, baik masalah konseptual dan kompleks kompleks prosedural. Siswa dalam kondisi tradisional memiliki lebih banyak kesulitan ketika dua atau lebih prinsip harus diperhitungkan secara bersamaan. Ini bisa menjadi indikasi bahwa peserta didik dalam kondisi laboratorium virtual sebaiknya disintesis konsep listrik dasar menjadi kerangka kerja yang koheren.

Dalam studi saat ini kami tidak mengganti pelajaran praktis dengan penyelidikan belajar di laboratorium nyata, tetapi memberi siswa pengalaman eksperimen tambahan di laboratorium virtual. Peralatan penanganan nyata di laboratorium nyata juga diperlukan bagi siswa tersebut, karena mereka akan bekerja dengan peralatan yang sama dalam kehidupan profesional mereka. Sebuah pertanyaan yang jelas akan menjadi: dapat belajar Permintaan diintegrasikan ke dalam pelajaran praktis, nyata laboratorium; yaitu, dapat laboratorium virtual yang digantikan oleh laboratorium nyata? Dan sebaliknya, bisa laboratorium maya menggantikan lab nyata? Dalam beberapa studi yang membandingkan pembelajaran di laboratorium nyata untuk belajar di laboratorium virtual, hasil belajar yang setara ditemukan (misalnya, Triona & Klahr, 2003; Zacharia & Constantinou, 2008). Dalam penelitian lain, belajar di laboratorium virtual telah ditemukan untuk menjadi lebih efektif daripada belajar di laboratorium nyata (misalnya, Bell & Trundle, 2008; Chang, Chen, Lin, & Sung, 2008; Finkelstein et al, 2005;. Huppert, Lomask , & Lazarowitz, 2002). Namun, kami tidak akan merekomendasikan memilih antara laboratorium nyata atau maya. Sekarang bahwa efek menguntungkan penyelidikan belajar di laboratorium virtual yang telah dibentuk dalam konteks pendidikan teknik menengah kejuruan, kita malah akan menyarankan sebagai langkah berikutnya untuk mengalihkan fokus ke arah pendukung pembelajaran inquiry dengan menggunakan kombinasi atau urutan kedua virtual dan laboratorium nyata. Studi empiris lain menunjukkan bahwa kombinasi atau urutan tersebut (misalnya, pertama kali belajar di laboratorium virtual, diikuti dengan belajar di laboratorium nyata) dapat menyebabkan pemahaman konseptual yang lebih baik daripada menggunakan laboratorium virtual atau laboratorium nyata saja (Jaakkola & Nurmi, 2008; Jaakkola et al, 2010;. Jaakkola et al, 2011;. Zacharia, 2007).

Sebuah isu yang perlu ditangani adalah validitas ekologi penelitian. Percobaan diintegrasikan ke dalam kurikulum yang ada dan sesi percobaan berlangsung di sekolah selama waktu sekolah reguler. Di satu sisi, ini membantu untuk menjamin validitas ekologi studi dan hasil-hasilnya, tetapi di sisi lain, itu membuat sulit untuk mempertahankan kekakuan eksperimental yang ketat selama percobaan. Misalnya, di sekolah pengaturan tidak mungkin untuk menjaga peserta dari kedua kondisi terisolasi satu sama lain selama sembilan minggu. Tentu saja, para peserta berada di dua ruang kelas komputer yang terpisah selama sesi eksperimental, satu ruangan untuk setiap kondisi, tetapi peserta tidak bisa disimpan terpisah selama jam sekolah lainnya. Kemungkinan bahwa peserta "dicampur", yang bisa berlumpur efek, tidak dapat dikesampingkan. Namun, karena dua alasan kami percaya bahwa tidak mungkin bahwa ini benar-benar terjadi. Pertama, di luar ruang kelas (misalnya, saat istirahat) para siswa berbicara tentang banyak hal, tapi hampir sekitar materi pelajaran dirawat di ruang kelas. Kedua, orang akan mengira bahwa mengeruhkan efek karena pencampuran akan menyebabkan lebih sama nilai post-test untuk kedua kondisi. Oleh karena itu, jika mengeruhkan berlangsung dalam penelitian kami ini akan berarti bahwa efek yang diamati dalam penelitian ini sebenarnya meremehkan efek 'benar'. Menjadi meremehkan atau tidak, validitas ekologi membantu untuk menetapkan nilai penyelidikan belajar dalam laboratorium virtual dengan menunjukkan bahwa efek menguntungkan benar-benar dapat diamati dalam praktek sehari-hari sekolah.

Berdasarkan penelitian ini kami dapat merekomendasikan bahwa guru di pendidikan kejuruan tentang listrik yang ingin merangsang pemahaman konseptual harus melengkapi atau mungkin menjalin pendekatan tradisional mereka dengan belajar inquiry dalam laboratorium virtual. Hal ini sering diasumsikan bahwa ini terlalu menuntut untuk siswa dari tingkat ini, tetapi penelitian kami menunjukkan bahwa jika komponen penyelidikan yang didukung dengan baik itu juga akan bekerja dalam pengaturan pelatihan kejuruan.

Ucapan Terima Kasih

Para penulis mengucapkan terima kasih Kennisnet untuk mendanai proyek penelitian ini. Kennisnet adalah organisasi pendidikan publik yang mendukung dan menginspirasi utama Belanda, lembaga sekunder dan kejuruan dalam penggunaan efektif ik.