Influence of Problem-Based Learning on Conceptual Understanding and Critical Thinking regarding Quantum Physics

• Published in: Latin-American journal of physics education Vol. 14; no. 4
• Main Authors: Erol, Mustafa, Çoban, Atakan
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 2020
• Subjects: aprendizaje basado en problemas; Classical Physics Insufficiencies; comprensión conceptual; Conceptual Understanding; Critical Thinking; física cuántica; insuficiencias de la física clásica; pensamiento crítico; Problem Based Learning; Quantum Physics
• ISSN: 1870-9095; 1870-9095

The aim of this research is to investigate effects of Problem Based Learning (PBL) method on Conceptual Understanding (CU) and Critical Thinking Skills (CTS) specifically concerning Black Body Radiation, Photoelectric Effect and Compton Scattering. Throughout the study, pretest–posttest control grouped semi-experimental research model was used. The experimental group students are educated by means of the problem based learning and traditional teaching method is applied to the control group students. The conceptual understanding is measured by using the ‘Inefficiency of Classical Physics Conceptual Comprehension Scale’ (ICPCCS) and the critical thinking skills are measured by means of the ‘Critical Thinking Attitudes Scale’ (CTAS). As a result, it is extracted that both teaching methods have improved the conceptual understanding, however the conceptual understanding level of the experimental group students is found to be significantly greater than the control group. It is also clearly concluded that the mean scores of each step of the three-tier ICPCCS are significantly higher, in favor of the experimental group students. In contrary, the CTAS results designate that there is no significant progress on the critical thinking attitudes for both groups. The correlation analysis, on the other hand, indicates that the correlation between the conceptual understanding and the critical thinking is weak. El objetivo de esta investigación es investigar los efectos del método de aprendizaje basado en problemas (PBL) en la comprensión conceptual (CU) y las habilidades de pensamiento crítico (CTS) específicamente en relación con la radiación del cuerpo negro, el efecto fotoeléctrico y la dispersión de Compton. A lo largo del estudio, se utilizó un modelo de investigación semiexperimental agrupado de control pretest-postest. Los estudiantes del grupo experimental son educados mediante el aprendizaje basado en problemas y se aplica el método de enseñanza tradicional a los estudiantes del grupo de control. La comprensión conceptual se mide utilizando la "Escala de comprensión conceptual de ineficiencia de la física clásica" (ICPCCS) y las habilidades de pensamiento crítico se miden mediante la "Escala de actitudes de pensamiento crítico" (CTAS). Como resultado, se extrae que ambos métodos de enseñanza han mejorado la comprensión conceptual, sin embargo, el nivel de comprensión conceptual de los estudiantes del grupo experimental se encuentra significativamente mayor que el del grupo control. También se concluye claramente que las puntuaciones medias de cada paso del ICPCCS de tres niveles son significativamente más altas, a favor de los estudiantes del grupo experimental. Por el contrario, los resultados de CTAS señalan que no hay avances significativos en las actitudes de pensamiento crítico para ambos grupos. El análisis de correlación, en cambio, indica que la correlación entre la comprensión conceptual y el pensamiento crítico es débil.