| dc.description.abstract | I denne studien er det forsøkt å besvare problemstillingen: Hva kjennetegner den grunnleggende elektrisitetsforståelsen til førsteårsstudenter ved studieprogrammene elektronisk systemdesign og innovasjon og kybernetikk og robotikk ved NTNU. Denne problemstillingen er så delt inn i tre forskningsspørsmål:
Hvilke misoppfatninger om grunnleggende elektriske kretser har studentene fra elektronisk systemdesign og innovasjon og kybernetikk og robotikk?
I hvilken grad har forståelsen til studentene endret seg etter et halvt år med undervisning?
På hvilken måte kan gale svar på spørreundersøkelsen skyldes uklare spørsmål?
Disse forskningsspørsmålene er undersøkt gjennom et multi strategy-forskningsdesign som innebærer at det er brukt både kvalitative og kvantitative metoder. Datagrunnlaget er resultatene på et flervalgs-spørreskjema. Datamaterialet som er analysert er hentet fra en spørreundersøkelse gjennomført i august 2020 og januar 2021. Den kvantitative metoden var delt i to deler. Den første delen anvendte deskriptiv statistikk i form av tabeller og diagrammer, for å få en oversikt over resultatene. Del to dreide seg om hypotesetesting (Bjørnstad, 2018), nærmere bestem t-testing («Student’s t-test», 2020; Aarnes, H., 2011). Den deskriptive statistikken viste at studentene i snitt scoret korrekt på 51,04% av oppgavene i august 2020 og 64,89% av oppgavene i januar 2021. Statistikken ga også andre interessante funn. Et av disse var fem deloppgaver som skilte seg betydelig ut. I august 2020 var det 40,87% av studentene som tok feil på samtlige av disse oppgavene, og den tilsvarende andelen i januar 2021 var på 26,94%. Med dette som bakteppet ble disse oppgavene studert nøyere. Disse oppgavene kan knyttes opp mot flere ulike klassiske misoppfatninger i elektrisitetslære, blant annet forbrukstenkning (Angell et al., 2011, s. 290-292) og batteri som konstant strømkilde (Engelhatdt & Beichner, 2004, s. 104). Den spesifikke metoden som er brukt i den kvantitative analysen, kalles for student t-test («Student’s t-test», 2020; Aarnes, H., 2011). Statistikkprogrammet Minitab fra NTNU sitt eget programvaresenter har blitt brukt for å utføre disse beregningen. Resultatene fra denne metoden viser signifikante forskjeller mellom de to studieprogrammene:
Signifikant forskjellig gjennomsnittscore i august 2020, siden elektronisk systemdesign og innovasjon (M = 8.86, SD = 2.60) hadde en høyere gjennomsnittscore enn kybernetikk og robotikk (M = 10.50, SD = 3.29) gitt t(198) = -3.99, p < 0.001.
Signifikant forskjellig gjennomsnittscore i august 2020 for fem utvalgte oppgaver. Kybernetikk og robotikk (M = 1.32, SD = 1.31) hadde en høyere gjennomsnittscore enn elektronisk systemdesign og innovasjon (M = 0.745, SD = 0.909); t(187) = -3.69, p < 0.001.
M står for gjennomsnitt, SD betyr standardavvik og signifikansnivået var satt til 0,05.
Den kvalitative analysen dreide seg om å analysere transkribert materiale fra fem semi-strukturerte intervjuer. Resultatene fra disse intervjuene var ikke helt i overensstemmelse med de kvantitative resultatene. Forventningen var å se tydelige tegn på misoppfatninger, men i stedet bar funnene preg av usikkerhet og enkelte tegn på misoppfatninger. I tillegg svarte flere av intervjudeltakerne inkonsekvent, og endret argumentasjon underveis. En av misoppfatningene som gikk igjen i intervjuene var at spenningsfallet over en komponent i en seriekobling er størst over den første komponenten. Dette innebar ifølge studentenes egen resonnering at den første lyspæren i en seriekobling ville lyse sterkere enn de neste. En annen var at batteriet var en konstant strømkilde.
Oppsummert viser resultatene og intervjuene at studentene har forbedret grunnleggende elektrisitetsforståelse etter et halvt år. Studentene fra elektronisk systemdesign og innovasjon har hatt en noe større forbedring enn studentene fra kybernetikk og robotikk. I tillegg tyder resultatene på at misoppfatninger som batteri er en konstant strømkilde, og forbrukstenkning er relativt utbredt blant studentene. De kvalitative resultatene antyder også at spenningsbegrepet er vanskelig å forstå.
Validiteten til spørreundersøkelsen ble forsøkt belyst ved å beregne størrelsene Kuder Richardsons reliability index og Fergusons δ. Resultatene fra disse beregningene viser at spørreundersøkelsen er valid og at den kan brukes til å vurdere både enkeltstudenter og studentgruppene. I tillegg antyder Fergusons δ at spørreundersøkelsen skiller mellom studenter med god grunnleggende elektrisitetsforståelse, og de som har dårlig grunnleggende elektrisitetsforståelse. Basert på tilbakemeldinger på intervju, tilbakemeldinger fra de aller første studentene som prøvde testen, og kommentarer på spørreundersøkelsen i januar 2021, var spørsmålene klare og tydelige. Det virker dermed usannsynlig at de gale svarene på spørreundersøkelsen skal skyldes uklare spørsmål eller dårlig språk i selve spørreundersøkelsen. | |
| dc.description.abstract | In this study, the main goal was to answer the following thesis question: What characterizes the basic understanding of electricity among the first-year students in the study programs elektronisk systemdesign og innovasjon and kybernetikk og robotikk at NTNU? The thesis question was split up into three research questions:
What misconseptions regarding basic electricity do the students from elektronisk systemdesign og innovasjon and kybernetikk og robotikk have?
To what degree has the understanding of electricity changed, after the first semester at Norwegian University of Science and Technology?
In what way could wrong answers from the survey be caused by unclear questions?
These three research questions are investigated through a multi-strategy research design. This means both qualitative and quantitative methods are used in this study. Most of the data is the results of a survey from august 2020 and January 2021. The rest of the data is transcribed material from five semi-structured interviews with students from elektronisk systemdesign og innovasjon. The results from the interviews did not match the results from the survey completely. In the interviews, the answers could indicate that some of the students had a current-consumption misconception. In general, the students were quite insecure of their own answers, and some of them changed their answers multiple times during the interview. Student t-tests were performed using a statistic program named Minitab. The results showed that the students from kybernetikk og robotikk scored significantly higher (M = 10.50, SD = 3.29) than the students from elektronisk systemdesign og innovasjon (M = 8.86, SD = 2.60). In January, the difference between the student groups were no longer significant.
Based on the quantitative results, the students had these two misconseptions regarding electricity:
Battery is a source of constant current
Current-consumption model
This means that these two misconspetions survived the first semester.
Since the survey is so important for this study, the reliability was calculated using Richardsson reliability index and Ferguson’s δ. These results indicate that the survey is valid and reliabel. | |
