Evaluating the effectiveness of organic chemistry component of the Ghanaian high school chemistry curriculum

Technische Samenvatting: Evaluatie van de Effectiviteit van het Organische Chemie-component van het Ghanese Middelbare School Curriculum voor Chemie

Probleemstelling
Ondanks de cruciale rol van organische chemie bij het uitrusten van studenten met fundamentele kaders voor geavanceerde wetenschappelijke studie, wijst empirisch bewijs er consequent op dat leerlingen in Ghanese Senior High Schools (SHS) moeite hebben met kernconcepten zoals IUPAC-nomenclatuur, reactiemechanismen en het identificeren van functionele groepen. Hoewel eerder onderzoek deze leerproblemen heeft gedocumenteerd, is er een gebrek aan studies die systematisch het organische chemie-component van het curriculum zelf evalueren om te bepalen of deze uitdagingen voortvloeien uit de inherente structuur van het curriculum of uit implementatieproblemen. Deze studie adresseert deze kloof door een uitgebreid evaluatiekader toe te passen op het organische chemie-component van het Ghanese SHS-chemiecurriculum.

Methodologie
De studie maakte gebruik van een convergent mixed-methods design (specifiek de data-transformatie variant) gebaseerd op Stufflebeams CIPP (Context, Input, Process, Product) evaluatiemodel.

• Deelnemers: De steekproef bestond uit 226 Form Three science-studenten van vier publieke Senior High Schools in de Cape Coast Metropolis, Ghana. De selectie was doelgericht (purposive), gericht op scholen waar het organische chemie-syllabus volledig was behandeld. De demografische verdeling omvatte 180 mannen (79,6%) en 46 vrouwen (20,4%).
• Instrumentatie: Gegevens werden verzameld via de Students' Questionnaire on Organic Chemistry Curriculum Evaluation (SQOCCE), een door de onderzoeker ontwikkeld instrument gebaseerd op het nationale curriculum en relevante literatuur. Het instrument maakte gebruik van een zespunts Likert-schaal voor 37 gesloten items verdeeld over de vier CIPP-dimensies (12 Context, 6 Input, 9 Process, 10 Product) en bevatte twee open vragen voor kwalitatieve gegevens.
• Data-analyse:
  • Kwantitatief: Beschrijvende statistieken (frequenties, gemiddelden, standaarddeviaties) vatten percepties samen. Inferentiële statistiek omvatte onafhankelijke t-testen om genderverschillen te onderzoeken en een drie-weg ANOVA om de hoofd- en interactie-effecten van gender, leerjaar en schooltype te analyseren.
  • Kwalitatief: Reacties op open vragen werden geanalyseerd met behulp van open codering en constante comparatieve analyse om terugkerende thema's te identificeren. Deze thema's werden vervolgens gekwantificeerd (frequentie-tellingen) om integratie met kwantitatieve bevindingen te faciliteren.
  • Evaluatiekader: Gemiddelde scores werden gecategoriseerd in drie niveaus: Onvoldoende (1,0–2,7), Matig (2,8–4,4) en Voldoende (4,5–6,0).

Belangrijkste Resultaten
De studie leverde de volgende bevindingen met betrekking tot de vier CIPP-dimensies en demografische variabelen:

1. Contextdimensie (Matige Effectiviteit): Studenten percipiëren de relevantie en afstemming van het curriculum op leerbehoeften positief. De gemiddelde score was 4,03, wat aangeeft dat studenten het belang van organische chemie voor toekomstige academische en carrièrepaden en de toepasbaarheid ervan op real-world fenomenen erkennen.

2. Inputdimensie (Matige/Lage Effectiviteit): Deze dimensie registreerde de laagste gemiddelde score (3,24), wat duidt op significante zwaktes. Studenten rapporteerden inadequate instructiebronnen, waaronder een gebrek aan goed uitgeruste laboratoria, onvoldoende organische chemicaliën, een tekort aan lesmodellen en een schaarste aan tekstboeken. Bovendien waren de percepties met betrekking tot het gebruik van gestructureerde lesplannen door docenten laag.

3. Processdimensie (Matige Effectiviteit): De gemiddelde score was 3,53. Hoewel studenten de regelmatige toepassing van beoordelingen en feedback erkenden, rapporteerden zij een zware afhankelijkheid van lecture-gebaseerde onderwijsmethoden. Er was een lage perceptie van actieve studentbetrokkenheid en het gebruik van instructiestrategieën die participatie faciliteren.

4. Productdimensie (Matige Effectiviteit): Met een gemiddelde score van 3,67 gaven studenten aan dat het leren van organische chemie hielp bij het stimuleren van interesse en het bevorderen van positieve attitudes. Zij toonden een begrip van de relevantie van organische verbindingen in het dagelijks leven, hoewel de toepassing van concepten op andere gebieden van de chemie als matig werd ervaren.

5. Demografische Verschillen:

   • Gender: Een onafhankelijke t-test toonde een statistisch significant verschil in perceptiescores, waarbij mannelijke studenten (M = 135,07) meer positieve percepties rapporteerden dan vrouwelijke studenten (M = 123,30), t(224) = 2,594, p = ,001. Echter, de effectgrootte was klein (η² = ,037), wat suggereert dat gender slechts 3,7% van de variantie verklaart.
   • Schooltype: Een een-weg ANOVA gaf een significant verschil in percepties aan op basis van schooltype (p = ,003). Post-hoc testen toonden aan dat studenten op "endowed" (begunstigde) scholen significant hogere perceptiescores hadden dan studenten op "less endowed" (minder begunstigde) scholen.
   • Leerjaar: Er werd geen significant hoofdeffect gevonden voor het leerjaar (p = ,762).
   • Interacties: Hoewel een significante twee-weg interactie werd gevonden tussen leerjaar en schooltype, was de drie-weg interactie tussen gender, leerjaar en schooltype niet significant.

6. Kwalitatieve Uitdagingen: Studenten identificeerden drie primaire uitdagingen:

   • Abstractheid: Concepten worden ervaren als complex, breed en onzichtbaar voor het blote oog.
   • Resource-tekorten: Een gebrek aan modellen, reagentia en oplossingen belemmert visualisatie en begrip.
   • Pedagogische Behoeften: Er is een sterke vraag naar praktijkgericht onderwijs om abstracte concepten concreet te maken.

Belangrijkste Bijdragen

• Curriculum Evaluatie: De studie biedt een van de weinige systematische evaluaties van het organische chemie-component van het Ghanese curriculum met behulp van het CIPP-model, waarbij verder wordt gekeken dan louter studentenprestaties om de structurele en implementatiecomponenten van het curriculum te beoordelen.
• Diagnostisch Inzicht: Het identificeert dat hoewel de doelstellingen (Context) en resultaten (Product) van het curriculum over het algemeen in lijn zijn met de behoeften van studenten, de implementatie wordt gehinderd door tekorten in Input (bronnen) en Process (pedagogiek).
• Gender en Gelijkheid: De studie levert data over genderverschillen in curriculumperceptie, waarbij wordt opgemerkt dat hoewel mannen het curriculum positiever ervaren, de effectgrootte klein is, wat suggereert dat bredere systemische factoren (zoals bronallocatie) invloedrijker zijn dan gender alleen.
• Methodologische Toepassing: Het demonstreert het nut van het CIPP-model voor het diagnosticeren van specifieke hiaten in de wetenschapeducatie binnen een ontwikkelingscontext, en valideert de toepasbaarheid ervan op het chemieonderwijs in Ghana.

Betekenis en Claims
De auteurs beweren dat de studie overdraagbare inzichten biedt voor zowel onderwijzers als beleidsmakers, met name met betrekking tot de noodzaak van bronallocatie en pedagogische hervorming. Het artikel voert aan dat de abstracte aard van organische chemie niet uitsluitend een intrinsieke moeilijkheid van de discipline is, maar wordt verergerd door de omstandigheden van het onderwijs — specifiek het gebrek aan praktische ervaringen en visuele hulpmiddelen.

De studie pleit voor:

1. Verbeterde Bronallocatie: Zorgen dat laboratoria voorzien zijn van essentiële organische chemicaliën en onderwijsmodellen.
2. Pedagogische Verschuiving: Het integreren van praktische, onderzoekende lessen om lecture-zware benaderingen te vervangen of aan te vullen.
3. Gelijke Implementatie: Het aanpakken van de verschillen tussen "endowed" en "less endowed" scholen om ervoor te zorgen dat alle studenten toegang hebben tot de noodzakelijke inputs voor effectief leren.

De auteurs concluderen dat hoewel het organische chemie-curriculum als matig effectief wordt beschouwd, de algehele impact wordt aangetast door zwaktes in de input- en procesdimensies. De studie positioneert het CIPP-model als een robuust, besluitvormend instrument voor het genereren van het bewijs dat nodig is om het curriculum te verfijnen en evidence-based beleidsvorming in het Ghanese wetenschapsonderwijs te ondersteunen.