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W M ¢ H s p a w n ” . . a n M n : m m \ . . , . 5 . . I . . ‘ . . . . . v . . . . . . . . . . A » . 3 3 9 " . : 3 ( 4 ) “ : . . < i : J . u ? 1 . . . . ' 4 ‘ p x v i — « . . . . . . . i n i ; . . fl . . ! » a ; . ; % . . ; . . 4 . 3 I n A a n ? a . 4 A ‘ . : _ y . 1 . . U n - . 1 a n } . . . T . . v a z m m m w d r w a u d w . n m n ‘ ‘ ) X . \ ' v t , . a . « 4 . 9 m . . e r u ! k k 1 , a : : \ . v . i ~ f : . \ 1 . 0 ‘ u . 1 1 ! . p l . 7 I f ! ! - C A . ‘ v t m s . 1 . . I M a 7 0 a a 3 a 0 I G A N S T T Y L I B R A R I E S _ W " ! ‘ 1 ‘ “ 9 w I M H E M W H w u m m m m u L 7 6 4 8 2 5 0 “ m e a g e r W e h i g e m S t a t e L U n i v e r s i t y : — T h i s i s t o c e r t i f y t h a t t h e d i s s e r t a t i o n e n t i t l e d A W i n d o w i n t o T h i n k i n g : U s i n g S t u d e n t W r i t i n g t o U n d e r s t a n d K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g a n d C o n c e p t u a l C h a n g e p r e s e n t e d b y N a n c y J a n e F e l l o w s h a s b e e n a c c e p t e d t o w a r d s f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r i P h . D . d e g r e e i n E d u c a t i o n a l P s y c h o l o g y M a j o r p r o f e s s r S t e p h e n L . Y e l n , P h . D . D a t e a 9 ( M S U i : a n A f fi r m a t i v e A c t i o n / E q u a l O p p o r t u n i t y I n s t i t u t i o n 0 - 1 2 7 7 1 P L A C E I I R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T O A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d u e d u e . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E - i - [ _ 7 I 1 — 1 1 I ' M S U l e A n A f fi r m d l v e A c t i o N E q u e l O p p o r t u n i t y I n s t i t u t i o n c M M I A W I N D O W I N T O T H I N K I N G : U S I N G S T U D E N T W R I T I N G T O U N D E R S T A N D K N O W L E D G E R E S T R U C T U R I N G A N D C O N C E P T U A L C H A N G E V Q U M E I B y N a n c y J a n e F e l l o w s A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fl l r n e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f C o u n s e l i n g , E d u c a t i o n a l P s y c h o l o g y , a n d S p e c i a l E d u c a t i o n 1 9 9 1 ( D A W I N D O \ K N ( 5 8 4 j ' 9 5 6 A B S T R A C T A W I N D O W I N T O T H I N K I N G : U S I N G S T U D E N T W R I T I N G T O U N D E R S T A N D K N O W L E D G E R E S T R U C T U R I N G A N D C O N C E P T U A L C H A N G E B Y N a n c y J a n e F e l l o w s R e s e a r c h s h o w s t h a t s t u d e n t s h a v e d i f f i c u l t y c h a n g i n g t h e i r c o n c e p t i o n s o f s c i e n c e a s a f u n c t i o n o f i n s t r u c t i o n . G i v e n t h e d i f f i c u l t y o f c o n c e p t u a l c h a n g e , i t i s i m p o r t a n t t o u n d e r s t a n d t h e p r o c e s s o f l e a r n i n g s c i e n c e c o n c e p t s b y w a y o f i n s t r u c t i o n . F i r s t , t h e r e s e a r c h e r i n v e s t i g a t e d t h e u s e f u l n e s s o f s t u d e n t s ’ w r i t i n g t o s h o w s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g a n d c h a n g e s o f s c i e n c e c o n c e p t s o v e r t h e c o u r s e o f a l e a r n i n g u n i t . S e c o n d , t h e r e s e a r c h e r o b s e r v e d c l a s s r o o m e v e n t s t h a t o c c u r r e d i n c o n j u n c t i o n w i t h s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e c h a n g e s t o d i s c o v e r m e c h a n i s m s t h a t m i g h t h a v e i n f l u e n c e d s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e . T h e r e s e a r c h e r c o l l e c t e d s t u d e n t s ’ w r i t i n g s , c o n d u c t e d c l i n i c a l i n t e r v i e w s a b o u t c o n t e n t a n d w r i t i n g f r o m s i x t a r g e t s t u d e n t s , r e c o r d e d m — M . ’ v i d e o t a p e s o f c l a s s r o o m l e s s o n s a n d t w o t a r g e t s m a l l g r o u p i n t e r a c t i o n s , c o n d u c t e d t e a c h e r i n t e r v i e w s , a n d s t u d i e d t e x t m a t e r i a l s . T h e r e s e a r c h e r i n v e s t i g a t e d t h e w r i t i n g o f t w e n t y - s e v e n s t u d e n t s u s i n g s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s t o t r a c e s t u d e n t s ’ c h a n g e s i n s c h e m a d u r i n g a t w e l v e - w e e k i n s t r u c t i o n a l u n i t . F i n d i n g s a b o u t s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d l e a r n i n g s t r a t e g i e s w e r e u s e d t o a n a l y z e t w o l e s s o n c l u s t e r s f o r t h e m e c h a n i s m s w i t h i n c l a s s r o o m e v e n t s t h a t c o u l d b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . S t u d e n t s t h e y l e a n e d . S t u d e n t s w h o C W 1 e x p e r i e n c S t u d e n t s w h o C h a n g e d t h e O r t h e s c i e n t i f i c ' n S t r u c t l M n i t i e s f N a n c y J a n e F e l l o w s S t u d e n t s ’ fl a w e d a s a " m y f o r o b g r y i g g i t h e i r ‘ t h i ‘ n fl n g a s t h e y l e a r n e d . A l l s t u d e n t s s h o w e d s o m e f o r m o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . S t u d e n t s w h o d e m o n s t r a t e d w e a k e r r e s t r u c t u r i n g w e r e m o r e l i k e l y t o h a v e h a d p r i o r e x p e r i e n c e i n t h e d o m a i n o r h a v e h a d d i f f i c u l t y l e a r n i n g t h e c o n t e n t . S t u d e n t s w h o d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g h a d a d d e d c o n c e p t s a n d c h a n g e d t h e o r g a n i z a t i o n o f t h e i r s c h e m e , b u t t h e y d i d n o t a l w a y s a t t a i n a l l o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s . I n s t r u c t i o n t h a t p r o v i d e d c o n c r e t e a c t i v i t i e s , w r i t i n g t a s k s , a n d o p p o r t u n i t i e s f o r l a n g u a g e i n t e r a c t i o n s d i r e c t l y r e l a t e d t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a n d t h e l e s s o n g o a l c o n c e p t i o n s s e e m e d a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ m o r e s u c c e s s f u l c o n c e p t u a l c h a n g e . C o i g h t b N A N C Y J A N E L L O W 1 9 9 1 T h e a u t ‘ c o n t r i b u t e d t o i S t a v e Y e m o t o r s K a t h y R s p a r k i n g s c i e n c e C h e r y l l w r i t i n g * C h a n c e I n v o l v e A n n e m c o n n e i A C K N O W L E D G M E N T S T h e a u t h o r i s g r a t e f u l t o t h e f o l l o w i n g p e r s o n s w h o c o n t r i b u t e d t o a n d s u p p o r t e d t h i s w o r k : S t e v e Y e l o n f o r r e a d i n g , e d i t i n g , r e s p o n d i n g a n d b e l i e v i n g i n i t ; a n d f o r a l w a y s b e i n g a v a i l a b l e f o r s u p p o r t . K a t h R o t h f o r m o t i v a t i n g a n d p o s i t i v e l y r e g a r d i n g i t ; a n d f o r s p a r z i n g m y i n t e r e s t i n c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g a n d w r i t i n g i n s e l e n c e . C h e r y l R o s a e n f o r c o n t e x t u a l i z i n g i t ; a n d r e v e a l i n g t h e f a c e t s o f w r i t i n g t o l e a r n . C h a r l e s ( A n d y ) A n d e r s o n f o r f a c i l i t a t i n g i t ; a n d e n c o u r a g i n g m y i n v o l v e m e n t i n s c i e n c e c l a s s r o o m r e s e a r c h . A n n e m a r i e P a l i n s c a r f o r a d v a n c i n g i t ; a n d f o r p r o v i d i n g c o n n e c t i o n s f r o m l e a r n i n g a n d t e a c h i n g t o d i a l o g u e . S t e p h e n T c h u d i f o r s p a r k i n g i t ; a n d f o r p r o v i d i n g t h e i n s p i r a t i o n t h a t l e a d t o m y i n t e r e s t I n t h e p o s 3 I b i l i t i e s o r w r i t i n g a n d l a n g u a g e i n t h e c l a s s r o o m . M a r i l y n W i l s o n f o r c u l t i v a t i n g i t ; a n d p r o v i d i n g a r o l e m o d e l f o r u s i n g w r i t i n g a n d l a n g u a g e i n t h e c l a s s r o o m . M i c h a e l B u r b a n k f o r s u s t a i n i n g i t ; a n d p r o v i d i n g t h e s i g n i f i c a n t e m o t i o n a l s u p p o r t n e c e s s a r y t o c o m p l e t e s u c h a w o r k . D o n n a S k o l n i c k f o r a c t i v a t i n i t ; a n d p r o v i d i n g t h e s t i m u l u s t o b e g i n t h i n k i n g a b o u t t h e p o s s I i l i t i e s e r t i n g h a s f o r l e a r n i n g . J o h n F e r s h e e f o r f i n a n c i a l l s u p p o r t i n g i t ; a n d c o n t r i b u t i n g a t o t h e p r a c t i c a l c o n s i e r a t i o n s f o r u n d e r t a k i n g t h e r n i n g i n v o l v e d I n t h i s w o r k . a n d , f i n a l l y , E s t h e r F r e d e r i c k s o n , m y m o t h e r , f o r m o d e l i n g h o w t o d o i t ; a n d s h o w i n g t h a t I c o u l d d o a n y t h i n g I s e t o u t t o d o . a n d m y c h i l d r e n , A n n E l i z a b e t h F e r s h e e , J o h n P a u l F e r s h e e , a n d A d r i e n n e E l i s e F e r s h e e , w h o b e l i e v e d i n m e . _ C H A P T E R i : I t T h e C o n t e x t T h e P r o b l e r r f _ . . - " - - - N N J O Q D I T A B L E O F C O N T E N T S C H A P T E R 1 : I N T R O D U C T I O N T h e C o n t e x t : T e a c h i n g a n d L e a r n i n g i n S c i e n c e T h e P r o b l e m : U n d e r s t a n d i n g K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g a n d t h e M e c h a n i s m s A S o l u t i o n : D e s c r i b i n g R e s t r u c t u r i n g C h a n g e s a n d U n c o v e r i n g t h e M e c h a n i s m s t h r o u g h S t u d e n t W r i t i n g T h e O v e r v i e w : K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g i n 6 t h G r a d e S c i e n c e A s s u m p t i o n s C H A P T E R 2 : L T T E R A T U R E R E V I E W R e s e a r c h o n K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g o W h y i s C o n c e p t u a l C h a n g e L e a r n i n g D i f f i c u l t ? v H o w C a n W r i t i n g S h o w K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g ? V W r i t i n g k n o w l e d g e a n d c o n t e n t k n o w l e d g e V R e s e a r c h c w S t t u d e n t s ’ T h i n k i n g D e v e l o p m e n t a s E v i d e n c e d i n S t u d e n t s ’ r I I n g H o w M i h t l A n a l y z e S t u d e n t W r i t i n g t o F i n d K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g ? R e s e a r c o n M e c h a n i s m s I n f l u e n c i n g K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g W h a t A r e t h e L i k e l y M e c h a n i s m s ? H o w M i g h t I D e t e c t t h e M e c h a n i s m s A s s o c i a t e d w i t h K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g a n d C o n c e p t u a l C h a n g e ? H o w M i g h t I A p p l y O t h e r R e s e a r c h e r s ’ T e c h n i q u e s i n T h i s S t u d y ? S u m m a r y C H A P T E R 8 : M E T H O D S O v e r v i e w S u b j e c t s a n d D a t a C o l l e c t i o n D e s u g n I n s t r u m e n t s a n d P r o c e d u r e s 8 1 9 8 1 0 1 S u m m a r y : S u b j e c t s , D a t a C o l l e c t i o n , D e s i g n , I n s t r u m e n t s a n d P r o c e d u r e s L i m i t a t i o n s D a t a A n a l y s i s S u m m a r y C H A P T E R 4 : R E S U L T S I n t r o d u c t i o n 1 1 4 1 1 4 1 1 8 1 3 7 1 4 0 1 4 0 T h e D l fl e r e r D I A r t i e : F r o m J H o w E v i d e ' L O O K . “ A r t I e ' S H S w S I K n : C i K e n n ; C a r o : M e l l n f A n t o : 1 J o s e S u m r ' R e s u : " 7 8 m ; A C I I V ' W r i t : n 0 0 0 0 W e a c r C O g n , , . A r g u r ‘ T e a c r E l e m g T A B L E O F C O N T E N T S ( c o n t i n u e d ) A r t i e : F r o m W e a k t o R a d i c a l R e s t r u c t u r i n g a n d C o n c e p t u a l C h a n g e 1 4 5 H o w W e l l D i d A r t i e ’ s W r i t i n g D i s p l a y h i s T h i n k i n g ? 1 7 0 E v i d e n c e f o r R a d i c a l R e s t r u c t u r i n g i n A r t i e ’ s W r i t i n g 1 7 3 L o o k i n f o r L e a r n i n g M e c h a n i s m s 1 7 7 A r t i e ’ s n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g A c r o s s t h e L e s s o n C l u s t e r s 1 8 1 R e s u l t s : K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g , L e a r n i n g S t r a t a U s e , a n d G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t A c r o s s L e s s o n C u s t e r s a n d S t u d e n t s 1 8 3 K e n n y 1 8 5 C a r o l 1 9 2 M e l i n d a 1 9 9 A n t o i n e 2 0 6 J o s e 2 1 3 S u m m a r y 2 2 4 R e s u l t s f r o m S t u d e n t s a c r o s s t h e C l a s s 2 3 1 T h e D i f f e r e n c e s i n T w o L e s s o n s : P u r e S u b s t a n c e a n d M i x t u r e s , a n d D i s s o l v i n g 2 4 2 I n s t r u c t i o n a l T i m e 2 4 4 A c t i v i t i e s 2 4 4 W r i t i n g 2 5 1 O p p o r t u n i t i e s t o A n s w e r Q u e s t i o n s 2 5 2 v ' T e a c h e r ’ s U s e o f M e t a p h o r o r A n a l o g y 2 5 3 C o g n i t i v e C o n f l i c t ( f o r t a r g e t s t u d e n t s ) 2 5 4 A r g u m e n t ( f o r t a r g e t s t u d e n t s ) 2 5 5 5 3 / T e a c h e r ’ s U s e o f S o c r a t i c D i a l o g u e 2 6 0 E l e m e n t s o f S u r p r i s e 2 6 1 O p p o r t u n i t i e s f o r I n a c t i v i t y o r R e f l e c t i o n 2 6 3 O p p o r t u n i t i e s f o r r e f l e c t i o n t h r o u g h w r i t i n g 2 6 5 T e a c h e r ’ s E m p h a s i s i n T a l k ‘ 2 6 5 m S t u d e n t s ’ E x p r e s s e d D i s s a t i s f a c t i o n s w i t h E x i s t i n g C o n c e p t i o n s 2 6 6 Q u e s t i o n s a b o u t A l t e r n a t i v e C o n c e p t i o n s a n d O p e n - e n d e d V e r b a l I n t e r a c t i o n s 2 6 7 W h y “ Q u e s t i o n s 2 6 9 D i s c u s s i o n O p p o r t u n i t i e s t o R e s o l v e D i s c r e p a n c i e s 2 7 0 D i s c u s s i o n s l e a d i n t o C l o s u r e a n d C o n s e n s u s 2 7 6 P r a c t i c e A p p l y i n g w C o n c e p t i o n s 2 7 7 C o n c r e t e , A c c e s s i b l e I d e a s a n d E x p e r i e n c e s D i r e c t l y R e l a t e d t o I n i t i a l C o n c e p t s 2 7 9 R e p e a t e d O n p p o r t u n i t i e s t o R e u s e N e w I d e a A r g u m e n t s , R e v i e w a A p p l y i n N e w C o n t e x t s 2 8 1 S u m m a r y 2 8 2 i v A P P E N D I X | T h e S o c i a l C R e s u l t s S u m ! C H A P T E R 5 : D O v e r v i e w ‘ S u n ' m a r y o t W h a t W h a t I M P L I C A T I O I I M P L I C A T I O I F I N A L C O M P U S T 0 F R E F E F A P P E N D I C E S A P P E N D I X A A P P E N D I X A P P E N D I X A P P E I I D I X A P P E N D I X A P P E N D I X A P P E N D I X A P i ’ E N D I x T A B L E O F C O N T E N T S ( c o n t i n u e d ) T h e S o c i a l C o n t e x t f o r L e a r n i n g i n T h e C l a s s r o o m R e s u l t s S u m m a r y C H A P T E R 5 : D I S C U S S I O N A N D C O N C L U S I O N S . O v e r v i e w I S u m m a r y o f t h e F i n d i n g s o f t h e S t u d y W h a t I F o u n d : R e s u l t s f o r Q u e s t i o n 1 W h a t I F o u n d : R e s u l t s f o r Q u e s t i o n 2 I M P L I C A T I O N S F O R R E S E A R C H I M P L I C A T I O N S F O R T E A C H I N G A N D T E A C H E R E D U C A T I O N F I N A L C O M M E N T S L I S T O F R E F E R E N C E S A P P E N D I C E S A P P E N D I X A : S A M P L E S O F S T U D E N T W R T T I N G A P P E N D I X B : P R E T E S T / P O S T T E S T A P P E N D I X C : C L I N I C A L I N T E R V I E W P R O T O C O L A P P E N D I X D : T E A C H E R I N T E R V I E W P R O T O C O L A P P E N D I X E : S T U D E N T W R T T I N G I N T E R V I E W P R O T O C O L A P P E N D I X F : S U M M A R Y O B S E R V A T I O N F O R M A P P E N D I X G : T A R G E T S T U D E N T S ” S E M A N T I C N O D E - L I N K N E T W O R K S ' A P P E N D I X H : G O A L C O N C E P T I O N S F O R T H E M A T T E R A N D M O L E C U L E S U N T T A P P E N D I X I : C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T 2 8 6 2 9 5 3 0 1 3 0 1 3 0 5 3 0 5 3 2 4 3 2 6 3 3 2 3 4 1 3 4 7 T a b l e 2 . 1 S t u d e r I V : 2 2 S t r a t a ? 3 . 1 C o n c e 4 » 1 K n o w : 4 2 K e n n y A 1 4 - 3 C a r o l | 4 - 4 M e l i n c 4 ' 5 A U T O ! r 4 ' 5 J o s e . T a b l e 2 . 1 2 . 2 3 . 1 4 . 1 4 . 2 4 . 3 4 . 4 4 . 5 4 . 6 4 . 7 4 . 8 4 . 9 L I S T O F T A B L E S S t u d e n t s ’ R e a l - W o r l d o r A l t e r n a t i v e C o n c e p t i o n s a b o u t K i n e t i c M o l e c u l a r T h e o r y S t r a t e g i e s U s e d b y S t u d e n t s t o P r o c e s s a n d C o m p r e h e n d T e x t C o n c e p t u a l F r a m e w o r k f o r R e v i s e d M a t t e r a n d M o l e c u l e s K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g , G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t a n d t r a t e g y U s e f o r A r t i e K e n n y - K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g , G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t a n d S t r a t e g y U s e C a r o l - K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g , G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t a n d S t r a t e g y U s e M e l i n d a - K n o w l e d R e s t r u c t u r i n g , G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t a n S t r a t e g y U s e A n t o i n e - K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g , G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t a n d S t r a t e g y U s e J o s e - K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g , G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t a n d S t r a t e g y U s e R E S U L T S F O R T A R G E T S T U D E N T S K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g , G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t a n d S t r a t e g y U s e R E S U L T S : K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g , G o a l C o n c e i o n A t t a i n m e n t , a n d S t r a t e g y U s e A c r o s s L e s s o n I u s t e r s R E S U L T S : S t u d e n t s A t t a i n i n g M o r e t h a n 7 0 % G o a l C o n c e p t i o n s b y L e s s o n 4 . 1 0 R E S U L T S : S t u d e n t s ’ U s e o f E f f e c t i v e S t r a t e g i e s b y L e s s o n 4 . 1 1 C o m p a r i s o n : L e s s o n E l e m e n t s v i 2 7 9 7 1 8 1 1 9 1 1 9 9 2 0 6 2 1 3 2 2 5 2 3 0 2 3 4 2 4 0 2 4 1 2 4 5 . 1 ” . . . F i g u r e 2 . 1 2 2 2 . 3 2 . 4 2 . 5 2 . 6 2 . 7 2 8 3 . 1 3 2 3 . 3 3 . 4 D i f f e r s S t u d e r C h a r t 1 N o d e - l N o s e - l R e p r e s T h e m e S t u d e n F i g u r e 2 . 1 2 . 2 2 . 3 2 . 4 2 . 5 2 . 6 2 . 7 2 . 8 3 . 1 3 . 2 3 . 3 3 . 4 3 . 5 3 . 6 3 . 7 3 . 8 L I S T O F F I G U R E S D i f f e r e n c e s b e t w e e n W e a k a n d R a d i c a l R e s t r u c t u r i n g S t u d e n t t o p i c s a c r o s s t h e c l a s s o n a n y g i v e n d a y . C h a r t f o r c o n c e p t s o n e s t u d e n t i d e n t i f i e d i n h e r w r i t i n g a b o u t d i s s o l v i n g N o d e — l i n k n e t w o r k o f N o v i c e H . P . ’ s s c h e m a o f a n i n c l i n e d p l a n e N o d e - l i n k n e t w o r k o f E x p e r t M . G . ’ s s c h e m a o f a n i n c l i n e d p l a n e R e p r e s e n t a t i o n o f l r m a ’ s c o n c e p t i o n s o f d i s s o l v i n g o n p r e t e s t T h e m a t i c M o v e m e n t s a n d T a p i c s i n M a t h S t u d e n t J o s e ’ s c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l e s a c r o s s t i m e i n t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t A p o r t i o n o f l r m a ’ s f i l e f o r h e r c o n c e p t i o n s o f s t a t e s o f m a t t e r a c r o s s t i m e A p o r t i o n o f C a r o l ’ s f i l e f o r h e r c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l e s N o d e - l i n k n e t w o r k s o f A r t i e ’ s p r e t e s t c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g C a r o l ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r h e r p r e t e s t a n d p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s a b o u t m o l e c u l e s C o d i n g s c h e m e f o r w e a k o r r a d i c a l t y p e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g A r t i e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g a t t h e p r e t e s t a n d p o s t t e s t M e l i n d a ’ s c h a r t o f h e r i d e a s a b o u t w r i t i n g a c r o s s t i m e T a r g e t s t u d e n t K e n n y ’ s e n s t a t e m e n t s d u r i n g c l a s s o n D a y 3 o f P u r e S u s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r v i i 2 1 4 1 fi 4 5 7 3 7 4 1 1 1 1 1 2 1 1 9 1 2 1 1 2 2 1 2 4 1 3 2 1 3 5 4 . 5 A r t i e ' s 3 . 9 C h a r t 4 . 1 A r t i e . i 4 2 P r o p s c 4 3 A r t i e ' 4 . 4 A m e ’ s 4 - 5 A r t i e ’ s 4 . 7 S e m a r 4 3 3 9 m m 3 . 9 4 . 1 4 . 2 4 . 3 4 . 4 4 . 5 4 . 6 4 . 7 4 . 8 4 . 9 L I S T O F F I G U R E S ( c o n t i n u e d ) C h a r t a n a l i n g c l a s s r o o m e v e n t s i n D a y 2 o f D i s s o v i n g l e s s o n c l u s t e r A r t i e ’ s w r i t t e n a n d v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , P a r t 1 P r o p o s e d s c h e m a f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , c o n s t r u c t e d w i t h s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k A r t i e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s a t P r e — C l i n i c a l I n t e r v i e w , a n d t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k r e p r e s e n t i n g h i s c o n c e p t s A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s i n h i s a c t i v i t y b o o k a n d q u i z , a n d t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k t h a t i l l u s t r a t e s h i s c o n c e p t s A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s o n p o s t t e s t , a n d t h e s e m a n t i c n o d e — l i n k n e t w o r k I c o n s t r u c t e d f r o m h i s s t a t e m e n t s A r t i e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s d u r i n g t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s , a n d t h e n o d e - l i n k n e t w o r k I c o n s t r u c t e d f r o m h i s s t a t e m e n t s S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s v e r b a l p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s v e r b a l p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s o f A r t i e ’ s p r e t e s t a n d a c t i v i t y b o o k / q u i z c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s 4 . 1 0 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s o f A r t i e ’ s a c t i v i t y b o o k / q u i z a n d p o s t t e s t c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s 4 . 1 1 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s 4 . 1 2 A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g o n t h e p r e t e s t , a n d t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m t h e s t a t e m e n t s v i i i 1 3 7 1 4 6 1 4 7 1 4 8 1 4 9 1 5 0 1 5 0 1 5 1 1 5 3 1 5 7 1 5 8 1 5 9 1 6 0 4 . 1 3 A r t i e I 4 . 1 4 A r t i e i I 4 . 1 5 A r t i e E 4 . 1 6 A r t i e C n 4 . 1 7 S a m : 5 S ‘ 4 . 1 8 S e r m - = $ 1 5 1 4 . 1 9 S e m a S I L I S T O F F I G U R E S ( c o n t i n u e d ) 4 . 1 3 A r t i e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g a t t h e p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w a n d t h e c o r r e s p o n d i n g n o d e - l i n k n e t w o r k 4 . 1 4 A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s i n t h e D i s s o l v i n g A c t i v i t y B o o k a n d o n k f r e e w r i t e , a n d t h e c o r r e s p o n d i n g n o d e - l i n k n e t w o r 4 . 1 5 A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g a t t h e p o s t t e s t , a n d t h e c o r r e s p o n d i n g n o d e - l i n k n e t w o r k 4 . 1 6 A r t i e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , a n d t h e c o r r e s p o n i n g n o d e - l i n k n e t w o r k 4 . 1 7 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s v e r b a l p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g 4 . 1 8 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s v e r b a l p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g 4 . 1 9 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s d u r i n g i n s t r u c t i o n a b o u t d i s s o l v i n g 4 . 2 0 S e m a n t i c n o d e — l i n k n e t w o r k s o f A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s d u r i n g i n s t r u c t i o n , a n d h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s o n t h e p o s t t e s t a b o u t d i s s o l v i n g 4 . 2 1 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t a n d p o s t t e s t s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g H . 1 A r t i e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 2 A r t i e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 3 A r t i e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 4 A r t i e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 5 A r t i e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r T h e r m a l E x p a n s i o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s i x 1 6 7 1 6 8 1 6 8 1 6 9 1 6 9 1 7 1 1 7 2 1 7 4 1 7 6 4 5 7 4 5 7 4 5 8 L I S T O F F I G U R E S ( c o n t i n u e d ) H . 6 K e n ’ 3 s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d i x t u r e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 7 K e n ’ 3 s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r I n t r o d u c t i o n t o o l e c u l e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 8 K e n n y ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 9 K e n n y ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 0 K e n n y ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r T h e r m a l E x p a n s i o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 1 C a r o l ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 2 C a r o l ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 3 C a r o l ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 4 C a r o l ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 5 C a r o l ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r T h e r m a l E x p a n s i o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 6 M e l i n d a ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 7 M e l i n d a ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 8 M e l i n d a ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 1 9 M e l i n d a ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H 2 0 M e l i n d a ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r T h e r m a l E x p a n s i o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 2 1 A n t o i n e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s 4 5 9 4 6 0 4 6 1 4 6 1 4 6 2 4 6 7 L I S T O F F I G U R E S ( c o n t i n u e d ) H . 2 2 A n t o i n e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 2 3 A n t o i n e ’ s s e m a n t i c n o d e — l i n k n e t w o r k s f o r S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 2 4 A n t o i n e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 2 5 A n t o i n e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r T h e r m a l E x p a n s i o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 2 6 J o s e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 2 7 J o s e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 2 8 J o s e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 2 9 J o s e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s H . 3 0 J o s e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r T h e r m a l E x p a n s i o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s x i 4 6 7 4 7 0 4 7 0 4 7 1 4 7 1 O v e r l e a r n i n g t h e i r m a n y s c i e n c e e v e n m a l C h a p t e r 1 I N T R O D U C T I O N O v e r t h e l a s t t e n t o f i f t e e n y e a r s , s c i e n c e e d u c a t o r s h a v e o b s e r v e d t h e l e a r n i n g t h e i r s t u d e n t s a c c o m p l i s h , o r d o n o t a c c o m p l i s h , a n d c o n c l u d e d t h a t m a n y s c i e n c e c o n c e p t s r e q u i r e d i f f i c u l t t h i n k i n g c h a n g e s f o r s t u d e n t s , a n d e v e n s p e c i a l i n s t r u c t i o n a l t e c h n i q u e s t o a s s i s t a n d g u i d e s t u d e n t s i n t h e i r l e a r n i n g ( A n d e r s o n & R o t h , 1 9 8 8 ; A n d e r s o n 8 1 S m i t h , 1 9 8 3 ; C a r e y , 1 9 8 6 ; G l a s e r , 1 9 8 2 ; P o s n e r , S t r i k e , H e w s o n , 8 1 G e r t z o g , 1 9 8 2 ) . I n d e e d , t h e t h i n k i n g c h a n g e s s t u d e n t s n e e d t o a c c o m p l i s h i n a n y s u b j e c t o f s t u d y m a y p r o v e d i f f i c u l t a n d t i m e - c o n s u m i n g f o r n e w l e a r n e r s w i t h l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e . T h e s u b j e c t o f t h i s s t u d y i s t h e s e d i f f i c u l t k n o w l e d g e c h a n g e s t h a t s c i e n c e s t u d e n t s m u s t m a k e t o l e a r n n e w s c i e n c e c o n c e p t s . I n t h i s s t u d y , I a t t e m p t e d t o f i n d o u t m o r e a b o u t I e a r n e r s ’ i n i t i a l k n o w l e d g e s t a t e s w h e n t h e y e n c o u n t e r n e w s c i e n t i f i c i n f o r m a t i o n i n t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e . I a t t e m p t e d t o f o l l o w I e a r n e r s ' t r a n s i t i o n p r o c e s s e s f r o m b e g i n n e r t o m o r e e x p e r t t h i n k i n g i n t h i s d o m a i n , s h e d m o r e l i g h t o n t h e d i f f i c u l t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s s t u d e n t s u n d e r g o , a n d i d e n t i f y t h e i n s t r u c t i o n a l t e c h n i q u e s t h a t s e e m m o s t h e l p f u l f o r s u p p o r t i n g a n d g u i d i n g s t u d e n t s i n t h e i r l e a r n i n g . T o a s s e s s s t u d e n t s ’ t h i n k i n g , t h e r e s e a r c h e r c o l l e c t e d s t u d e n t s ’ w r i t t e n w o r k f r o m t h e i r l e s s o n s . M o r e t e a c h e r s i n s c i e n c e a r e a s k i n g s t u d e n t s t o w r i t e t o h e l p s t u d e n t s c l a r i f y a n d t h i n k a b o u t t h e i r i d e a s . T e a c h e r s a r e t h e n u s i n g s t u d e n t s ’ w r i t i n g a s a m e a n s o f u n d e r s t a n d i n g s t u d e n t s ’ t h i n k i n g ( A m m o n & A m m o n , 1 9 8 7 ) . I n t h i s s t u d y I o b s e r v e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s t u d e n t s ’ w r i t i n g a n d m e t : t h i n k i n g 5 9 0 ' s t u d e n t k n o w l e d g e r 6 2 t h e i r t h i n k i n g t o b e t t e r u n d e r s t a n d h o w s t u d e n t s ’ w r i t i n g m i g h t h e l p t e a c h e r s ' s e e " s t u d e n t s ’ t h i n k i n g , a n d h o w s t u d e n t s ' w r i t i n g m i g h t c o n t r i b u t e t o t h e i r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . M u c h o f l e a r n i n g i s e i t h e r t h e i n c o r p o r a t i o n o f n e w k n o w l e d g e w i t h i n p r i o r k n o w l e d g e , o r t h e m o d i f i c a t i o n o f p r i o r k n o w l e d g e t o f i t w i t h n e w i n f o r m a t i o n ( B r a n s f o r d , 1 9 7 9 ; R u m e l h e r t 8 1 N o r m a n , 1 9 8 1 ) . K n o w l e d g e i s o f t e n s e e n a s a s t r u c t u r e o r s c h e m e t h a t i n d i v i d u a l s b u i l d a n d r e b u i l d , a m e t a p h o r f o r u n d e r s t a n d i n g c o g n i t i v e p r o c e s s e s . A s i n d i v i d u a l s l e a r n , t h e y m a y n e e d t o c h a n g e t h e i r e x i s t i n g s c h e m e t o r e i n t e r p r e t t h e i r p r i o r k n o w l e d g e a n d a c c o u n t f o r n e w i n f o r m a t i o n . C a r e y ( 1 9 8 5 3 ) , G l a s e r ( 1 9 8 4 ) , a n d V o s n i a d o u a n d B r e w e r ( 1 9 8 7 ) c o n c e p t u a l i z e d d o m a i n - s p e c i f i c r e s t r u c t u r i n g a s t h e d e v e l o p m e n t a l c h a n g e s t h a t o c c u r i n k n o w l e d g e s t r u c t u r e w h e n i n d i v i d u a l s l e a r n n e w c o n c e p t s i n a s u b j e c t a r e a . W i t h i n a d o m a i n , n o v i c e s a n d e x p e r t s d i f f e r i n t h e i r b a s i c k n o w l e d g e s t r u c t u r e s a n d l o g i c a l t h i n k i n g . E x p e r t s p o s s e s s a b r o a d r e p e r t o i r e o f s t r a t e g i e s a n d s c h e m e f o r r e c o g n i z i n g p a t t e r n s i n t h e d o m a i n a s a r e s u l t o f t h e i r r i c h b a c k g r o u n d e x p e r i e n c e w i t h p r o b l e m s ( C h i , G l a s e r , a n d R o s s , 1 9 8 2 ; C l e m e n t , 1 9 8 3 ; L a r k i n , M c D e r m o t t , S i m o n , & S i m o n , 1 9 8 1 ) . A s i n d i v i d u a l s s h i f t f r o m n o v i c e t o e x p e r t i n s o m e d o m a i n s , t h e y m a y n e e d t o c h a n g e t h e i r t h e o r i e s , j u s t a s c h a n g e s h a v e b e e n o b s e r v e d i n t h e h i s t o r y o f s c i e n c e t h e o r i e s ( K u h n , 1 9 7 0 ) . U n d e r s t a n d i n g s h o u l d b e a t t h e c o r e o f t h e s c i e n c e c u r r i c u l u m ( C a r e y , 1 9 8 5 a ; N o v a k , 1 9 8 1 ; P o s n e r , e t a l . , 1 9 8 2 ; R o t h , 1 9 8 5 ) , a n d t h e f o c u s o f o u r r e s e a r c h n e e d s t o b e p l a c e d o n u n d e r s t a n d i n g a n d a s s i s t i n g s t u d e n t s t o m a k e t h e c h a n g e s t o m o r e e x p e r t t h i n k i n g ( G l a s e r , 1 9 8 2 ) . L e a r n i n g s c i e n c e r e q u i r e s M o m s t o I u n d e r s t a n d i r s c i e n c e . C l " s c i e n c e l i k e m e r i t s o f t h e c o n c e p t s i m i l a a l t e r l l i m e q u a t e 5 l i t e r a t u r e o n o f i m p a r t i n g S e a n c e ( C a r R e c e n t w o r l 1 1 0 0 8 8 5 a n S d e n c e d o n t h m t h e t r i o : a n d l a c k a 3 s t u d e n t s t o r e a d t e x t s , l i s t e n t o t h e i r t e a c h e r s , p e r f o r m e x p e r i m e n t s , a n d g a i n u n d e r s t a n d i n g b y r e l a t i n g t h i s i n f o r m a t i o n t o w h a t t h e y a l r e a d y k n o w a b o u t s c i e n c e . C h i , G l a s e r a n d R e e s ( 1 9 8 2 ) d e s c r i b e d t h e n o v i c e t o e x p e r t s h i f t i n s c i e n c e l i k e t h i s : N o v i c e s o f t e n h a v e a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t t h e e l e m e n t s o f t h e d o m a i n , a n d d i f f e r e n t o r g a n i z a t i o n a n d r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e c o n c e p t s t h a n d o e x p e r t s . S t u d e n t s i n s c i e n c e c o u r s e s a l s o p o s s e s s s i m i l a r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s , b a s e d o n t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , a n d i n a d e q u a t e s t r a t e g i e s f o r m a k i n g s e n s e o f n e w s c i e n c e c o n c e p t s . M u c h o f t h e l i t e r a t u r e o n t h e n o v i c e - e x p e r t s h i f t I n s c i e n c e l e a r n i n g d o c u m e n t s t h e d i f f i c u l t y o f i m p a r t i n g t h e u n d e r s t a n d i n g n e c e s s a r y f o r e x p e r t - l i k e t h i n k i n g t o s t u d e n t s i n s c i e n c e ( C a r e y , 1 9 8 6 ; D r i v e r & E a s l e y , 1 9 7 8 ; R o t h , 1 9 8 9 ; S m i t h 8 1 L o t t , 1 9 8 3 ) . R e c e n t w o r k o b s e r v i n g t h e n o v i c e - e x p e r t s h i f t I n p h y s i c s s u g g e s t e d t h a t a p r o c e s s k n o w n a s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g o c c u r s a s i n d i v i d u a l s l e a r n a n e w s c i e n c e d o m a i n ( L a r k i n , 1 9 8 3 ) . I f s c i e n c e s t u d e n t s a r e n o v i c e s t o t h e e x t e n t t h a t t h e y p o s s e s s d i f f e r e n t c o n c e p t u a l f r a m e w o r k s t h a n w h a t i s b e i n g t a u g h t , a n d l a c k a c o n s i s t e n t c o n c e p t u a l s y s t e m f o r u n d e r s t a n d i n g t h e i n t r i c a t e r e l a t i o n s h i p s a m o n g s c i e n c e c o n c e p t s , t h a n s t u d e n t s m u s t u n d e r g o s o m e c h a n g e s i n t h e i r k n o w l e d g e . T h i n k i n g a n d l e a r n i n g i n s c i e n c e d e s e r v e s a c l o s e r l o o k t o i n s u r e t h a t t h e n e c e s s a r y c o g n i t i v e c h a n g e s o c c u r a s s t u d e n t s a t t e m p t t o l e a r n . A s l e a r n e r s r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e i n a d o m a i n , t h e y m a y n e e d t o c h a n g e a n d a d d t o t h e i r c o n c e p t u a l s t r u c t u r e s b e c a u s e o f t h e i r i n s u f f i c i e n t k n o w l e d g e b a s e o r i n e x p e r i e n c e i n t h e d o m a i n . E d u c a t o r s f i n d t h a t s o m e o f t h e r e s t r u c t u r i n g t h a t l e a r n e r s m u s t d o i s d i f f i c u l t , a n d t h a t l e a r n e r s o f t e n d o n o t m a k e t h e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s n e c e s s a r y t o l e a r n t h e c o n c e p t s t h e y a r e t a u g h t , e s p e c i a l l y i n s c i e n c e ( C a r e y , 1 9 8 6 ; D r i v e r 8 1 E a s l e y , 1 9 7 8 ; R o t h , S m i t h , 4 8 1 A n d e r s o n , 1 9 8 3 ; S m i t h & L o t t , 1 9 8 3 ) . N o v i c e l e a r n e r s c o m e t o s c i e n c e w i t h a l t e r n a t i v e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g s c i e n c e , a n d t h e y r e s i s t t h e d i f f i c u l t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s r e q u i r e d t o l e a r n a n d u n d e r s t a n d n e w i n f o r m a t i o n . S i x t h g r a d e s t u d e n t s i n s c i e n c e p r o v i d e a g o o d e x a m p l e o f t h i s p h e n o m e n o n : W h e n l e a r n i n g a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e , s i x t h g r a d e s t u d e n t s s h o w c o m m o n r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s i n u n d e r s t a n d i n g b o t h a t t h e m a c r o s c o p i c a n d a t t h e m i c r o s 0 0 p i c l e v e l ( L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r a n d B l a k e s l e e , 1 9 9 0 ) . F o r i n s t a n c e , b e f o r e l e a r n i n g a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e , w h e n s t u d e n t s w e r e a s k e d t o e x p l a i n w h a t h a p p e n s t o t h e a i r i n s i d e a c o o l b o t t l e w h e n t h e b o t t l e i s h e a t e d w i t h w a r m h a n d s , t h e y s a i d t h a t t h e “ h o t a i r r i s e s " o r t h a t t h e a i r w h e n w a r m e d m o v e s t o t h e t o p o r t h e b o t t o m o f t h e b o t t l e . W h e n a s k e d a b o u t t h e m o l e c u l e s i n t h i s i n s t a n c e , t h e y w i l l a t t r i b u t e t h e p r o p e r t i e s o f t h e a i r s u b s t a n c e t o t h e m o l e c u l e s , s u c h a s " m o l e c u l e s e x p a n d " , o r t h e “ m o l e c u l e s g e t h o t a n d r i s e t o t h e t o p “ . E v e n w h e n i n s t r u c t i o n t a k e s s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e s c h e m a i n t o a c c o u n t , a n d i m p r o v e s m e t h o d s t o h e l p s t u d e n t s c o n f r o n t t h e i r r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a n d r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e , s t u d e n t s o f t e n r e t a i n m a n y o r i g i n a l a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s . L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r a n d B l a k e s l e e ( 1 9 9 0 ) r e v i s e d t h e i r u n i t o n M a t t e r a n d M o l e c u l e s b a s e d o n s t u d e n t s ’ b e g i n n i n g a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s t o m a k e i n s t r u c t i o n s p e a k m o r e t o s t u d e n t s ’ r e a l - w o r l d i d e a s , a n d h e l p s t u d e n t s r e v i s e a n d u s e t h e i r k n o w l e d g e t o a c c o m m o d a t e n e w m o r e s c i e n t i f i c i d e a s . S t u d e n t s w e r e p r o v i d e d w i t h i n s t r u c t i o n , e x p e r i m e n t s , a n d d i s c u s s i o n t h a t h e l p e d t h e m e x p l a i n a n d d i s c u s s t h a t a i r e x p a n d s e v e n l y i n a l l d i r e c t i o n s , a n d t h a t m o l e c u l e s , w h e n h e a t e d , m o v e f a s t e r a n d s p r e a d f a r t h e r a p a r t i n a l l d i r e c t i o n s , b u t t h e m o l e c u l e s s t i l l s e e m e d t o 3 0 0 1 1 1 1 1 3 0 3 t h T h e 0 1 1 1 1 V i e w a n d d e s c W t o 5 t h e m s e l v e s d o n o t g e t h o t o r c o l d , o n l y t h e i r b e h a v i o r c h a n g e s . W h e n l a t e r s t u d e n t s w e r e a s k e d t o e x p l a i n w h y a b a l l o o n p l a c e d o n a c o l d b o t t l e i n f l a t e s w h e n t h e b o t t l e i s w a r m e d , m a n y u s e d s o m e o f t h e n e w c o n c e p t i o n s a b o u t " a i r e x p a n d e d “ , o r " m o l e c u l e s m o v e d f a r t h e r a p a r t “ , b u t r e t a i n e d t h e i r r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e n o t i o n s t h a t t h e “ m o l e c u l e s e x p a n d e d “ , a n d “ m o v e d t o t h e t o p “ a s a r e s u l t o f h e a t i n g t h e b o t t l e . L e e a n d h e r c o l l e a g u e s w e r e a b l e t o i m p r o v e s t u d e n t s ’ a b i l i t y t o u s e m o l e c u l a r l a n g u a g e i n t h e i r e x p l a n a t i o n s , b u t s t u d e n t s s t i l l s e e m e d t o r e t a i n a b o u t h a l f o f t h e i r o r i g i n a l n a i v e o r a l t e r a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e . T h e d i f f i c u l t y w i t h s t u d y i n g k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i s o u r i n a b i l i t y t o v i e w a n d d e s c r i b e I e a r n e r s ’ t h i n k i n g p r o c e s s e s d i r e c t l y . R e s e a r c h e r s h a v e a t t e m p t e d t o i n f e r d e s c r i p t i o n s o f k n o w l e d g e s t r u c t u r e s i n s c i e n c e b y d o c u m e n t i n g s t u d e n t s ’ m i s c o n c e p t i o n s ( M c D e r m o t t , 1 9 8 4 ; V i e n n o t , 1 9 7 9 ) , a n a l y z i n g s t u d e n t ’ s p e r c e i v e d s i m i l a r i t i e s a m o n g e l e m e n t s ( C h i , G l a s e r , & R e e s , 1 9 8 2 ) , a n a l y z i n g s t u d e n t s ’ p r o b l e m - s o l v i n g p r o c e s s i n g ( L a r k i n , M c D e r m o t t , S i m o n 8 S i m o n , 1 9 8 0 ) , a n d a n a l y z i n g s t u d e n t s k n o w l e d g e u s i n g “ c o n c e p t m a p p i n g “ , r e p r e s e n t i n g s t u d e n t c o n c e p t s i n g r a p h i c f o r m ( C a r e y , 1 9 8 6 ; C h i , G l a s e r , & R e e s , 1 9 8 2 ) . T h e s e s t u d i e s c a r e f u l l y d e s c r i b e d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , b u t t h e y d i d n o t i l l u m i n a t e t h e p o s s i b l e m e c h a n i s m s b y w h i c h t h e r e s t r u c t u r i n g o c c u r s . A l t h o u g h m a n y r e s e a r c h e r s d e s c r i b e d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s , f e w a t t e m p t e d t o c h a r a c m r i z e t h e p r o c e s s e s i n d e t a i l , a n d e x p l a i n t h e m e c h a n i s m s t h a t a r e a s s o c i a m d w i t h t h e c h a n g e s a s k n o w l e d g e d e v e l o p s . T h e m e c h a n i s m s f o r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a r e t h e e v e n t s i n d i v i d u a l s e x p e r i e n c e t h a t c a t a l y z e o r m e d i a t e t h e i r a t t e m p t s t o u n d e r s t a n d n e w i n f o r m a t i o n . I n o t h e r w o r d s , f o r t h e p u r p o s e s o f t h i s s t u d y , m e c h a n i s m s t h a t a f f e c t s t u d e n ‘ s c i e n c e " 1 i n d i v i d u a l t h i f o f t h i n k i n g a t n i g g e r m a n s d e n o n s t r a t e s i n d i v i d u a l t o : ( 1 9 8 7 ) , i n t h W e d 1 W e d g e a < 3 M r e s e a r c l W e d g e c d i a m . . W h i s m s W i l d i n g r e s r e I a I I O I ‘ l s h l p i 6 e f f e c t s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g l i k e l y o c c u r a s a r e s u l t o f s o m e e x p e r i e n c e t h a t t h e i n d i v i d u a l h a s w i t h t h e e n v i r o n m e n t t h a t i n t u r n t r i g g e r s i n d i v i d u a l t h i n k i n g c h a n g e o r r e a r r a n g e m e n t o f k n o w l e d g e s t r u c t u r e s a n d w a y s o f t h i n k i n g a b o u t a p h e n o m e n o n . O n e e x a m p l e o f a n e x p e r i e n c e t h a t c o u l d t r i g g e r c h a n g e s i n k n o w l e d g e s t r u c t u r e i s a r g u m e n t a b o u t a c o n c e p t t h a t d e m o n s t r a t e s a n e w w a y o f l o o k i n g a t a p h e n o m e n o n , a n d c a u s e s t h e i n d i v i d u a l t o a d d t h i s n e w i n s i g h t t o h e r u n d e r s t a n d i n g . V o s n i a d o u a n d B r e w e r ( 1 9 8 7 ) , i n t h e i r r e v i e w o f t h e r e c e n t r e s e a r c h o n k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , s u g g e s t e d t h a t r e s e a r c h e r s n e e d m o r e a c c o u n t s a n d d e s c r i p t i o n s o f k n o w l e d g e a c q u i s i t i o n p r o c e s s e s i n a n u m b e r o f s p e c i f i c d o m a i n s , s o t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s c a n m o r e f u l l y u n d e r s t a n d t h e c h a n g e s t h a t o c c u r a s k n o w l e d g e d e v e l o p s , a n d t h e m e c h a n i s m s t h a t a r e a s s o c i a t e d w i t h t h o s e c h a n g e s . O n c e t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s a r e a w a r e o f t h e p o s s i b l e m o h a n i s m s t h a t i n f l u e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s , t h e y c a n b e g i n b u i l d i n g r e s t r u c t u r i n g o p p o r t u n i t i e s i n t o t h e i r l e s s o n s , a n d t e s t i n g t h e r e l a t i o n s h i p o f t h e s e e v e n t s t o s t u d e n t l e a r n i n g i n m o r e s y s t e m a t i c w a y s . G i v e n t h a t s t u d e n t s h a v e d i f f i c u l t y r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e i n s o m e d o m a i n s , s o m e t e a c h e r s h a v e t h e i r s t u d e n t s p u t t h e i r t h o u g h t s i n t o w r i t i n g w h e n t h e y a r e a t t e m p t i n g t o l e a r n n e w s u b j e c t m a t t e r ( L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e , 1 9 8 9 ; S t a t o n , 1 & 2 ; S t a t o n a n d K r e e f t , 1 8 8 ) . A s s t u d e n t s w r i t e a b o u t t h e i r s c i e n c e t h i n k i n g , t h e y r e c o r d t h e i r i d e a s a b o u t n e w c o n c e p t s . A f t e r r e c o r d i n g , s t u d e n t s c a n r e fl e c t a n d e x p l o r e h o w t h e c o n c e p t s f i t w i t h t h e i r r e a l - d e u n d e r s t a n d i n g s . T e a c h e r s o f t e n h a v e s t u d e n t s w r i t e a n s w e r s t o q u e s t i o n s i n a n a t t e m p t t o e x p l a i n s c i e n c e W m . 1 1 3 5 1 1 0 1 1 5 " ) a r w r i t i n g d o n e i f f o r o n e ’ s s e l f ( B r i t t e n , B u r g t d a e m o n s , t n t h e i r h y p o t h e : w e b e e . 1 9 8 ‘ k i w i m / L e e " 7 p h e n o m e n a . S t u d e n t s o f t e n w r i t e w h a t e v e r c o m e s t o m i n d t o a n s w e r t h e q u e s t i o n s i n a n e x p r e s s i v e f o r m o f w r i t i n g . E x p r e s s i v e w r i t i n g d i f f e r s f r o m t h e w r i t i n g d o n e m o s t o f t e n i n s c i e n c e c l a s s r o o m s . E x p r e s s i v e w r i t i n g i s w r i t i n g f o r o n e ’ s s e l f o r f o r a l i m i t e d a u d i e n c e f o r t h e p u r p o s e o f e x p l o r i n g i d e a s ( B r i t t o n , B u r g e s s , M a r t i n , M c l e o d , a n d R o s e n , 1 9 7 5 ) . I n t y p i c a l s c i e n c e c l a s s r o o m s , t h e w r i t i n g s t u d e n t s d o i s o f t e n i n t h e f o r m o f f o r m a l e s s a y s a b o u t t h e i r h y p o t h e s e s , o b s e r v a t i o n s , e x p e r i m e n t s a n d o u t c o m e s ( L a n g e r 8 1 A p p l e b e e , 1 9 8 7 ) . E x p r e s s v e w r i t i n g j s m o r e p e r s o n a l - a n d _ . i n f 9 [ m § ! _ 1 fl a fl t h e I M . . . . “ . . . — . . . , - m — L m m . k n o w l e d g e - t e l l i n w r i t i n o f s s s a fl B a r n e s , B r i t t o n , 8 1 R o s e n , 1 9 6 9 ) . B r i t t o n ( 1 9 7 0 ) p r o p o s e d t h a t w h e n s t u d e n t s w r i t e e x p r e s s i v e l y a s t h e y t h i n k , t h e y m a y W k i n d o f a m i v i t y t h a t a m w m o r a t i o n a n d d i s c o v e r y “ . S e v e r a l r e s e a r c h e r s h a v e r e p o r t e d t h a t w r i t i n g a b o u t t h j g k j I 1 9 i m g r g y g i l e a r n i n g a s W b y M W ( A m m o n & A m m o n , 1 9 8 7 ; B a r n e s e t a l . , 1 9 6 9 ; E m i g , 1 9 7 7 ; L a n g e r 8 r A p p l e b e e , 1 9 8 7 ; R o s a e n , 1 9 8 7 ) . A s k i n g s t u d e n t s t o w r i t e a b o u t a n d e x p l a i n t h e i r i d e a s m i g h t h e l p / ‘ 5 t e a c h e r s " s fl e e i s t u d e n t s ’ t h i n k i g g , a n d e s t a b l i s h w h e t h e r s t u d e n t s a r e m a k i n g t h e c o n c e p t u a l c h a n g e s w e h o p e t h e y w i l l m a k e a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n . S t a t o n , S h u y , K r e e f t a n d R e e d ( 1 9 8 8 ) s h o w e d t h a t s t u d e n t w r i t i n g p r o v i d e d a v e h i c l e f o r t e a c h e r s t o f o l l o w s t u d e n t s ’ c h a n g e s i n t h i n k i n g a s t h e y m o v e d f r o m t o p i c t o t o p i c , a n d e x p r e s s e d t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f c o n c e p t s . T h r o u g h t h e i r w r i t i n g s a b o u t t h e i r r e a s o n i n g s , s t u d e n t s p r o v i d e d t e a c h e r s w i t h a w i n d o w i n t o t h e i r t h i n k i n g p r o c e s s e s . O n e o f t h e p u r p o s e s o f t h i s s t u d y w a s t o o b s e r v e s t u d e n t s ’ w r i t i n g a s t h e y w r o t e a b o u t a n d e x p l a i n e d t h e i r n e w I d e a s a b o u t t h e s c i e n c e c o n t e n t t o s e e i f t h i s k i n d o f w r i t i n g c a n p r o v i d e a w i n d o w i n t o s t u d e n t s ’ t h i n k i n g , a n d s h o w h o w s t u d e n t w r i t i n g m i g h t h e l p t e a c h e r s g e t i n t o u c h w i t h h o w s t u d e n t s a r e m a k i n g s e n s e o f t h e i n s t r u c t i o n . A n o t h e r p u r p o s e W a k e ” E r a n , 1 ‘ 1 9 ” B i t H fl w w ” T ‘ m - ‘ V ” . 8 o f t h e s t u d y w a s t o u n d e r s t a n d h o w s t u d e n t s m i g h t u s e w r i t i n g a n d i n s t e r t o W t h e i r k n o w l e d g g . w “ w , c o I L e a r n e r s a p p a r e m e r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e w h e n l e a r n i n g n e w c o n c e p t s i n a d o m a i n . T h e s e c h a n g e s c a n t a k e t h e f o r m o f w e a k o r r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , d e p e n d i n g o n t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e l e a r n e r ’ s s c h e m a a n d t h e o r i e s a b o u t t h e d o m a i n , a n d h o w d i f f e r e n t t h e y a r e f r o m t h e n e w i n f o r m a t i o n t h e y w i l l l e a r n . F e w s t u d i e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g h a v e d o n e m o r e t h a n d e s c r i b e c h a n g e s i n t h i n k i n g . T h o u g h m y s t u d y a l s o a t t e m p t e d t o d e s c r i b e s u c h c h a n g e s , a n o t h e r p u r p o s e w a s t o i d e n t i f y p o s s i b l e m e c h a n i s m s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e s t r u c t u r e c h a n g e s , a n d t h a t m i g h t b e v i s i b l e t o t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s u n d e r t h e c o n s t r a i n t o f c l a s s r o o m c u r r i c u l u m a n d a c t i v i t i e s . O n t h e b a s i s o f t h e a b o v e p r O p o s i t i o n s , l u n d e r t o o k t h i s s t u d y t o i n v e s t i g a t e t h e t h i n k i n g t h a t s t u d e n t s e x h i b i t w h e n t h e y w r i t e a b o u t t h e i r s c i e n c e u n d e r s t a n d i n g s i n r e s p o n s e t o i n s t r u c t i o n a l a c t i v i t i e s . I a t t e m p t e d t o a n s w e r t h e f o l l o w i n g q u e s t i o n s : ( a ) D o s t u d e n t s s h o w i n t h e i r w r i t i n g t h a t t h e y a r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e , a n d h o w m u c h r e s t r u c t u r i n g s e e m s t o o c c u r f o r s t u d e n t s d u r i n g a t y p i c a l l e s s o n u n i t ? ( b ) W h a t m e c h a n i s m s f r o m c l a s s r o o m e v e n t s s e e m t o b e a s s o c i a t e d w i t h s u c h s c i e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d w h a t s e e m s t o m a k e t h e d i f f e r e n c e f o r s t u d e n t s w h o r e s t r u c t u r e t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e , a n d t h o s e s t u d e n t s w h o h a v e d i f f i c u l t y ? I n t h i s s t u d y t h e r e s e a r c h e r o b s e r v e d s i x t h g r a d e c h i l d r e n ’ s w r i t i n g t o m a k e i n f e r e n c e s a b o u t t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s a n d r e l a t e d c h a n g e s o v e r a l e a r n i n g u n i t o n t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e . T h i s s t u d y i n f o r m s W 5 8 9 d p o v i d e s 6 1 0 6 1 9 t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s a b o u t t h e p o s s i b l e t h i n k i n g p r o c e s s e s s t u d e n t s e x p e r i e n c e a s t h e y r e s t r u c t u r e t h e i r t h i n k i n g a n d k n o w l e d g e d e v e l o p s , a n d p r o v i d e s c l u e s a s t o t h e p o s s i b l e m e c h a n i s m s a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s t h a t o c c u r w i t h i n t h e c o n s t r a i n t s o f c l a s s r o o m c u r r i c u l u m a n d d i s c o u r s e . A s s u m p t i o n s . T h e m o s t c r i t i c a l a s s u m p t i o n t h e r e s e a r c h e r m a d e i n u n d e r t a k i n g t h i s s t u d y w a s t h a t a l l s t u d e n t s i n c l a s s r o o m s s u c h a s t h e o n e o b s e r v e d w o u l d b e a b l e t o l e a r n n e w c o n c e p t s . I a s s u m e d t h a t t h e s t u d e n t s w o u l d p a r t i c i p a t e i n t h e l e s s o n a n d a t t e m p t t o l e a r n t h e b e s t t h e y w e r e a b l e a t t h e t i m e . T h e s t u d e n t s a n d t h e t e a c h e r w e r e s e r i o u s a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r , a n d p u t t h e i r l a b o r s i n t o a c c o m p l i s h i n g t h e l e a r n i n g t h a t n e e d e d t o b e a c c o m p l i s h e d . A n o t h e r a s s u m p t i o n w a s t h a t t h e s e s i x t h g r a d e s t u d e n t s w o u l d b e f o r t h r i g h t a n d h o n e s t a s t h e y c o u l d b e w h e n i n f o r m i n g m e a b o u t t h e i r i d e a s o f c o n t e n t a n d t h e i r i d e a s a b o u t w r i t i n g . A n o t h e r a s s u m p t i o n i s t h a t l e a r n i n g i s a n a c t i v e p r o c e s s , a n d t h a t l e a r n e r s a c t i v e l y c o n s t r u c t n e w k n o w l e d g e f r o m t h e i r p r i o r k n o w l e d g e . T h u s , p r i o r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s a r e a l w a y s t h e b a s i s f o r t h e c o n s t r u c t i o n o f n e w k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . K n o w l e d g e i s o r g a n i z e d , a n d l e a r n e r s m a y d i f f e r i n t h e w a y s i n w h i c h t h e i r k n o w l e d g e i s o r g a n i z e d ; K n o w l e d g e s t r u c t u r i n g i s a r e c u r s i v e p r o c e s s , n o n - l i n e a r , p r o g r e s s i n g f o r w a r d s o m e t i m e s , a n d r e g r e s s i n g a t o t h e r s . T h e k n o w l e d g e s t r u c t u r e o f i n d i v i d u a l s w i l l i n f l u e n c e t h e i r p e r c e p t i o n s , u n d e r s t a n d i n g s a n d h o w t h e y r e m e m b e r i n f o r m a t i o n . L e a r n e r s r e g u l a t e t h e i r c o g n i t i v e p r o c e s s e s a s t h e y r e c o n s t r u c t n e w k n o w l e d g e d u r i n g l e a r n i n g a n d p r o b l e m s o l v i n g , a n d t h o s e w h o a r e a b l e t o c a l l o n m e t a c o g n i t i v e k n o w l e d g e a n d e x p e r i e n c e s t e n d t o b e m o r e s u c c e s s f u l w i t h s c h o o l l e a r n i n g . L e a r n e r s w i l l p e r f o r m d i f f e r e n t l y o n d i f f e r e n t t a s k s d e p e n d i n g o n t h e i r p e r s o n a l 1 0 n e e d s a n d t h e d e m a n d s o f t h e s i t u a t i o n ; t h e i r d i f f e r e n t g o a l s w i l l a l s o i n fl u e n c e t h e i r c h o i c e o f m e t a c o g n i t i v e s t r a t e g i e s u s e d d u r i n g l e a r n i n g . U n d e r s t a n d i n g w h a t s t u d e n t s a r e t h i n k i n g a s t h e y a c t i v e l y c o n s t r u c t n e w i d e a s d u r i n g i n s t r u c t i o n m i g h t p r o v i d e i n s i g h t s f o r t e a c h e r s a b o u t h o w t h e y c a n i m p r o v e c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n . A n o t h e r a s s u m p t i o n b y t h e r e s e a r c h e r i s t h a t i t i s i m p o r t a n t t h a t s t u d e n t s i n s c i e n c e l e a r n t o u n d e r s t a n d n e w c o n c e p t s t o t h e e x t e n t t h a t t h e c o n c e p t s b e c o m e a m e a n i n g f u l a n d u s e f u l p a r t o f s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l s y s t e m s , a n d n o t j u s t a l i s t o f m e m o r i z e d f a c t s s e p a r a t e f r o m t h e i r u s e f u l k n o w l e d g e a b o u t s c i e n c e . A n d o n e w a y t o a c c o m p l i s h m e a n i n g f u l l e a r n i n g i s t o t e a c h s t u d e n t s a b o u t w h a t s c i e n t i s t s b e l i e v e , a n d h o w t o u s e t h o s e i d e a s t o m a k e m e a n i n g f u l p r e d i c t i o n s a n d e x p l a n a t i o n s a b o u t r e a l - w o r l d e v e n t s . A l a s t a s s u m p t i o n w a s t h a t c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g t a k e s a l o n g t i m e ( N u s s b a u m & N o v i c k , 1 9 8 2 ) . A s N u s s b a u m a n d N o v i c k s u g g e s t e d , m a j o r c o n c e p t u a l c h a n g e s o c c u r o v e r a l o n g e v o l u t i o n a r y p r o c e s s , w i t h e x p e r i e n c e o v e r t i m e , e v e n u n d e r c o n d i t i o n s o f g o o d i n s t r u c t i o n . m m . F o r t h i s s t u d y t h e r e s e a r c h e r o b s e r v e d a m i d d l e s c h o o l s c i e n c e c l a s s r o o m , w h e r e s t u d e n t s w r o t e a b o u t t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f n e w i n f o r m a t i o n , a n d w h e r e t h e u s u a l c o n s t r a i n t s e n c o u n t e r e d i n e d u c a t i o n a l s e t t i n g s w e r e o p e r a t i n g . S t u d e n t s w r o t e t h e i r i d e a s a b o u t n e w c o n c e p t s i n a n a c t i v i t y b o o k t h a t c o m b i n e d t e x t u a l i n f o r m a t i o n w i t h s t u d y q u e s t i o n s , a n d q u e s t i o n s a b o u t p l a n s a n d e x p l a n a t i o n s f o r e v e n t s . S t u d e n t s a l s o f r e e w r o t e a b o u t t h e i r i d e a s a t s e v e r a l p o i n t s d u r i n g t h e l e s s o n s . A l l w r i t i n g c o m p l e t e d b y s t u d e n t s w a s c o l l e c t e d . T h e w r i t i n g i d e a s w e r e a n a l y z e d b y c o n s t r u c t i n g s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s o f s t u d e n t s ’ w r i t t e n s t a t e m e n t s . T h e n o d e - l i n k n e t w o r k s s h o w e d p o s s i b l e c h a n g e s i n s t u d e n t s ’ t h i n k i n g a n d d e m o n s t r a t e d 1 1 w h a t k i n d s o f c h a n g e s s t u d e n t s m i g h t h a v e m a d e i n t h e i r c o n c e p t i o n s a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r . T h e t o p i c s t h a t s t u d e n t s i d e n t i f i e d w e r e c h a r t e d t o o b s e r v e c o n c e p t u a l s t r u c t u r e c h a n g e s o v e r t i m e . T h e i n s t r u c t i o n a l e v e n t s , t e a c h e r ’ s t a l k , a n d s t u d e n t s ’ i n t e r a c t i o n s w i t h i n t h e i r d i s c u s s i o n g r o u p s a n d a l l t e a c h e r w r i t t e n f e e d b a c k i n a c t i v i t y b o o k s a n d o n q u i z z e s w e r e a n a l y z e d f o r e v i d e n c e o f t h e r e l a t i o n s h i p o f a n y o f t h e s e e v e n t s t o s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . S t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s o b s e r v e d i n t h e i r w r i t i n g w a s c o m p a r e d t o c l a s s r o o m e v e n t s b y c h a r t i n g t h e r e s t r u c t u r i n g o c c u r r e n c e s w i t h c l a s s r o o m e v e n t s , s u c h a s t e a c h e r u s e o f m e t a p h o r a n d a n a l o g i e s , o r q u e s t i o n i n g . W i t h t h i s d a t a , I a t t e m p t e d t o m a k e g r o u n d e d i n f e r e n c e s a b o u t t h e f o l l o w i n g o c c u r r e n c e s : G i v e n t h e c o n s t r a i n t s o f a t y p i c a l c l a s s r o o m , c a n s t u d e n t w r i t i n g i n f o r m t e a c h e r s a b o u t h o w m u c h s t u d e n t s a r e t h i n k i n g a n d r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e ? A n d , g i v e n t h a t t h i n k i n g c h a n g e s c a n b e i d e n t i f i e d i n s t u d e n t w r i t i n g , w h a t c l a s s r o o m e v e n t s s e e m t o e n c o u r a g e s t u d e n t s t o c h a n g e t h e i r t h i n k i n g , a n d w h a t s e e m s t o m a k e t h e d i f f e r e n c e f o r s t u d e n t s w h o h a v e t r o u b l e r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e ? G l a s e r ( 1 9 8 2 ) i d e n t i f i e d f o u r p r i n c i p l e s t h a t s h o u l d f r a m e o u r r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t o f t e a c h i n g s c i e n c e f o r u n d e r s t a n d i n g . M o r e e m p h a s i s n e e d s t o b e p l a c e d o n : ( 1 ) D e f i n i n g t h e i n s t r u c t i o n a l g o a l s a n d s t u d e n t u n d e r s t a n d i n g s t h a t r e f l e c t t h e n a t u r e o f c o m p e t e n t p e r f o r m a n c e , i . e . t h e b a c k g r o u n d k n o w l e d g e a n d s t r a t e g i e s u s e d b y e x p e r t s i n t h e d o m a i n . ( 2 ) I d e n t i f y i n g t h e i n i t i a l s t a t e o f l e a r n e r s , a n d t h e p r i o r k n o w l e d g e t h a t m i g h t f a c i l i t a t e o r i n t e r f e r e w i t h t h e i r l e a r n i n g . W h a t d o l e a r n e r s n e e d t o k n o w a b o u t h o w t o l e a r n i n t h e d o m a i n ? ( 3 ) ( 4 ) T h i s s 1 2 ( 3 ) I d e n t i f y i n g t h e l e a r n i n g t r a n s i t i o n p r o c e s s e s s t u d e n t s p a s s t h r o u g h o n t h e i r w a y t o c o m p e t e n t p e r f o r m a n c e , a n d t h e I n s t r u c t i o n t h a t f a c i l i t a t e s t h i s l e a r n i n g . ( 4 ) D e v i s i n g d i a g n o s t i c m e a s u r e s t h a t h e l p u s a s s e s s s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g s a n d i d e n t i f y t h e s t r u c t u r e s a n d s t r a t e g i e s t h a t l e a d t o i n c o r r e c t p e r f o r m a n c e . T h i s s t u d y w a s d e s i g n e d t o e x p l o r e w a y s o f i d e n t i f y i n g t h e p r o c e s s e s l e a r n e r s p a s s t h r o u g h w h e n l e a r n i n g a b o u t M a t t e r a n d M o l e c u l e s — t h e i r i n i t i a l s t a t e , i n f l u e n c e o f p r i o r k n o w l e d g e , a n d l e a r n i n g t r a n s i t i o n p r o c e s s e s t h a t s t u d e n t s p a s s t h r o u g h a s t h e y g o f r o m n o v i c e t o m o r e s c i e n t i f i c t h i n k i n g . T h e a n a l y s e s i n t h i s s t u d y p r o v i d e m o r e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e k i n d s o f m e a s u r e s t h a t t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s c a n u s e t o a s s e s s s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g s , a n d t h e s t r u c t u r e s a n d s t r a t e g i e s t h a t u n s u c c e s s f u l s t u d e n t s d e m o n s t r a t e . T h e s t u d e n t w r i t i n g a n a l y z e d i n t h i s s t u d y p r o v i d e s f u r t h e r e v i d e n c e a b o u t h o w c l a s s r o o m w r i t i n g m i g h t s e r v e a s a m e c h a n i s m f o r s t u d e n t s ’ c h a n g e s i n t h i n k i n g , a s w e l l . A s a r e s u l t o f k n o w i n g m o r e a b o u t s t u d e n t s ’ l e a r n i n g t r a n s i t i o n p r o c e s s e s , t h e i r u n d e r s t a n d i n g s , a n d t h e s t r a t e g i e s s t u d e n t s u s e t o l e a r n a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , I e x p e c t e d t o f i n d s o m e o f t h e m e c h a n i s m s o r e x t e r n a l e x p e r i e n c e s w i t h i n t h i s c l a s s r o o m t h a t m i g h t h a v e i n f l u e n c e d s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , c h a n g e s i n t h e i r w a y s o f c o n n e c t i n g i n f o r m a t i o n a n d e x p l a i n i n g r e a l - w o r l d e v e n t s . I n t h e f o l l o w i n g c h a p t e r s I p r e s e n t a r e v i e w o f t h e l i t e r a t u r e r e l e v a n t t o t h i s r e s e a r c h p r o j e c t , d i s c u s s h o w I c a r r i e d o u t t h e s t u d y , a n d p r e s e n t t h e r e s u l t s . I n t h e f i r s t p a r t o f C h a p t e r 2 , I r e v i e w t h e l i t e r a t u r e t h a t h e l p e d a n s w e r m y f i r s t q u e s t i o n a b o u t w h e t h e r s t u d e n t s ’ w r i t i n g s h o w s e v i d e n c e o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d t o w h a t e x t e n t t h e i r r e s t r u c t u r i n g o c c u r s . I a d d r e s s r e s e a r d n i g h t h e I 0 0 k : d i s p l a y s k n o w l l m r l e d g e c h j s t u d e n t s s t u d y I n t h e a s n e d a n i s m s r n h o w t o i d e n t i r c o s - r e f e r e n t : e v i d e n c e t o h , t h a t m i g h t b e ~ I n C h a p W . a n d t h M i n e d . a l o n g 1 3 a d d r e s s r e s e a r c h t h a t i l l u m i n a t e s t h e k i n d s o f k n o w l e d g e c h a n g e s f o r w h i c h I m i g h t b e l o o k i n g , a n d o u t l i n e w h a t w e k n o w a b o u t h o w s t u d e n t w r i t i n g d i s p l a y s k n o w l e d g e . I r e v i e w w h a t h a s b e e n d o n e w i t h w r i t i n g t o s h o w k n o w l e d g e c h a n g e s , a n d w h a t k n o w l e d g e c h a n g e s I e x p e c t t o f i n d w h e n s t u d e n t s s t u d y t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e . I n t h e s e c o n d p a r t o f C h a p t e r 2 , I r e v i e w t h e r e s e a r c h t h a t s h o w s w h a t m e c h a n i s m s m i g h t b e o p e r a t i n g i n c l a s s r o o m s t o i n f l u e n c e c o n c e p t u a l c h a n g e , h o w t o i d e n t i f y t h e m e c h a n i s m s w i t h i n t h e c l a s s r o o m c o n t e x t , a n d h o w t o c r o s s - r e f e r e n c e s u c h i n f o r m a t i o n w i t h s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g e v i d e n c e t o h e l p m e a n s w e r t h e l a s t q u e s t i o n a b o u t t h e p o s s i b l e m e c h a n i s m s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . I n C h a p t e r 3 , I p r e s e n t t h e m e t h o d s u s e d t o s e l e c t t h e s u b j e c t s , s u b j e c t m a t t e r , a n d t h e d e s i g n o f t h e s t u d y . T h e p r o c e d u r e s f o r d a t a c o l l e c t i o n a r e o u t l i n e d , a l o n g w i t h t h e k i n d s o f d a t a o b s e r v e d , a n d r e l i a b i l i t y a n d v a l i d i t y i s s u e s s t e m m i n g f r o m t h e m e t h o d s o f a n a l y s i s . C h a p t e r 4 p r e s e n t s t h e fi n d i n g s , a n d i n C h a p t e r 5 , I d i s c u s s t h e r e s u l t s a n d i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e a n s w e r s t o t h e r e s e a r c h q u e s t i o n s . I n C h a p t e r 5 , I a l s o d i s c u s s q u a l i f i c a t i o n s o f t h e r e s u l t s , l i m i t a t i o n s o f t h e s t u d y , a n d t i e t h e r e s u l t s t o f u r t h e r r e s e a r c h a n d p r a c t i c a l i m p l i c a t i o n s . C h a p t e r 2 L I T E R A T U R E R E V I E W I n t h e p r e v i o u s c h a p t e r , I i n t r o d u c e d t h e c o n c e p t o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d p o i n t e d o u t t h a t m a n y r e s e a r c h e r s h a v e d e s c r i b e d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s , b u t f e w h a v e a t t e m p t e d t o e x p l a i n t h e m e c h a n i s m s a s s o c i a t e d w i t h s u c h c h a n g e s . M u c h o f t h e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t h a t s t u d e n t s m u s t d o t o l e a r n s c i e n c e c o n c e p t s i s d i f f i c u l t , a n d m a y n o t o c c u r a t a l l . S t u d e n t s h a v e d i f f i c u l t y c h a n g i n g t h e i r i d e a s o f t e n d u e t o t h e d i f f i c u l t y o f c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g , a n d t h e p e r s i s t e n c e o f t h e i r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t h o w t h e w o r l d w o r k s t h a t s t u d e n t s p o s s e s s a n d t h a t m a k e s e n s e t o t h e m . I f t e a c h e r s a r e t o h e l p s t u d e n t s m a k e t h e s e d i f f i c u l t c o n c e p t u a l c h a n g e s , t h e y n e e d t o u n d e r s t a n d h o w t o g e t i n t o u c h w i t h s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s . T e a c h e r s n e e d i n f o r m a t i o n a b o u t h o w t o m a k e i n s t r u c t i o n e f f e c t i v e f o r i n f l u e n c i n g s t u d e n t s t o g i v e u p t h e i r r e a l - w o r l d n o t i o n s a b o u t p h e n o m e n a a n d b e g i n t o t a k e a m o r e s c i e n t i f i c v i e w o f e x p l a i n i n g t h e w o r l d . W i t h m o r e i n f o r m a t i o n a b o u t h o w s t u d e n t s t h i n k a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d w h a t p a r t s o f i n s t r u c t i o n a r e m o r e d i f f i c u l t , o r m o r e e f f e c t i v e , t e a c h e r s c a n i m p r o v e t h e i r s u c c e s s w i t h s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g . I n t h i s s t u d y , I p l a n t o u s e s t u d e n t s ’ w r i t i n g t o b e t t e r u n d e r s t a n d l e a r n i n g i n m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d p r o v i d e t e a c h e r s w i t h m o r e i n f o r m a t i o n a b o u t h o w t h e y m i g h t i m p r o v e s t u d e n t s ’ s u c c e s s . I n C h a p t e r 1 I p r o p o s e d t h a t o b s e r v i n g s t u d e n t w r i t i n g a b o u t n e w c o n c e p t s m i g h t i n f o r m t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s a b o u t t h e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t h a t s t u d e n t s a r e a c c o m p l i s h i n g , a n d h e l p u s u n d e r s t a n d t h e 1 4 p u e b l o m e “ w i t h s t u d e n t s a b o u t k n o w l e d e v e l o p s . I r e k r o w l e d g e r e s l e t t e m p t e d t w r i t i n g s h o w s » 1 5 p o s s i b l e m e c h a n i s m s w i t h i n t h e i n s t r u c t i o n a l e v e n t s t h a t c a n b e a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e . I n t h i s c h a p t e r , I e x a m i n e t h e l i t e r a t u r e a b o u t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d u s i n g w r i t i n g t o o b s e r v e h o w t h i n k i n g d e v e l o p s . I r e v i e w l i t e r a t u r e t h a t s u g g e s t e d i n f l u e n c e s o f c l a s s r o o m e v e n t s o n k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . T h i s r e v i e w p r o v i d e d a g u i d e f o r m y o b s e r v a t i o n s a s I a t t e m p t e d t o a n s w e r t h e f i r s t r e s e a r c h q u e s t i o n a b o u t w h e t h e r s t u d e n t s ’ w r i t i n g s h o w s t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d t o w h a t e x t e n t t h i s r e s t r u c t u r i n g o c c u r s . R e s e a r c h o n K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g I I I I I ' I E 1 | H I | . ? K n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i s a u s e f u l m e t a p h o r f o r u n d e r s t a n d i n g h u m a n b e i n g s ’ a b i l i t y t o a c c u m u l a t e n e w k n o w l e d g e . T h e f o l l o w i n g s e c t i o n d e f i n e s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a c c o r d i n g t o c u r r e n t t h i n k i n g i n t h e f i e l d o f c o g n i t i v e p s y c h o l o g y a n d p r o v i d e s a f r a m e w o r k f o r u n d e r s t a n d i n g h o w k n o w l e d g e m i g h t b e o r g a n i z e d . T h e r e v i e w w i l l p r o v i d e a n o u t l i n e f o r u n d e r s t a n d i n g t h e n a t u r e o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , h o w i t l i k e l y o c c u r s , a n d t h e u s e f u l n e s s o f o b s e r v i n g w r i t i n g f o r e v i d e n c e o f w h e n a n d h o w k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g o c c u r s . T h i s r e s e a r c h r e v i e w p r o v i d e s a f r a m e w o r k f o r m y u n d e r s t a n d i n g o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d a g u i d e f o r m y o b s e r v a t i o n o f t h e k n o w l e d g e c h a n g e s t h a t m i g h t b e e v i d e n t i n s t u d e n t w r i t i n g . I t h e l p s f r a m e m y t h i n k i n g a b o u t w h a t s t u d e n t s ’ w r i t i n g s h o w s a b o u t t h e i r k n o w l e d g e a n d w h a t o t h e r r e s e a r c h e r s h a v e d o n e t o s h o w k n o w l e d g e c h a n g e s t h r o u g h w r i t i n g a n d v e r b a l e x p r e s s i o n s . T h e r e v i e w s h o w s t h e k n o w l e d g e c h a n g e s I m i g h t e x p e c t t o f i n d a s s t u d e n t s l e a r n a b o u t t h e n a t u r e o f p h y s i c a l c h a n g e . o f t h r e r e s t r u c l e x i s t i n g t o c o n t e x t e r n a ( 1 9 5 0 ) k n o w l e i n v o l v e a r i d t h D i - T t i n r 1 6 ! I ' | . I I | | | | . P r i o r k n o w l e d g e i s i m p o r t a n t f o r l e a r n i n g t o t a k e p l a c e ( B r a n s f o r d , 1 9 7 9 ) . T h i n k i n g o f k n o w l e d g e i n t h e f o r m o f s c h e m e o r s t r u c t u r e s i s a u s e f u l m e t a p h o r f o r u n d e r s t a n d i n g h o w i n d i v i d u a l s a c q u i r e n e w k n o w l e d g e . W h e n w e t h i n k o f k n o w l e d g e i n t h e f o r m o f s c h e m a t a o r s t r u c t u r e s , l e a r n e r s l i k e l y i n c o r p o r a t e p r i o r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s i n t o n e w k n o w l e d g e s t r u c t u r e s i n o n e o f t h r e e w a y s ( R u m e l h e r t 8 1 N o r m a n , 1 9 8 1 ) : a c c r e t i o n , t u n i n g , a n d r e s t r u c t u r i n g . A c c r e t i o n o c c u r s w h e n l e a r n e r s f i t n e w i n f o r m a t i o n i n t o e x i s t i n g s c h e m a . T u n i n g i n v o l v e s e v o l u t i o n a r y c h a n g e s i n t h i n k i n g o v e r t i m e t o c o n t i n u a l l y i n t e r p r e t , g e n e r a l i z e , a n d i m p r o v e t h e a c c u r a c y o f s c h e m e f i t t o e x t e r n a l l y p e r c e i v e d d a t a . B o t h a c c r e t i o n a n d t u n i n g a r e s i m i l a r t o P i a g e t ’ s ( 1 9 5 0 ) a s s i m i l a t i o n , w h e r e n e w k n o w l e d g e s e e m s t o " f i t ' w i t h e x i s t i n g k n o w l e d g e s t r u c t u r e s a n d b e c o m e s a d d e d t o e x i s t i n g s t r u c t u r e s . T u n i n g i n v o l v e s r e f i n i n g a n d d e f i n i n g e x i s t i n g s t r u c t u r e s f o r m o r e e f f i c i e n t u s e . K n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , s i m i l a r t o P i a g e t ’ s a c c o m m o d a t i o n , i n v o l v e s c h a n g e s t h e i n d i v i d u a l s m u s t m a k e i n t h e i r e x i s t i n g s c h e m e t o r e i n t e r p r e t p r i o r k n o w l e d g e i n f o r m a t i o n o r a c c o u n t f o r n e w i n f o r m a t i o n t h a t d o e s n o t s e e m t o " f i t ” w i t h e x i s t i n g k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . G | . . l | H . R e s t r u c t u r i n g o f k n o w l e d g e , c o n c e p t c h a n g e s , p r i n c i p l e s a n d s t r a t e g i e s , s c h e m e o r s c h e m a t a , c o n c e p t u a l s y s t e m s , a n d t h e o r i e s a r e t e r m s I u s e t h r o u g h o u t t h i s r e p o r t . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n , I d e f i n e c o n c e p t s , p r i n c i p l e s , a n d t h e o r i e s a s I i n t e n d t h e i r m e a n i n g s f o r t h i s s t u d y . W . A l e a r n e r r e s p o n d s t o i n f o r m a t i o n b y e i t h e r p u t t i n g t h a t i n f o r m a t i o n i n t o a c l a s s a n d r e s p o n d i n g t o a n y i n s t a n c e o f t h e m s a a m e p a n o f t h a t c l o r e v e n t s a s i l i r s t a n c e , l e a r n i e m b e r o f t h m i c i l a r i n s t i t F o r t h i s l i l a l l e r , a n d t t h a t fi t i n t o t h 1 7 c l a s s a s a m e m b e r o f t h a t c l a s s , o r b y d i s t i n g u i s h i n g t h a t t h e i n f o r m a t i o n i s n o t p a r t o f t h a t c l a s s , b u t p a r t o f a n o t h e r . T h i s t h i n k i n g a n d r e s p o n d i n g t o t h i n g s o r e v e n t s a s p a r t o f a c l a s s i s k n o w n a s c o n c e p t l e a r n i n g ( G a g n e , 1 9 8 5 ) . F o r i n s t a n c e , l e a r n i n g t h e c o n c e p t “ h o u s e " e n t a i l s t h a t a l e a r n e r u n d e r s t a n d t h a t a m e m b e r o f t h e c l a s s “ h o u s e " i s a n i n s t a n c e w h e n t h e i n f o r m a t i o n f i t s n o t a n y p a r t i c u l a r i n s t a n c e o f h o u s e a l o n e , b u t r e f e r s t o a c a t e g o r y i n w h i c h a l l h o u s e s f i t . F o r t h i s s t u d y , o n e c o n c e p t t h e s t u d e n t s w i l l b e l e a r n i n g i s t h e i d e a o f m a t t e r , a n d t h e y w i l l b e a t t e m p t i n g t o d i s c e r n a l l i n s t a n c e s o f n e w i n f o r m a t i o n t h a t f i t i n t o t h e c a t e g o r y ” m a t t e r “ . S t u d e n t s ’ c o n c e p t s a r e t h o s e c a t e g o r i e s i n t o w h i c h t h e y p l a c e a l l i n s t a n c e s t h a t f i t c r i t e r i a o f t h e c a t e g o r y , b u t s t u d e n t s ’ c p n p s p t j p n s a r e a d i f f e r e n t w a y o f d e s c r i b i n g t h e i r t h i n k i n g . S t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s a n d c o n c e p t u a l s y s t e m s a r e t h e w a y s t h e y l i n k v a r i o u s c o n c e p t s t o g e t h e r . I m a k e t h i s d i s t i n c t i o n b e t w e e n s t u d e n t s ’ c o n c e p t s , a n d t h e i r p p n p s p t i p n s o r p r i n c i p l e s , t o w h i c h I r e f e r w h e n d i s c u s s i n g s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l u n d e r s t a n d i n g s . C o n c e p t i o n s a n d p r i n c i p l e s a r e r e l a t i o n s h i p s t h a t l e a r n e r s ’ u n d e r s t a n d b e t w e e n c o n c e p t s . T h e s e p r i n c i p l e s m i g h t r e l a t e t o h o w t h e l e a r n e r s e e s t w o c o n c e p t s I n f l u e n c e o n e a n o t h e r , o r h o w o n e m i g h t c a u s e t h e o t h e r , a n d w h e t h e r o n e c o n c e p t a l w a y s h a s a c a u s a l e f f e c t o r s o m e t i m e s h a s a c a u s a l e f f e c t . L e a r n e r s ’ c o n c e p t i o n s a n d p r i n c i p l e s c a n b e p u r e l y c o n j e c t u r e , o r t h e y m a y h a v e e v i d e n c e f o r t r u t h f u l n e s s ( R e i g e l u t h , 1 9 8 3 ) . C o n c e p t s r e l a t e t o p r i n c i p l e s i n t h e f o l l o w i n g w a y : L e a r n e r s ’ c o n c e p t s a r e t h e i r c a t e g o r i e s o f p h e n o m e n a , w h e r e a s t h e i r c o n c e p t i o n s a n d p r i n c i p l e s a r e t h e r e l a t i o n s h i p s t h e y u n d e r s t a n d b e t w e e n t w o o r m o r e c o n c e p t s , u s u a l l y s h o w i n g h o w o n e e f f e c t s t h e o t h e r . 1 8 W - W h e n I e a r n e r s ’ c l a s s e s o f i n f o r m a t i o n a n d t h e i r c l a s s i f i c a t i o n c r i t e r i a c h a n g e , t h e y h a v e m a d e c o n c e p t c h a n g e s . W c a n e n t a i l n u m b e r s o f i d e a s i n v o l v e d i n t h e c o n c e p t , a s w e l l a s t h e c o r e i d e a s t h a t s u p p o r t t h e c o n c e p t . E r p p l p m s p l y j n g s t r a t e g i e s a r e w a y s t h a t l e a r n e r s a c t u p o n t h e i r c o n c e p t s , a n d k n o w h o w t o d o s o m e t h i n g . S u c h s t r a t e g i e s a r e a l s o k n o w n a s p r o c e d u r a l k n o w l e d g e ( G a g n e ) , a s o p p o s e d t o t h e v e r b a l o r d e c l a r a t i v e k n o w l e d g e o f t h e i r c o n c e p t u a l s y s t e m s . D e c l a r a t i v e k n o w l e d g e , o r k n o w i n g w h a t , m a k e s u p t h e o b j e c t s t r u c t u r e s o f a c o n c e p t i o n , w h e r e a s p r o c e d u r a l k n o w l e d g e , k n o w i n g h o w , a c t i v a t e s s t r u c t u r e s t h a t p r o d u c e a c t i o n a n d c o n d i t i o n s o f a p p l i c a b i l i t y ( R u m e l h e r t , 1 9 8 1 ) . S c h e m a ( p l u r a l o f s c h e m a t a ) a r e k n o w l e d g e s t r u c t u r e s m a d e u p o f o n e t o m a n y c o n c e p t s , o r c l a s s i f i c a t i o n s o f f a c t s , e v e n t s , a n d i d e a s . I w i l l u s e k n o w l e d g e s t r u c t u r e a n d s c h e m a t a i n t e r c h a n g e a b l y t h r o u g h o u t t h i s w o r k . I t i s t h e l e a r n e r s ’ s c h e m a a b o u t t h e i r s c i e n c e c o n c e p t i o n s t h a t I w i l l a t t e m p t t o o b s e r v e t h r o u g h t h e i r w r i t i n g . Q p n p p p t u a j s y s t e m s a r e s i m i l a r t o s c h e m a s y s t e m s . T h e y a r e l e a r n e r s ’ s y s t e m s o f c l a s s e s i n t o w h i c h t h e y h a v e p u t t h e i r k n o w l e d g e o f f a c t s a n d p r o c e d u r e s — t h e c o n c e p t s , l i n k e d b y m e a n i n g f u l n e t w o r k s . A n i n d i v i d u a l ’ s t h e o r i e s a r e t h e c o r e i d e a s b y w h i c h t h e y e x p l a i n p h e n o m e n a i n t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f c l a s s a n d r e l a t i o n s h i p — t h e i r w a y o f a c c o u n t i n g f o r t h e i r c l a s s i f i c a t i o n s , e x p l a i n i n g e v e n t s a n d u n d e r l y i n g p r i n c i p l e s f o r r e l a t i n g t h e i r c o n c e p t s . W h e n I d e s c r i b e a s t u d e n t s ’ s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o r e c o n c e p t s , I r e f e r t o t h e i n d i v i d u a l ’ s c o r e i d e a s w i t h i n t h e i r s c h e m a s y s t e m . I i d e n t i f y t h e s e c o r e c o n c e p t s o r c o r e i d e a s b y t h e n u m b e r o f l i n k s t h a t c o n n e c t t h e c o n c e p t s t o o t h e r c o n c e p t s i n t h e n e t w o r k , h o w c e n t r a l t h e c o n c e p t s a r e t o t h e n e t w o r k , a n d w h e t h e r t h e c o n c e p t s m a k e u p t h e t h e o r i e s o r p r i n c i p l e s b y w h i c h t h e i n d i v i d u a l a t t a c h e s 1 9 o t h e r c o n c e p t s t o t h e s t r u c t u r e . I e x p l a i n c o r e c o n c e p t s f u r t h e r w h e n I e x p l a i n s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t i o n i n C h a p t e r 3 . E l l l l l ' ' I ' I I I . R e s t r u c t u r i n g h a s b e e n c o n c e p t u a l i z e d i n t w o c a t e g o r i e s , e i t h e r g l o b a l o r d o m a i n - s p e c i f i c r e s t r u c t u r i n g ( V o s n i a d o u a n d B r e w e r , 1 9 8 7 ) G l o b a l r e s t r u c t u r i n g i s a n e w w a y o f t h i n k i n g a b o u t t h e w o r l d , a s c h i l d r e n d o w h e n t h e y b e g i n t o t h i n k d i f f e r e n t l y d u r i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c d e v e l o p m e n t a l c h a n g e s d u r i n g s t a g e a t t a i n m e n t , a s d e s c r i b e d b y P i a g e t . W h e n a c h i l d i s a b l e t o d e c a n t e r a n d c o n s i d e r m o r e t h a n o n e s a l i e n t a s p e c t o f a p r o b l e m , s h e h a s a t t a i n e d a m o r e c o n c r e t e o p e r a t i o n a l s t a g e . S u c h d e v e l o p m e n t a l c h a n g e i s a m o r e g l o b a l r e s t r u c t u r i n g c h a n g e a n d m a y i n v o l v e t h i n k i n g i n m a n y d o m a i n s . C a r e y ( 1 9 8 5 a ) d e s c r i b e d d o m a i n - s p e c i f i c r e s t r u c t u r i n g a s i n c r e a s i n g k n o w l e d g e o f a d o m a i n t h a t c a u s e s c h i l d r e n t o r e s t r u c t u r e t h e i r r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t s i n t o n e w t h e o r i e s , a n d d e v e l o p m o r e s o p h i s t i c a t e d l o g i c a l c a p a b i l i t i e s w i t h i n t h e d o m a i n . T h e i m p o r t a n t a s p e c t o f d o m a i n - s p e c i f i c r e s t r u c t u r i n g i s i t s o c c u r r e n c e a s a r e s u l t o f s t u d e n t s ’ e x p e r i e n c e s a n d i n s t r u c t i o n , r a t h e r t h a n a s a r e s u l t o f b i o l o g i c a l m a t u r a t i o n . R e s e a r c h e r s i n s c i e n c e e d u c a t i o n s u p p o r t t h e i d e a o f a d o m a i n - s p e c i f i c a p p r o a c h t o u n d e r s t a n d i n g h o w c h i l d r e n d e v e l o p f r o m c o n c r e t e t o m o r e l o g i c a l t h i n k i n g , a s w e l l ( D r i v e r a n d E a s l e y , 1 9 7 8 ; N o v a k , 1 9 7 7 ; a n d P o s n e r , S t r i k e , H e w s o n , & G e r t z o g , 1 9 8 2 ) . T h e r e s e a r c h o n d i f f e r e n c e s i n n o v i c e a n d e x p e r t t h i n k i n g i n a d o m a i n a l s o s u p p o r t s d o m a i n - s p e c i f i c r e s t r u c t u r i n g d e v e l o p m e n t . F o r e x a m p l e , t h e w o r k d o n e i n p h y s i c s b y C h i , G l a s e r , a n d F l e e s ( 1 9 8 2 ) , C l e m e n t ( 1 9 8 3 ) , a n d L a r k i n , M c D e r m o t t , S i m o n , a n d S i m o n ( 1 9 8 1 ) s h o w e d t h a t n o v i c e s a n d e x p e r t s d i f f e r i n t h e i r b a s i c k n o w l e d g e s t r u c t u r e s i n t h e d o m a i n o f p h y s i c s . T h e l o g i c a l t h i r i c h b a d t g r 0 u r b r o a d r e p e r t c p r o b l e m s . a n d W T h e r e h l i t e r a n l r e , w e t B r e w e r , 1 9 8 7 ) m o r e c l o s e l y l M i l l e r s o f c : W i n g ( a " d u s u a l l y i t W e a k r l i S t l ' L J C t C h i a n d o t h e r V 0 9 6 ( 1 9 8 3 ) i r C h i , G l a s e r , 2 0 T h e l o g i c a l t h i n k i n g o f e x p e r t s w i t h i n t h e d o m a i n s e e m e d t o a r i s e f r o m t h e i r r i c h b a c k g r o u n d i n e n c o u n t e r i n g p r o b l e m s i n t h e d o m a i n , t h e i r a c q u i s i t i o n o f a b r o a d r e p e r t o i r e o f s t r a t e g i e s a n d s c h e m a f o r r e c o g n i z i n g p a t t e r n s i n p r o b l e m s , a n d t h e i r p o s s e s s i o n o f m o r e e x p l i c i t p r o c e d u r a l k n o w l e d g e . S M I I B I ' I B I I ' T h e r e h a v e b e e n t w o f o r m s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g d e s c r i b e d i n t h e l i t e r a t u r e , w e a k r e s t r u c t u r i n g a n d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g ( V o s n i a d o u a n d B r e w e r , 1 9 8 7 ) . W e e k r e s t r u c t u r i n g i n v o l v e s r e s t r u c t u r i n g f e w e r n u m b e r s o f m o r e c l o s e l y r e l a t e d c o n c e p t s , t h a n t h e e x t r e m e d i f f e r e n c e o f c o n c e p t s a n d n u m b e r s o f c o n c e p t s i n v o l v e d i n c a s e s o f m o r e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . W e a k r e s t r u c t u r i n g o c c u r s w h e n t h e s t u d e n t l e a r n s a s m a l l e r a m o u n t o f k n o w l e d g e , a n d u s u a l l y w h e n t h e i n d i v i d u a l p o s s e s s e s m o r e e x p e r i e n c e i n t h e d o m a i n . W e a k r e s t r u c t u r i n g h a s b e e n d e s c r i b e d b y C h i , F e l t o v i c h , a n d G l a s e r ( 1 9 8 1 ) , C h i a n d o t h e r s ( 1 9 8 2 ) , a n d L a r k i n ( 1 9 7 9 , 1 9 8 1 ) i n n o v i c e / e x p e r t s h i f t s , a n d b y V o s s ( 1 9 8 3 ) i n t h e c h a n g e s i n v o l v e d i n d e v e I O p i n g e x p e r t i s e i n s o c i a l s c i e n c e s . C h i , G l a s e r , & B e e s ( 1 9 8 2 ) d e s c r i b e d w e a k e r t y p e s o f r e s t r u c t u r i n g i n t h e i r s t u d y t h a t s h o w e d a s s t u d e n t s l e a r n e d n e w p r o b l e m s o l v i n g s t r a t e g i e s , t h e y d e m o n s t r a t e d n e w r e l a t i o n s a m o n g t h e i r c o n c e p t s . T h e y w e r e a b l e t o s h o w t h a t n e w s c h e m a t a a r o s e f o r s t u d e n t s a s t h e y l e a r n e d s o l u t i o n s t o n e w p r o b l e m s a n d c h a n g e d s o l u t i o n s t o o l d p r o b l e m s . T h e W t h a t s t u d e n t s u s e d t o s o l v e t h e p r o b l e m s , h o w e v e r , r e m a i n e d S i m i l a r . t h u s d e s c r i b i n g a w e a k f o r m o f r e s t r u c t u r i n g s i m i l a r t o w h a t R u m e l h e r t a n d N o r m a n w o u l d c a l l a c c r e t i o n a n d t u n i n g ( 1 9 8 1 ) . I n F i g u r e 2 . 1 l h a v e o r g a n i z e d t h e c o n c e p t s o f w e a k a n d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , a n d t h e k i n d s o f t h i n k i n g t h a t m o m r e l a t e d t o b o t h . W e a k a n d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a r e a t o p p o s i t e e n d s o f a 3 m m t i n t T e s t - U m 2 . 1 , b u t 2 1 c o n t i n u u m o f t h e a m o u n t o f c h a n g e i n s c h e m a t h a t l e a r n e r s m u s t d o t o a c c u m u l a t e n e w u n d e r s t a n d i n g . i c a t e g o r i z e d t h e d e s c r i p t i o n s i n t o t w o d i s c r e t e c a t e g o r i e s t o a i d t h e r e a d e r ’ s u n d e r s t a n d i n g o f t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t w o t y p e s o f r e s t r u c t u r i n g d e s c r i b e d i n t h e l i t e r a t u r e , e v e n t h o u g h r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s m a y o c c u r a n y w h e r e a l o n g a c o n t i n u u m f r o m m o r e m m m m E l a b o r a t i o n C o n c e p t u a l c h a n g e C o n c e p t s c l o s e l y r e l a t e d C o n c e p t u a l s y s t e m c o n t a i n s g r e a t e r a n d m a y b e i n a c c u r a t e m o f c o n c e p t s A d d i t i o n o f n e w s t r a t e g i e s D i f f e r e n t r e l a t i o n s a m o n g c o n c e p t s - a n d n e w r e l a t i o n s a c c o u n t s f o r n e w d o m a i n s A d d i t i o n o f m o r e p r o c e d u r a l k n o w l e d g e K n o w l e d g e i s r e l a t e d t o p r i n c i p l e s a n d p r o c e d u r e s R e o r g a n i z a t i o n o f d o m a i n k n o w l e d g e M a y i n v o l v e n e w t h e o r i e s W M C i t a n o e s m c o r e G a m m a . d i fl s r a m a n d m m L e a r n e r m a y p o s s e s s m e t e e x p e r i e n c e M a y b e m o r e d i f f i c u l t t o a c c o m p l i s h i n t h e d o m a i n ‘ F i g u r e 2 . 1 D i f f e r e n c e s b e t w e e n W e e k a n d R a d i c a l R e s t r u c t u r i n g . a c c r e t i o n o f n e w k n o w l e d g e t o t o t a l r e s t r u c t u r i n g i n a c c o r d a n c e w i t h n e w t h e o r i e s . R a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i n a d o m a i n t a k e s p l a c e f o r n o v i c e s w h o l a c k s u f f i c i e n t k n o w l e d g e b a s e a n d p r o c e d u r a l s k i l l , c o m p a r e d t o e x p e r t s . R a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i s s i m i l a r t o w e a k e r r e s t r u c t u r i n g a s d e s c r i b e d a b o v e i n F i g u r e 2 . 1 , b u t c h a n g e s a r e a d d e d t o t h e i n d i v i d u a l ’ s c o r e c o n c e p t s r e q u i r i n g a m m 6 c o n c e p t s , a n c r e s t r u c t u r i n g : a n d d i f f e r e n t s a l e s t h a t b c h C h a n g i n a n p r i m e s o f t i w i m p t u a l o r ) a n e x t r e m e m K u h n ( 1 9 7 0 ) . a n d d e fi c i e n t a n d e i l l i l a i n i n W m i n d l v 2 2 s t r u c t u r a l l y d i f f e r e n t c o n c e p t u a l s y s t e m w i t h d i f f e r e n t a n d v a r i e d c o r e c o n c e p t s , a n d t h e p r e s e n c e o f W W . C o n c e p t u a l c h a n g e i s a r e s t r u c t u r i n g o f k n o w l e d g e t h a t r e p r e s e n t s d i f f e r e n t r e l a t i o n s a m o n g c o n c e p t s , a n d d i f f e r e n t p a t t e r n s , n e w r e l a t i o n s a m o n g s c h e m a t a ( C a r e y , 1 9 8 5 b ) . i n t h e s e n s e t h a t b o t h r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e a r e d e f i n e d a s c h a n g e i n a n i n d i v i d u a l ’ s c o r e c o n c e p t s a n d c o n c e p t u a l s t r u c t u r e , f o r t h e p u r p o s e s o f t h i s s t u d y , I c o n s i d e r r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g t o b e s y n o n y m o u s w i t h c o n c e p t u a l c h a n g e , a n d i n t e r c h a n g e a b l e w i t h i t . R a d i c a l r e s t r u c t u r i n g s h i f t s i n a n e x t r e m e m a n n e r , m u c h l i k e t h e r e v o l u t i o n a r y p a r a d i g m s h i f t s d e s c r i b e d b y K u h n ( 1 9 7 0 ) . N o v i c e t h i n k i n g , a s o p p o s e d t o e x p e r t t h i n k i n g , i n v o l v e s d i f f e r e n t a n d d e f i c i e n t c o n c e p t s , a n d d e f i c i e n t o r i n a c c u r a t e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g a n d e x p l a i n i n g t h e d o m a i n . T h e n o v i c e t o e x p e r t s h i f t i n s o m e d o m a i n s m a y r e q u i r e i n d i v i d u a l s t o c h a n g e t h e i r t h e o r i e s ( r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e ) , j u s t a s c h a n g e s h a v e b e e n o b s e r v e d i n t h e h i s t o r y o f s c i e n c e t h e o r i e s ( K u h n ) , o r t h e s h i f t m a y m e r e l y e n t a i l m e r e l y t h e a d d i t i o n o f m o r e p r o c e d u r a l k n o w l e d g e a n d r e o r g a n i z a t i o n o f t h e d o m a i n k n o w l e d g e ( w e a k r e s t r u c t u r i n g ) . T h e d i s t i n c t i o n b e t w e e n w e a k a n d r a d i c a l f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g i s a u s e f u l a n d i m p o r t a n t b e c a u s e i t h e l p s u s u n d e r s t a n d t h e d i f f i c u l t y o f c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g . F o r c o n c e p t u a l c h a n g e t o o c c u r , s t u d e n t s o f t e n m u s t r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e , a d d i n g n e w c o r e c o n c e p t s , a n d n e w d o m a i n s w i t h i n t h e s t r u c t u r e . T h e y m u s t o f t e n f i n d n e w p r i n c i p l e s o r t h e o r i e s b y w h i c h t o e x p l a i n p h e n o m e n a , a n d r e o r g a n i z e t h e i r c o n c e p t u a l s y s t e m s t o a c c o u n t f o r a l l o f t h e n e w c o n c e p t s t h e y a d d . A l l o f t h i s a d d i n g a n d r e o r g a n i z i n g m u s t b e m o r e d i f f i c u l t t h a n j u s t a d d i n g n e w i n f o r m a t i o n t o a n a l r e a d y e x i s t i n g s t r u c t u r e . F o r i n s t a n c e , i f a n i n d i v i d u a l r e m o d e l e d h i s h o u s e t o a d d n e w c u p b o a r d s a n d c l o s e t s w i t h i n t h e e x i s t i n g m a t u r e o f t m m o r g a n i ; c o n t e n t s a f t r e m o d e l e d h a n d s e v e r a l i t h e n e w s t r L l t o m n p i i s t h e f u t u r e i t s i m i l a r t o k n i w h o a r e a t t e C h a “ 9 8 m a y W i n g s e n : a n d u s e . 2 3 s t r u c t u r e o f t h e h o u s e , h e w o u l d n e e d t o d o s o m e j u g g l i n g o f c o n t e n t s , b u t t h e r o o m o r g a n i z a t i o n w o u l d s t a y t h e s a m e , a n d d i r e c t w h e r e h e p u t t h e n e w c o n t e n t s a f t e r t h e r e m o d e l i n g w a s f i n i s h e d . I f , h o w e v e r , t h e i n d i v i d u a l r e m o d e l e d h i s h o u s e a n d a d d e d a s e c o n d f l o o r , n e w r o o m s , a n o t h e r k i t c h e n , a n d s e v e r a l b a t h r o o m s , t h e t a s k o f r e o r g a n i z i n g t h e c o n t e n t s o f t h e h o u s e w i t h t h e n e w s t r u c t u r e s w o u l d b e m u c h m o r e d e m a n d i n g , d i f f i c u l t , a n d t a k e l o n g e r t o a c c o m p l i s h , e s p e c i a l l y i f t h e i n d i v i d u a l i n t e n d e d t o r e t r i e v e h i s b e l o n g i n g s i n t h e f u t u r e t o u s e t h e m e f f i c i e n t l y . T h e s e r e o r g a n i z a t i o n d e m a n d s m a y b e s i m i l a r t o k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g d e m a n d s . A n d i f t h a t i s t h e c a s e , s t u d e n t s w h o a r e a t t e m p t i n g r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g o f t h e i r k n o w l e d g e a n d c o n c e p t u a l c h a n g e m a y n e e d m o r e a s s i s t a n c e a c c o m p l i s h i n g t h e o r g a n i z a t i o n a n d ' m a k i n g s e n s e “ o f p u t t i n g t h i n g s i n t h e i r p r o p e r p l a c e s f o r m e a n i n g f u l r e t r i e v a l a n d u s e . S u m m a r y R e s e a r c h e r s h a v e d e s c r i b e d t w o g e n e r a l t y p e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i n t h e l i t e r a t u r e , g l o b a l a n d d o m a i n - s p e c i f i c . G l o b a l r e s t r u c t u r i n g o c c u r s i n m o r e t h a n o n e d o m a i n a n d m a y r e s u l t f r o m m a t u r a t i o n a n d g e n e r a l e x p e r i e n c e , w h e r e a s d o m a i n - s p e c i f i c r e s t r u c t u r i n g o c c u r s i n a s i n g l e s u b j e c t d o m a i n a n d r e s u l t s f r o m i n d i v i d u a l s ” e x p e r i e n c e s a n d i n s t r u c t i o n w i t h i n t h e d o m a i n . R e s e a r c h e r s h a v e d e s c r i b e d b o t h w e a k a n d r a d i c a l f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g , b a s e d o n t h e n u m b e r s o f c o n c e p t s , d e g r e e o f o r g a n i z a t i o n , a n d r e l a t i o n s h i p s w i t h i n t h e s t r u c t u r e . R a d i c a l c h a n g e s i n c o r e c o n c e p t s , t h e o r i e s a n d p r i n c i p l e s t h a t d r i v e t h e o r g a n i z a t i o n o f t h e s t r u c t u r e a r e e v i d e n c e o f a r a d i c a l f o r m o f r e s t r u c t u r i n g , w h i c h i s a l s o k n o w n a s c o n c e p t u a l c h a n g e . W E d u c a t C a r e t a u g h t i n A n d e r s o n , 1 9 6 c h i l d r e n c o m e t a t h a v e b e i m a g i n a t i v e a t m t t h e s a m e ; d i s c u s s i o n s , 2 4 l l l l . G | I G I I . 5 [ H r “ 2 E d u c a t o r s h a v e f o u n d t h a t s t u d e n t s d o n o t l e a r n t h e c o n c e p t s t h a t t h e y a r e t a u g h t i n s c i e n c e ( C a r e y , 1 9 8 6 ; D r i v e r 8 . E a s l e y , 1 9 7 8 ; R o t h , S m i t h , & A n d e r s o n , 1 9 8 3 ; S m i t h & L o t t , 1 9 8 3 ) . D r i v e r a n d E a s l e y ( 1 9 7 8 ) f o u n d t h a t c h i l d r e n c o m e i n t o s c i e n c e c l a s s r o o m s w i t h a l t e r n a t i v e c o g n i t i v e f r a m e w o r k s t h a t h a v e b e e n b u i l t f r o m t h e i r e x p e r i e n c e s i n t h e r e a l w o r l d , a n d t h e i r i m a g i n a t i v e a t t e m p t s t o u n d e r s t a n d e v e n t s . T h e s e a l t e r n a t i v e f r a m e w o r k s a r e n o t t h e s a m e a s t h e c o n f u s e d c o n n e c t i o n s t h a t s t u d e n t s m a k e d u r i n g l e a r n i n g a n e w c o n c e p t , b u t e x i s t p r i o r t o s t u d e n t s ’ e n c o u n t e r s w i t h n e w i n f o r m a t i o n . G u n s t o n e , C h a m p a g n e , a n d K i o p f e r ( 1 9 8 1 ) f o u n d t h a t e v e n f o l l o w i n g p r e d i c t i o n - o b s e r v a t i o n - e x p l a n a t i o n t a s k s w i t h e x p e r i m e n t s a n d g r o u p d i s c u s s i o n s , s t u d e n t s c o n t i n u e d t o r e t a i n a l t e r n a t i v e f r a m e w o r k s a n d r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e n o t i o n s a l o n g w i t h t h e i r n e w c o n c e p t s . O n l y t w e n t y p e r c e n t o f t h e s t u d e n t s i n f i v e d i f f e r e n t f i f t h - g r a d e c l a s s r o o m s u n d e r s t o o d t h e k e y c o n c e p t s a b o u t p h o t o s y n t h e s i s f o l l o w i n g a f i v e - w e e k i n s t r u c t i o n p e r i o d ( A n d e r s o n 8 . S m i t h , 1 9 8 3 ) . R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h ( 1 9 8 6 ) f o u n d s i m i l a r r e s u l t s i n n i n e o t h e r f i f t h - g r a d e c l a s s r o o m s w h e r e s t u d e n t s w e r e s t u d y i n g a b o u t l i g h t a n d s e e i n g . T h e s e r e s e a r c h e r s f o u n d t h a t h u m a n s s e e m t o h a v e a s t r o n g c a p a c i t y f o r s t o r i n g c o n fl i c t i n g i d e a s a b o u t p h e n o m e n a . T h e l e a r n i n g t h a t t h e s e s c i e n c e s t u d e n t s n e e d e d t o a c c o m p l i s h m a y h a v e b e e n m u c h l i k e t h e i n d i v i d u a l w h o r a d i c a l l y r e m o d e l e d h i s h o u s e . S t u d e n t s m a y h a v e h a d t o c h a n g e t h e i r c o r e c o n c e p t s , a d d n e w i d e a s , a n d u s e n e w p r i n c i p l e s t o e x p l a i n p h e n o m e n a . E v e n t h o u g h t h e s t u d e n t s m a y h a v e a d d e d n e w f a c t s t o t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s , t h e y m a y n o t h a v e e f f e c t i v e l y r e o r g a n i z e d a n d i m p r o v e d t h e i r s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n s o f t h e p h e n o m e n a . i n d e e d , l e a r n i n g t h a t r e q u i r e s “ : 0 s t u d e n t s t O l a . " ' ‘ — ‘ = “ . L 2 5 s t u d e n t s t o c h a n g e t h e i r c o r e c o n c e p t s a b o u t p h e n o m e n a a p p e a r s t o b e a d i f f i c u l t k i n d o f l e a r n i n g t o a c c o m p l i s h . W e s t a n d P i n e s ( 1 9 8 5 ) d i s t i n g u i s h m o r e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g ( c o n c e p t u a l c h a n g e ) f r o m w e a k r e s t r u c t u r i n g , b y i t s d i f f i c u l t y f o r t h e l e a r n e r : C o n c e p t u a l c h a n g e i n v o l v e s a b a n d o n i n g o n e ' s c o m m i t m e n t t o o n e s e t o f c o n c e p t u a l u n d e r s t a n d i n g s b y a d o p t i n g a n o t h e r i r r e c o n c i l a b l e s e t . T h i s a b a n d o n m e n t i s n o t a l w a y s a c o m p o n e n t i n c o n c e p t u a l l e a r n i n g , b u t w h e n i t i s , i t i s a d i f f i c u l t a n d p a i n f u l p r o c e s s w h i c h r e q u i r e s b o t h a c o m m i t m e n t o n t h e p a r t o f t h e l e a r n e r a n d s p e c i a l i n s t r u c t i o n a l t e c h n i q u e s . ( p . 7 ) N o v i c e l e a r n e r s i n s c i e n c e m a y h a v e a l t e r n a t i v e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g s c i e n c e t h a t p r e v e n t s t h e m f r o m m a k i n g n e w i n f o r m a t i o n p a r t o f t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . T h e i r l e a r n i n g p r o c e s s e s a r e w o r t h e x a m i n i n g t o b e t t e r u n d e r s t a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n n o v i c e t o e x p e r t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g s h i f t s ( V o s n i a d o u 8 r B r e w e r , 1 9 8 7 ) a n d c o n c e p t u a l c h a n g e t o m o r e s c i e n t i f i c t h i n k i n g ( P o s n e r , S t r i k e , H e w s o n , 8 r G e r t z o g , 1 9 8 2 ) . T h e q u e s t i o n n o w b e c o m e s , i f t e a c h e r s a r e i n t e r e s t e d i n a s s i s t i n g s t u d e n t s w i t h t h e s e d i f f i c u l t c o n c e p t u a l s h i f t s , h o w c a n t h e y d o c u m e n t s u c h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g o r c o n c e p t u a l c h a n g e s i n s t u d e n t s ’ t h i n k i n g ? W r i t i n g a b o u t t h i n k i n g a s s t u d e n t s d o i n c l a s s r o o m w r i t i n g e p i s o d e s m i g h t p r o v i d e s u c h a r e c o r d o f s t u d e n t t h i n k i n g c h a n g e s o v e r t i m e . L a t e r i n t h i s c h a p t e r , u n d e r t h e h e a d i n g ' B e s t m c t u t i n g . I d e s c r i b e t h e i n s t r u c t i o n a l c h a n g e s t h a t m i g h t s u p p o r t s t u d e n t s ' c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g . A s f a r a s s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e i n m a t t e r a n d m o l e c u l e s i s c o n c e r n e d , i n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n , l p r e s e n t t h e e v i d e n c e f o r k i n d s o f k n o w l e d g e s t u d e n t s d i s p l a y b e f o r e l e a r n i n g , a n d t h e c h a n g e s t h e y m a k e a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n i n m a t t e r a n d m o l e c u l e s . l e a r n i n g u n i t a l t e r n a t e i n s m o t i o n s . W m m a r l l y c o l l e a g u e s i d a i t e l ’ f l a t i v e c c W i s e , b o t h t o m s i t l ' i i c t i o n M I a n d ' d l fi E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e ( 1 9 9 0 ) s t u d i e d t h e c o n c e p t u a l f r a m e w o r k s t h a t s i x t h g r a d e r s u s e t o e x p l a i n t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e b y a d m i n i s t e r i n g c l i n i c a l i n t e r v i e w s a n d p a p e r - a n d - p e n c i l t e s t s t o s t u d e n t s i n 1 5 s i x t h g r a d e s c i e n c e c l a s s e s t a u g h t b y 1 2 t e a c h e r s o v e r a t w o y e a r p e r i o d . T h e y o b s e r v e d t h e s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s b o t h b e f o r e a n d a f t e r a l e a r n i n g u n i t i n M a t t e r a n d M o l e c u l e s , t o a s s e s s t h e e f f e c t i v e n e s s o f t w o a l t e r n a t e i n s t r u c t i o n a l u n i t s i n h e l p i n g s t u d e n t s ’ c h a n g e t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s . T h e c l a s s r o o m s w e r e h e t e r o g e n e o u s w i t h r e g a r d t o e t h n i c i t y , a n d p r i m a r i l y o f l o w e r S E S b a c k g r o u n d . F o r t h e s e s i x t h g r a d e r s , L e e a n d h e r c o l l e a g u e s i d e n t i f i e d f i v e g e n e r a l c a t e g o r i e s o f c o m m o n r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s i n u n d e r s t a n d i n g t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e , b o t h a t t h e m a c r o s c O p i c a n d m i c r o s c o p i c l e v e l . T h e y f o u n d t h a t p r i o r t o i n s t r u c t i o n , m o s t s t u d e n t s h a d a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l a n d " d i d l i t t l e m o r e t h a n g u e s s “ a t t h e m i c r o s c o p i c l e v e l ( p . 1 5 ) . T h e o v e r a l l p e r c e n t a g e o f s t u d e n t s w h o d e m o n s t r a t e d a d e q u a t e u n d e r s t a n d i n g o f s c i e n t i f i c c o n c e p t i o n s o n p a p a r - a n d - p e n c i i p r e - t e s t s w a s 3 . 8 % i n b o t h t h e f i r s t a n d s e c o n d y e a r s . S t u d e n t s d e m o n s t r a t e d u n d e r s t a n d i n g b y t h e i r “ c o n c e p t i o n s c o r e “ ( p . 1 1 ) c o d e d a c c o r d i n g t o t h e i r r e s p o n s e s o n t h e t e s t s t h a t d e m o n s t r a t e d e i t h e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n , a m b i v a l e n c e , o r c o m m i t m e n t t o a r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n ( s e e T a b l e 2 . 1 f o r a d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f s t u d e n t c o n c e p t i o n s i n e a c h c a t e g o r y ) . A f t e r t h e f i r s t y e a r o f i n s t r u c t i o n , s t u d e n t s s h o w e d a b i l i t y t o u s e m o l e c u l a r l a n g u a g e i n t h e i r d i s c u s s i o n s , b u t s t i l l r e t a i n e d m a n y o f t h e s a m e a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s t h e y h a d p r i o r t o i n s t r u c t i o n , a n d s h o w e d u n d e r s t a n d i n g o f 2 6 % o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s . F o l l o w i n g a r e v i s e d u n i t d u r i n g t h e s e c o n d . S t u d e n t s ’ R e a l - w o r l d o r A l t e r n a t i v e C o n c e p t i o n s a b o u t K i n e t i c M o l e c u l a r T h e o r y 2 7 T A B L E 2 . 1 M A C R O S C g i B - fl — — 1 fl - I r M I C R O S C O P I C 1 . N a t u r e o f S c i e n t i f i c : B e a k n c t i d m : B a i l - £ 9 1 1 1 9 ! M a t t e r S o l i d s . l i q u i d s . g a m m a : A l l m a t t e r i s W : a n d g a s e s a r e C l a s s i f i c a t i o n i s m a d e o f N o m o l e c u l a r m a t t e r a n d t a k e b a s e d o n s u b m i c r o e c o p l c m o t i o n i n i t i a l l y . u p s p a c e ; o t h e r i r r e l e v a n t p a r t i c l e s o r i n i e a m i n g a b o u t t h i n g s ( e . g . h e a t . W O p e fl l e s . i n v i s i b l e m o l e c u l e s . n o n - i l g l t ) a r e n o t i n c o r r e c t l y m o l e c u l e s . m a t t e r i s m a t t e r a n d d o c l a s s i f i e d . c o n s t a n t l y d e s c r i b e d a s n o t t a k e u p m o v i n g , m o l e c u l a r , s p a c e . T r a n s f o r m a t i o n s n o t h i n g b u t m o l e c u l e s a r e i n c o n s e r v e e m p t y s u b s t a n c e s . M a t t e r i s s u b s t a n c e s b u t s p a c e b e t w e e n . c o m p a r a b l e i n c o n s e r v e d i n a l l n e c e s s a r i l y m a s s ; s i z e t o d u s t p h y s i c a l d i s a p p e a r a n d s p e c k s . c e l l s . c h a n g e s . c e a s e t o e x i s t . g e r m s , m a y b e s t i l l o r m o v e b y e x t e r n a l f o r c e s . 2 . S t a t e s o f S c i e n t i fi c : fi a t - 1 m m s c i e n l t l c : a a a l m m r M a t t e r G a s e s c a n b e e j t e m e t j y e : T h r e e s t a t e s o f W : c o m p r e s s e d , a n d G a s e s m o v e f r o m m a t t e r S t a t e s o f m a t t e r s p r e a d e v e n l y o n e p l a c e t o a r e d i f f e r e n t i a t e d a r e d i f f e r e n t i a t e d t h r o u g h t h e a n o t h e r w h e n b a s e d b a s e d o n s p a c e s t h e y c o m p r e s s e d o r o n a r r a n g e m e n t o b s e r v a b l e o c c u p y . e x p a n d e d , a n d a r e a n d m o t i o n o f p r o p e r t i e s o n l y ; u n e v e n l y m o l e c u l e s ; a t t r i b u t e d t o t h e d i s t r i b u t e d . m o t i o n c o n t i n u e s m o i e c u l e s i n d e p e n d e n t l y o f t h e m s e l v e s : o b s e r v a b l e m o l e c u l e s s h a r e m o v e m e n t . i n o b s e r v a b l e p r o p e r t i e s . 3 . T h e r m a | S c l e m t t l c : B a h a m i a n S c l s m m c : B a c k w o o d s ; E x p a n s i o n S u b s t a n c e s g i t e m e t i y e : W h e n a - W : e x p a n d w h e n S u b s t a n c e s s u b s t a n c e i s M o l e c u l e s h e a t e d . ' s h r i v e l u p ' w h e n h e a t e d , t h e r n s e l v e s a r e h e a t e d ; e x p a n s i o n m o l e c u l e s m o v e c h a n g e d b y o f g a s e s e x p l a i n e d f a s t e r a n d f a r t h e r h e a t l n g ; n o i n t e r m s o f a p a r t . r e l a t i o n s h i p m o v e m e n t o f a i r b e t w e e n m o l e c u l e s m o v i n g f a s t e r o r f a r t h e r a p a r t . i C i I s n g e s t l s t a t e s o l m a t 2 8 T A B L E 2 . 1 ( c o n t i n u e d ) M A C R O S C O P I C M I C R O S C O P I C 4 - D i s s o l v i n g S c i e n t i f i c : a m m o n i u m S d e n t i fl c : E n c h a n t i n g : T h e s o l u t e W : M o l e c u l e s o f W : c h a n g e s f r o m a T h e s o l u t e s o l u t e b r e a k N o m o l e c u l a r v i s i b l e t o a n ” d i s a p p e a r s “ . a w a y a n d m i x m o t i o n i n i t i a l l y . i n v i s i b l e f o r m ' m e l t s ' . o r w i t h m o l e c u l e s F o c u s o n d u r i n g " e v a p o r a t e s “ . o f o b s e r v a b l e d i s s o l v i n g . s o l v e n t . s u b s t a n c e s . o r m o l e c u l e s t h e m s e l v e s ' d i s s o i v e ' . 5 - C h a n g e s i n S c i e n t i fi c : B s a i d a o m m S c i e m m c : R e a l m s t a t e s o f m a t t e r . A i r c o n t a i n s W : H e a t i n g a n d e j t e m e t l x e : I n v i s i b l e w a t e r N o r e c o g n i t i o n o f c o o l i n g m a k e H e a t i n g a n d v a p o r ; w a t e r w a t e r v a p o r i n a i r . m o l e c u l e s m o v e c o o l i n g m a k e v a p o r i n a i r o r l i q u i d w a t e r f a s t e r o r s l o w a r . m o l e c u l e s c o n d e n s e s o n c h a n g e s i n t o a i r ; c a u s i n g c h a n g e s t h e m s e l v e s c o l d c o n d e n s a t i o n i s a o f s t a t e i n t e r m s c h a n g e ; o b j e c t s . r e a c t i o n b e t w e e n o f a r r a n g e m e n t s m o l e c u l e s s h a r e h e a t a n d c o l d n e s s . a n d i n o b s e r v a b l e m o t i o n . p r o p e r t i e s o f s u b s t a n c e s . y e a r , s t u d e n t s d e m o n s t r a t e d a b o u t 5 0 % u n d e r s t a n d i n g , a n d a g a i n , r e t a i n e d m a n y o r i g i n a l a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s . I e x p e c t e d t o f i n d s i m i l a r r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e b e f o r e i n s t r u c t i o n i n t h i s s t u d y . T h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t t h a t w a s u s e d i n t h i s s t u d y w a s a r e v i s e d v e r s i o n o f t h a t u s e d b y L e e a n d h e r c o l l e a g u e s . T h u s , f o l l o w i n g i n s t r u c t i o n , i e x p e c t e d t o o b s e r v e c h a n g e s i n c o n c e p t i o n s f r o m r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e t o m o r e s c i e n t i f i c a l l y o r i e n t e d s i m i l a r t o t h e o n e s L e e a n d h e r c o l l e a g u e s r e p o r t e d . L e e a n d h e r c o l l e a g u e s w e r e m o r e c o n c e r n e d w i t h m a s u r i n g w h e t h e r s t u d e n t s , o n t h e a v e r a g e , g a i n e d m o r e u n d e r s t a n d i n g o f s c i e n t i f i c p r i n c i p l e s . T h e y d i d n o t r e p o r t w h a t o c c u r r e d f o r i n d i v i d u a l s t u d e n t s a s e a c h a t t e m p t e d t o l e a r n t h e c o n c e p t s a n d r e s t r u c t u r e t h i n k i n g . W i t h t h e p r e s e n t s t u d y , i a t t e m p t e d t o p r o v i d e a c l e a r e r p i c t u r e o f t h e k n o w l e d g e C o n t c l k n o w i e d b y w h i c h i t h e o r i e s a b M e r i t t o i m a r c h e r s c o u p l e t s t i w o r l d c o n e 2 9 c h a n g e s t h a t o c c u r r e d f o r i n d i v i d u a l s t u d e n t s , a n d p r o v i d e i n f o r m a t i o n a b o u t h o w s o m e s t u d e n t s b e g i n t o a b a n d o n t h e i r r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a n d t h i n k m o r e s c i e n t i f i c a l l y a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n a l e v e n t s . W E ! C o n c e p t u a l c h a n g e r e q u i r e s s t u d e n t s t o a c c o m p l i s h a m o r e r a d i c a l f o r m o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t o c h a n g e t h e i r c o r e c o n c e p t s , a n d t h e p r i n c i p l e s b y w h i c h t h e y e x p l a i n e v e n t s . S t u d e n t s m u s t , a t t i m e s , a l s o c h a n g e t h e i r t h e o r i e s a b o u t h o w t h e w o r l d w o r k s . F o r t h i s r e a s o n , s t u d e n t s o f t e n f i n d i t d i f f i c u l t t o r a d i c a l l y r e b u i l d t h e i r c o n c e p t u a l s c h e m a t o m a k e i t u s e f u l . i n f a c t , r e s e a r c h e r s h a v e f o u n d t h a t e v e n w i t h s p e c i a l i n s t r u c t i o n , s t u d e n t s d o n o t c o m p l e t e t h e n e c e s s a r y t h i n k i n g c h a n g e s t h e y n e e d t o m a k e f r o m t h e i r r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s t o m o r e s c i e n t i f i c w a y s o f t h i n k i n g . M W A c c o r d i n g t o L a n g e r a n d A p p l e b e e ( 1 9 8 7 ) , t h e a c t o f w r i t i n g f a c i l i t a t e s t h e l o g i c a l a n d l i n e a r p r e s e n t a t i o n o f i d e a s . T h e p e r m a n e n c e o f t h e w r i t i n g t h a n p e r m i t s r e f l e c t i o n o n w h a t h a s b e e n w r i t t e n , a n d c h a n g e s t h e d e v e l o p m e n t a n d s h a p e o f t h e i d e a s . I n h e r r e v i e w o f w r i t i n g i n t h e c o n t e n t a r e a s , R o s a e n ( 1 9 8 9 ) s t a t e d t h a t r e s e a r c h e r s h a v e f o u n d t h a t t h e f o r m o f w r i t i n g c h i l d r e n c h o s e s h a p e d t h e d e t a i l s a n d i n f o r m a t i o n t h a t t h e c h i l d r e n p a i d a t t e n t i o n t o , a n d t h u s , i n fl u e n c e d w h a t t h e y r e m e m b e r e d . W h e n s t u d e n t s p a i d a t t e n t i o n t o t e x t , a n d m a d e n o t e s o n t h e t e x t , t h e y r e m e m b e r e d f a c t s f r o m t h e t e x t . W h e n s t u d e n t s w r o t e i n m o r e d e p t h a b o u t t h e i r i d e a s r e l a t e d t o t h e t e x t , t h e y r e m e m b e r e d t h e i d e a s t h e y w r o t e a b o u t , b u t d i d n o t r e m e m b e r a s m a n y f a c t u a l d e t a i l s f r o m t h e t e x t . L a n g e r a n d A p p l e b e e ( 1 9 8 7 ) o b s e r v e d s i x h i g h s c h o o l j u n i o r s a s t h e y a p p r o a c h e d w r i t i n g a b o u t t e x t a n d t h e e fl e c t s t h a t t h e i r w r i t i n g h a d o n t h e i r s l m a r s w e r : 3 0 l e a r n i n g . T h e t a s k s s t u d e n t s p e r f o r m e d w e r e c o m m o n s t u d y t a s k s , c o m p l e t i n g s h o r t - a n s w e r s t u d y q u e s t i o n s , t a k i n g n o t e s , a n d w r i t i n g e s s a y s . E a c h s t u d e n t m e t w i t h t h e r e s e a r c h e r s i n d i v i d u a l l y f o r t w o s e s s i o n s a w e e k a p a r t . L a n g e r a n d A p p l e b e e u s e d t h i n k a l o u d p r o t o c o l s w h i l e s t u d e n t s c o m p l e t e d w r i t i n g a c t i v i t i e s . T h e y f o u n d t h a t e x t e n d e d w r i t i n g a c t i v i t y p r e s e n t e d t h e i r s t u d e n t s u b j e c t s w i t h o p p o r t u n i t i e s t o t h i n k a b o u t t h e i n f o r m a t i o n a n d t o t h i n k a b o u t h o w t o i n t e g r a t e t h e i n f o r m a t i o n i n t o m o r e o r g a n i z e d u n i t s o f k n o w l e d g e i n t h e i r w r i t i n g . T h e y a l s o f o u n d t h a t d i f f e r e n t w r i t i n g s t u d y a c t i v i t i e s i n v o l v e d s t u d e n t s i n d i f f e r e n t p a t t e r n s o f t h i n k i n g a n d l e a d t o d i f f e r e n t k i n d s o f l e a r n i n g . W h e n s t u d e n t s r e s p o n d e d t o s t u d y q u e s t i o n s i n w r i t i n g , s t u d e n t s t e n d e d t o r e a d t h e q u e s t i o n a n d l o c a t e t h e i n f o r m a t i o n i n t h e t e x t . S t u d e n t s s p e n t l e s s t h a n 1 5 % o f t h e i r t i m e w r i t i n g o r t h i n k i n g a b o u t i d e a s w h i l e d o i n g t h i s t a s k . D u r i n g n o t e t a k i n g a c t i v i t i e s , i n c o n t r a s t , s t u d e n t s f o c u s e d m o s t o n t h e c o n t e n t o f t h e t e x t p a s s a g e s , a n d s p e n t 3 3 % o r t h e i r t i m e r e a d i n g t h e t e x t , a n d e s e t . o f t h e i r t i m e w r i t i n g o r t h i n k i n g a b o u t c o n t e n t . D u r i n g e s s a y w r i t i n g a c t i v i t i e s , s t u d e n t s r e a d t h e t e x t , s e e m e d t o c o n s i d e r t h e r e a d i n g i n t h e c o n t e x t o f t h e i r q u e s t i o n , b r a i n s t o r m e d i d e a s , a n d c o n s t r u c t e d a n i n t e r p r e t a t i o n a n d r e s p o n s e . i n e s s a y w r i t i n g a c t i v i t i e s , s t u d e n t s g a v e m o r e a t t e n t i o n t o g e n e r a t i n g , i n t e g r a t i n g , a n d e v a l u a t i o n t h e i r i d e a s i n r e l a t i o n t o t h e t e x t . S t u d e n t s t h o u g h t a b o u t m o r e i d e a s , a n d s p e n t m o r e t i m e r e a s o n i n g , d u r i n g e s s a y w r i t i n g . L a n g e r a n d A p p l e b e e r e p o r t a d t h a t s t u d e n t s ’ t o p i c k n o w l e d g e l n c r e a s e d m o s t f o r e s s a y w r i t i n g , n e x t f o r n o t e - t a k i n g , a n d l e a s t f o r s t u d y q u e s t i o n w r i t i n g . L a n g e r a n d A p p l e b e e ( 1 % ) c o n c l u d e d t h a t a n a l y t i c w r i t i n g t a s k s l e a d t o m o r e t h o u g h t f u l f o c u s o n a s m a l l e r a m o u n t o f i n f o r m a t i o n a n d i s l o n g e r l i v e d t h a n s u m m a r y a n d q u e s t i o n - a n s w e r i n g w r i t i n g t a s k s . i n L a n g a r a n d A p p l e b e a ’ s s t u d y , t h e m o s t s u c c e s s f u l u s e o f w r i t i n g f o r l e a r n i n g o c c u r r e d w h e n t h e s t u d e n t s a n d t e a c h e r s h a r e d a n u n d e r s t a n d i n g o f t i l e 9 0 3 c o l l a b e x t i v i i i e w i l l ) t h e w h e n t t 4 * m 2 ' M ‘ O D ‘ — - l 3 1 t h e g o a l s o f t h e a c t i v i t y a n d s h a r e d a n u n d e r s t a n d i n g t h a t t h e a c t i v i t y r e q u i r e d c o l l a b o r a t i v e i n t e r a c t i o n . I t w a s i m p o r t a n t f o r t h i s r e s e a r c h t h a t i f i n d o u t i f s t u d e n t s a n d t e a c h e r s h a r e d u n d e r s t a n d i n g o f t h e g o a l s o f s t u d e n t s ’ w r i t i n g a c t i v i t i e s , a n d s h a r e d t h e i d e a t h a t t h e w r i t i n g r e q u i r e s c o l l a b o r a t i v e i n t e r a c t i o n w i t h t h e t e a c h e r . L a n g e r a n d A p p l e b e e s u m m a r i z e d t h e i r i m p r e s s i o n s f r o m t h e i r r e s e a r c h w h e n t h e y s a y t h e y f o u n d . . . c l e a r e v i d e n c e t h a t a c t i v i t i e s i n v o l v l n w r i t i n g l e a d t o b e t t e r l e a r n i n g t h a n a c t i v i t i e s i n v o l v i n g r e a i n g a n d s t u d y i n g o n l y . W r i t i n g a s s i s t s l e a r n i n g . B e y o n d t h a t , w e l e a r n e d t h a t w r i t i n g i s n o t w r i t i n g i s n o t w r i t i n g ; d i f f e r e n t k i n d s o f w r i t i n g a c t i v i t i e s l e a d s t u d e n t s t o f o c u s o n d i f f e r e n t k i n d s o f i n f o r m a t i o n , t o t h i n k a b o u t t h a t i n f o r m a t i o n i n d i f f e r e n t w a y s , a n d i n t u r n t o t a k e q u a n t i t a t i v e l y a n d q u a i l t a t l v e l d i f f e r e n t g a s o f k n o w l e d g e a w a y f r o m t h e i r w r i t i n g a x p e r a n c e s . ( p . T h e w r i t i n g t h a t s t u d e n t s d i d i n t h e p r e s e n t s t u d y w a s a n s w e r i n g o f w o r k b o o k q u e s t i o n s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , w h i c h w a s s i m i l a r t o L s n g e r a n d A p p l e b e e ’ s s t u d y q u e s t i o n w r i t i n g , b u t r e l i e d m o r e o n s t u d e n t s ’ i d e a s a b o u t c o n t e n t t h a n o n t h e i r r e p e a t i n g w o r d s f r o m t e x t . S t u d e n t s a l s o a n s w e r e d q u e s t i o n s t o e x p l a i n e v e n t s a n d f r e e w r o t e a b o u t t h e i r e x p l a n a t i o n s a n d i d e a s , w h i c h w a s s i m i l a r t o L a n g a r a n d A p p l e b e e ’ s e s s a y w r i t i n g , b u t m o r e i n f o r m a l . F o r i n s t a n c e , d u r i n g t h e f i r s t l e s s o n a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s , s t u d e n t s w e r e a s k e d t o r e s p o n d t o t h e f o l l o w i n g i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s a f t e r a t t e m p t i n g t o s e p a r a t e v a r i o u s m i x t u r e s : ( 1 ) H o w d i d y o u t r y t o s e p a r a t e t h e m i x t u r e ? ( 2 ) H o w s u c c e s s f u l w e r e y o u ? ( 3 ) W h a t h a v e y o u l e a r m d a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s ? ( 4 ) E x p l a i n a p u r e s u b s t a n c e . E x p l a i n a m i x t u r e . ( A n d e r s o n , E i c h i n g e r , B e r k h e i m e r , & B l a k e s l e e , 1 9 9 0 ) . W E t h e a n : y a t i “ r e l r i i d i i ‘ e . r e 5 1 i n e n 3 2 H e r e s t u d e n t s w e r e a s k e d t o t h i n k a b o u t w h a t h a p p e n e d a n d w h a t i t m e a n s . T h e y w e r e w r i t i n g t h e i r i d e a s a b o u t w h a t t h e y d i d , w h a t i t m e a n s , w h a t t h e y a r e t h i n k i n g a n d w h y . T h e y w e r e e x p e c t e d t o a t t e m p t e x p l a n a t i o n s o f t h e i r i d e a s . S t u d e n t s w e r e l e d b y t h e q u e s t i o n s t o f o c u s o n w h a t h a p p e n e d w h e n t h e y a t t e m p t e d t o s e p a r a t e a m i x t u r e , a n d h o w t h a t r e l a t e d t o t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . i n t h e s a m e l e s s o n s t u d e n t s w e r e a s k e d t o f r e e w r i t e t h e i r i d e a s a b o u t h o w t h e y m i g h t d i s t i n g u i s h p u r e w a t e r a n d a m i x t u r e w i t h w a t e r . T h i s w r i t i n g a n d s o m e a c t i v i t y b o o k l e t w r i t i n g t o e x p l a i n a n d m a k e p l a n s w a s l i k e t h e s h o r t e s s a y w r i t i n g i n L a n g e r a n d A p p l e b e e ' s s t u d y , w h i l e s o m e o f t h e a c t i v i t y b o o k l e t w r i t i n g t o a n s w e r q u e s t i o n s w a s s i m i l a r t h e s t u d y q u e s t i o n c o n d i t i o n s t h a t L a n g e r a n d A p p l e b e e ( 1 9 8 7 ) o b s e r v e d . C o n s e q u e n t l y , s t u d e n t s ’ w r i t i n g m i g h t h a v e d i s p l a y e d t h e i r t h i n k i n g a b o u t t h e m e a n i n g t h e y m a d e f r o m t h e a c t i v i t y , a n d h o w i t f i t w i t h t h e i r p r i o r k n o w l e d g e a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . T h e i r w r i t i n g a c t i v i t y f o c u s e d t h e i r t h i n k i n g o n t h e i r i d e a s a b o u t h o w t o t e l l a p u r e s u b s t a n c e f r o m a m i x t u r e , a n d h o w t h e s e c o n c e p t s r e l a t e t o o n e a n o t h e r . l b e l i e v e d t h i s w r i t i n g m i g h t p r o v i d e a w i n d o w i n t o u n d e r s t a n d i n g h o w s t u d e n t s c o n n e c t e d t h e c o n c e p t s o f p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . L a n g e r a n d A p p l e b e e ( 1 9 8 7 ) f o u n d t h a t w r i t i n g a n d l e a r n i n g a c t i v i t i e s a r e n o t a l l t h e s a m e : D i f f e r e n t k i n d s o f w r i t i n g a c t i v i t i e s i n fl u e n c e s t u d e n t s t o f o c u s o n , a n d t h u s r e m e m b e r , d i f f e r e n t a s p e c t s o f c o n t e n t . R o s a e n ( 1 9 8 9 ) n o t e d t h a t n o t o n l y d o d i f f e r e n t w r i t i n g t a s k s l e a d t o d i f f e r e n t k i n d s o f l e a r n i n g , b u t t e a c h e r s m a y e n c o u n t e r d i f f i c u l t i e s w h e n t h e y a t t e m p t t o u s e w r i t i n g t o f o s t e r t h e i r s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e d e v e l o p m e n t , s i n c e t h e r e i s a c o m p l e x i n t e r a c t i o n b e t w e e n s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e a b o u t w r i t i n g a n d t h e i r k n o w l e d g e _ fi 3 3 a b o u t c o n t e n t . W e n g a g e : _ s _ t _ u d e n t s i n c o g n i t i v e a c t i v i t y t h a t W a s M M ’ W a s t h e y l e a r n s fl e c t m a t t e r , b u t s t u d e n t s m a y n e e d i n s t r u c t i o n i n h o w t o w r i t e t o f o s t e r t h e i r o w n l e a r n i n g . T e a c h e r s n e e d t o a s s u r e t h a t t h e y p r o v i d e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o d e w a n d s k i l l n o t o n l y i n t h e s g b j e g t l g a t t e c h m e m b u t t e a c h e r s n e e d t o h e l p s t u d e n t s @ 9 1 9 9 t h e i r k n o w l e d g e a n d s k i l l w i t h w r i t i g g , a n d h o w t o m a g e g e t h e W E E p r o c e s s — t o g o b e y o n d m e r e g e t e l l i n g i n t h e i r w r i t i n g ( R o s a e n , 1 9 8 9 ) . W r i t i n g c a n e n h a n c e l e a r n i n g a n d p r o v i d e t e a c h e r s w i t h a m e a n s o f e n g a g i n g s t u d e n t s ' m i n d s w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r . A t t h e s a m e t i m e , t h e k i n d s o f w r i t i n g t h a t s t u d e n t s a r e a s k e d t o d o w i l l i n f l u e n c e w h a t t h e y l e a r n ( L a n g e r & A p p l e b e e , 1 9 8 7 ) a n d i n fl u e n c e t h e d i f f i c u l t y o f t h e i r w r i t i n g - t o - l e a r n t a s k ( R o s a e n , 1 9 8 9 ) . F o r t h i s s t u d y , i t w a s i m p o r t a n t t h a t I e n s u r e t h a t t h e k i n d s o f w r i t i n g t h a t s t u d e n t s w e r e a s k e d t o d o w o u l c i f e u ’ s t g t h e W 9 l @ W . T h e q u e s t i o n s i p r e s e n t e d i n t h e l a s t s e c t i o n f r o m A n d e r s o n , E i c h i n g e r , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e ’ s ( 1 9 9 0 ) M a t t e r a n d M o l e c u l e s A c t i v i t y B o o k a n d t h e f r e e w r i t i n g e x e r c i s e s t h e s t u d e n t s d i d , s e e m e d t o f o s t e r t h e k i n d s o f s t u d e n t t h i n k i n g t h a t i w a n t e d t o o b s e r v e . F o r i n s t a n c e , w h e n s t u d e n t s e x p l a i n e d t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n p u r e a n d m i x t u r e s , t h e y w r o t e t h e i r i d e a s a b o u t h o w t h e i r c o n c e p t i o n s o f p u r e a n d m i x t u r e s f i t t o g e t h e r a n d w e r e t h e s a m e o r d i f f e r e n t f r o m o n e a n o t h e r a n d h o w t h e y m i g h t b e r e l a t e d . i w a n t e d t o o b s e r v e t h e w a y s t u d e n t s p u t t h e s e c o n c e p t i o n s t o g e t h e r w h e n t h e y t r i e d t o e x p l a i n i n w r i t i n g . i t w a s a l s o i m p o r t a n t t h a t s t u d e n t s w e r e f a m i l i a r w i t h t h e w r i t i n g t a s k , a n d d i d n o t v i e w t h e w r i t i n g a s d i f f i c u l t . O n c e s t u d e n t s h a v e s o m e c o n t r o l o v e r a w r i t i n g t a s k , w h a t c a n t h e i r w r i t i n g t e l l u s a b o u t t h e i r c o n t e n t k n o w l e d g e ? \ \ i V . . . ) 3 4 W W . N o t o n l y w i l l s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e o f c o n t e n t a n d w r i t i n g i n fl u e n c e t h e i r a b i l i t y ' t g fi e fl i t i n g j g i e a r n a c t i v i t i e s e f f e c t i v e l y , t h e p a r t i c u l a r f o r m s o f t h e i r c o n t e n t u n d e r s t a n d i n g a r e l i k e l y t o i n fl u e n c e b o t h w h a t t h e y s a y a n d h o w t h e y s a y i t ( A m m o n & A m m o n , 1 9 8 7 ) . i n a s t u d y o b s e r v i n g t h e e f f e c t s o f c o n t e n t d i f f i c u l t y o n h o w s t u d e n t s f r o m s i x t h t o t e n t h g r a d e p e r f o r m e d v a r i o u s w r i t i n g t a s k s , A m m o n a n d A m m o n i n t e r v i e w e d s t u d e n t s p r i o r t o t h e i r e x p e r i m e n t s u s i n g s e m i - s t r u c t u r e d M n s a n d W t o g e e s e ; s t u d e n t s ' c o n t e n t u m w w a s k e d s t u d e n t s t o d e s c r i b e a n d e x p l a i n i n w r i t i n g w h a t h a p p e n e d i n t h e i r e x p e r i m e n t s . T h e y t h e n a s k e d s t u d e n t s a s e r i e s o f d e b r i e f i n g q u e s t i o n s a f t e r s t u d e n t s c o m p l e t e d t h e w r i t i n g t a s k . E a c h s t u d e n t w a s a s k e d t o w r i t e a b o u t t w o d i f f e r e n t c o n t e n t a r e a s ( d i s p l a c e m e n t a n d b u o y a n c y ) u s i n g t w o d i f f e r e n t w r i t i n g f o r m s f o r b o t h . T h e t w o w r i t i n g f o r m s s t u d e n t s u s e d v a r i e d i n c o m p l e x i t y : T h e t w o t a s k s c o n s i s t e d o f a d e s c r i p t i o n t a s k ( e x p e c t e d t o b e a n e a s i e r w r i t i n g t a s k ) a n d a n i n t e r p r e t a t i o n t a s k , w h i c h w a s e x p e c t e d t o b e m o r e d i f f i c u l t . T h e W k a s k e d s t u d e n t s t o m e n d e m a , , . . W m e v e n t t h a t o c c u r r e d d u r i n g t h e e x p e r i m e n t , W o f : 3 l 5 \ J \ — t h e O W . a n d i n t e r p r e t t h e i r o b s e r v a t i o n s . g M A m m o n a n d A m m o n ’ s p r e l i m i n a r y f i n d i n g s w e r e t h a t s t u d e n t s ’ l i m i t e d s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g c o u l d i n h i b i t t h e w r i t i n g t h a t s t u d e n t s w e r e a b l e t o d o . W h e n s t u d e n t s h a d f u z z y u n d e r s t a n d i n g s a b o u t c o n t e n t o r d i f f i c u l y u n d e r s t a n d i n g t h e c o n t e n t , t h e y w e r e u n a b l e t o w r i t e c l e a r l y a b o u t t h e i d e a s . W h e n t h e c o n t e n t w a s d i f f i c u l t f o r s t u d e n t s t o u n d e r s t a n d , t h e y h a d d i f fi c u l t y w r i t i n g a b o u t t h e i r r e a s o n i n g i n p r o p e r f o r m , b e c a u s e t h e y s k i p p e d s t e p s t h e y d i d n o t u n d e r s t a n d , o r t h e y d i d n o t s e e t h e i m p o r t a n c e o f r e p o r t i n g s o m e s t e p s . 3 5 A l s o , s t u d e n t s m a y n e e d t o b e f a m i l i a r w i t h t h e d i s c o u r s e f o r m t h e y a r e t o u s e : A d i f f i c u l t d i s c o u r s e f o r m c o u l d i n t e r f e r e w i t h s t u d e n t s ’ i d e a p r o d u c t i o n . W h e n s t u d e n t s w e r e f a m i l i a r w i t h t h e d i s c o u r s e f o r m s o m e l e a r n e d t o w r i t e m o r e c l e a r l y a b o u t t h e i r i d e a s e v e n w h e n t h e y w e r e s t i l l a t a l o w e r l e v e l o f s c i e n t i f i c r e a s o n i n g . L e a r n i n g t h e d i s c o u r s e f o r m m a y h a v e h e l p e d s o m e s t u d e n t s a c h i e v e n e w u n d e r s t a n d i n g s w h i l e t h e y w r o t e a b o u t t h e i r e x p e r i m e n t s . F o r i n s t a n c e , w h e n s t u d e n t s w e r e c o m f o r t a b l e w i t h t h e w r i t i n g t a s k , t h e y w r o t e a b o u t i d e a s , a n d s o m e t i m e s g o t a c l e a r e r u n d e r s t a n d i n g o f w h a t t h e y k n e w a s a r e s u l t o f t h e w r i t i n g . A m m o n a n d A m m o n f o u n d t h a t w h e n s t u d e n t s h a d a b e t t e r c o m m a n d o f t h e c o n c e p t s , t h e y t e n d e d t o f o c u s m o r e o n e x g l e n e t j g n e i n t h e i r w r i t i n g . W h e n t h e y w e r e u n s u r e , t h e y t e n d e d t o f o c u s m o r e o n g e e k g t g u n g j e s g n p t i g n . A m m o n a n d A m m o n f o u n d t h a t s t u d e n t s ’ w r i t i n g a b o u t a p r o b l e m s h o w e d t h e i r t r y i n g o u t o f v a r i o u s i d e a s a n d t h e i r u n c e r t a i n t i e s . T h e y f o u n d t h a t i n t e r a c t i o n s b e t w e e n c o n t e n t u n d e r s t a n d i n g a n d w r i t t e n f o r m a r e c o m p l e x - c o n t e n t g e n e r a t i o n i n v o l v e s i n t e r a c t i o n o f t h e s t u d e n t s ’ c o g n i t i v e a b i l i t i e s w i t h t h e d i f f i c u l t y o f t h e t o p i c a n d t h e d e m a n d s o f t h e w r i t i n g t a s k . T h u s , d i f f i c u l t c o n c e p t u a l c o n t e n t c a n h a v e a n e g a t i v e e f f e c t o n s t u d e n t w r i t i n g ; s p e c i f i c a s p e c t s o f c o n t e n t t h a t s t u d e n t s f i n d p r o b l e m a t i c a l c a n a f f e c t t h e i r w r i t i n g p e r f o r m a n c e , a n d t h e i r i n t e r p r e t a t i o n o f t h e w r i t i n g t a s k . A m m o n a n d A m m o n s u g g e s t e d t h a t t e a c h e r s a s s e s s t h e c o n t e n t d i f f i c u l t y f r o m t h e s t u d e n t ’ s p o i n t o f v i e w b e f o r e a s s e s s i n g k n o w l e d g e f r o m t h e i r w r i t i n g . T h e y f o u n d t h a t m a t t e r s . e s s e n t i a l i s t , m i n i s t r i e s : a p p e a r t o w r i t e w i t m o r e c l a r i t y , a n d s e e m m o r e l i k e l y t o 3 m } : 2 % ? 3 5 3 3 3 3 3 1 3 fi ' . “ £ & i i § 3 § 3 ° i l i ' n g ' g ' r ‘ l s e e s m é i w r i t i n g i t s e l f , i t t h e s t u d e n t i s r e a d w i t h a p r o p r l a t e c o n t e n t u n d e r s t a n d i n g a n d w r i t i n g s k i l l s w h e n t h a v e p r e v i o u s l y " a 3 6 g r a p p l e d w i t h c o n f l i c t i n g i d e a s a n d f i n d t h e w r i t i n g f o r m e a s y t o a c c o m p l i s h ] . ( p . 8 ) C h i , G l a s e r , a n d R e e s ( 1 9 8 2 ) s u p p o r t e d A m m o n a n d A m m o n ’ s f i n d i n g s w i t h t h e i r s t u d y a s k i n g s t u d e n t s W E L Q E E P J Q L W E E K - T h e y a s k e d f o u r e x p e r t s a n d f i v e n o v i c e s t o r e v i e w t h e c h a p t e r f o r 5 m i n u t e s a n d t h e n s u m m a r i z e o u t l o u d t h e i m p o r t a n t c o n c e p t s . T h e b o o k w a s a v a i l a b l e d u r i n g t h e s u m m a r i z i n g , s o t h a t t h e d i f f e r e n c e s c o u l d n o t b e a t t r i b u t e d t o d i f f e r e n c e s i n r e t r i e v a l a b i l i t y . T h e r e w a s n o d i f f e r e n c e i n t h e l e n g t h o f t h e s u m m a r i e s , o r i n t h e D u m b o : o f r e l a t i o n s h i p s t h e s u b j e c t s m a d e . T h e r e w a s a d i f f e r e n c e , h o w e v e r , i n t h e c o m p l e x i t y a n d c o m p l e t e n e s s o f e x p e r t s ' s t a t e m e n t s c o m p a r e d t o t h e n o v i c e s ’ s t a t e m e n t s . T h e e x p e r t s ’ s t a t e m e n t s w e r e m o r e c o m p l e t e a b o u t t h e p h y s i c a l l a w s , a n d c o n t a i n e d o n t h e a v e r a g e t h r e e s u b c o m p o n e n t s , w h e r e a s n o v i c e s m e n t i o n e d a n a v e r a g e o f t w o s u b c o m p o n e n t s . E v e n t h o u g h C h i , G l a s e r , a n d R e e s u s e d v e r b a l r a t h e r t h a n w r i t t e n r e p o r t s i n t h e i r s t u d y , i t a p p e a r s t h a t t h e e x p r e s s i o n s t h a t l e a r n e r s u s e t o d e s c r i b e t h e i r i d e a s p r o v i d e s o m e u n d e r s t a n d i n g o f t h e i r c o n c e p t u a l s t r u c t u r e s . l f A m m o n a n d A m m o n a r e c o r r e c t a b o u t w r i t i n g a s a w i n d o w t o t h i n k i n g , C h i , G l a s e r , a n d R e e s m i g h t h a v e g a i n e d s i m i l a r r e s u l t s i f t h e i r s u b j e c t s h a d w r i t t e n a b o u t t h e i r i d e a s r a t h e r t h a n s t a t i n g t h e m v e r b a l l y . T h i s s e e m s e s p e c i a l l y s o i f t h e i r s u b j e c t s w e r e f a m i l i a r w i t h t h e w r i t i n g f o r m . i n t h i s s t u d y , l c o m p a r e d t h e w r i t t e n a n d v e r b a l e x p l a n a t i o n s o f s i x t a r g e t s t u d e n t s t o s e e h o w c l o s e l y s t u d e n t s ' w r i t t e n e x p r e s s i o n s m a t c h e d t h e i r v e r b a l d e s c r i p t i o n s o f t h e s a m e c o n c e p t s , t o p r o v i d e e v i d e n c e t h a t s u c h s i m i l a r i t y i s l i k e l y . T h o u g h t h e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n c o n t e n t k n o w l e d g e a n d k n o w l e d g e o f w r i t i n g f o r m a r e c o m p l e x , r e s e a r c h f i n d i n g s i n d i c a t e d t h a t s t u d e n t w r i t i n g c a n s h o w t h e i r e x p e r i m e n t a t i o n w i t h n e w i d e a s a n d u n c e r t a i n t i e s a b o u t c o n t e n t . A m m o n a n d A m m o n w e r e a b l e t o d i s c o v e r s t u d e n t s ’ u n r e s o l v e d p r o b l e m s i n 3 7 u n d e r s t a n d i n g i n t h e i r w r i t i n g . T h e y f o u n d t h a t s t u d e n t s w h o h a d p r e v i o u s l y d i s p l a y e d u n d e r s t a n d i n g i n t h e i r i n t e r v i e w , b u t c o u l d n o t c o m m u n i c a t e a n u n d e r s t a n d i n g i n t h e i r w r i t i n g , h a d p r o b l e m s w i t h t h e c o n c e p t s t h a t t h e y h a d n o t s e t t l e d . a c t r e s s e s r e s t : : . : h l t * : ¢ 9 . ; 2 2 : ' . r . e ; : i l : g . r r r p r o v i d e s a n o t h e r w i n d o w t h r o u g h w h i c h a t e a c h e r c a n v i e w a n d u n d e r s t a n d w h y s t u d e n t s w r i t e t h e w a y t h e y d o . ( p . 8 ) i n t h e p r e s e n t s t u d y I l o o k e d a t s t u d e n t w r i t i n g t o g a i n i n s i g h t i n t o s t u d e n t u n d e r s t a n d i n g s . i n e e d e d t o k e e p i n m i n d t h a t t h e d i f f i c u l t y o f t h e c o n t e n t , a n d d i f f i c u l t y o f t h e w r i t i n g t a s k , c o u l d c o n f o u n d m y e f f o r t s t o g e t a t w h a t s t u d e n t s w e r e t h i n k i n g . F o r t h e p u r p o s e o f t h i s r e s e a r c h , i t w a s n e c e s s a r y t h a t s t u d e n t s w e r e f a m i l i a r w i t h t h e w r i t i n g d i s c o u r s e f o r m t h e y w e r e t o u s e t o l e s s e n t h e l i k e l i h o o d t h a t t h e a c t o f w r i t i n g i n t e r f e r e d w i t h t h e i r a b i l i t y t o e x p r e s s t h e i r i d e a s a b o u t c o n t e n t . T h e w r i t i n g t h a t s t u d e n t s d i d w a s i n r e s p o n s e t o q u e s t i o n s i n t h e i r a c t i v i t y b o o k s a n d f r e e w r i t i n g a b o u t t h e c o n c e p t s . i e x p e c t e d t h e w r i t i n g s t u d e n t s d i d i n r e s p o n s e t o a c t i v i t y b o o k q u e s t i o n s t o b e m o r e d i f f i c u l t , b e c a u s e s t u d e n t s m i g h t a t t e m p t t o w r i t e i n m o r e s c i e n t i f i c g e n r e a n d w r i t e w h a t t h e y t h i n k m i g h t b e t h e ” r i g h t a n s w e r s " : S t u d e n t s k n e w t h e t e a c h e r w o u l d b e g r a d i n g t h e i r r e s p o n s e s i n t h e i r a c t i v i t y b o o k s . I n t h e i r f r e e w r i t i n g a c t i v i t i e s , s t u d e n t s w e r e i n s t r u c t e d t o w r i t e f r e e l y a b o u t t h e i r i d e a s i n t h e i r o w n l a n g u a g e . T h e t e a c h e r w a s t o m a k e i t c l e a r t h a t t h e r e w e r e n o r i g h t o r w r o n g a n s w e r s d u r i n g t h e f r e e w r i t i n g , n o r w o u l d t h e f r e e w r i t i n g e f f e c t t h e i r g r a d e . T h e f r e e w r i t i n g a c t i v i t y w a s a c h a n c e f o r s t u d e n t s t o p u t t h e i r i d e a s o n p a p e r i n t h e i r o w n w o r d s w i t h o u t p e n a l t y . i e x p e c t e d t h e f r e e w r i t i n g a c t i v i t i e s t o b e a n e a s i e r f o r m o f w r i t i n g f o r t h e s t u d e n t s . B y h a v i n g b o t h f o r m s o f s t u d e n t w r i t i n g a v a i l a b l e , t h e s u b t l e d i f f e r e n c e s b e M e n t h e k n o w l e d g e d i s p l a y e d i n m o r e d i f f i c u l t w r i t i n g t a s k s 3 8 a n d t h e k n o w l e d g e d i s p l a y e d i n e a s i e r w r i t i n g t a s k s m i g h t s h o w t h r o u g h . I a l s o w a n t e d t o f i n d o u t h o w e a s i l y s t u d e n t s e x p r e s s e d t h e i r i d e a s a b o u t c o n t e n t i n b o t h f o r m s o f w r i t i n g . O n c e s t u d e n t s w e r e f a m i l i a r a n d c o m f o r t a b l e w i t h t h e w r i t i n g t a s k s , w h a t t h e y w r o t e a b o u t t h e c o n t e n t c o u l d p r o v i d e m e w i t h c l u e s a b o u t t h e i r c o n t e n t k n o w l e d g e . i f a s t u d e n t w r o t e m a i n l y d e s c r i p t i o n s o f w h a t h e d i d a n d s a w , h e m a y b e u n s u r e a b o u t h i s u n d e r s t a n d i n g o f t h e c o n t e n t ; i f a s t u d e n t w r o t e m o r e e x p l a n a t i o n s a b o u t w h a t h e s a w , h e m a y h a v e b e t t e r c o m m a n d o f c o n t e n t u n d e r s t a n d i n g . O r h e m a y b e b e t t e r a b l e t o u s e w r i t i n g t o e x p r e s s h i s t h i n k i n g . S u m m e r ! T h e k i n d o f w r i t i n g a c t i v i t y s t u d e n t s d o i n v o l v i n g c o n t e n t t e n d s t o f o c u s t h e i r a t t e n t i o n o n t h a t i n f o r m a t i o n . A l s o , t h e d i f f i c u l t y o f t h e c o n t e n t c a n i n t e r f e r e w i t h s t u d e n t s ’ a b i l i t y t o u s e t h e i r w r i t i n g f r u i t f u l l y t o f o c u s o n i n f o r m a t i o n . A n d i f t h e w r i t i n g t a s k i t s e l f i s d i f f i c u l t , t h e t a s k f u r t h e r c o n f o u n d s s t u d e n t s ’ a b i l i t i e s t o f o c u s a t t e n t i o n o n t h e i r i d e a s a b o u t c o n t e n t . B u t w h e n s t u d e n t s h a v e s o m e f a c i l i t y w i t h t h e w r i t i n g t a s k , t h e i r w r i t i n g p r o v i d e s a n o t h e r m e a n s o f l e a r n i n g c o n t e n t a n d o p p o r t u n i t y f o r s t u d e n t s t o e x p l o r e t h e i r i d e a s . M o s t i m p o r t a n t f o r t h i s r e s e a r c h , s t u d e n t s ’ w r i t i n g o f f e r s a n O p p o r t u n i t y t o l o o k a t s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g a n d p r o b l e m s w i t h u n d e r s t a n d i n g — t h e i r n e w i d e a s a n d u n c e r t a i n t i e s . S t u d e n t s ’ w r i t i n g c a n p r o v i d e a r e c o r d o f s t u d e n t s ’ t h i n k i n g d e v e l o p m e n t a s a r e s u l t o f d i a l o g u e , a n d h a s b e e n d o c u m e n t e d i n w r i t t e n d i a l o g i c s t u d e n t - t e a c h e r j o u r n a l s b y S t a t o n ( 1 9 8 2 , 1 9 8 8 ) . I r e v i e w S t a t o n ’ s f i n d i n g s i n t h e n e x t s e c t i o n . C I . a h ‘ fi h - l ' l L . ; l l ‘ I l . l " 3 3 " l l t 3 l 3 . ‘ . ; | l . 1 ; i . I ‘ } ‘ 3 ' S t a t o n ( 1 9 8 2 ) a n d S t a t o n a n d K r e e f t ( 1 9 8 8 ) r e p o r t e d t h e r e s u l t s o f a s t u d y i n w h i c h S t a t o n a n a l y z e d w r i t t e n d i a l o g u e j o u r n a l i n t e r a c t i o n s t o s h o w h o w a s t u d e n t g r e w i n c o n c e p t u n d e r s t a n d i n g i n a s p e c i f i c d o m a i n , m a t h . S t a t o n f o l l o w e d o n e e i g h t h g r a d e s t u d e n t ’ s i n t e r a c t i o n s w i t h h i s t e a c h e r , a n d t r a c e d t h e s t u d e n t ’ s t a l k t h r o u g h o u t o n e y e a r . S t a t o n a n a l y z e d t h e s t u d e n t ’ s d i a l o g u e w i t h t h e t e a c h e r a s h e t a l k e d a b o u t , a n d e l a b o r a t e d o n h i s i d e a s a b o u t m a t h . S h e f o u n d e v i d e n c e t h a t , o v e r t h e p e r i o d o f t h e y e a r , t h e t e a c h e r - g u i d e d i n t e r a c t i o n s l e a d t h e s t u d e n t t o d e v e l o p a n u n d e r s t a n d i n g o f g e n e r a l p r i n c i p l e s a b o u t h o w t o l e a r n , a n d w h a t c o n s t i t u t e s l e a r n i n g i n m a t h . S t a t o n ’ s m e t h o d s f o r t h e l o n g i t u d i n a l c a s e s t u d y i n c l u d e d a f i r s t h o l i s t i c r e a d i n g a n d d e s c r i b i n g o f t o p i c s t h e s t u d e n t d i s c u s s e d i n t h e j o u r n a l , t h e n a n i n t e n s i v e a n a l y s i s o f t h e s t u d e n t ’ s t a l k t o t h e t e a c h e r , t h e d i a l o g i c i n t e r a c t i o n s b e t w e e n t h e t e a c h e r a n d t h e s t u d e n t , a n d t h e c h a n g e s i n t h e s t u d e n t ’ s r e a s o n i n g a s r e s p o n s e t o t e a c h e r q u e s t i o n s a n d i n i t i a t i o n s . T o u n d e r s t a n d e a c h w r i t e r ’ s i n t e n t i o n s a n d m e a n i n g s , s h e a n a l y z e d t h e s t u d e n t ’ s , t e a c h e r ’ s , a n d s t u d e n t - t e a c h e r ’ s d i a l o g u e b y a p p r o a c h i n g e a c h a s a n e x t e n d e d s e t o f s y m b o l i c s t a t e m e n t s . S t a t o n p r o v i d e d e v i d e n c e t h a t s t u d e n t s ’ w r i t i n g c a n s h o w t h e i r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a s t h e y c o m e t o a n e w u n d e r s t a n d i n g . A t t h e b e g i n n i n g o f t h e y e a r , t h e s t u d e n t m a d e n o n s p e c i f i c c o m m e n t s a b o u t m a t h t h a t l a c k e d a n y e x p l i c i t r e f e r e n c e t o a n y t h i n g c o n c r e t e o r r e a l , - a n d o f f e r e d n o n e w i n f o r m a t i o n , s t a t e m e n t s s u c h a s " i e n j o y e d m a t h t o d a y . B u t i t s n o t l i k e I d i d n ’ t l e a r n a n y t h i n g “ ( 1 9 8 8 , p . 2 8 2 ) . A s t h e y e a r p r o g r e s s e d , t h e s t u d e n t ’ s t h i n k i n g s h o w e d a m a r k e d s h i f t t o w a r d d e v e l o p i n g m o r e s p e c i f i c i t y i n d e s c r i b i n g h i s a c t i o n s , i d e n t i f i c a t i o n s o f m a t h l e a r n i n g , a n d i d e n t i f i c a t i o n s o f h i s f e e l i n g s . B y t h e e n d o f t h e y e a r , t h e s t u d e n t w a s s p e c i f i c a b o u t m a t h 4 o c o n c e p t s , a n d s h o w e d a b i l i t y t o c l a s s i f y , a n d c o m p a r e e x p e r i e n c e s f r o m o n e d a y t o t h e n e x t , f o r i n s t a n c e " M a t h w a s p r e t t y g o o d f o r m e t o d a y . i l i k e t h e C o n f u c i o u s S a y p u z z l e . B u t b o t h o f t h e m w e r e f u n . i l i k e i t w h e n w e d o p u z z l e s l i k e t h a t i n m a t h c l a s s . i t s w o r k i n g , b u t h a v i n g f u n a t t h e s a m e t i m e . I a m g l a d t h a t I w a s k i n d a g o o d i n m a t h t o d a y . i t r e a l l y m a k e s m e h a p p y . “ ( 1 9 8 8 , p . 2 7 3 ) . S t a t o n r e a s o n e d t h a t t h e s t u d e n t h a d d e v e l o p e d a b e t t e r u n d e r s t a n d i n g o r k n o w l e d g e o f t h e c o n c e p t s b e c a u s e h e w a s a b l e t o c o m b i n e s m c i f i c a c c o u n t s o f h i s e x p e r i e n c e s ( i l i k e i t w h e n w e d o p u z z l e s l i k e t h a t i n m a t h c l a s s ) w i t h s o m e e x p l i c i t f o r m u l a t i o n o f t h e i r m e a n i n g w i t h r e g a r d t o c a u s e o r g e n e r a l p r i n c i p l e ( I t s w o r k i n g , b u t h a v i n g f u n a t t h e s a m e t i m e ) . T h o u g h t h i s c h a n g e i n t h e s t u d e n t ’ s d i a l o g u e m a y s e e m i n c o n s e q u e n t i a l i n t h i s s m a l l e v i d e n c e , i t s h o w e d S t a t o n t h a t t h o u g h t h e s t u d e n t h a d c o n s i s t e n t l y t a l k e d t o t h e t e a c h e r a b o u t “ m o v i n g u p i n m a t h “ , h e h a d n o t c o n n e c t e d t h a t m o v i n g u p i n a b i l i t y r e q u i r e d h a r d w o r k . A f t e r s e v e r a l t e a c h e r w r i t t e n e x p l a n a t i o n s t h a t m o v i n g u p i n m a t h r e q u i r e d h a r d w o r k , t h e s t u d e n t e v e n t u a l l y b e g a n t o i n t e r n a l i z e t h e p r i n c i p l e t h a t w o r k i n g h a r d i n m a t h w a s w h a t m a d e m a t h f u n , a n d h e b e g a n t o t a l k a b o u t t h e m e a n i n g h e m a d e f r o m l e a r n i n g t h i s p r i n c i p l e i n h i s j o u r n a l w r i t i n g s . T h e i m p o r t a n c e o f S t a t o n ’ s w o r k f o r t h i s s t u d y i s i t s d e m o n s t r a t i o n t h a t w r i t i n g c a n p r o v i d e t e a c h e r s w i t h a p i c t u r e o f s t u d e n t s ’ t h o u g h t s a b o u t c o n t e n t . S t a t o n w a s a b l e t o s h o w a c h a n g e i n s t u d e n t t h i n k i n g b y o b s e r v i n g h i s w r i t i n g o v e r t i m e . i n t h e p r e s e n t s t u d y , s t u d e n t s w r o t e a b o u t t h e i r t h i n k i n g t o t h e t e a c h e r t o d e m o n s t r a t e t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f t h e s c i e n c e l e s s o n i n t h e i r a c t i v i t y b o o k w o r k s h e e t s a n d f r e e w r i t i n g a c t i v i t i e s . B y o b s e r v i n g s t u d e n t s ’ a c t i v i t y b o o k - a n d f r e e — w r i t i n g t h r o u g h o u t t h e l e a r n i n g u n i t , l a t t e m p t e d t o o b s e r v e c h a n g e s i n s t u d e n t t h i n k i n g j u s t a s d i d S t a t o n . 4 1 S u m m a r y A t l e a s t o n e r e s e a r c h e r h a s d o c u m e n t e d t h e c a r e f u l a n a l y s i s o f a s t u d e n t ’ s w r i t i n g t o s h o w a s t u d e n t ’ s c h a n g e s i n t h i n k i n g o v e r t i m e , t h u s d e m o n s t r a t i n g t h a t s t u d e n t s ’ w r i t i n g a s t h e y a t t e m p t t o u n d e r s t a n d s c i e n c e c o n t e n t m i g h t v e r y w e l l p r o v i d e i n f o r m a t i o n a b o u t s i m i l a r t h i n k i n g c h a n g e s . S t a t o n ’ s m e t h o d s o f h o l i s t i c r e a d i n g s , t h e n i n t e n s i v e a n a l y s i s o f d i a l o g i c i n t e r a c t i o n s a n d c h a n g e s i n r e a s o n i n g r e s p o n s e s i n t h e s t u d e n t ’ s w r i t i n g i n f o r m s t h i s s t u d y f o r m e t h o d s o f f o l l o w i n g s t u d e n t s w r i t i n g o v e r t i m e . l d e n t i j y i n g t g g j e e . T h e w o r k o f S t a t o n ( 1 9 8 2 ) , a n d S t a t o n , S h u y , P e y t o n a n d R e e d ( 1 9 8 8 ) , p r o v i d e d m e t h o d s o f i d e n t i f y i n g h o w t h e s t u d e n t i d e n t i f i e s a n d e l a b o r a t e s o n a t o p i c . F i g u r e 2 . 2 s h o w s a o n e d a y c h a r t u s e d b y S t a t o n a n d h e r c o l l e a g u e s ( 1 9 8 8 ) t o t r a c k s t u d e n t t o p i c d i s c u s s i o n a c r o s s t i m e , a n d o n a n y g i v e n d a y . T h e c h a r t s I u s e d w e r e s i m i l a r , b u t s h o w e d e x p l a n a t i o n s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s o v e r t i m e f r o m j u s t o n e s t u d e n t . M y f a l l . w a s m . 1 ' ! M i m i I C C J I J S I J J I C L I L S I S S J I I F i g u r e 2 . 2 S t u d e n t t ' a c r o s s t h e c l a s s o n a n y g i v e n d a y . ( f r o m S t a t o n , S h u y , P e y t o n , & R e e d , l o g e , p . 2 5 0 ) e i l 4 2 c h a r t s p r o v i d e d a s c h e m a t i c m a p o f t h e c o n c e p t u a l t h i n k i n g p a t t e r n s o c c u r r i n g f o r a s t u d e n t a c r o s s e a c h u n i t , a n d w a s i n t e n d e d t o i n f o r m m y u n d e r s t a n d i n g o f t h e m o v e m e n t s o f t h e m a t t e r a n d m o l e c u l e s c o n c e p t i o n s a s a s t u d e n t d i s p l a y e d h e r t h i n k i n g o v e r t i m e , j u s t a s S t a t o n o b s e r v e d s t u d e n t s ’ d i s c u s s i o n s a c r o s s t i m e ( s e e F i g u r e 2 . 3 ) . S h l d a r t t l r m a C D N C E P T I D N S A B O U T D I S S O L V I N G P r o t e c t D i s s o l v i l e S I E a s t - u m P e a n u t m M e d t h e t e d s e g i t s u g u c a n d e c e i v e d s u b s i d e s h i a g a t e ! “ o m e g a “ n u n - I n d e e d ” m u m - r m U n a - g a m m a I s m a e l " ! h a n g - m i d w e e t ' n e d J s e c a u e i t i f i t : t § s s e t v e s i e s t e r t h e h e g z s u g a r i s d i a m e t e r - e l e c t ! “ 0 5 m m i n h e t w e t e r ; l o o b i o f a l h e h o l e s ; « d a m n m a d m a n . “ W h a t - h i l t a r e a s - I r i n a ! ” m u m . “ s l u g - M u l l l a t h “ n a b b e d - e M i n t “ ( " . . . - m u . . . “ 0 m m “ . W i l l e m u n d o u m r e l o c a t e - c l e a n s e u s h e t o b r e d i t d e l n ; M i m e . s i l i c o n - n e i t t b m a m m a l s “ m u g g i n g . " f u t h a r m u t ' m t h e b r o k e n d o l w c ' d “ g n a w N u m e r a l - I i : b e e - 0 m m “ . w i n d p r o o f - t i t e r b e e n - u n a i d e d “ b e e n . “ . . . . ” a " . . . f o r - “ t h e m e s b e e - e a “ : h e l m - m e m a i l i n g - e w e - u n f o u n d e d - i i l i F i g u r e 2 . 3 C h a r t f o r c o n c e p t s o n e s t u d e n t i d e n t i f i e d i n h e r w r i t i n g a b o u t d i s s o l v i n g . T h e c h a r t s h e l p e d i d e n t i f y t h e c o n c e p t s f r o m t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t t h a t a s t u d e n t d i s c u s s e d a c c o r d i n g t o t h e t e x t / a c t i v i t y b o o k l e t q u e s t i o n s , a c t i v i t i e s , a n d f r e e w r i t i n g t o p i c s o n w h i c h t h e t e a c h e r a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s f o c u s e d , a n d s t u d e n t s ’ c o n c e p t d e v e l o p m e n t a c r o s s t i m e . T h e s e c h a r t s p r o v i d e d a r e c o r d o f t h e n u m b e r a n d t h e t i m e t h a t t h e s t u d e n t , t e a c h e r , o r a c t i v i t y b o o k i n i t i a l l y b r o u g h t u p a c o n c e p t , a n d w h e n a n d h o w e a c h d i s c u s s e d a d d i t i o n s t o t h e t o p i c . 4 3 S t a t o n ’ s ( 1 9 8 8 ) m e t h o d o f c h a r t i n g t o p i c s p r o v i d e d h e r w i t h a q u a n t i t a t i v e d e s c r i p t i o n o f t h e s t r u c t u r e o f e l a b o r a t i o n , a n d u s e d t h e s t u d e n t s ’ i n i t i a l t o p i c - c o m m e n t s a s a n u n d e r p i n n i n g f o r s u c c e s s i v e e l a b o r a t i o n s . F o r t h e p r e s e n t s t u d y , I u s e d S t a t o n ’ s i n f o r m a t i o n t o h e l p m e o r g a n i z e t h e v a r i o u s s t u d e n t s t a t e m e n t s a b o u t t h e s a m e c o n c e p t s . T h i s e v i d e n c e o n l y p r o v i d e d m e w i t h i n f o r m a t i o n t h a t k n o w l e d g e h a s b e e n c h a n g e d — a c c r e t e d , o r t u n e d - a n d n o t n e c e s s a r i l y r e s t r u c t u r e d . T h e r e m i g h t b e s o m e w e a k r e s t r u c t u r i n g , i f t h e r e i s s o m e s c h e m a c h a n g e s h o w n b y s t u d n e t s ’ c o n n e c t i n g c o n c e p t s i n n e w w a y s . B u t t h e r e s e a r c h e r n e e d e d c r i t e r i a t o h e l p d i s c e r n t h e p r e s e n c e o f m o r e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . O t h e r r e s e a r c h e r s p r o v i d e d a s s i s t a n c e f o r f i n d i n g c o n c e p t u a l c h a n g e w i t h t h e f o l l o w i n g c r i t e r i a . T h e r e a r e t h r e e c r i t e r i a g e n e r a l l y a c c e p t e d a s e v i d e n c e o f c o n c e p t u a l c h a n g e o r a r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g o f e x i s t i n g s c h e m a ( K u h n , 1 9 7 0 ; C a r e y , 1 9 8 5 b ; W i s e r & C a r e y , 1 9 8 3 ) . A n e w s c h e m e d i f f e r s f r o m o l d s c h e m a I n c i n e P l a t e M u l - 0 ' \ W T " " " ’ B l o c k L F M e s s H e i d i e n e r N o r m a l . . . . . . F i g u r e 2 . 4 N o d e - l i n k n e t w o r k o f N o v i c e H . P . ’ s s c h e m a o f a n i n c l i n e d p l a n e . ( f r o m C h i , G l a s e r , & R e e s , 1 9 8 2 , p . 5 7 ) 4 4 w h e n ( a ) t h e i n d i v i d u a l c o n c e p t s w i t h i n t h e s t r u c t u r e d i f f e r , ( b ) t h e s t r u c t u r e i t s e l f d i f f e r s , a n d ( c ) t h e d o m a i n o f p h e n o m e n a t h e s t r u c t u r e s e x p l a i n d i f f e r s . C h i a n d h e r c o l l e a g u e s ( 1 9 8 2 ) w e r e a b l e t o d e t e r m i n e t h e k n o w l e d g e c o n t a i n e d i n t h e s c h e m a t a o f e x p e r t s a n d n o v i c e s b y u s i n g a n o d e - l i n k n e t w o r k o f k e y t e r m s m e n t i o n e d b y t h e s u b j e c t s i n t h e i r e l a b o r a t i o n p r o t o c o l s . T h e n o d e s a r e k e y t e r m s l i n k e d t o t h e i d e n t i f i e r s t h a t s u b j e c t s m e n t i o n e d F i g u r e 2 . 5 N o d e - l i n k n e t w o r k o f E x p e r t M . G . ’ s s c h e m a o f a n i n c l i n e d p l a n e . ( f r o m C h i , G l a s e r , & R e e s , 1 9 8 2 , p . 5 8 ) c o n t i g u o u s l y . T h e l i n k s a r e u s u a l l y u n l a b e l e d , a n d a r e L e l e t i g n e t h a t j o i n t h e c o n c e p t s t h a t t h e s u b j e c t s m e n t i o n e d c o n t i g u o u s l y ( p . 5 5 , s e e F i g u r e 2 . 4 ) . T h e n o v i c e a n d e x p e r t n e t w o r k s r e p r e s e n t e d a p o t e n t i a l s c h e m a a n d a l l o w e d t h e r e s e a r c h e r s t o o b s e r v e t h e e l a b o r a t i o n o f t h e p r i n c i p l e s a n d c o n d i t i o n s o f h o w e a c h a p p l i e d t h e i r k n o w l e d g e t o a p r e s e n t e d p h y s i c s p r o b l e m . C h i a n d h e r c o l l e a g u e s a s k e d t w o e x p e r t s a n d t w o n o v i c e s t o e l a b o r a t e o n a s e l e c t e d s a m p l e o f 2 0 c o n c e p t s , r a n g i n g f r o m l a b e l s p r o v i d e d b y t h e e x p e r t s , t o s o m e p r o v i d e d s t r i c t l y b y t h e n o v i c e s . T h e y p r e s e n t e d e a c h a m w i t h a a n y t h i n g t h e s t i l e t t o t e l l m a n t l e s w e W 5 9 0 5 5 W e d g e 0 t h i s o i i n t e t i l p r o c e d l i l l r e r w o r l r m a i l 4 5 s u b j e c t w i t h a c o n c e p t i n d i v i d u a l l y a n d a l l o w e d e a c h t h r e e m i n u t e s t o t e l l e v e r y t h i n g t h e y c o u l d t h i n k o f a b o u t t h e c o n c e p t . T h e y a l s o a s k e d e a c h s u b j e c t t o t e l l h o w a p r o b l e m m i g h t b e s o l v e d u s i n g t h e c o n c e p t . C h i a n d h e r c o l l e a g u e s w e r e a b l e t o s h o w w i t h t h e s e s c h e m a t i c n e t w o r k s t h a t n o v i c e s a n d e x p e r t s p o s s e s s e d d i f f e r e n t s c h e m a . B o t h p o s s e s s e d a f u n d a m e n t a l k n o w l e d g e o f t h e p r o b l e m a n d i t s p r o p e r t i e s , b u t e x p e r t s p o s s e s s e d m o r e l e v e l s o f i n t e r c o n n e c t e d k n o w l e d g e , a n d r e l a t e d t h a t k n o w l e d g e t o p r i n c i p l e s a n d p r o c e d u r e s . A s c a n b e s e e n f r o m c o m p a r i s o n o f t h e t w o s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f r o m C h i a n d h e r c o l l e a g u e s , ( s e e F i g u r e s 2 . 4 a n d 2 . 5 ) , e x p e r t s d e m o n s t r a t e d i n t h e i r s c h e m a m o r e i n d i v i d u a l c o n c e p t s , m o r e e l a b o r a t e d s t r u c t u r e w i t h m o r e a n d m o r e v a r i e d c o n n e c t i o n s b e t w e e n c o n c e p t s . T h e s c h e m a e x p l a i n e d a d i f f e r e n t d o m a i n o f p h e n o m e n a , t h e c o r e c o n c e p t s a n d h o w t h e y r e l a t e d w a s o f t e n m o r e e l a b o r a t e . I - l e n c e , C h i a n d h e r c o l l e a g u e s w e r e a b l e t o d e m o n s t r a t e t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n i n d i v i d u a l c o n c e p t s w i t h i n s t r u c t u r e s , t h e s t r u c t u r e s t h e m s e l v e s , a n d t h e d o m a i n t h a t t h e s c h e m a e x p l a i n w i t h t h e u s e o f n o d e - l i n k n e t w o r k o f k e y t e r m s t h a t t h e F i g u r e 2 . 6 R e p r e s e n t a t i o n o f I r m a ’ s c o n c e p t i o n s o f d i s s o l v i n g o n p r e t e s t . 4 6 s u b j e c t s s t a t e d a b o u t a p r o b l e m . I n F i g u r e 2 . 6 , I r e p r e s e n t l r m a ’ s w r i t t e n p r e t e s t i d e a s a b o u t d i s s o l v i n g i n a s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k f r o m h e r w r i t i n g i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 2 . 3 . S e m a n t i c n o d e — l i n k n e t w o r k s a l l o w r e s e a r c h e r s t o p i c t u r e a s t u d e n t ’ s s p e c i f i c p r o p o s i t i o n s i n a c o n c e p t u a l a r e a , b u t I n e e d e d t o a s s u m e t h a t a n i m p o r t a n t f e a t u r e o f s u c h a r e p r e s e n t a t i o n i s t h a t i t i s p r o p o s i t i o n a l , a n d m e r e l y a p o t e n t i a l s c h e m e t h a t t h e l e a r n e r m a y p o s s e s s a t a n y g i v e n t i m e . S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s , a s h e l p f u l a s t h e y c a n b e f o r r e s e a r c h e r s t o u n d e r s t a n d s t u d e n t t h i n k i n g , d o h a v e t h e i r l i m i t a t i o n s ( S t e w a r t , 1 9 8 0 ) . T h e n u m b e r o f c o n c e p t s w e c a n e x a m i n e a r e l i m i t e d . T h e m o r e c o n c e p t s w e ’ r e i n t e r e s t e d i n o b s e r v i n g i n c r e a s e s b y f o u r o r m o r e w h e n a l l t h e r e l a t i o n s h i p p a i r s a r e c o n s i d e r e d , a n d t h e e n o r m i t y o f t h e t a s k m a y l i m i t w h a t w e a r e p h y s i c a l l y a b l e t o a n a l y z e . A s e c o n d l i m i t a t i o n i s t h e i n c o m p l e t e p i c t u r e o f a n y g i v e n s t u d e n t ’ s c o g n i t i v e s t r u c t u r e t h a t t h i s a s s e s s m e n t t e c h n i q u e p r o v i d e s . S t u d e n t s c a n o f t e n r e c o g n i z e r e l a t i o n s h i p s t h a t t h e y d o n o t s p o n t a n e o u s l y v o l u n t e e r i n i n t e r v i e w s o r o n p a p e r - a n d - p a n c i l e x p l a n a t i o n s . S t e w a r t ( 1 9 8 0 ) p r o p o s e d t h a t t h e u s e o f s u c h c o g n i t i v e a s s e s s m e n t t e c h n i q u e s f o c u s p r i m a r i l y o n s i g n i f i c a n t s c i e n c e c o n t e n t a n d a n y s t u d y t h a t a t t e m p t s s u c h d e s c r i p t i o n n e e d s t o p r o v i d e d e t a i l e d r e c o r d s o f t h e l e c t u r e a n d t e x t m a t e r i a l s , t a p e r e c o r d i n g s , a n d p o r t r a y t h e s e m a n t i c i n f o r m a t i o n i n t h e s e e v e n t s a l s o a s n e t w o r k s , f o r a m e a n i n g f u l r e c o r d o f t h e c o n c e p t s p r e s e n t e d . H e e m p h a s i z e d t h a t c o g n i t i v e s t r u c t u r e b e a s s e s s e d b e f o r e t h e i n s t r u c t i o n a l t r e a t m e n t t o d e t e r m i n e r e l e v a n t p r i o r k n o w l e d g e a n d a s s e s s e d f o l l o w i n g t r e a t m e n t t o s h o w w h a t t y p e s o f c h a n g e s o c c u r i n c o g n i t i v e s t r u c t u r e a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n . H e p r o p o s e d a l s o t h a t r e s e a r c h e r s i n s c i e n c e e d u c a t i o n u s e s e m a n t i c t e c h n i q u e s t o a n s w e r q u e s t i o n s a b o u t h o w s t u d e n t s ’ e x i s t i n g c o g n i t i v e s h r i l l e n n a n b e f a l l t i d e s h i t r o d e a l g a ! w h a t s h a l l W h a ' n e w ‘ 8 d 1 4 7 s t r u c t u r e s i n t e r a c t w i t h i n s t r u c t i o n a l c o n t e n t , a n d w h a t t h e r e s u l t s l o o k l i k e t o e n h a n c e o u r k n o w l e d g e o f " w h a t s c i e n c e i s l e a r n e d a n d w h y “ ( p . 3 8 7 ) . i n t h i s s t u d y , l p r e s e n t r e p r e s e n t a t i v e n e t w o r k s o f s t u d e n t t h i n k i n g b e f o r e i n s t r u c t i o n a l t r e a t m e n t , d u r i n g , a n d f o l l o w i n g i n s t r u c t i o n , i n a n a t t e m p t t o d e t e r m i n e r e l e v a n t p r i o r k n o w l e d g e a n d t h e t y p e s o f c h a n g e s t h a t o c c u r a s s t u d e n t s a t t e m p t t o l e a r n a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s . T h e u s e o f s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k m a p p i n g m i g h t s h o w s t u d e n t s ’ c o r e c o n c e p t s , s t r u c t u r e , a n d o r g a n i z a t i o n c h a n g e s b e t t e r t h a n m e r e l y o b s e r v i n g t h e w r i t i n g a n d d e s c r i b i n g w h a t t h e y w r o t e . i h o p e d t o d i s c o v e r h o w s t u d e n t s ’ e x i s t i n g c o g n i t i v e s t r u c t u r e s i n t e r a c t e d w i t h t h e i n s t r u c t i o n a l c o n t e n t i n m a t t e r a n d m o l e c u l e s t o s h o w w h a t s c i e n c e s t u d e n t s l e a r n e d , a n d p o s s i b l e r e a s o n s w h y t h e y l e a r n e d w h a t t h e y d i d . P l a c i n g s t u d e n t s ’ w r i t t e n i d e a s i n t o s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s m i g h t h i g h l i g h t t h e c h a n g e s i n s t r u c t u r e s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n . - . F r o m t h e w o r k o f L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e ( 1 9 9 0 , d e s c r i b e d o n p a g e s 2 6 t o 2 7 , t h i s d o c u m e n t ) i e x p e c t e d t o f i n d s i m i l a r r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a t t h e b e g i n n i n g o f t h e l e s s o n u n i t w i t h t h e s i x t h g r a d e s t u d e n t s i n t h i s s t u d y . L e e a n d h e r c o l l e a g u e s p r o v i d e d m e w i t h a p i c t u r e o f w h a t s c i e n t i f i c t h i n k i n g a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e l o o k s l i k e . I w a s a b l e t o c o n s t r u c t s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s o f t h e s c i e n t i f i c g o a l a n d r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s o u t l i n e d b y L e a a n d h e r c o l l e a g u e s , c o m p a r e t h o s e n e t w o r k s t o t h o s e I c o n s t r u c t e d f r o m s t u d e n t s ’ w r i t i n g , a n d t h e i r p r e - t e s t a n d p o s t t e s t s , a n d o b s e r v e t h e c h a n g e s t h a t a p p e a r e d t o b e e v i d e n c e o f c o n c e p t u a l c h a n g e . S u m m e r : S t a t o n ( 1 9 8 2 ; 1 9 8 8 ) d e m o n s t r a t e d a m e t h o d f o r i d e n t i f y i n g s t u d e n t e l a b o r a t i o n s o n a t O p i c b y c h a r t i n g w h a t a s t u d e n t s a i d o v e r t i m e . S u c h c h a r t s w e r e u s e f u l f o r a n a l y s i s i n t h i s p r o j e c t , t o m a p w h a t a s t u d e n t s a i d v e r b a l l y o r i n w r i t i n g a b o u t a c o n c e p t o v e r t i m e i n t h e m a t t e r a n d m o l e c u l e s l e s s o n . C h i , G l a s e r a n d R e e s ( 1 9 8 2 ) d e m o n s t r a t e d a m e t h o d o f g r a p h i n g p o t e n t i a l s c h e m e b y c o n s t r u c t i n g s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s b a s e d o n w h a t i n d i v i d u a l s m e n t i o n e d c o n t i g u o u s l y i n t h e i r v e r b a l s t a t e m e n t s . S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m w h a t s t u d e n t s w r o t e a n d s a i d i n t h i s s t u d y h e l p e d m e a n a l y z e s t u d e n t s ’ s c h e m a f o r t h e c o n c e p t s , p r i o r k n o w l e d g e , a n d c h a n g e s i n c o r e c o n c e p t s o v e r t i m e . L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e ( 1 9 9 0 ) p r o v i d e d a p i c t u r e o f s i x t h g r a d e s t u d e n t s ’ c o m m o n r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d s h o w e d w h e r e s t u d e n t s n e e d e d t o g o t o d e v e l o p m o r e s c i e n t i f i c t h i n k i n g a b o u t t h e c o n t e n t . R e s e a r c h o n M e c h a n i s m s I n f l u e n c i n g K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g W W W F r o m w h e r e d o n e w i d e a s a n d u n c e r t a i n t i e s a r i s e i n s t u d e n t s ’ a t t e m p t s t o u n d e r s t a n d s c i e n c e ? i n C h a p t e r 2 , 1 d e f i n e d t h e m e c h a n i s m s f o r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a s s o m e e x t e r n a l e x p e r i e n c e t h a t t r i g g e r e d i n t e r n a l c h a n g e s i n u n d e r s t a n d i n g . S t u d i e s o n c l a s s r o o m d i s c o u r s e h a v e d e m o n s t r a t e d t h a t t h e s e c h a n g e s i n u n d e r s t a n d i n g m a y a r i s e f r o m i n t e r a c t i o n s w i t h t h e t e a c h e r , o t h e r s t u d e n t s , a n d t e x t - l i k e i n f o r m a t i o n a b o u t c o n t e n t i n c l a s s r o o m s . T h e f o l l o w i n g r e s e a r c h r e v i e w w a s u s e d t o g u i d e m y o b s e r v a t i o n a s I a t t e m p t e d t o a n s w e r t h e s e c o n d r e s e a r c h q u e s t i o n a b o u t t h e p o s s i b l e r m c h a n i s m s o p e r a t i n g w i t h i n c l a s s r o o m s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , h o w t o i d e n t i f y t h e m e c h a n i s m s w i t h i n t h e c l a s s r o o m 4 9 c o n t e x t , a n d t o c r o s s - r e f e r e n c e s u c h i n f o r m a t i o n w i t h s t u d e n t s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g e v i d e n c e . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n , i s u g g e s t s e v e r a l c l a s s r o o m e v e n t s a n d i n fl u e n c e s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g b a s e d o n r e s e a r c h e r s ’ r e p o r t s o f l e a r n i n g i n c l a s s r o o m s . T h i s l i s t i s n o t e x h a u s t i v e , b u t r e p r e s e n t s t h e e v e n t s t h a t a p p e a r e d t o s t a n d o u t m o s t t o m e a s i p e r u s e d t h e l i t e r a t u r e a b o u t e f f e c t i v e s c i e n c e c l a s s r o o m l e a r n i n g . T h e l i k e l y r m c h a n i s m s i n fl u e n c i n g s c i e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g m i g h t b e v a r i o u s k i n d s o f d i a l o g u e — a r g u m e n t o r c o n t r o v e r s y , S o c r a t i c d i a l o g u e , c o g n i t i v e c o n fl i c t , s u r p r i s e , r e fl e c t i o n , w r i t i n g , m e t a p h o r o r a n a l o g y , s t u d e n t p e e r i n t e r a c t i o n s , a n d t a l k w i t h t h e t e a c h e r . A l s o l i k e l y i n f l u e n c i n g s t u d e n t s c i e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i s s t u d e n t s ’ p r i o r k n o w l e d g e , a n d t h e i r l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s . l d i s c u s s e a c h v a r i a b l e i n t h e f o l l o w i n g r e v i e w . D i a l o g u e . D i a l o g u e w i t h a n a d u l t o r m o r e e x p e r i e n c e d p e a r e v e n t u a l l y r e s u l t s i n t h o u g h t , a n d t h o s e m e c h a n i s m s u n d e r l y i n g h i g h e r m e n t a l p r o c e s s e s a r e a n i n t e r n a l i z a t i o n o f d i a l o g u e s p r e v i o u s l y h e l d i n s o c i a l i n t e r a c t i o n s ( V y g o t s k y , 1 9 8 6 ; W e r t s c h , 1 9 8 5 ) . S t u d e n t s m o s t l i k e l y r e s t r u c t u r e k n o w l e d g e t h r o u g h e t g u m e m o r c g n t t g y e c e y ( J o h n s o n a t J o h n s o n , 1 9 7 9 ) a n d S e e L a t i c d i a l n g u e o r p e r i o d s o f e g g n i t j x e m n fl i g t ( C o l l i n s , 1 9 7 7 ; P o s n e r , S t r i k e , H e w s o n , & G e r t z o g , 1 9 8 2 ; S t a v y & B e r k o v i t z , 1 9 8 0 ; v o n G l a s e r s f e l d , 1 % 4 ; V o s n i a d o u a n d B r e w e r , 1 8 7 ) , o r s t r a n g e ( L a w l e r , 1 9 8 1 ) , a n d d u r i n g p e r i o d s o f a p p a r e n t m m a n d r e fl e c t i o n ( C o b b a n d S t e f f e , 1 9 8 3 ) . S o c i a l c o n fl i c t t h a t a r i s e s w h e n s t u d e n t s w o r k t o g e t h e r t o c o - c o n s t r u c t m e a n i n g m e d i a t e s c o g n i t i v e c h a n g e ( M u r r a y , A m o s , & B o t v i n , 1 9 7 7 ) . D i a l o g u e w i t h t h e s e l f , a n d r e fl e c t i o n o n t h i n k i n g , a s s t u d e n t s d o w h e n t h e y w r i t e , m i g h t a l s o b e a m e c h a n i s m t h a t p r o v o k e s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g ( L a n g e r & A p p l e b e e , 1 9 8 7 ; A m m o n & A m m o n , 1 9 8 7 ) . 5 1 m a y h a v e d i s r e g a r d e d t h a t w i l l p r o v i d e m o r e i n f o r m a t i o n a b o u t h o w t o c l a s s i f y t h e o b j e c t ( v o n G l a s e r s f e l d , 1 9 8 4 ) . P i a g e t s t r e s s e d c o g n i t i v e c o n f l i c t t h r o u g h s o c i a l e n c o u n t e r s a s a w a y t o c o n f r o n t t h e i n d i v i d u a l w i t h a l t e r n a t i v e p o i n t s o f v i e w , a n d h e l p h e r r e a l i z e t h e l i m i t a t i o n s o f h e r o w n i d e a s ( 1 9 5 0 , C h . 6 ) . T h e l e a r n e r m u s t t h e n ’ f i t " t h e c o n c e p t o f t h e o b j e c t i n t o h e r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s , a n d i f i t d o e s n o t “ f i t “ , t h e l e a r n e r n e e d s t o c o n s i d e r b u i l d i n g n e w k n o w l e d g e s t r u c t u r e s t o a c c o m m o d a t e t h e n e w i n f o r m a t i o n . T h i s a c t i o n o n t h e p a r t o f t h e l e a r n e r i s a n i n s t a n c e o f P i a g e t ’ s a c c o m m o d a t i o n , a n d R u m e l h e r t a n d N o r m a n ’ s r e s t r u c t u r i n g . S t a v y a n d B e r k o v i t z ( 1 9 8 0 ) e x a m i n e d t h e e f f e c t i v e n e s s o f c o n fl i c t t r a i n i n g p r o c e d u r e s o n a d v a n c i n g c h i l d r e n ’ s c o g n i t i v e d e v e l o p m e n t o f t h e c o n c e p t o f t e m p e r a t u r e . T h e y o b s e r v e d 7 7 f o u r t h - g r a d e c h i l d r e n , p r i m a r i l y o f m i d d l e c l a s s b a c k g r o u n d , i n t h r e e g r o u p s : O n e g r o u p r e c e i v e d c o n f l i c t t r a i n i n g d u r i n g t h e i r c l a s s r o o m s t u d y , t h e s e c o n d g r o u p r e c e i v e d c o n fl i c t t r a i n i n g i n d i v i d u a l l y , a n d t h e t h i r d g r o u p s e r v e d a s a c o n t r o l . A l l c h i l d r e n w e r e i n t e r v i e w e d i n d i v i d u a l l y f o r p r e - a n d p o s t t e s t . S t a v y a n d B e r k o v i t z f o u n d t h a t t h e c o n fl i c t t r a i n i n g i m p r o v e d c h i l d r e n ’ s u n d e r s t a n d i n g o f t h e c o n c e p t o f t e m p e r a t u r e i n b o t h t h e c l a s s r o o m a n d i n d i v i d u a l t r a i n i n g s e t t i n g s . T h e y c l a i r m d t h a t t h e c o n fl i c t t r a i n i n g h e l p e d m a k e c h i l d r e n a w a r e o f c o n fl i c t s b e t w e e n t h e i r d i f f e r e n t w a y s o f t h i n k i n g a b o u t t e m p e r a t u r e . C h i l d r e n w e r e m o r e l i k e l y t o c h a n g e t h e i r t h i n k i n g w h e n t h e c o n f l i c t s i t u a t i o n s s h o w e d m o r e i n t e n s e d i f f e r e n c e s . i n t h i s s t u d y , l a t t e m p t e d t o o b s e r v e t h e c a s e s w h e r e t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s m i g h t h a v e d e m o n s t r a t e d t h e y w e r e e x p e r i e n c i n g c o g n i t i v e c o n fl i c t , a n d s e e h o w t h e y r e s o l v e d t h e i r t h i n k i n g i n s u c h i n s t a n c e s . m . L a w l e r ( 1 9 8 1 ) n o t i c e d a s h e w a s s t u d y i n g t h e n a t u r a l a r i t h m e t i c l e a r n i n g o f h i s s i x - y e a r - o l d d a u g h t e r t h a t s h e e x p e r i e n c e d i n s i g h t a s a r e s u l t o f s u r p r i s i n g c o n fl u e n c e o f r e s u l t s f r o m a d d i n g n u m b e r s t w o d i f f e r e n t 1 W . 5 2 w a y s , w a y s t h a t s h e h a d p r e v i o u s l y c o n s i d e r e d p a r t o f i n d e p e n d e n t w o r l d s . O n e m e t h o d r e s u l t e d f r o m h e r u n d e r s t a n d i n g o f f a n s , a n d t h e o t h e r f r o m h e r f i n g e r c o u n t i n g e x p e r i e n c e . S h e w a s a b l e t o s e e t h r o u g h h e r f a t h e r ’ s q u e s t i o n i n g , t h a t b o t h w o r l d s o f u n d e r s t a n d i n g c o u l d b e i n t e g r a t e d t o f i n d t h e r i g h t a n s w e r t o a n a d d i t i o n p r o b l e m . L a w l e r s u g g e s t e d t h a t i t w a s t h e s u r p r i s i n g c o n f l u e n c e o f h e r r e s u l t s t h a t l e d t o t h e s p a r k o f a c o g n i t i v e e v e n t f o r h i s d a u g h t e r . S h e c h a n g e d a n o n - r e l a t i o n ( b e t w e e n f i n g e r c o u n t i n g a n d c o u n t i n g b y t e n s ) i n t o a r e l a t i o n , a n d t h u s , c r e a t e d a n e w k n o w l e d g e s t r u c t u r e . l a t t e m p t e d t o o b s e r v e a n d a n a l y z e a l l i n s t a n c e s o f s u r p r i s e t h a t t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s s h o w e d i n t h i s s t u d y . W W A l t o n - L e e a n d H a b e r f i e l d ( 1 9 8 2 ) s t u d i e d t h r e e u p p e r e l e m e n t a r y c h i l d r e n ’ s l e a r n i n g i n c o n s e r v a t i o n b y t a p e r e c o r d i n g c l a s s d i s c u s s i o n s , m o n i t o r i n g s t u d e n t a c t i v i t i e s , a n d o b s e r v i n g a l l s t u d e n t w r i t t e n a n d a r t w o r k . B a s e d o n s t u d e n t r e s p o n s e s o n a p o s t t e s t , i n t e r v i e w s b e f o r e a n d a f t e r t h e u n i t , a n d a g a i n o n e y e a r l a t e r , A l t o n - L e e a n d H a b e r f i e l d f o u n d a p o s i t i v e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n w h a t s t u d e n t s l e a r n e d a n d t h e t i m e t h e y s p e n t i n i n a c t i v e o r r e f l e c t i v e m o m e n t s s u c h a s v e r b a l i z i n g t o t h e m s e l v e s , o r w r i t i n g . C h i l d r e n w e r e i n a c t i v e w h e n t h e y w e r e n o t i n v o l v e d i n t h e c l a s s r o o m a c t i v i t i e s o f r e a d i n g , l i s t e n i n g t o t h e t e a c h e r , t a l k i n g t o p e e r s , o r o t h e r l e a r n i n g a c t i v i t y , w h e n e v e r t h e i r a c t i o n s d i d n o t a p p e a r p r o fi t a b l e f o r l e a r n i n g o r b u s y w i t h l e a r n i n g a c t i v i t i e s . A n e x a m p l e o f i n a c t i v i t y w o u l d b e s t a r i n g o u t t h e w i n d o w . R e f l e c t i n g a c t i v i t y i s p o n d e r i n g o r m e d i t a t i n g o n e ’ s t h o u g h t s . S t u d e n t s m a y b e s e e n r e fl e c t i n g w h e n t h e y s t o p w o r k i n g a n d l o o k a w a y a s t h e y a c c o m p l i s h l e a r n i n g t a s k s , o r s t o p d u r i n g w r i t i n g t o l o o k b a c k a n d t h i n k a b o u t w h a t t h e y h a v e w r i t t e n . I n t h i s s t u d y , I o b s e r v e d a n d a n a l y z e d a n y e v i d e n c e t h a t t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s m i g h t b e 5 3 t a k i n g t i m e t o r e fl e c t o n t h e i r t h i n k i n g a s e v i d e n c e d o n t h e v i d e o t a p e s o f c l a s s r o o m a c t i v i t i e s . W a g ( a n o t h e r f o r m o f d i a l o g u e w i t h t h e s e l f a n d o t h e r s ) . W h e n s t u d e n t s w r i t e , t h e y p u t t h e i r w o r d s o n p a p e r w h e r e t h e y c a n r e - r e a d a n d r e fl e c t o n w h a t t h e y h a v e s a i d , a n d h o w t h e y h a v e s h a p e d t h e i r i d e a s . T h e m a n i p u l a t i o n o f c o n t e n t w i t h w r i t i n g a c t i v i t i e s p r o v i d e s s t u d e n t s w i t h a m e a n s o f f o c u s i n g a t t e n t i o n , a n d t h a n , r e fl e c t i o n ( L a n g e r & A p p l e b e e , 1 9 8 7 ) . A m m o n a n d A m m o n ’ s r e s e a r c h ( 1 9 8 7 ) s u p p o r t e d t h i s a s p e c t o f l e a r n i n g f r o m w r i t i n g , a s t h e y d e m o n s t r a t e d t h a t l e a r n i n g t h e w r i t i n g f o r m t h e y w e r e t o u s e a l l o w e d s t u d e n t s t o m o v e t o n e w l e v e l s o f u n d e r s t a n d i n g a s t h e y w r o t e ( s e e q u o t e , p a g e 2 2 , t h i s d o c u m e n t ) . T h e w r i t i n g t h a t s t u d e n t s d i d i n t h e p r e s e n t s t u d y p r o v i d e d t h e m w i t h a p e r m a n e n t r e c o r d t h a t t h e y c o u l d r e - r e a d t o r e fl e c t o n t h e i r o w n t h i n k i n g . i f s t u d e n t s c h a n g e t h e i r t h i n k i n g a s a r e s u l t o f r e fl e c t i n g o n t h e i r i d e a s I n w r i t i n g , t h e y m a y s h o w t h i s b y a c t u a l l y s t a t i n g i t i n t h e i r w r i t i n g , o r l e s s o v e r t l y w i t h t h e i r c r o s s - o u t s a n d i n s e r t i o n s i n t o t h e i r w r i t i n g p i e c e s ( A m m o n a n d A m m o n , 1 9 8 7 ) . A d e b r i e f i n g i n t e r v i e w w i t h s e l e c t e d s t u d e n t s f o l l o w i n g t h e i r v a r i o u s w r i t i n g e p i s o d e s d u r i n g t h e l e a r n i n g u n i t h e l p e d m e i l l u m i n a t e s u c h o c c u r r e n c e s . W W . A n o t h e r s o u r c e o f s t u d e n t u n d e r s t a n d i n g d e v e l o p m e n t m a y b e r o o t e d i n t h e l i n g u i s t i c m m o f t h e i r h i s t o r y a n d c u l t u r e t h a t a t t e m p t t o e x p l a i n p h y s i c a l p h e n o m e n a ( H e w s o n , 1 9 8 5 ) . A m e t a p h o r i s a f i g u r e o f s p e e c h i n w h i c h a w o r d , p h r a s e o r e v e n t i s u s e d t o i m p l y t h e f o r m o f a n o t h e r s i m i l a r , b u t n o t e x a c t f o r m o f a w o r d , p h r a s e o r e v e n t . A n e x a m p l e o f a m e t a p h o r i s t o s p e a k o f f o g a s “ c r e e p i n g i n o n c a t ’ s p a w s “ t o c o n v e y t h e q u i e t , c r e e p i n g o f t h e f o g w i t h g r e a t e r u n d e r s t a n d i n g a n d f e w e r w o r d s . M e t a p h o r h e l p s u s c o n v e y m e a n i n g b y p r o v i d i n g a c o n t i n u u m o f e x p e r i e n c e t h a t w o r d s a l o n e c a n n o t c o n v e y . M e t a p h o r a l l o w s u s t o c o n v e y 5 4 i n e x p r e s s i b l e i d e a s . M e t a p h o r i s m o r e v i v i d b e c a u s e i t i s c l o s e r t o o u r p e r c e i v e d e x p e r i e n c e , a n d m o r e c o m p a c t t h a n a l i n e a r p r o g r e s s i o n o f w o r d s . M e t a p h o r a l l o w s u s t o t r a n s f e r l a r g e c h u n k s o f l i n g u i s t i c i n f o r m a t i o n i n f e w e r w o r d s a n d i n a m o r e c o n t i n u o u s m o d e ( O r t o n y , 1 9 7 5 ) . O r t o n y c l a i m e d t h a t m e t a p h o r c o n t a i n s m d a g o g i c v a l u e i n i t s a b i l i t y t o t r a n s f e r c o h e r e n t c h u n k s o f p e r c e p t u a l , c o g n i t i v e , e m o t i o n a l , a n d e x p e r i e n t i a l f e a t u r e s f r o m a f a m i l i a r s u b j e c t t o t h e u n f a m i l i a r . A s m e t a p h o r s a r e f i g u r e s o f s p e e c h c o n t a i n i n g a n i m p l i e d c o m p a r i s o n , a n d a p p l y i n g a w o r d o r p h r a s e o r d i n a r i l y u s e d t o d e s c r i b e o n e t h i n g t o a n o t h e r t h i n g , a n a l o g i e s a r e w a y s o f e x p l a i n i n g s o m e t h i n g b y c o m p a r i n g i t p o i n t b y p o i n t w i t h a n o t h e r t h i n g . A n a l o g i e s a r e m o r e e x p l i c i t f o r m s o f c o m p a r i s o n . B o t h m e t a p h o r a n d a n a l o n m a y b e i m p o r t a n t c l a s s r o o m e v e n t s f o r h e l p i n g s t u d e n t s m a k e a n u n f a m i l i a r c o n c e p t m o r e f a m i l i a r . I n t h i s s t u d y , I o b s e r v e d a n d a n a l y z e d a l l i n s t a n c e s i n w h i c h t h e t e a c h e r o r t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s p r e s e n t e d m e t a p h o r o r a n a l o g i e s t o h e l p s t u d e n t s u n d e r s t a n d c o n c e p t s , f o r e v i d e n c e t h a t s u c h e v e n t s h e l p e d s t u d e n t s r e s t r u c t u r e t h e i r t h i n k i n g . S u p p o r t f o r t h e c o g n i t i v e v a l u e o f c o l l a b o r a t i o n a n d d i a l o g u e i n t h e c l a s s r o o m c o r n e a f r o m F o r m a n ( 1 9 8 1 ) ; F o r m a n a n d C a z d e n ( 1 9 8 7 ) ; N e w m a n , G r i f f i n , a n d C o l e ( 1 9 8 7 ) ; C l a r k ( 1 9 8 8 ) ; Z e i d l e r a n d L e d e r m a n ( 1 9 8 9 ) ; A l t o n - L e e a n d H a b e r f i e l d ( 1 9 8 2 ) ; R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h ( 1 9 8 6 ) ; a n d E d w a r d s a n d M e r c e r , ( 1 9 8 7 ) . i w i l l b r i e fl y r e v i e w t h e f i n d i n g s o f e a c h s t u d y t o s h o w h o w i m p o r t a n t s t u d e n t s ’ a n d t e a c h e r d i a l o g u e i s f o r l e a r n i n g . . F o r m a n ( 1 9 8 1 ) , a n d F o r m a n & C a z d e n ( 1 9 8 7 ) , p r e - a n d p o s t - t e s t e d c h i l d r e n o n l o g i c a l r e a s o n i n g , t h e n h a d t h e m p a r t i c i p a t e i n c o l l a b o r a t i v e p r o b l e m - s o l v i n g a b o u t c h e m i c a l c o m b i n a t i o n t a s k s . D u r i n g t h e i r c o l l a b o r a t i v e p r o b l e m s o l v i n g s e s s i o n s o f c h e m i c a l c o m b i n a t i o n t a s k s , t h e s t u d e n t s w e r e v i d e o t a p e d . W h e n t h e r e s e a r c h e r s a n a l y z e d t h e 5 5 v i d e o t a p e s t h e y f o u n d t h a t c o l l a b o r a t i v e p a r t n e r s h i p s d i f f e r e d i n i n t e r a c t i o n a l p a t t e r n s a n d c o g n i t i v e g r o w t h . C o l l a b o r a t i v e p a i r s s o l v e d m o r e p r o b l e m s t h a n s t u d e n t s a c t i n g a l o n e , b u t p o s t - t e s t s w e r e n o t s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t f o r g r o w t h i n u n d e r s t a n d i n g . F o r m a n a n d C a z d e n ’ s r e s u l t s w e r e s u p p o r t e d b y N e w m a n , G r i f f i n , a n d C o l e ( 1 9 8 7 ) , w h o r e p o r t e d a n o b s e r v a t i o n o f 2 7 c h i l d r e n ’ s p r o b l e m s o l v i n g f o r s i m i l a r a c t i v i t i e s i n t w o d i f f e r e n t s e t t i n g s , t h e c l a s s r o o m a n d a n a f t e r s c h o o l c l u b s e t t i n g . S t u d e n t s w e r e t o p e r f o r m t h e s a m e k i n d o f t a s k , o n l y t h e c o n t e n t w a s c h a n g e d . T h e y f o u n d t h a t w h e n s t u d e n t s p a r t i c i p a t e d i n c o l l a b o r a t i v e p r o b l e m - s o l v i n g , t h e y s o c i a l l y r e c o n s t r u c t e d t h e t a s k s , a n d m a d e t h e m d i f f e r e n t . S t u d e n t s ’ s o l v e d m o r e p r o b l e m s t h a n t h e r e s e a r c h e r s ’ e x p e c t e d t h e m t o , b u t t h e y d i d n o t m e a s u r e h o w m u c h t h e s t u d e n t s l e a r n e d a n d r e t a i n e d f r o m t h e a c t i v i t y . T h e r e a p p e a r s t o b e s o m e b e n e f i t f o r e x p l o r a t o r y t a l k w h e n s t u d e n t s a r e a l l o w e d t o c o l l a b o r a t e o n p r o b l e m s . I t i s p o s s i b l e t h a t t h e m e t h o d s r e s e a r c h e r s u s e d t o t e s t c o g n i t i v e g r o w t h d i d n o t m e a s u r e t h e v a r i a b l e t h a t w o u l d s h o w i m p o r t a n t c h a n g e s i n t h i n k i n g . i f s t u d e n t s s o l v e m o r e p r o b l e m s , a n d t a l k a t h i g h e r l e v e l s , t h e y m a y b e i n t e r n a l i z i n g t h e t a l k o v e r t i m e . i n s t r u m e n t s f o r m e a s u r i n g s t u d e n t g r o w t h n e e d t o a s s e s s c h a n g e s i n c o n c e p t u n d e r s t a n d i n g a n d a r t i c u l a t i o n . T h e m e t h o d s u s e d b y t h e s e r e s e a r c h e r s m a y n o t h a v e t a p p e d t h a t i n f o r m a t i o n . I n t h e p r e s e n t s t u d y , i p a i d p a r t i c u l a r l y c l o s e a t t e n t i o n t o w h a t s t u d e n t s s a i d i n g r o u p s a n d i n t h e l a r g e r c l a s s r o o m a c t i v i t i e s , a n d r e l a t e d t h e i r s t a t e m e n t s t o t h e k n o w l e d g e e v i d e n c e d i n t h e i r w r i t i n g . S u c h a c o n n e c t i o n p r o v i d e d m o r e c o n c r e t e e v i d e n c e f o r w h a t s t u d e n t s m i g h t h a v e u n d e r s t o o d a b o u t c o n c e p t s . W k . W h a t t h e t e a c h e r s a y s , h o w s e n s i t i v e t h e t e a c h e r i s t o s t u d e n t r e s p o n s e s t o i n s t r u c t i o n , a n d h o w t h e t e a c h e r r e s p o n d s t o w h a t s t u d e n t s s a y c r i t i c a l l y i n fl u e n c e s t u d e n t l e a r n i n g ( R o t h , A n d e r s o n , a n d 5 6 S m i t h , 1 9 8 6 ) . I r e f e r t o t h i s p a r t i c u l a r s t u d y i n g r e a t e r d e t a i l t o w a r d t h e a n d o f t h i s s e c t i o n . C l a r k ( 1 9 8 8 ) s t u d i e d t h e s t r u c t u r e o f c l a s s r o o m d i a l o g u e o v e r f o u r y e a r s i n 8 t h g r a d e s c i e n c e c l a s s r o o m s i n a l a r g e m e t r o p o l i t a n s e c o n d a r y s c h o o l i n A u s t r a l i a . C l a r k o b s e r v e d t h r e e t e a c h e r s a n d 1 1 3 s t u d e n t s i n f o u r c l a s s e s , t h a t c o n s i s t e d o f a r e p r e s e n t a t i v e s o c i o e c o n o m i c c r o s s s e c t i o n o f s t u d e n t s i n t h e c o u n t r y . C l a r k u s e d t h e c o - o c c u r r e n c e o f w o r d s w i t h t h e c o n t e x t o f t h e w o r d s a s a f u n d a m e n t a l a s p e c t o f t h e a n a l y s i s f r o m a c o l l e c t i o n o f d i a l o g u e o n a u d i o t a p e . H e f o u n d t h a t t h e m o s t i n fl u e n t i a l v a r i a b l e h a v i n g a n a f f e c t o n s c i e n c e a c h i e v e m e n t w a s t h e s t r u c t u r e o f t h e t e a c h e r - s t u d e n t d i a l o g u e . C l a r k u r g e d t h a t t e a c h e r s t a k e r e s p o n s i b i l i t y f o r p r o v i d i n g t h e s t r u c t u r a l s u p p o r t n e c e s s a r y f o r e f f e c t i v e l e a r n i n g i n t h e i r c l a s s r o o m s b y u s i n g t h e i r o w n o r g a n i z a t i o n o f k n o w l e d g e t o p r o v i d e s t r u c t u r e f o r s t u d e n t l e a r n i n g , e v e n i f t h e s t r u c t u r e i s d e f i c i e n t o r i n c o r r e c t , C l a r k b e l i e v e d t h a t s t u d e n t s l e a r n m o r e e f f e c t i v e l y i f t h e t e a c h e r p r o v i d e s s t r u c t u r e . T h e l e a r n i n g u n i t i n t h i s s t u d y p r o v i d e d a n o r g a n i z e d s t r u c t u r e t h a t h e l p e d t h e t e a c h e r t i e n e w i n f o r m a t i o n t o g e t h e r w i t h o l d i n f o r m a t i o n a s t h e u n i t p r o g r e s s e d . T h e s t r u c t u r e o f t h e u n i t p r o v i d e d a n o v e r a l l m e a n i n g f u l s t r u c t u r e t o t h e l e s s o n s . T h e t e a c h e r a l s o p r o v i d e d s o m e o f h e r o w n i d e a s a s s t r u c t u r e . Z e i d l e r a n d L e d e r m a n ( 1 9 8 9 ) o b s e r v e d 1 8 h i g h s c h o o l b i o l o g y t e a c h e r s w i t h t h e i r 4 0 9 s t u d e n t s , r a n d o m l y s e l e c t e d f r o m o n e c l a s s o f e a c h t e a c h e r , t o o b s e r v e i f t a a c h e r s ’ r e a l i s t o r i n s t r u m e n t a l i s t t h e o r i e s o f s c i e n c e i n fl u e n c e d t h e w a y t h e i r s t u d e n t s c o n c e p t u a l i z e d t h e t a u g h t s c i e n t i fi c c o n c e p t s . T h e y c o n d u c t e d i n t e n s i v e q u a l i t a t i v e o b s e r v a t i o n s o f e a c h c l a s s r o o m , a n d a n a l y z e d c o m p l e t e t r a n s c r i p t s o f t e a c h e r / c l a s s v e r b a l l z a t i o n s , r e c o r d s o f c h a l k b o a r d n o t e s , h a n d o u t s , a s s i g n m e n t s , t e a c h e r m a n n e r i s m s , n o n v e r b a l c u e s , a n d p h y s i c a l c l a s s r o o m p l a n . T h e y o b s e r v e d e a c h t e a c h e r t h r e e t i m e s t h r o u g h o u t 5 7 t h e f a l l s e m e s t e r . T h e y p r e - a n d p o s t t e s t e d s t u d e n t s w i t h r e g a r d t o t h e i r o r i e n t a t i o n t o w a r d t h e n a t u r e o f s c i e n c e ( r e a l i s t o r i n s t r u m e n t a l i s t d i r e c t i o n ) . Z e i d l e r a n d L e d e r m a n f o u n d a r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e t e a c h e r ’ s l a n g u a g e a n d t h e s t u d e n t ’ s c o n c e p t i o n s . T h e y p r o p o s e d t h a t t e a c h e r ’ s l a n g u a g e r e v e a l s i m p l i c i t c o n n e c t i o n s b e t w e e n c o n c e p t s t h a t b e c o m e c o n v e y e d t o t h e s t u d e n t s t h r o u g h c l a s s r o o m d i s c o u r s e . T h e y c o n c l u d e d t h a t “ t h e o r d i n a r y l a n g u a g e t e a c h e r s u s e t o c o m m u n i c a t e s c i e n c e c o n t e n t d o e s p r o v i d e t h e c o n t e x t i n w h i c h s t u d e n t s f o r m u l a t e t h e i r o w n c o n c e p t i o n o f t h e n a t u r e o f s c i e n c e “ ( p . 7 7 ) . Z e i d l e r a n d L e d e r m a n p r o p o s e d t h a t w i t h o u t p r e c i s e l a n g u a g e o n t h e p a r t o f t e a c h e r s , a n d t e a c h e r s ’ f o r e t h o u g h t a b o u t h o w t h e y p r e s e n t i n f o r m a t i o n , s t u d e n t s m a y n o t m a k e t h e e x p e c t e d c o n n e c t i o n s b e t w e e n c o n c e p t s . T h u s , I e x p e c t e d t h a t t h e t e a c h e r ’ s l a n g u a g e , a n d h o w s h e e x p l a i n e d c o n c e p t s a n d p r o v i d e d e x a m p l e s , m i g h t i n fl u e n c e t h e c o n n e c t i o n s t h a t s t u d e n t s m a d e b e t w e e n c o n c e p t s i n t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t w e d i n t h e p r e s e n t s t u d y . A l t o n - L e e a n d H a b e r f i e l d ( 1 9 8 2 ) o b s e r v e d t h r e e u p p e r e l e m e n t a r y c h i l d r e n ’ s l e a r n i n g o f c o n s e r v a t i o n d u r i n g a s c i e n c e u n i t b y t a p e r e c o r d i n g c l a s s d i s c u s s i o n s , m o n i t o r i n g s t u d e n t l e a r n i n g a c t i v i t i e s , t a l k , a n d a l l w r i t t e n a n d a r t w o r k a c c o m p l i s h e d b y t h e t h r e e . T h e y f o u n d t h a t n e i t h e r t h e r e m c h e r s n o r t h e t e a c h e r w e r e a b l e t o p r e d i c t w h a t c h i l d r e n w o u l d l e a r n , o r f o r g e t . A l t o n - L e e a n d H a b e r f i e l d w e r e a b l e t o d e m o n s t r a t e a p o s i t i v e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n l e a r n i n g a n d t i m e s p e n t v e r b a l i z i n g t o s e l f , t a l k i n g w i t h p e e r s ( e v e n d u r i n g t e a c h e r l e s s o n s ) , a n d w r i t i n g — b e h a v i o r s t h a t o f t e n a r e c o n s i d e r e d o f f - t a s k i n c l a s s r o o m d i s c o u r s e s t u d i e s . T h o s e i t e m s t h a t s t u d e n t s l e a r n e d i n i t i a l l y t h e n l a t e r f o r g o t s e e m e d d u e t o l a c k o f p r i o r e x p e r i e n c e , f a i l u r e b y t h e t e a c h e r t o i d e n t i f y a n d c h a n g e r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s , a n d l a c k o f a n y a c t i v i t y t o f i x , o r a t t a c h , t h e l e a r n i n g . T h e s a m e f a c t o r s m i g h t i n f l u e n c e s t u d e n t l e a r n i n g i n t h e p r e m n t s t u d y . i t w a s i m p o r t a n t i n m y s t u d y 5 8 t h a t l o b s e r v e o f f - t a s k b e h a v i o r s , p a y a t t e n t i o n t o s t u d e n t s ’ p r i o r e x p e r i e n c e , r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s , a n d t h e a c t i v i t i e s i n t e n d e d t o a n c h o r s t u d e n t s ’ l e a r n i n g . R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h ( 1 9 8 6 ) o b s e r v e d t h r e e f i f t h - g r a d e t e a c h e r s w h o a p p e a r e d t o b e e f f e c t i v e t e a c h e r s ( g o o d m a n a g e r s , u s e d d i r e c t e d t e a c h i n g m e t h o d s , a n d h i g h r a t e s o f f a c t u a l l e v e l q u e s t i o n s ) . T h e y u s e d d e t a i l e d p r o p o s i t i o n a l a n a l y s e s o f t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s , i n t e r v i e w s w i t h t e a c h e r s a n d t a r g e t s t u d e n t s , p r e - a n d p o s t t e s t s o f s t u d e n t l e a r n i n g , a n d c l a s s r o o m o b s e r v a t i o n s a n d t a p e r e c o r d i n g o f t e a c h e r s a n d s t u d e n t s t o i n v e s t i g a t e t h e r e l a t i o n s h i p s a m o n g c u r r i c u l u m m a t e r i a l s , t e a c h e r ’ s t h i n k i n g , t e a c h i n g , a n d s t u d e n t l e a r n i n g . R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h f o u n d t h a t T e a c h e r # 1 d e p e n d e d o n t h e t e x t t o p r o v i d e e x p l a n a t i o n s o f s c i e n t i fi c c o n c e p t s f o r t h e s t u d e n t s . S h e d i d n o t u s u a l l y r e p h r a s e t h e e x p l a n a t i o n s u n l e s s s h e w a s a t t e m p t i n g t o a n s w e r a q u e s t i o n f r o m t h e t e x t . S h e u s e d d i s c u s s i o n s t h a t f o c u s e d o n s t u d e n t s ’ r e p e a t i n g t h e r i g h t a n s w e r s r a t h e r t h e n a p p l y i n g p r i n c i p l e s a n d u n d e r s t a n d i n g c o n c e p t s . S t u d e n t s w e r e e x p o s e d t o a l o t o f i d e a s , b u t n o t s t i m u l a t e d t o t h i n k a b o u t t h e m e a n i n g o f t h e i d e a s , o n l y t h e m e m o r i z a t i o n o f t h e r i g h t a n s w e r s . T e a c h e r # 2 a s k e d q u e s t i o n s t h a t e n c o u r a g e d s t u d e n t s t o r e w o r d a n d d e v e l o p t h e i r a n s w e r s . S h e c a r e f u l l y p r o b e d s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s f o r t h e i r u n d e r s t a n d i n g s . A n o t h e r f e a t u r e o f h e r t e a c h i n g w a s r e p e t i t i o n o f k e y i d e a s i n d i f f e r e n t c o n t e x t s . 6 4 % o f t h i s t e a c h e r ’ s s t u d e n t s d e m o n s t r a m d u n d e r s t a n d i n g o f t h e p h o t o s y n t h e s i s p r o c e s s o n t h e p o s t t e s t , c o m p a r e d t o 1 5 % i n t e a c h e r # 1 ’ s c l a s s . T e a c h e r # 3 e n c o u r a g e d s t u d e n t s t o h a v e i d e a s , a n d g e n e r a t e t h e i r o w n e x p l a n a t i o n s f o r t h e i r o b s e r v a t i o n s , b u t s h e d i d n o t p r o v i d e i n f o r m a t i o n o r f e e d b a c k a b o u t t h e a p p r o p r i a t e n e s s o f t h e i r t h i n k i n g . S h e h o p e d t h a t s t u d e n t s W 0 e m a l l s h e 5 9 w o u l d c o m e t o t h e i r o w n c o r r e c t c o n c l u s i o n s a b o u t t h e c o n c e p t s . S h e e m p h a s i z e d t h e p r o c e s s o f d o i n g e x p e r i m e n t s , r a t h e r t h a n u n d e r s t a n d i n g t h e c o n c e p t s . A t t h e p o s t - t e s t , o n l y 7 % o f t e a c h e r # 3 ’ s s t u d e n t s u n d e r s t o o d t h e n e w c o n c e p t s . A f t e r t r a i n i n g t e a c h e r # 3 t o u s e m o r e v e r b a l s t r a t e g i e s t o u n c o v e r s t u d e n t a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a n d u n d e r s t a n d i n g s , a n d p r o v i d i n g h e r w i t h m o r e e f f e c t i v e t e a c h i n g m a t e r i a l s , s h e w a s a b l e t o t a l k w i t h h e r s t u d e n t s i n a m a n n e r t h a t w a s m o r e d i r e c t i v e t o s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g , a n d b e g a n t o r e p e a t t h e k e y c o n c e p t s m o r e o f t e n . A s a r e s u l t , 7 9 % o f h e r s t u d e n t s u n d e r s t o o d t h e n e w c o n c e p t s o n t h e p o s t - t e s t . I n m y s t u d y , t h e t e a c h e r ’ s v e r b a l s t r a t e g i e s a n d t e a c h i n g m a t e r i a l s w e r e a n i m p o r t a n t p a r t o f t h e d a t a , a n d s e r v e d t o d i r e c t s t u d e n t u n d e r s t a n d i n g . T h e a b o v e fi n d i n g s a r e s u p p o r t e d w i t h s t u d i e s c o n d u c t e d b y E d w a r d s a n d M e r c e r ( 1 9 8 7 ) . T h e y o b s e r v e d c l a s s r o o m d i s c o u r s e i n a c t u a l c l a s s r o o m s o f 8 - 1 0 y e a r s o l d s i n m a i n s t r e a m j u n i o r h i g h s c h o o l s i n E n g l a n d , a n d f o l l o w e d t h e d e v e l o p m e n t o f s h a r e d u n d e r s t a n d i n g s i n a s e r i e s o f v i d e o - r e c o r d e d c l a s s r o o m l e s s o n s , a n d t h e l i n g u i s t i c , p s y c h o l o g i c a l , s o c i o l o g i c a l a n d a n t h r o p o l o g i c a l c o n t e x t s t h a t i n f o r m e d t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f t h e d i s c o u r s e , s h a r e d k n o w l e d g e a n d e d u c a t i o n . E d w a r d s a n d M e r c e r ( 1 9 8 7 ) f o u n d t h a t e v e n t h o u g h l e s s o n s w e r e o r g a n i z e d t o h a v e s t u d e n t s p e r f o r m p r a c t i c a l a n d s m a l l - g r o u p a c t i v i t i e s , t h e l e a r n i n g t h a t o c c u r r e d w a s m o r e a f u n c t i o n o f t h e t e a c h e r ’ s s h a p i n g t h e g e n e r a l p a t t e r n a n d c o n t e n t o f t h e l e s s o n , a n d i n v e r b a l l y d e f i n i n g w h a t w a s d o n e , s a i d , a n d u n d e r s t o o d , t h a n w a s t h e l e a r n i n g a m a t t e r o f s t u d e n t s ’ e x p e r i e n c e s a n d c o m m u n i c a t i o n s . T h e y a l s o f o u n d t h a t t e a c h e r c o n t r o l o v e r t h e l e s s o n c a n l e a d s t u d e n t s t o u n d e r s t a n d o n l y w h a t w a s d o n e , a n d w h a t t h e y a r e r e q u i r e d t o s a y , r a t h e r t h a n i m p r o v i n g s t u d e n t s ’ d e p t h o f p r i n c i p l e d 6 0 u n d e r s t a n d i n g . S t u d e n t s a n d t e a c h e r s e s t a b l i s h j o i n t u n d e r s t a n d i n g s a b o u t t h e l e s s o n s t h r o u g h c l a s s r o o m d i s c o u r s e , a n d s h a r e f r a m e s o f r e f e r e n c e a n d i d e a s . T h i s s h a r e d u n d e r s t a n d i n g i n t r o d u c e s s t u d e n t s t o t h e c o n c e p t u a l w o r l d o f t h e t e a c h e r a n d h e r s c i e n t i f i c e d u c a t i o n a l c o m m u n i t y - s t u d e n t s b e c o m e c o g n i t i v e l y s o c i a l i z e d t h r o u g h l a n g u a g e . I n a r e p o r t o f t h e s a m e g r o u p o f s t u d i e s , E d w a r d s ( 1 9 8 7 ) s h o w e d t h a t s t u d e n t s d o n o t l e a r n a l l t h e y n e e d t o k n o w m e r e l y f r o m t h e i r o w n a c t i v i t y a n d e x p e r i e n c e , e v e n w h e n t h e y p e r f o r m p r a c t i c a l e x p e r i m e n t s a n d m a k e e m p i r i c a l o b s e r v a t i o n s . S t u d e n t s n e e d a v e r b a l i n t e r p r e t a t i o n p u t o n t h e i r e x p e r i e n c e t o d e f i n e a n d c o m m u n i c a t e t h e e x p e r i e n c e , a n d d e r i v e p r i n c i p l e s f r o m i t . E d w a r d s i n s i s t e d t h a t i t i s t h e t e a c h e r w h o n e e d s t o p r o v i d e t h e w o r d s t o h e l p s t u d e n t s d e fi n e a n d m a k e s e n s e o f t h e i r s c i e n c e e x p e r i e n c e s - a s a k i n d o f g u i d e , p r o v i d i n g a l i a i s o n b e t w e e n t h e s t u d e n t a n d t h e " c o l l e c t i v e w i s d o m o f t h e e d u c a t e d w o r l d . “ ( p . 4 7 ) S i n c e b o t h E d w a r d s a n d M e r c e r , a n d R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h ( 1 9 8 6 ) f o u n d t h a t t h e t e a c h e r s ’ v e r b a l d e f i n i t i o n s s h a p e t h e p a t t e r n a n d c o n t e n t o f t h e l e s s o n s m o r e t h a n s t u d e n t s ’ e x p e r i e n c e s a n d c o m m u n i c a t i o n s , i e x p e c t e d t o fi n d s i m i l a r r e s u l t s i n t h i s s t u d y . i t w a s i m p o r t a n t f o r m e t o c a r e f u l l y r e c o r d t h e t e a c h e r ’ s v e r b a l s h a p i n g o f t h e d e fi n i t i o n s a n d u n d e r s t a n d i n g s , a s w e l l a s t h e s t u d e n t s ’ e x p e r i e n c e s a n d c o m m u n i c a t i o n s . T h e c l a s s r o o m d i a l o g u e w i t h t e a c h e r s , p e a r s , a n d t e x t s , i n w h i c h s t u d e n t s p a r t i c i p a t e d t o l e a r n n e w s c i e n c e c o n c e p t s , w a s i m p o r t a n t f o r u n d e r s t a n d i n g t h e i r k n o w l e d g e g r o w t h f o r t h i s m a r c h . l t w a s t h a n n e c e s s a r y t l ' l a t l p a y c l o s e a t t e n t i o n t o t h e e v e n t s t h a t o c c u r r e d i n t h e c l a s s r o o m s e t t i n g d u r i n g l e s s o n s . T h e r e a r e i m p o r t a n t c o n n e c t i o n s t h a t c a n b e o b s e r v e d b e t w e e n w h a t s t u d e n t s h e a r , r e a d , a n d s a y , a n d w h a t s e n s e t h e y m a k e o f n e w s c i e n c e i n f o r m a t i o n . 6 1 W e d g e . S t u d e n t s ’ p r i o r k n o w l e d g e i n a d o m a i n c a n e f f e c t t h e i r a b i l i t y t o r e m e m b e r i n f o r m a t i o n , a n d i n t e r f e r e w i t h t h e i r a b i l i t y t o m a k e i n f e r e n c e s a b o u t t h e c o n c e p t u a l c o n n e c t i o n s b e t w e e n c o n c e p t s p r e s e n t e d i n t h e i n s t r u c t i o n . P e a r s o n , H a n s o n a n d G o r d o n ( 1 9 7 9 ) e x a m i n e d t h e p r i o r k n o w l e d g e o f s e c o n d g r a d e r s b e f o r e t h e y r e a d a b a s a l r e a d e r o n a t o p i c , t h e n c o m p a r e d s t u d e n t s ’ c o m p r e h e n s i o n s c o r e s w i t h t h e i r p r i o r k n o w l e d g e . T h e y f o u n d t h a t s t u d e n t s w i t h m o r e p r i o r k n o w l e d g e a b o u t t h e s u b j e c t c o u l d r e m e m b e r m o r e a b o u t w h a t t h e y r e a d . S t u d e n t s w i t h l e s s p r i o r k n o w l e d g e , r e m e m b e r e d l e s s . P e a r s o n , H a n s o n a n d G o r d o n c o n c l u d e d t h a t s t u d e n t s w i t h s t r o n g e r s c h e m a f o r t h e t o p i c w i l l c o m p r e h e n d t e x t b e t t e r t h a n w i l l s t u d e n t s w i t h l e s s p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a . T h e s a m e f a c t o r s m a y h a v e a f f e c t e d s t u d e n t s ’ a t t e m p t s t o c o m p r e h e n d c l a s s r o o m i n f o r m a t i o n a n d p r e s e n t a t i o n s . i n t h i s p r e s e n t s t u d y , i t w a s i m p o r t a n t f o r m e t o o b s e r v e s t u d e n t s ’ p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a a b o u t e a c h n e w t o p i c , a n d a n a l y z e t h e p o s s i b l e i n f l u e n c e s s u c h s c h e m e , o r l a c k t h e r e o f , m i g h t h a v e o n s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g s . ' . R o t h ( 1 9 8 5 ) o b s e r v e d n i n e t e e n m i d d l e s c h o o l s t u d e n t s a s t h e y r e a d t e x t a b o u t p h o t o s y n t h e s i s , a n d t r a n s l a t e d t h e i r u n d e r s t a n d i n g a b o u t t h e r e a d i n g s i n t o t h e i r o w n w o r d s i n w r i t i n g , a n d b y a n s w e r i n g r e s e a r c h e r - p o s e d c l i n i c a l i n t e r v i e w q u e s t i o n s . S t u d e n t s w e r e s e l e c t e d b y s t r a t i fi e d r a n d o m s a m p l i n g i n t o t h r e e t r e a t m e n t g r o u p s , e a c h r e a d i n g a d i f f e r e n t k i n d o f t e x t . E a c h g r o u p c o n t a i n e d s t u d e n t s w h o r e a d a b o v e , b e l o w a n d a t g r a d e l e v e i . E a c h s t u d e n t t o o k a p r e t e s t a n d t h e s a m a p o s t t e s t a f t e r t h e r e a d i n g t r e a t m e n t . B o o k s w e r e m a t c h e d i n c o n t e n t c o v e r a g e , r e a d i n g l e v e l a n d l e n g t h o f t e x t . O n e o f t h e t e x t s w a s d e s i g n e d b y R o t h t o e l i c i t c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g b y h e l p i n g s t u d e n t s b e c o m e a w a r e o f t h e i r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s , a n d b e g i n t o u s e n e w s c i e n t i f i c i n f o r m a t i o n t o 6 2 a p p l y , p r e d i c t , a n d e x p l a i n r e a l - w o r l d e v e n t s . T h e o t h e r t w o t e x t s w e r e s t a n d a r d c o m m e r c i a l s c h o o l t e x t s p u b l i s h e d f o r u s e i n c l a s s r o o m l e a r n i n g . R o t h f o u n d t h a t t h e e x p e r i m e n t a l t e x t , d e s i g n e d t o e n h a n c e c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g , w a s m o r e s u c c e s s f u l t h a n t h e c o m m e r c i a l t e x t s . S t u d e n t s l e a r n e d m o r e o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s o f p h o t o s y n t h e s i s u s i n g t h e e x p e r i m e n t a l t e x t t h a n t h o s e w h o u s e d t h e c o m m e r c i a l t e x t s . T h e i m p o r t a n c e o f R o t h ’ s w o r k f o r m y s t u d y w a s h e r f i n d i n g s a b o u t h o w s t u d e n t s a p p r o a c h e d t h e i r l e a r n i n g t a s k s , a n d t h e r o l e t h o s e l e a r n i n g g o a l s p l a y e d i n t h e i r r e a d i n g c o m p r e h e n s i o n . S h e f o u n d t h a t t h e r e a d i n g s t r a t e g y a s t u d e n t u s e d w a s t h e m a i n d e t e r m i n i n g f a c t o r i n h o w w e l l a s t u d e n t u n d e r s t o o d a n d e x p l a i n e d t h e s c i e n t i fi c g o a l c o n c e p t i o n s a t t h e p o s t t e s t . S t u d e n t s u s i n g a c o n c e p t u a l c h a n g e s e n s e - m a k i n g s t r a t e g y ( S t r a t e g y 5 , b e l o w ) w e r e s u c c e s s f u l o n t h e p o s t t e s t n o m a t t e r w h i c h t e x t t h e y r e a d . S t u d e n t s u s i n g o t h e r r e a d i n g s t r a t e g i e s w e r e m o r e s u c c e s s f u l w i t h R o t h ’ s e x p e r i m e n t a l t e x t , b u t c o n s i d e r a b l y l e s s s u c c e s s f u l w i t h t h e c o m m e r c i a l t e x t s . R o t h f o u n d t h a t w h e n t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s s u p p o r t e d s t u d e n t s ’ a t t e m p t s t o u s e c o n c e p t u a l c h a n g e s t r a t e g i e s , s t u d e n t s w e r e i n fl u e n c e d t o u s e t h e s e s t r a t e g i e s , a n d l e a r n m o r e s u c c e s s f u l l y . l o u t l i n e t h e s t r a t e g i e s R o t h f o u n d s t u d e n t s u s i n g t o r e a d a n d c o m p r e h e n d t e x t , a n d t h a t w e r e a g a i n c l a r i f i e d b y A n d e r s o n a n d R o t h ( 1 9 8 8 ) i n T a b l e 2 . 2 . I t s e e m e d l i k e l y t h a t t h e m i d d l e s c h o o l s t u d e n t s i w o u l d o b s e r v e i n m y s t u d y m i g h t d e m o n s t r a t e s i m i l a r l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s t h a t w o u l d i n fl u e n c e t h e i r u n d e r s t a n d i n g s , a n d p l a y a r o l e i n w h a t t h e y l e a r n e d a s a r e s u l t o f c l a s s r o o m e v e n t s . S u m m e r ! F r o m r e s e a r c h e r s ’ r e p o r t s o f c l a s s r o o m l e a r n i n g , i n a n d o u t o f s c i e n c e c l a s s r o o m s , t h e r e a r e s e v e r a l e v e n t s t h a t m i g h t s t r o n g l y i n fl u e n c e s t u d e n t s t o 6 3 T A B L E 2 . 2 7 S T R A T E G I E S U S E D B Y S T U D E N T S T O P R O C E S S A N D C O M P R E H E N D S t r a t a 1 - O v e r r e l i a n c e o n P r i o r n o w l e d g e 2 - O v e r r e l i a n c a o n W o r d s i n T e x t S t r a t e g y 3 - O v e r r e l i a n c e o n U n r e l a t e d F a c t s ; S e p a r a t i o n o f D i s c i p l i n e K n o w l e d a n d R e a l - w o r d K n o w l e g e U s i n g t h i s s t r a t e g y , s t u d e n t s t e n d e d t o i n t e r p r e t t e x t i n t e r m s o f t h e i r r e a l - w o r l d r i o r k n o w l e d g e , a n d u s e d t h a t n o w l e d a s a s o u r c e o f i n f o r m a t i o n , r a t o r t h a n t h e t e x t . S t u d e n t s ’ l e a r n i n g g o a l s w e r e t o f i n i s h t h e t a s k . U s i n g t h i s s t r a t e g y , s t u d e n t s t e n d e d t o f o c u s o n d e t a i l s i n t h e t e x t w i t h o u t m a k i n g s e n s e o f t h e i r m e a n i n g . W o r d s w e r e i s o l a t e d w i t h o u t a n y r e l a t i o n s h i p t o e a c h o t h e r o r t h e s t u d e n t ’ s p r i o r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e . L e a r n i n g o a l s w e r e t o f i n i s h t h e t a s k . h e y p r o d u c e d a c c e p t a b l e a n s w e r s t o q u e s t i o n s a b o u t t h e t e x t , b u t t o t a l l y r e l i e d o n r e a k w o r l d k n o w l e d g e t o a n s w e r r e a l - w o r l d p r o b l e m s . U s i n g t h i s s t r a t e g y , s t u d e n t s w e r e u s u a l y b e t t e r r e a d e r s , a n d h a d h i g h e r g o a l s f o r t h e i r l e a r n i n g t h a n j u s t f i n i s h i n g a t a s k . T h e y t e n d e d t o l e a r n a i s t o f f a c t s a n d a d d t h e m t o m e m o r y w i t h o u t i n t e g r a t i n g t h e m w i t h t h e i r r i o r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e . h e y r e m e m b e r e d f a c t s f r o m t h e l e s s o n s , b u t d i d n o t u s e t h e m w h e n a t t e m p t i n g t o e x p l a i n r e a l - w o r l d e v e n t s h e y r e m e m b e r e d t r i v i a l c o n c e p t s a s w e l l a s t h e y r e m e m b e r e d m a i n i d e a s . T h e y d r e w o n t e x t b o o k s c h e m e t o a n s w e r t e x t b o o k q u e s t i o n s , a n d r e a l - w o r l d s c h e m e t o a n s w e r q u e s t i o n s a b o u t r e a l p h e n o m e n a . 6 4 T A B L E 2 . 2 ( c o n t i n u e d ) S t r a t a 4 - O v e r r e l l a n c e o n U s i n g l t h i s s t r a t e g y , s t u d e n t s w e r e P r i o r n o w l e d g e t o M a k e u s u a l y r e a d i n g a t o r a b o v e g r a d e S e n s e o f D i s c i p l i n a r y l e v e l b u t e x p e c t e d t h e t e x t t o K n o w l e d g e c o n f i r m t h e i r r i o r k n o w l e d g e r a t h e r t h a n c h a l e e n g e a n d m o d i f y i t . T h e s e s t u d e n t s r e m e m b e r e d n e w i n f o r m a t i o n a n d i n t e g r a t e d i t i n t o t h e i r e x i s t i n g s c h e m a , b u t d i s t o r t e d o r i g n o r e d s o m e o f t h e i n f o r m a t i o n t o m a k e i t f i t t h e i r r e a l - w o r l d p r i o r k n o w l e d g e . T h e s e s t u d e n t s o f t e n r e t a i n e d c o n c e p t s f r o m t h e i r p r i o r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e a l o n g w i t h n e w , a n d e v e n c o n t r a d i c t o r y s c i e n t i fi c k n o w l e d g e . S t u d e n t s u s i n g t h i s s t r a t e g y w e r e a b l e t o a b a n d o n r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a n d r e l a c e t h e m w i t h m o r e s c i e n t i f i c t h i n k i n g . T h e y u s e d t h e i r n e w k n o w l e d g e c h a n g e t h e i r s c h e m a , a n d i n t o r a t s t h e n e w k n o w l e d g e w i t h t a i r r e a l - w o r l d p r i o r k n o w l e d g e . T h e y r e c o g n i z e d t h e c o n f l i c t s b e t w e e n n e w a n d o l d t h e o r i e s , a n d a t t e m e d t o u s e t h e i r n e w k n o w l e d g e y a p p l y i n g i t t o r e a l s i t u a t i o n s , a n d e x p l a i n i e d i c t i n g . T h e y w e r e a c t i v e y n v o l v e d i n t r y i n g t o m a k e s e n s e o f t h e t e x t . S t r a t e g y 5 - - . - C o n c e p t u a l C h a n e S t r a t e g ‘ a l i s i n g T e x t K n o w e d g e o t n g e R e a l - W o r l d i d e a s c h a n g e t h e i r c o n c e p t i o n s . W h e n s t u d e n t s d i s a g r e e d w i t h o n e a n o t h e r , o r w i t h t h e t e a c h e r , a n d w e r e a b l e t o d e b a t e t h e i r t h i n k i n g , a n d w h e n t h e y e n g a g e d i n S o c r a t i c k i n d s o f q u e s t i o n i n g d i a l o g u e w i t h t h e t e a c h e r , s t u d e n t s w e r e p e r s u a d e d t o r e c o n s i d e r t h e i r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s . B e i n g f a c e d w i t h t h e p r o p o s i t i o n t h a t t h e i r c o n c e p t i o n s m i g h t n o t a g r e e w i t h s c i e n t i fi c t h o u g h t , a n d b e i n g u n a b l e t o ’ f i t ' n e w c o n c e p t i o n s i n t o t h e i r p r e s e n t s c h e m a i n fl u e n m d s t u d e n t s t o m o d i f y t h e i r c o n c e p t i o n s , a s w e l l . T e a c h e r s m i g h t h e l p s t u d e n t s 6 5 s e e c o n n e c t i o n s b e t w e e n p r e v i o u s l y u n r e l a t e d s t r u c t u r e s , a n d h e l p t h e m r e a c h a s u r p r i s i n g c o n fl u e n c e , i n f l u e n c i n g r e s t r u c t u r i n g . A n d o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o r e fl e c t o n t h e i r t h i n k i n g b y r e s p o n d i n g i n w r i t i n g t o e x p l a n a t i o n q u e s t i o n s , o r g o i n g b a c k t o l o o k a t o l d i d e a s a n d c o m p a r e t h e m w i t h n e w i d e a s , m i g h t h a v e i n fl u e n c e d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . W r i t i n g o f f e r s s u c h r e fl e c t i v e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s , a n d o f f e r s t h e m a w a y t o d i a l o g u e w i t h t h e m s e l v e s a b o u t t h e i r u n d e r s t a n d i n g s . W h e n t e a c h e r s u s e d m e t a p h o r o r a n a l o g y t o e x p l a i n e v e n t s a n d c o n c e p t s , s t u d e n t s c o u l d d r a w f r o m t h e i r p r i o r k n o w l e d g e a n d m o r e e a s i l y fi t n e w k n o w l e d g e i n t o t h e i r e x i s t i n g s t r u c t u r e s , o r a t l e a s t , r e c e i v e g u i d a n c e f o r b u i l d i n g n e w s t r u c t u r e s b a s e d o n w h a t t h e y a l r e a d y u n d e r s t a n d . O p p o r t u n i t i e s t o d i a l o g u e w i t h o t h e r s t u d e n t s a b o u t t h e i r i d e a s , h e l p e d s t u d e n t s m a k e m o r e c o n n e c t i o n s f r o m w h a t t h e y a l r e a d y k n o w t o n e w i n f o r m a t i o n . T h e e x p l o r a t o r y t a l k t h a t s t u d e n t s e x p e r i e n c e d i n s m a l l g r o u p d i a l o g u e m i g h t h a v e i n fl u e n m d t h e m t o r e s t r u c t u r e t h e i r t h i n k i n g . A n d t h e r e i s o v e r w h e l m i n g e v i d e n c e t h a t w h a t t h e t e a c h e r s a i d i n t h e c l a s s r o o m , a n d h o w s h e s a i d i t , i n fl u e n c e d w h a t s t u d e n t s u s e d i n c o n s t r u c t i n g t h e i r n e w s c h e m e a b o u t p h e n o m e n a . S o m e h a v e f o u n d t h a t w h a t t h e t e a c h e r s a i d i s m o r e i m p o r t a n t t h a n s t u d e n t s o w n a c t i v i t i e s a n d e x p e r i e n c e s a l o n e . T e a c h e r s ’ i n t e r p r e t a t i o n s w e r e n e c e s s a r y t o h e l p s t u d e n t s m a k e s e n s e o f t h e i r s c i e n c e e x p e r i e n c e s . T h e t e x t a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s w e r e a l s o i m p o r t a n t f o r h e l p i n g s t u d e n t s t o s e e t h e c o n n e c t i o n s b e t w e e n t h e i r r e a l l i f e e x p e r i e n c e s a n d s c i e n t i fi c t h i n k i n g . F r o m t h e s t u d e n t s i d e o f c l a s s r o o m d y n a m i c i n t e r a c t i o n s , s t u d e n t s ’ p r i o r k n o w l e d g e i n fl u e n c e d h o w m u c h s e n s e t h e y m a d e f r o m t h e i n s t r u c t i o n , a n d t h e i r l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s i n fl u e n c e d h o w t h e y m d a n d m a n i p u l a t e d t h e i n s t r u c t i o n . 6 6 A s I m e n t i o n e d b e f o r e , t h i s l i s t i s n o t e x h a u s t i v e , b u t r e p r e s e n t s t h e e v e n t s t h a t w e r e r e p o r t e d m o s t o f t e n i n t h e s c i e n c e l e a r n i n g l i t e r a t u r e . i n t h i s s t u d y , 1 o b s e r v e d a l l t h e a b o v e c l a s s r o o m e v e n t s , a n d a t t e m p t e d t o f i n d o t h e r s t h a t i d o n o t m e n t i o n h e r e , i n t h e e v e n t t h a t t h e r e a r e o t h e r f a c t o r s t h a t I d i d n o t f i n d i n m y r e v i e w o f t h e l i t e r a t u r e t h a t i n f l u e n c e c l a s s r o o m l e a r n i n g . T h e n e x t q u e s t i o n t h a t l u n d e r t a k e t o a n s w e r w i t h m y l i t e r a t u r e r e v i e w i s h o w I c o u l d d e t e c t c l a s s r o o m i n s t a n c e s o f c o g n i t i v e c o n fl i c t , o r i n f l u e n t i a l t e a c h e r t a l k o r t h e l i k e , w i t h i n t h e c l a s s r o o m e v e n t s . M u c h o f t h e w o r k d o n e t o d a t e i n k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e h a s t a k e n t h e f o r m o f d e s c r i p t i o n , a n d f e w r e s e a r c h e r s h a v e i n t e r p r e t e d t h e m e c h a n i s m s , o r a g e n t s o f c h a n g e , t h r o u g h w h i c h t h e r e s t r u c t u r i n g o c c u r s . B u t s o m e r e s e a r c h e r s h a v e o f f e r e d t h e i r i n f o r m e d o p i n i o n s a b o u t w h a t m i g h t o p e r a t e i n t h e c l a s s r o o m c o n t e x t t o i n fl u e n c e s t u d e n t s t o c h a n g e t h e i r c o n c e p t i o n s . J o h n s o n a n d J o h n s o n ( 1 9 7 9 ) p r o p o s e d t h a t s t u d e n t s a r e i n fl u e n c e d t o c h a n g e t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s t h r o u g h a r g u m e n t o r c o n t r o v e r s y ( s e e a l s o C o n f r e y , 1 9 8 1 ; v o n G l a s e r s f e l d , 1 9 8 4 ; a n d L a w l e r , 1 9 8 1 ) . J o h n s o n a n d J o h n s o n s t a t e d d i s a g r e e m e n t a m o n g s t u d e n t s ’ i d e a s , c o n c l u s i o n s , t h e o r i e s , a n d o p i n i o n s i s a n i m p o r t a n t s o u r c e o f l e a r n i n g i n a l l i n s t r u c t i o n a l s i t u a t i o n s . W h e n o c c u r r i n g w i t h i n f a c i l i t a t i v e c o n d i t i o n s , t h e r e i s e v i d e n c e t h a t s u c h c o n f l i c t s w i l l c r e a t e c o n c e p t u a l c o n f l i c t , f e a l i n o f u n c e r t a i n t y , a n d e p i s t e m i c c u r i o s i t y ; i n c r e a s e a t a n t s ' a c c u r a c y o f c o g n i t i v e p e r s p e c t i v e - t a k i n g ; p r o m o t e s t u d e n t s ' t r a n s i t i o n s f r o m o n e s t a g e o f c o g n i t i v e a n d m o r a l r e a s o n i n g t o a n o t h e r ; I n c r e a s e t h e q u a l i t y o f s t u d e n t s ' e g r o b l e m - s o l v i n g ; a n d , i n c r e a s e s t u d e n t s ’ c r a a t l v e n e s s ( p . ) . R u m e l h a r t a n d N o r m a n ( 1 9 8 1 ) , a n d V o s n i a d o u a n d B r e w e r ( 1 9 8 7 ) , a n t i c i p a t e d t h a t t h e m o s t l i k e l y m e c h a n i s m s t h a t p r o v o k e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g 6 7 i n t h e i r v i e w w e r e S o c r a t i c d i a l o g u e s ( q u e s t i o n i n g ) , a n d a n a l o g i e s , m e t a p h o r s , a n d p h y s i c a l m o d e l s . S o c r a t i c d i a l o g u e s a n d q u e s t i o n i n g h e l p e d i n d i v i d u a l s r e c o g n i z e i n c o n s i s t e n c i e s i n t h e i r p r e s e n t s c h e m a ; a n d a n a l o g i e s , m e t a p h o r s , a n d p h y s i c a l m o d e l s h e l p e d i n d i v i d u a l s r e l a t e p r i o r k n o w l e d g e f r o m a n o t h e r d o m a i n t o t h e n e w k n o w l e d g e . I f c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n s u p p o r t e d c o n c e p t u a l c h a n g e a n d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , i e x p e c t e d t o d e t e c t t h e p r e s e n c e o f c o n t r o v e r s y , S o c r a t i c d i a l o g u e a n d q u e s t i o n i n g , a n d u s e o f m e t a p h o r o r a n a l o g y a n d s u r p r i s e , o r p e r i o d s o f r e f l e c t i o n , b a s e d o n m y l i t e r a t u r e r e v i e w o f t h e d i a l o g i c i n f l u e n c e s o n c o n c e p t u a l c h a n g e . i f s u c h e v e n t s a r e i n f l u e n t i a l i n s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , t h e y m a y e x p r e s s s o m e o f t h e i r i d e a s a b o u t t h e s e e v e n t s i n t h e i r w r i t i n g . E v i d e n c e f o r t h e p r e s e n c e o f s u c h e v e n t s p r o v i d e d t h e c o n f r o n t a t i o n s t o s t u d e n t t h i n k i n g t h a t w e r e a s s o c i a t e d w i t h t h e c o n d i t i o n s P o s n e r a n d h i s c o l l e a g u e s ( 1 9 8 2 ) p r o p o s e d w e r e n e c e s s a r y t o i n f l u e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g : S t u d e n t s m u s t b e d i s s a t i s f i e d w i t h t h e i r e x i s t i n g c o n c e p t i o n s . - A n y n e w c o n c e p t i o n o f k n o w l e d g e m u s t b e u n d e r s t a n d a b l e . - A n e w c o n c e p t i o n m u s t a p p e a r p l a u s i b l e . - A n e w c o n c e p t i o n m u s t b e u s e f u l . F o r t h e p r e s e n t s t u d y , l a t t e m p t e d t o d o c u m e n t s t u d e n t d i s s a t i s f a c t i o n s w i t h t h e i r e x i s t i n g c o n c e p t i o n s w h e n I f o u n d e x p r e s s i o n s o f d i s s a t i s f a c t i o n s a n d c o n s i d e r a t i o n s , u n c e r t a i n t i e s , a n d g r a p p l i n g w i t h c o n fl i c t i n g i d e a s i n t h e i r w r i t i n g — q u e s t i o n i n g o f t h e i r i d e a s , i n c o n s i s t e n c i e s i n t h e i r e x p l a n a t i o n s , u n f i n i s h e d s e n t e n c e s , c r o s s - o u t s a n d i n s e r t s ( A m m o n & A m m o n , 1 9 8 7 ) . S u c h w r i t i n g o f t e n p r e c e d e s s o m e r e s o l u t i o n a n d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . T o h e l p m e i n t e r p r e t t h e s e w r i t i n g i d i o s y n c r a s i e s a s e x p r e s s i o n s o f d i s s a t i s f a c t i o n , l 6 8 p e r i o d i c a l l y i n t e r v i e w e d t a r g e t s t u d e n t s a b o u t w h a t t h e y w e r e t h i n k i n g d u r i n g t h e i r w r i t i n g , a n d w h y t h e y t h o u g h t t h e y w r o t e i n t h e w a y s t h e y d i d . A n o t h e r e v e n t t h a t c o u l d o f f e r e v i d e n c e f o r t h e m e c h a n i s m s a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i s t h e t e a c h e r ’ s t a l k i t s e l f . A c c o r d i n g t o R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h ( 1 9 8 6 ) , t e a c h e r s w h o w e r e s u c c e s s f u l a t g e t t i n g s t u d e n t s t o c h a n g e t h e i r r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e a n d c o m m o n s e n s e c o n c e p t i o n s a b o u t s c i e n c e u s e s y s t e m a t i c a l l y d i f f e r e n t v e r b a l b e h a v i o r s i n t h e i r c l a s s r o o m s . ( 1 ) T h e y a s k e d q u e s t i o n s t h a t e l i c i t e d s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e m e s s e n g e r s ; 2 ; ; n i t r a t e s ; ( 2 ) T h e s e t e a c h e r s f o c u s e d t h e i r t a l k o n t h e c r i t i c a l “ w h y s " o f s c i e n c e c o n c e p t s a t a m e a n i l l e v e l — m a k i n g e a c h p i e c e o f i n f o r m a t i o n i m p o r t a n t , a n d t t i n g i t t o g e t h e r w i t h o t h e r i m p o r t a n t p i e c e s . ( 3 ) T h e y r e s p o n d e d t o s t u d e n t s t a t e m e n t s w i t h “ w h y " q u e s t i o n s w h e n t h e y a r e i n c o r r e c t o r i n c o m p l e t e . ( 4 ) T h e y b a l a n w d o p e n - e n d e d v e r b a l i n t e r a c t i o n s w i t h d i r e c t e d , s t r u c t u r e d d i s c u s s i o n s l e a d i n g t o c l o s u r e a n d c c a r r ‘ l s e n s u s a b o u t w h y c e r t a i n a n s w e r s w e r e b e t t e r t h a n e r s . ( 5 ) T h e y p r o v i d e d p r a c t i c e f o r s t u d e n t s t o a p p l y t h e i r n e w c o n c e p t i o n s t o a v a r i e t y o f r e a l - w o r l d s i t u a t i o n s . R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h ( 1 9 8 6 ) p o i n t e d o u t t h a t t h e t e x t a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s n e e d t o e m p h a s i z e c r i t i c a l p o i n t s i n t h e l e s s o n a s w e l l . T h e t e a c h e r i n t h e p r e s e n t s t u d y p e r f o r m e d t e a c h i n g a c t s s i m i l a r t o t h o s e R o t h a n d h e r c o l l e a g u e s i d e n t i fi e d a s b e i n g s u c c e s s f u l i n g e t t i n g s t u d e n t s t o c h a n g e t h e i r c o n c e p t i o n s . i f s u c h a c t s a r e a s s o c i a t e d w i t h i n s t a n c e s o f s t u d e n t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , i c a n p r o v i d e m o r e e v i d e n c e t o s t r e n g t h e n t h e i m p o r t a n c e o f c e r t a i n i n f l u e n t i a l t e a c h e r b e h a v i o r s , a n d t h e s t r u c t u r e o f t h e t e x t a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s f o r s c i e n c e l e s s o n s . M i n s t r e l l ( 1 9 8 4 ) s u p p o r t e d R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h ’ s ( 1 9 8 6 ) c o n t e n t i o n s t h a t t e a c h e r t a l k , t e x t , a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s n e e d t o e m p h a s i z e 6 9 t h e c r i t i c a l p o i n t s i n l e s s o n s . M i n s t r e l l f o u n d i n h i s h i g h s c h o o l p h y s i c s c l a s s r o o m s t h a t s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s o f t e n c o n t i n u e d t o e x i s t e v e n a f t e r i n s t r u c t i o n . H e n o t i c e d t h a t s t u d e n t s c o u l d g i v e c o r r e c t r e s p o n s e s t o q u e s t i o n s , b u t f a i l e d t o t r a n s f e r t h e i d e a s t o a p p l i c a t i o n s i n n e w c o n t e x t s . H e a s s u m e d t h a t w h e n s t u d e n t s c o n c e p t u a l s t r u c t u r e s d i d n o t c h a n g e t o a c c o m m o d a t e n e w i d e a s , t h e s t u d e n t s o o n f o r g o t m e a n i n g l e s s i d e a s t h a t w e r e l e a r n e d b y r o t e . M i n s t r e l l e x p e r i m e n t e d w i t h d i f f e r e n t f o r m s o f i n s t r u c t i o n t o h e l p h i s s t u d e n t s a r t i c u l a t e t h e i r i n i t i a l r e a l - w o r l d i d e a s a b o u t p h y s i c s , t h e n p r e s s e d s t u d e n t s t o r e s o l v e t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e i r r e a l - w o r l d e x p l a n a t i o n s a n d m o r e s c i e n t i fi c e x p l a n a t i o n s f r o m e x p e r i m e n t s a n d t e x t . M i n s t r e l l p r o p o s e d t h a t m a k i n g s t u d e n t s a w a r e o f t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s , t h e n j u x t a p o s i n g d i f f e r e n t e x p e r i e n c e s r e l a t e d t o t h o s e i d e a s , w h i l e e n c o u r a g i n g s t u d e n t s t o r e s o l v e d i s c r e p a n c i e s b e t w e e n t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s a n d t h e i r e x p l a n a t i o n s i n d i f f e r e n t c o n t e x t s , h e l p e d s t u d e n t s c h a n g e t h e i r c o n c e p t u a l s t r u c t u r e a b o u t p h e n o m e n a . i - I e r e a s o n e d t h a t f i r s t h a n d e x p e r i e n c e s t h a t a r e r e l a t e d t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a r e n e c e s s a r y f o r s t u d e n t s t o r e c o g n i z e t h e i r o w n f a u l t y t h i n k i n g a n d b e g i n t o r e v i s e i t . M i n s t r e l l e m p h a s i z e d P i a g e t ’ s ( 1 9 5 8 ) t h e o r y t h a t r e a s o n i n g f r o m t h e c o n c r e t e t o t h e a b s t r a c t i s e a s i e r t h a n f r o m t h e a b s t r a c t t o t h e c o n c r e t e . T h u s , M i n s t r e l l d e s i g n e d h i s i n s t r u c t i o n t o p r e s e n t c o n c r e t e fi r s t h a n d e x p e r i e n c e b e f o r e h e p r e s e n t e d m o r e a b s t r a c t s i t u a t i o n s . H e f o u n d t h a t s t u d e n t s a l s o n e e d e d o p p o r t u n i t i e s t o t h i n k a n d t a l k t h r o u g h e x a m p l e s t h a t r e q u i r e e x p l a n a t i o n s u s i n g s c i e n t i f i c k n o w l e d g e t o h e l p t h e m a t t a c h t h e i r u n d e r s t a n d i n g s t o o t h e r c o n c e p t s a n d c o n t e x t s . M i n s t r e l l d r e w i n f e r e n c e s f r o m h i s s e r i e s o f p h y s i c s i n s t r u c t i o n i n v e s t i g a t i o n s w i t h s i x i n s t r u c t i o n a l p r i n c i p l e s f o r t e a c h i n g f o r c o n c e p t u a l c h a n g e : 7 0 ( 1 ) E n g a g e t h e s t u d e n t s ' i n i t i a l c o n c e p t i o n s . H e l p s t u d e n t s v e r b a l i z e a n d b e a w a r e o f t h e i r i n i t i a l r e a l - w o r l d k n o w l e d g e a b o u t t h e s u b j e c t . T e a c h e r s n e e d t o a l s o b e a w a r e o f t h e s e i d e a s . ( 2 ) P r o v i d e s e v e r a l l a b o r a t o r y a c t i v i t i e s , d e m o n s t r a t i o n s , a n d o t h e r e x p e r i e n c e s W t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s . T h e s e e x p e r i e n c e s s h o u l d b e f i r s t h a n d a n d c o n c r e t e , a n d c o n s i s t e n t w i t h e a r l i e r i d e a s t o c o n f i r m t h e m , i n c o n s i s t e n c y m a y h e l p t h e m r e t h i n k t h e i r i d e a s . ( 3 ) P r o v i d e o p p o r t u n i t i e s f o r d i s c u s s i o n s t h a t e n c o u r a g e s t u d e n t s t o r e s o l v e d i s c r e p a n c i e s b e t w e e n t h e i r i n i t i a l r e a l - w o r i d c o n c e p t i o n s a n d t h e i r o b s e r v a t i o n s . M o s t s t u d e n t s n e e d g u i d a n c e a n d s u p p o r t t o r e s o l v e s u c h d i s c r e p a n c i e s . ( 4 ) S e q u e n c e t h e i n s t r u c t i o n t o b e g i n w i t h a c c e s s i b l e , c o n c r e t e i d e a s a n d e x p e r i e n c e s , a n d g r a d u a l l y b u i l d t o w a r d i d e a s t h a t r e q u i r e m o r e a b s t r a c t t h i n k i n g . ( 5 ) P r o v i d e s t u d e n t s w i t h r e p e a t e d O p p o r t u n i t i e s t o r e u s e t h e i r n e w i d e a a r g u m e n t s , r e v i e w t h e m , a n d a p p l y t h e m i n n e w c o n t e x t s . T h i s p r o v i d e s s t u d e n t s w i t h a n e t w o r k o f i n t e g r a t e d , l o g i c a l l y c o n s i s t e n t i d e a s . _ ( 6 ) S t u d e n t s b e g i n i n s t r u c t i o n w i t h d i f f e r e n t i n i t i a l c o n c e p t i o n s , a n d r e a s o n i n g a b i l i t i e s . T h e i n s t r u c t i o n s h o u l d a t t e m p t t o m a t c h t h e s e l i m i t s . T h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s u s e d i n t h e m a t t e r a n d m o l e c u l e s u n i t f o r t h i s p r e s e n t s t u d y w e r e d e s i g n e d t o e n c o u r a g e s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e t h i n k i n g b y p r o v i d i n g o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o w r i t e a n d t a l k a b o u t t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s , t h e n c o m p a r e t h e i r c o n c e p t i o n s w i t h s c i e n t i fi c k n o w l e d g e , m a k e o b s e r v a t i o n s f r o m c o n c r e t e e x p e r i e n c e s , a n d d i s c u s s t h e i r n e w t h i n k i n g 7 1 w i t h t h e t e a c h e r i n l a r g e g r o u p d i s c u s s i o n , a n d w i t h o t h e r s t u d e n t s i n s m a l l g r o u p p r o b l e m - s o l v i n g a c t i v i t i e s . T h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s u s e d i n t h i s s t u d y m i g h t h a v e c o n t r i b u t e d t o s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . I t w a s i m p o r t a n t f o r m e t o o b s e r v e h o w s t u d e n t s r e s p o n d e d t o a n d i n t e r a c t e d w i t h t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s t o u n d e r s t a n d t h e i n f l u e n c e t h e s e m a t e r i a l s m i g h t h a v e o n s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g . S u m m a r y B a s e d o n t h e s c i e n c e l e a r n i n g l i t e r a t u r e , w h e n c o n d i t i o n s w e r e r i g h t f o r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t o o c c u r , s e v e r a l e l e m e n t s o f i n s t r u c t i o n w e r e a l s o p r e s e n t : S t u d e n t s f e l t d i s s a t i s f i e d w i t h t h e i r p r e s e n t c o n c e p t i o n s , a n d s a w n e w c o n c e p t i o n s a s m o r e p l a u s i b l e a n d u s e f u l ; t h e t e a c h e r c o n f r o n t e d s t u d e n t s w i t h t h e i r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s , a s k i n g “ w h y ' q u e s t i o n s , a n d c h a l l e n g i n g s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s ; a n d t h e t e a c h e r a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s p r o v i d e d o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o c o n f r o n t t h e i r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s b y e x p l a i n i n g t h e i r e x p e r i e n c e s a n d u s i n g n e w i d e a s i n v a r i e d c o n t e x t s . I f t h e s e c l a s s r o o m c o n d i t i o n s a r e n e c e s s a r y t o i n d u c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , t h e t e a c h e r ’ s u s e o f c o n t r o v e r s y , q u e s t i o n i n g , m e t a p h o r a n d a n a l o g y i n h e r c l a s s r o o m d i s c o u r s e a n d i n s t r u c t i o n i n m y s t u d y m i g h t b e r e l a t e d t o s t u d e n t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . A n d s t u d e n t s ’ w r i t i n g s m i g h t s h o w t h e i r d i s s a t i s f a c t i o n s w i t h e x i s t i n g c o n c e p t i o n s , a n d h o w t h e y c o n s i d e r n e w c o n c e p t i o n s . A s t h e t e a c h e r s e n l i s t e d a c o n c e p t u a l c h a n g e t e a c h i n g s t r a t e g y t o e x p o s e s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s , a n d m a d e s t u d e n t s a w a r e o f t h e i r s a n d o t h e r s ' a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s t h r o u g h d i s c u s s i o n a n d d e b a t e , t h e y m i g h t h a v e c r e a t e d c o g n i t i v e c o n f l i c t a n d g u i d e d s t u d e n t s ' c o g n i t i v e a c c o m m o d a t i o n . S i n c e C o b b a n d S t e f f e ( 1 % 3 ) f o u n d t h a t s t u d e n t s m i g h t r e o r g a n i z e t h e i r t h i n k i n g d u r i n g p e r i o d s o f a p p a r e n t i n a c t i v i t y a n d r e f l e c t i o n , 7 2 t h e w r i t i n g t h a t s t u d e n t s d o i n s c i e n c e m i g h t p r o v i d e o p p o r t u n i t i e s f o r r e fl e c t i o n , i n fl u e n c e r e - t h i n k i n g , a n d p r o v i d e e v i d e n c e t h a t r e s t r u c t u r i n g h a s o c c u r r e d . T h e e v i d e n c e f o r c o g n i t i v e c o n f l i c t a n d r e f l e c t i o n o f s o m e s o r t , i f i c a n a s s o c i a t e i t w i t h s t u d e n t s ' d e m o n s t r a t e d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i n t h e i r w r i t i n g , m i g h t p r o v i d e f u r t h e r i n t e r p r e t a t i o n o f t h e m e c h a n i s m s t h a t i n fl u e n c e s t u d e n t s t o r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e t o w a r d m o r e s c i e n t i fi c c o n c e p t i o n s . I n t h e p r e s e n t s t u d y , l c r o s s - r e f e r e n c e d i n s t a n c e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t h a t i f o u n d i n s t u d e n t s ’ w r i t i n g w i t h t h e c l a s s r o o m e v e n t s t h a t l s u s p e c t e d m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . T o m y k n o w l e d g e , f e w r e s e a r c h e r s h a d r e p o r t e d t h e i r a t t e m p t s t o m a k e s u c h c o n n e c t i o n s . T h e w a t e r s f o r m y v o y a g e w e r e e s s e n t i a l l y u n c h a r t e d : i f o u n d f e w p r e v i o u s s t u d i e s c o n n e c t i n g c l a s s r o o m e v e n t s a n d i n s t a n c e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t o g u i d e m y i n v e s t i g a t i o n . M i n s t r e l l ' s ( 1 9 8 4 ) a n d A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) w o r k d e m o n s t r a t e d c o n n e c t i o n s b e t w e e n c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n a n d c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g . R o t h ’ s ( 1 9 8 5 ) w o r k e s p e c i a l l y p r o v i d e d s o m e i n s i g h t i n t o h o w s t u d e n t s m a k e u s e o f t e x t i n f o r m a t i o n t o l e a r n s c i e n c e c o n c e p t s , a n d t h a t i n f o r m a t i o n m i g h t e x t e n d t o c l a s s r o o m l e a r n i n g e v e n t s a s w e l l . O n e s t u d y d e s c r i b e d a s t u d e n t ’ s t h i n k i n g c h a n g e s a s a r e s u l t o f w r i t t e n d i a l o g u e w i t h t h e t e a c h e r ( S t a t o n , 1 9 8 8 ) . I n h e r s t u d y , S t a t o n a n a l y z e d h e r d a t a b y c h a r t i n g t h e s t u d e n t ’ s w r i t t e n c o m m e n t s o v e r t i m e , a n d o v e r l a y i n g t h o s e c o m m e n t s t o c o i n c i d e w i t h t h e t e a c h e r ’ s w r i t t e n c o m m e n t s . i n t h i s w a y , s h e w a s a b l e t o s e e a c o n n e c t i o n b e t w e e n w h a t t h e t e a c h e r w r o t e , a n d w h a t t h e s t u d e n t e v e n t u a l l y w r o t e a b o u t h i s u n d e r s t a n d i n g o f e v e n t s i n m a t h . I w a s a b l e t o a p p l y s o m e o f S t a t o n ’ s m e t h o d s t o o r g a n i z e w h a t s t u d e n t s s a i d o v e r t i m e a b o u t t h e s a m e c o n c e p t s . F i g u r e 2 . 7 i s a c h e r t u s e d b y S t a t o n a n d h e r m u m m m ” n w w W " ’ 5 7 3 c o l l e a g u e s ( 1 9 8 8 ) t o t r a c k a s t u d e n t ’ s a n d t e a c h e r ’ s t h e m a t i c m o v e m e n t s i n o n e t o p i c o v e r t i m e a n d j o u r n a l i n t e r a c t i o n s . T h e c h a r t a l l o w s t h e r e s e a r c h e r t o i n d i c a t e r e p e a t e d s t a t e m e n t s t h a t t h e s t u d e n t m a d e a b o u t t h e s a m e T M M M u fl T w i c e l a c e r a t i o n s I S I I I S I I I S S S O ‘ S S O S S O S S N I S O I S I K W M B I ’ W ‘ I I ” . m w w l fl l b m ‘ / 5 ' . s n o w 2 2 ” 3 ' 4 1 q u t h “ — 4 ‘ m u n . z H u m e / M l t h P u m c a d m fl m u l d m w w a 3 h M ‘ I M M M N I fl fl - J ' F i g z t g g ) 2 . 7 T h e m a t i c M o v e m e n t s a n d T o p i c s i n M a t h ( f r o m S t a t o n , e t a l . , 1 9 8 8 , p . i n f o r m a t i o n , a n d g r o w t h o f t h e t o p i c i n t o n e w e l a b o r a t i o n s . F i g u r e 2 . 8 i s o n e o f t h e c h a r t s I u s e d t o f o l l o w s t a t e m e n t s a n d c o n c e p t i o n s t h e s t u d e n t r e t u r n e d t o t i m e a f t e r t i m e i n h i s w r i t i n g . B y f o l l o w i n g a s t u d e n t ’ s r e p e a t e d s t a t e m e n t s a n d e l a b o r a t i o n s o n a c o n c e p t o v e r t i m e , I d e t e c t e d c h a n g e s i n t h i n k i n g i n d i c a t e d i n t h e e l a b o r a t i o n s . I n t h e c h a r t i n F i g u r e 2 . 8 t h e s t u d e n t r e p e a t e d l y m e n t i o n e d t h e m o t i o n o f m o l e c u l e s , a n d s h o w e d a c h a n g e i n h i s t h i n k i n g a b o u t m o t i o n s o f m o l e c u l e s o v e r t i m e . H e m a y a l s o h a v e s h o w n e l a b o r a t i o n a n d w e a k r e s t r u c t u r i n g i n h i s a d d i t i o n o f m o r e i n f o r m a t i o n , m o r e d e t a i l s , o r e v e n f u r t h e r c l a s s i f y i n g t h e c o n c e p t ( s e e d e fi n i t i o n s , p a g e 2 1 ) . I m e d C h i , G l a s e r , a n d R e e s ' ( 1 9 8 2 ) m e t h o d s f o r c o n s t r u c t i n g s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s t o a s s e s s c o g n i t i v e s t r u c t u r e b e f o r e , d u r i n g , a n d a f t e r i n s t r u c t i o n . W h e n I f o u n d e v i d e n c e o f s t u d e n t s ’ e l a b o r a t i o n s b a s e d o n a c o n s t r u c t e d s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k , I f u r t h e r s t u d i e d t h e s t u d e n t ’ s 7 4 S t a l l e d : J o e . C O N C E P T I O N S A B O U T M O L E C U L E S P r o u s t M i n t - a n e w H d e u i u l - ‘ n e w r i a “ n e w fl e d - e m i t “ . “ n e w “ g o n e - fl u e a c i d s o l e - fl a n k . . . “ ' I n . . . " m ‘ m m m u m a m a s M o t h e r i l l - I L ' s p e c k o f t h s t k i n d o f ‘ . W M R H Z O “ h m W h i n e " e v i d e n t - “ i i . u n d a t i a ’ e z d o n e t M i n u t e s - n e e “ l a m - " d e e d s ! n o v e i n r o c k u h a ‘ t i ' s c l o e e d z t h e t e ‘ a n e Z a n e - a d u l t ” M u m - t a u fi l m - e m a i l . b ‘ c m - O M m u s - o b t a i n . W h o m M i s fi t - t w e e n u d e o d o h e h n m “ M o r e ! “ . - . ° M d i fl n y i t h ' t f i e h a n t “ . . . “ h o u s e " 3 0 ' . t h m e d - n u d e s W h i t - e t a h i m - d e c i l e s F i g u r e 2 . 8 S t u d e n t J o s e ’ s c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l e s a c r o s s t i m e i n t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t . t h i n k i n g c h a n g e s t o d e t e c t i n s t a n c e s o f r e s t r u c t u r i n g . I t h e n o v e r l a i d t h e d a t a a b o u t s t u d e n t t h i n k i n g c h a n g e s s h o w n i n t h e s t u d e n t ' s w r i t i n g w i t h c l a s s r o o m e p i s o d e s t h a t m i g h t h a v e p r o v i d e d o p p o r t u n i t i e s f o r h i m t o e x p e r i e n c e c o g n i t i v e c o n f l i c t a n d r e f l e c t i o n , o r o t h e r i n s t r u c t i o n a l e v e n t s . I w a s a b l e t o o b s e r v e s t u d e n t r e s p o n s e s t o n e w i d e a s d u r i n g v i d e o t a p e d c l a s s r o o m s e s s i o n s , a n d p r i m a r i l y d u r i n g s m a l l g r o u p i n t e r a c t i o n s w i t h p e e r s . T h e s e r i c h s o u r c e s o f d a t a p r o v i d e d s e v e r a l v i e w s o f p o s s i b l e s t u d e n t t h i n k i n g p r o c e s s e s . I u s e d S t a t o n ' s m e t h o d s o f j o u r n a l w r i t i n g a n a l y s i s t o o b s e r v e e v i d e n c e f o r t h e c o n c e p t i o n s t h a t s t u d e n t s i d e n t i fi e d , a n d C a r e y ’ s ( 1 9 8 5 a ; s e e p a g e 4 2 , t h i s d o c u m e n t ) a s s e r t i o n s a b o u t t h e e v i d e n c e f o r r e s t r u c t u r i n g t o a n a l y z e t h e p r e s e n c e o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . T h e n S t a t o n ’ s m e t h o d s h e l p e d m e t h i n k a b o u t h o w I m i g h t o v e r l a y s t u d e n t s ' c o n c e p t i o n s t o c o i n c i d e w i t h e v e n t s i n t h e c l a s s r o o m i n c h a r t f o r m . R o t h , A n d e r s o n a n d S m i t h ’ s ( 1 9 8 6 ) , R o t h ’ s ( 1 9 8 5 ) , A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) , a n d M i n s t r e l l ’ s ( 1 9 8 4 ) w o r k h e l p e d g u i d e t h e 7 5 a n a l y s i s o f s t u d e n t l e a r n i n g s t r a t e g i e s , c l a s s r o o m e v e n t s , t e a c h e r t a l k , a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s t h a t m i g h t i n f l u e n c e c o n c e p t u a l c h a n g e . S u m m a r y T h e l i t e r a t u r e i n d i c a t e d t h a t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i s a u s e f u l m e t a p h o r f o r t h i n k i n g a b o u t h o w k n o w l e d g e c h a n g e s . K n o w l e d g e b e c o m e s r e s t r u c t u r e d g l o b a l l y a n d w i t h i n a d o m a i n , a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n . B o t h w e a k a n d r a d i c a l f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g a r e f o u n d a s a r e s u l t o f l e a r n i n g i n s c i e n c e . R a d i c a l r e s t r u c t u r i n g t a k e s t h e f o r m o f c h a n g e s i n c o r e c o n c e p t s , p r i n c i p l e s , a n d t h e o r i e s d r i v i n g t h e s t r u c t u r e ’ s o r g a n i z a t i o n . M o r e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i s t h e s a m e a s c o n c e p t u a l c h a n g e . C o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g i s o f t e n d i f f i c u l t f o r s t u d e n t s , b e c a u s e i t r e q u i r e s t h a t t h e y a d o p t n e w w a y s o f l o o k i n g a t t h e w o r l d . A s s t u d e n t s a t t e m p t t o l e a r n n e w c o n c e p t s i n s c i e n c e , t h e y m a y o r m a y n o t r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e t o a c c o m m o d a t e n e w i n f o r m a t i o n . B e c a u s e t h i s k i n d o f c o n c e p t u a l c h a n g e i s o f t e n d i f fi c u l t f o r l e a r n e r s , t h e p r o c e s s e s o f s u c h c h a n g e s n e e d f u r t h e r s t u d y f o r t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s t o b e t t e r u n d e r s t a n d h o w k n o w l e d g e a c q u i s i t i o n p r o c e s s e s p r o c e e d , a n d h o w w e m i g h t i m p r o v e s t u d e n t s ’ o p p o r t u n i t i e s f o r c h a n g e s t o o c c u r . T h e l i t e r a t u r e r e v e a l e d t h a t s t u d e n t s ’ w r i t i n g s h o w e d t h e i r a t t e m p t s a t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d c a n b e u s e d t o o b s e r v e s t u d e n t s ’ t h i n k i n g c h a n g e s o v e r t i m e . S o m e r e s e a r c h e r s r e p o r t s u c c e s s u s i n g w r i t i n g t o f o l l o w s t u d e n t s ’ e l a b o r a t i o n s o n t o p i c s , a n d t h e u s e o f s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s t o g r a p h i c a l l y p i c t u r e s t u d e n t s ' p o s s i b l e s c h e m a a b o u t c o n c e p t s . B y c o m b i n i n g t h e s e t e c h n i q u e s , I w a s a b l e t o f o l l o w t h e c h a n g e s i n s t u d e n t s p o s s i b l e s c h e m a a c r o s s l e s s o n s i n m a t t e r a n d m o l e c u l e s i n t h i s s t u d y , a n d c h a r t t h e i r o c c u r r e n c e s i n c o n j u n c t i o n w i t h c l a s s r o o m e v e n t s . . . . 7 6 T h e l i t e r a t u r e p r o v i d e d c l u e s a b o u t w h a t c l a s s r o o m e v e n t s m i g h t i n f l u e n c e s t u d e n t s t o r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e . O n t h e t e a c h e r a n d t e x t s i d e o f t h e e q u a t i o n l i e c o g n i t i v e c o n fl i c t , q u e s t i o n i n g , a r g u m e n t a n d c o n t r o v e r s y , u s e o f m e t a p h o r a n d a n a l o g y , o p p o r t u n i t i e s f o r r e f l e c t i o n t h r o u g h w r i t i n g a n d d i a l o g u e w i t h o t h e r s t u d e n t s , a n d t e a c h e r ’ s i n t e r p r e t a t i o n o f e v e n t s , t e a c h e r g u i d a n c e , a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s s u p p o r t . O n t h e s t u d e n t s i d e o f t h e e q u a t i o n l i e s t u d e n t s ’ p r i o r k n o w l e d g e , a n d t h e i r l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s t o i n fl u e n c e h o w t h e y r e s p o n d t o c l a s s r o o m e v e n t s . T h e o b s e r v a t i o n o f c l a s s r o o m e v e n t s w a s b a s e d o n t h e s e p o s s i b l e o c c u r r e n c e s t o s e e i f a n y o f t h e s e v a r i a b l e s m i g h t r e l a t e t o s t u d e n t s c h a n g e s i n k n o w l e d g e . T h e p r e s e n t s t u d y b u i l d s o n t h e k n o w l e d g e w e h a v e a b o u t h o w w r i t i n g d i s p l a y s t h i n k i n g , a n d t h e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n k n o w l e d g e o f w r i t i n g a n d k n o w l e d g e a b o u t c o n t e n t . T h i s s t u d y p r o v i d e s m o r e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e u s e f u l n e s s o f c o n s t r u c t i n g s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r u n d e r s t a n d i n g t h e c o n c e p t u a l s t r u c t u r e o f s t u d e n t k n o w l e d g e . M o s t i m p o r t a n t , t h e p r e s e n t s t u d y b u i l d s o n t h e k n o w l e d g e t h a t r e s e a r c h e r s a n d e d u c a t o r s p o s s e s s a b o u t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g b y p r o v i d i n g f u r t h e r a c c o u n t s a n d d e s c r i p t i o n s o f k n o w l e d g e a c q u i s i t i o n p r o c e s s e s i n t h e d o m a i n o f s i x t h g r a d e l e a r n i n g a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r . I t d e s c r i b e s t h e c h a n g e s t h a t o c c u r a s s t u d e n t k n o w l e d g e d e v e l o p s , a n d i l l u m i n a t e s s o m e o f t h e m e c h a n i s m s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h t h e s e d e v e l o p m e n t a l c h a n g e s . C h a p t e r 3 M E T H O D S m a n u a l T h e p u r p o s e o f i n i t i a t i n g t h i s s t u d y w a s t o o b s e r v e i f s t u d e n t s ’ w r i t i n g i n t h e c l a s s r o o m r e v e a l s s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g a n d m i s u n d e r s t a n d i n g o f s c i e n c e c o n c e p t s . A n o t h e r p u r p o s e f o r t h e s t u d y w a s t o l o o k f o r c l a s s r o o m e v e n t s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . M i d d l e s c h o o l s t u d e n t s i n a s c i e n c e c l a s s w e r e o b s e r v e d a s t h e y p a r t i c i p a t e d i n t h e s e c o n d y e a r o f a l a r g e r s t u d y i n v e s t i g a t i n g p r o b l e m s o l v i n g t h r o u g h c o l l a b o r a t i o n , h e a d e d b y C h a r l e s A n d e r s o n a n d A n n e m a r i e P a l i n s c a r . A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r w e r e i n v e s t i g a t i n g a c c o u n t s o f l e a r n i n g a n d p r o b l e m s o l v i n g b y m i d d l e s c h o o l s t u d e n t s . T h e y w e r e i n t h e p r o c e s s o f d e v e l o p i n g i n s t r u c t i o n a l s t r a t e g i e s a n d m a t e r i a l s t o i m p r o v e s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l u n d e r s t a n d i n g s a n d a b i l i t i e s t o r e g u l a t e t h e i r o w n l e a r n i n g . A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r , a n d s e l e c t e d t e a c h e r s , t a u g h t a r e v i s e d u n i t o n M a t t e r a n d M o l e c u l e s ( B e r k h e i m e r , A n d e r s o n , a n d B l a k e s l e e , 1 9 9 0 ) t h a t i n t e g r a t e d c o n t e n t a n d c o l l a b o r a t i v e p r o b l e m s o l v i n g a c t i v i t i e s . D u r i n g t h e i n s t r u c t i o n , s t u d e n t s w r o t e a b o u t t h e i r t h i n k i n g . I o b s e r v e d t h i s w r i t i n g t o a n s w e r m y r e s e a r c h q u e s t i o n s . T o h e l p a n s w e r t h e f i r s t q u e s t i o n a b o u t w h e t h e r s t u d e n t s ’ w r i t i n g s h o w s t h e i r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d t o w h a t e x t e n t , a n d t h e s e c o n d q u e s t i o n a b o u t t h e p o s s i b l e m e c h a n i s m s i n c l a s s r o o m e v e n t s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , I c o l l e c t e d t h e f o l l o w i n g d a t a : 7 8 ( 1 ) S t u d e n t w r i t i n g a b o u t c o n t e n t b e f o r e , d u r i n g , a n d a f t e r t h e l e s s o n u n i t o n M a t t e r a n d M o l e c u l e s . ( 2 ) C l i n i c a l i n t e r v i e w s w i t h s i x t a r g e t s t u d e n t s a b o u t t h e c o n t e n t b e f o r e a n d a f t e r t h e u n i t o f i n s t r u c t i o n , a n d a b o u t t h e i r p e r c e p t i o n s o f w r i t i n g b e f o r e , d u r i n g a n d a f t e r i n s t r u c t i o n . ( 3 ) V i d e o t a p e s o f c l a s s r o o m l e s s o n s o f b o t h w h o l e g r o u p , a n d t w o s m a l l t a r g e t g r o u p s , a n d w r i t t e n s u m m a r i e s o f c l a s s r o o m o b s e r v a t i o n s r e c o r d e d d u r i n g t h e l e s s o n s . ( 4 ) I n t e r v i e w w i t h t h e t e a c h e r t o u n d e r s t a n d h e r p u r p o s e s , g o a l s , a n d h o w s h e p e r c e i v e d t h e l e s s o n s h o u l d b e t a u g h t . ( 5 ) A l l t e x t m a t e r i a l s u s e d b y t h e s t u d e n t s . W . T o a n s w e r t h e f i r s t q u e s t i o n a b o u t w h e t h e r s t u d e n t s s h o w e d i n t h e i r w r i t i n g t h e y w e r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e , a n d h o w m u c h , I n e e d e d t o a s s u r e t h a t w h a t s t u d e n t s w r o t e w a s c l o s e t o w h a t t h e y w e r e t h i n k i n g . I b e g a n b y o b s e r v i n g t h e i d e a s s t u d e n t s w r o t e i n t h e i r l e s s o n s . I c o l l e c t e d a l l o f t h e w r i t i n g s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d t o c o m p l e t e t h e i r M a t t e r a n d M o l e c u l e s a c t i v i t y b o o k l e t s a n d l e s s o n u n i t r e q u i r e m e n t s , a n d s a m p l e s o f s t u d e n t w r i t i n g a b o u t c o n t e n t b e f o r e a n d a f t e r i n s t r u c t i o n o n a p r e t e s t a n d p o s t t e s t . P r o p o s e d s c h e m a w e r e c o n s t r u c t e d f o r t h e c o n c e p t s s t u d e n t s i d e n t i fi e d , u s i n g s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s b a s e d o n t h e c o n c e p t s s t u d e n t s ’ i d e n t i fi e d w h e n t h e y w r o t e t h e i r i d e a s a b o u t c o n t e n t . F o r s i x t a r g e t s t u d e n t s , I c o m p a r e d w h a t t h e y w r o t e t o w h a t t h e y g i m m e “ ! d u r i n g c l i n i c a l i n t e r v i e w s a b o u t t h e s a m e i n f o r m a t i o n , t o s e e i f w h a t s t u d e n t s w r o t e a b o u t c o n t e n t w a s c l o s e t o w h a t t h e y s a i d v e r b a l l y a b o u t c o n t e n t . S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s o f s t u d e n t s ’ I t e m P f O p O S i t l o n s f r o m t h e i r c l i n i c a l i n t e r v i e w s w e r e c o m p a r e d 7 9 w i t h t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m s t u d e n t w r i t i n g a b o u t t h e s a m e c o n t e n t . A m a t c h , f o r i n s t a n c e , b e t w e e n t h e c o r e c o n c e p t s w i t h i n t h e n e t w o r k s f r o m o n e s t u d e n t ’ s p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t a n d t h e c o r e c o n c e p t s w i t h i n t h e n e t w o r k s f r o m t h e s a m e s t u d e n t ’ s p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w , w o u l d i n d i c a t e t h a t w h a t s t u d e n t s w r o t e w a s c l o s e t o w h a t t h e y w e r e t h i n k i n g . I w a s a l s o c o n c e r n e d a b o u t h o w e a s y i t w a s f o r s t u d e n t s t o p u t t h e i r i d e a s i n w r i t i n g , b e c a u s e b o t h t h e d i f f i c u l t y o f t h e c o n t e n t , a n d d i f f i c u l t y o f t h e w r i t i n g t a s k , c a n i n t e r f e r e w i t h s t u d e n t s ’ a b i l i t i e s t o w r i t e t h e i r i d e a s ( A m m o n 8 . A m m o n , 1 9 8 7 ) . E a c h o f t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s w a s i n t e r v i e w e d b e f o r e , d u r i n g , a n d a f t e r i n s t r u c t i o n a l u n i t s a b o u t t h e i r w r i t i n g t a s k s u - H o w m u c h p r i o r e x p e r i e n c e d i d t h e y h a v e w r i t i n g t h e i r i d e a s ? H o w e a s y o r d i f f i c u l t d i d t h e y p e r c e i v e t h e t a s k s t o b e ? W h a t s t r a t e g i e s d i d t h e y u s e t o a c c o m p l i s h t h e w r i t i n g t a s k s ? I f a s t u d e n t f e l t h e h a d s o m e e x p e r i e n c e w i t h w r i t i n g h i s i d e a s , t h a t w r i t i n g t a s k s w e r e e a s y , a n d t h a t h e c o u l d p u t h i s i d e a s o n p a p e r w i t h o u t m u c h t r o u b l e , t h e w r i t i n g t a s k m i g h t n o t h a v e i n t e r f e r e d w i t h t h e s t u d e n t ’ s a b i l i t y t o w r i t e h i s i d e a s . W h a t a s t u d e n t w r o t e a b o u t c o n t e n t w a s m o r e l i k e l y t o b e c l o s e t o w h a t h e w a s t h i n k i n g a b o u t t h e c o n t e n t . O n c e I h a d a p i c t u r e o f t h e s t u d e n t s ’ p r o p o s i t i o n a l n e t w o r k s a b o u t t h e i r t h i n k i n g , a n d t h e i r w r i t i n g s e e m e d t o b e a c l o s e m a t c h t o t h e i r v e r b a l d i s p l a y s , a n d t h e w r i t i n g t a s k d i d n o t s e e m t o i n t e r f e r e w i t h t h e i r a b i l i t y t o w r i t e t h e i r i d e a s , s t u d e n t s ’ w r i t i n g w a s u s e d t o s t u d y t h e c h a n g e s i n s t u d e n t s ’ t h i n k i n g a s t h e y a t t e m p t e d t o l e a r n c o n t e n t . S t u d e n t s ' p r o p o s i t i o n a l s c h e m a i n t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s w e r e a n a l y z e d a c r o s s t i m e t o u n d e r s t a n d t h e t h i n k i n g p r o c e s s e s t h e s e s i x t h g r a d e s t u d e n t s p a s s e d t h r o u g h a s t h e y l e a r n e d a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r , m o l e c u l e s , a n d p h y s i c a l c h a n g e . I o b s e r v e d p h e n o m e n a s u c h a s c h a n g e s i n c o r e c o n c e p t s a n d s c h e m a f r o m p r e t e s t t o 8 0 p o s t t e s t , p e r s i s t i n g a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s , h o w m u c h r e s t r u c t u r i n g s t u d e n t s ' a c c o m p l i s h e d , a n d h o w c l o s e e a c h c a m e t o s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g o f m a t t e r a n d m o l e c u l e s a t b o t h t h e m a c r o s c o p i c a n d m i c r o s c o p i c l e v e l . O n c e I h a d a p i c t u r e o f s t u d e n t s ' p a t t e r n s o f t h i n k i n g a c r o s s t h e u n i t , t h e i r t h i n k i n g w a s a n a l y z e d f o r w e a k o r r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g d u r i n g e a c h l e s s o n c l u s t e r , a n d t h e i r a t t a i n m e n t o f t h e l e a r n i n g g o a l s w a s a s s e s s e d b a s e d o n t h e i r s t a t e m e n t s t h r o u g h o u t e a c h l e s s o n c l u s t e r . c l a s s r o o m . T h e s e c o n d r e s e a r c h q u e s t i o n a s k e d w h e t h e r t h e r e w e r e a n y c l a s s r o o m e v e n t s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . l a s s e s s e d d i f f e r e n c e s i n t h e e f f e c t s o f c l a s s r o o m e v e n t s b y c o m p a r i n g t w o l e s s o n s , a l e s s o n i n w h i c h m o s t s t u d e n t s a t t a i n e d t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s , a n d r e s t r u c t u r e d t h e i r t h i n k i n g t o u s e a c o n c e p t u a l c h a n g e s t r a t e g y f o r l e a r n i n g , a n d a l e s s o n w h e r e s t u d e n t s s e e m e d t o h a v e m o r e d i f f i c u l t y c h a n g i n g t h e i r i d e a s , a t t a i n i n g t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s , a n d u s i n g e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . I a s s u m e d t h a t b y c o m p a r i n g t h e s e t w o e x p e r i e n c e s f o r l e a r n e r s , I m i g h t g e t s o m e i n d i c a t i o n o f t h e m e c h a n i s m s t h a t w e r e a s s o c i a t e d w i t h t h e d i f f e r e n t k i n d s o f t h i n k i n g i o b s e r v e d . V i d e o t a p e s o f c l a s s r o o m l e a r n i n g s e s s i o n s w e r e c o l l e c t e d d u r i n g t h e u n i t , i n b o t h w h o l e c l a s s , a n d s m a l l g r o u p i n t e r a c t i o n s f o r t a r g e t s t u d e n t s , a c r o s s t h e l e a r n i n g u n i t . T h e s e s e r v e d a s a r e c o r d o f c l a s s r o o m i n t e r a c t i o n s a b o u t c o n t e n t . T o a s s i s t t h e o r g a n i z a t i o n a n d i n t e r p r e t a t i o n o f t h e c l a s s r o o m m a t e r i a l , a n d i n t e r p r e t a t i o n o f i t , s u m m a r y o b s e r v a t i o n f o r m s w e r e c o m p l e t e d a b o u t t e a c h e r ’ s a n d s t u d e n t s ’ a c t i v i t i e s o b s e r v e d d u r i n g e a c h c l a s s d a y . T h e s e o b s e r v a t i o n n o t e s h e l p e d f l a g s t u d e n t c o n v e r s a t i o n s , t e a c h e r d i a l o g u e , a n d 8 1 t e x t a c t i v i t i e s t h a t m i g h t p r o v i d e r i c h d a t a f o r u n d e r s t a n d i n g s t u d e n t s ’ t h i n k i n g a b o u t t h e n e w c o n t e n t . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n s o f t h i s c h a p t e r , I d i s c u s s e a c h a s p e c t o f t h e d a t e l i s t e d a b o v e , a n d r e p o r t t h e m e t h o d s u s e d t o a n a l y z e t h e d a t a . I n t h e f i r s t s e c t i o n , W i n n , I d e s c r i b e t h e s u b j e c t p o p u l a t i o n , h o w t h e y w e r e s e l e c t e d , d e s c r i b e a n d p r o v i d e r a t i o n a l e f o r s t u d y i n g t h i s p a r t i c u l a r s u b j e c t m a t t e r , d e s c r i b e t h e c l a s s r o o m c o n t e x t , a n d t h e d e s i g n o f t h e s t u d y . I n t h e s e c o n d s e c t i o n o f t h i s c h a p t e r , W , I d e s c r i b e t h e p r o c e d u r e s f o r a n a l y z i n g s t u d e n t s ’ w r i t i n g s a m p l e s , i n t e r v i e w s , a n d t h e c l a s s r o o m e v e n t s . I a l s o d i s c u s s t h e l i m i t a t i o n s o f m y a n a l y s i s p r o c e d u r e s . S u b j e c t s a n d D a t a C o l l e c t i o n 5 l . | S | l S I l ' E I T h i s c l a s s r o o m o f s i x t h g r a d e s t u d e n t s s t u d y i n g m a t t e r a n d m o l e c u l e s w a s s e l e c t e d b e c a u s e t h e s t u d e n t s w o u l d b e w r i t i n g i n r e s p o n s e t o t h e i r l e a r n i n g . I w a s o r i g i n a l l y i n t e r e s t e d i n f i n d i n g a n u p p e r - e l e m e n t a r y c l a s s r o o m w h e r e s t u d e n t s w e r e w r i t i n g m o r e e x p r e s s i v e l y i n j o u r n a l s o r l e a r n i n g l o g s , b u t w a s u n a b l e t o l o c a t e s u c h a c l a s s r o o m . W h e n I f o u n d t h i s c l a s s r o o m , a n d s t u d i e d t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s , i t s e e m e d t h a t s t u d e n t s w o u l d b e w r i t i n g t h e i r i d e a s e n o u g h f o r m e t o u s e t h e i r w r i t i n g t o u n d e r s t a n d t h i n k i n g c h a n g e s . T h i s p a r t i c u l a r c l a s s r o o m w a s p a r t i c i p a t i n g i n a s t u d y f o r c o n c e p t u a l c h a n g e , a n d s o I f o u n d i t a n o p p o r t u n i t y n o t o n l y t o o b s e r v e s t u d e n t s ' w r i t i n g f o r c h a n g e s i n t h e i r t h i n k i n g , b u t a n o p p o r t u n i t y a l s o t o o b s e r v e t h e e f f e c t s o f c o n c e p t u a l c h a n g e i n s t r u c t i o n o n s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . T h i s c l a s s r o o m s a m p l e w a s p a r t o f a t h r e e y e a r i n v e s t i g a t i o n o f c o l l a b o r a t i v e p r o b l e m s o l v i n g i n s c i e n c e u n d e r t h e d i r e c t i o n o f C h a r l e s A n d e r s o n a n d A n n e m a r i e P a l i n c s a r . M _ _ . - 8 2 M y o b s e r v a t i o n d a t a w e r e c o l l e c t e d d u r i n g t h e s e c o n d y e a r o f t h e i r t h r e e y e a r s t u d y . D u r i n g t h e f i r s t y e a r o f t h e i r s t u d y , S t u d y O n e , Y e a r 1 , A n d e r s o n a n d P a l i n s c a r i d e n t i f i e d a t o t a l o f e i g h t m i d d l e - s c h o o l s c i e n c e c l a s s e s , i n s t r u c t e d b y t w o c l a s s r o o m s c i e n c e t e a c h e r s a n d t h e t w o p r i n c i p a l i n v e s t i g a t o r s , A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r . A l l c l a s s e s w e r e c o m p o s e d o f h e t e r o g e n e o u s g r o u p s o f s t u d e n t s a t t e n d i n g m i d d l e s c h o o l s i n a n u r b a n s e t t i n g . A t t h e e n d o f S t u d y O n e , Y e a r 1 , A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r e v a l u a t e d t h e s u c c e s s w i t h w h i c h d e s i r e d o u t c o m e s w e r e a c h i e v e d a c r o s s t h e v a r i o u s c o n d i t i o n s , a n d r e v i s e d t h e i n s t r u c t i o n a l p r o c e d u r e s t o b e i m p l e m e n t e d i n S t u d y O n e , Y e a r 2 . M y s t u d y t o o k p l a c e i n c o n j u n c t i o n w i t h A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r ' s S t u d y O n e , Y e a r 2 , i n w h i c h t h e y i m p l e m e n t e d a n i n s t r u c t i o n a l p r o g r a m b a s e d o n t h e r e s u l t s t h e y o b t a i n e d i n Y e a r 1 . E s s e n t i a l l y , t h e y i m p l e m e n t e d a r e v i s e d M a t t e r a n d M o l e c u l e s U n i t w i t h i n s t r u c t i o n a n d p r a c t i c e u s i n g s o c i a l n o r m s a n d s e l f - r e g u l a t o r y a c t i v i t i e s w i t h i n s m a l l g r o u p p r o b l e m s o l v i n g , w i t h s c i e n t i fi c f o r m s o f a r g u m e n t . T h e i n s t r u c t i o n w a s d e s i g n e d t o e l i c i t s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s a n d p r o v i d e o p p o r t u n i t i e s f o r d i a l o g u e , w r i t i n g , p l a n n i n g , a n d e x p l a i n i n g n e w i d e a s d u r i n g a n d a f t e r a c t i v i t i e s a n d i n s t r u c t i o n . I t w a s m y b e l i e f t h a t t h e s t u d e n t s p a r t i c i p a t i n g i n t h i s s t u d y c o u l d s e r v e a s s u b j e c t s f o r m y s t u d y a s w e l l . T h e y w e r e w r i t i n g i n r e s p o n s e t o l e a r n i n g . T h e y w e r e p a r t i c i p a t i n g i n p a r t o f a t h r e e y e a r s t u d y t o d e t e r m i n e t h e e f f e c t i v e n e s s o f c o n c e p t u a l c h a n g e i n s t r u c t i o n a n d g r o u p p r o b l e m - s o l v i n g f o r s e l f - r e g u l a t e d l e a r n i n g , s o t h e t e a c h e r w o u l d b e p r e s e n t i n g s t u d e n t s w i t h i n f o r m a t i o n s t r u c t u r e d i n a c o n c e p t u a l c h a n g e f o r m a t , a n d a l l o w i n g s t u d e n t s t o c o l l a b o r a t e i n g r o u p s a b o u t t h e i r t h i n k i n g . T h i s e n v i r o n m e n t w o u l d s u p p l y r i c h c l a s s r o o m d a t a - s t u d e n t w r i t i n g , a t e a c h e r a t t e m p t i n g t o e n c o u r a g e 8 3 c o n c e p t u a l c h a n g e , a n d o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o t a l k a b o u t a n d t r y o u t n e w i d e a s i n g r o u p s . T h e s t u d e n t s a m p l e f o r t h i s s t u d y c a m e f r o m o n e o f A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r ’ s s e l e c t e d c l a s s r o o m s . T h e s t u d y b e g a n w i t h 2 9 s t u d e n t s , b u t t w o s t u d e n t s m o v e d o u t o f t h e s c h o o l d i s t r i c t d u r i n g t h e u n i t , s o I w a s a b l e t o f o l l o w 2 7 s t u d e n t s f r o m t h e b e g i n n i n g t o t h e e n d o f t h e u n i t . T h e s t u d e n t s c a m e f r o m p r i m a r i l y m i d d l e a n d l o w S E S h o m e s , a n d w e r e h e t e r o g e n e o u s i n c u l t u r e a n d e t h n i c i t y . T w e l v e s t u d e n t s w e r e w h i t e , s i x w e r e A f r i c a n - A m e r i c a n , a n d s i x w e r e H i s p a n i c . T h e r e w a s o n e I r a n i a n , o n e L a o t i a n , a n d o n e N a t i v e A m e r i c a n I n d i a n s t u d e n t . S o m e o f t h e s t u d e n t s i n t h i s s t u d y s p o k e l a n g u a g e s o t h e r t h a n E n g l i s h a t h o m e , a n d b e f o r e t h e y e n t e r e d s c h o o l . H o w e v e r , a l l o f t h e s t u d e n t s w e r e f l u e n t i n E n g l i s h a t t h e t i m e o f t h i s s t u d y . W a n t s . T h e s i x t a r g e t s t u d e n t s c a m e f r o m w i t h i n a g r o u p o f e i g h t s t u d e n t s t h a t A n d e r s o n a n d P a l i n s c a r h a d p r e v i o u s l y i d e n t i fi e d a s p a r t o f t w o s m a l l t a r g e t g r o u p s w i t h i n t h e c l a s s r o o m s o f t h e i r s t u d y . A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r , a n d t h e t e a c h e r , h a d a l r e a d y s e l e c t e d t h e s e s t u d e n t s t o b e v i d e o t a p e d d u r i n g s m a l l g r o u p d i s c u s s i o n s , a n d i n t e r v i e w e d b e f o r e a n d a f t e r i n s t r u c t i o n a b o u t c o n t e n t u n d e r s t a n d i n g . P a r t i c i p a t i o n i n e a c h g r o u p o f f o u r s t u d e n t s w a s d e s i g n e d s o t h a t t h e r e w a s a t l e a s t o n e h i g h a b i l i t y s t u d e n t , o n e l o w a b i l i t y s t u d e n t , a n d t w o s t u d e n t s w h o f e l l s o m e w h e r e i n b e t w e e n i n a b i l i t y . S t u d e n t s ’ a b i l i t i e s w e r e b a s e d o n t h e t e a c h e r ’ s r e v i e w o f t h e i r t e s t s c o r e s a n d g r a d e s f r o m p r e v i o u s y e a r s ’ w o r k i n s c h o o l . T h e g r o u p s w e r e a l s o s e l e c t e d f o r r a c i a l a n d e t h n i c h e t e r o g e n e i t y . O n e g r o u p c o n t a i n e d a H i s p a n i c m a l e , a n I r a n i a n - A m e r i c a n m a l e , a n d t w o w h i t e A n g l o - S a x o n c h i l d r e n , o n e m a l e a n d o n e f e m a l e . T h e o t h e r g r o u p c o n t a i n e d t w o A f r i c a n - A m e r i c a n m a l e s , o n e L a o t i a n - A m e r i c a n f e m a l e , a n d o n e w h i t e A n g l o - s a x o n m a l e s t u d e n t . 8 4 O f t h e s e e i g h t s t u d e n t s , I c h o s e s i x w h o s e e m e d d i v e r s e i n e t h n i c i t y , b e c a u s e I t h o u g h t t h e s e s t u d e n t s ’ d i f f e r e n c e s i n l e a r n i n g m i g h t b e i n t e r e s t i n g f o r t h i s s t u d y : T h e s i x t a r g e t s t u d e n t s c o n s i s t e d o f t w o f e m a l e s , ( o n e L a o t i a n - A m e r i c a n , a n d o n e w h i t e A n g l o - S a x o n ) , a n d f o u r m a l e s , ( o n e I r a n i a n - A m e r i c a n , t w o A f r i c a n - A m e r i c a n , a n d o n e H i s p a n i c ) . I d i d n o t k n o w a h e a d o f t i m e w h a t t h e a b i l i t i e s o f t h e s t u d e n t s w e r e , n o r t h e i r e t h n i c b a c k g r o u n d s , s p e c i f i c a l l y . I d i s c o v e r e d t h i s i n f o r m a t i o n a s p a r t o f m y i n q u i r y . T h e t e a c h e r i n t h i s s t u d y w a s o n e o f t h e t e a c h e r s i n v o l v e d i n t h e A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r t h r e e y e a r s t u d y . S h e w a s a p p r o p r i a t e f o r o b s e r v i n g i n m y s t u d y b e c a u s e o f h e r e x p e r i e n c e a n d c o n f i d e n c e i n t e a c h i n g . S h e c o u l d c a r r y o n t e a c h i n g a n d r e s p o n d i n g t o s t u d e n t s w h i l e b e i n g r e c o r d e d a n d o b s e r v e d . T h e t e a c h e r a n d s t u d e n t s w e r e o b s e r v e d i n v a r i e d s t y l e s o f i n t e r a c t i o n - « l a r g e g r o u p d i s c u s s i o n s , s m a l l g r o u p i n t e r a c t i o n , a n d s c i e n c e a c t i v i t i e s - « f o r t h e e f f e c t o f t h e s e v a r i o u s s t y l e s o f c l a s s r o o m i n t e r a c t i o n , r a t h e r t h a n t h e o p p o r t u n i t y t o o b s e r v e a n y p a r t i c u l a r s t y l e o f t e a c h i n g . T h i s m i d d l e s c h o o l s c i e n c e c l a s s r o o m e n v i r o n m e n t w o u l d s u p p l y r i c h d a t a - s t u d e n t w r i t i n g , a t e a c h e r a t t e m p t i n g t o e n c o u r a g e c o n c e p t u a l c h a n g e , a n d O p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o t a l k a b o u t a n d t r y o u t t h e i r i d e a s i n g r o u p s . T h e s u b j e c t p o p u l a t i o n , t h e n , h a d a l r e a d y b e e n c h o s e n : A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r h a d p r e v i o u s l y s e l e c t e d t h e s i x t h g r a d e c l a s s r o o m s f r o m m i d d l e s c h o o l , a t t a i n e d v o l u n t e e r t e a c h e r s , t r a i n e d t h e m , a n d b e g u n a n i m p o r t a n t s t u d y o f s t u d e n t l e a r n i n g p r o c e s s e s . S u b i a c m a m r . T h e s u b j e c t m a t t e r f o r t h i s s t u d y w a s t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e , n a m e d a s a M a t t e r a n d M o l e c u l e s U n i t , d e s i g n e d b y B e r k h e i m e r , 8 5 A n d e r s o n , a n d B l a k e s l e e ( 1 9 9 0 ) a n d r e v i s e d b y A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r ( 1 9 9 0 ) . T h i s i s a n a p p r o p r i a t e s u b j e c t f o r t h e s t u d y b e c a u s e r e s e a r c h e r s h a v e d e s c r i b e d t h e k i n d s o f a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s s t u d e n t s p o s s e s s p r i o r t o l e a r n i n g , t h e d i f f i c u l t y f o r s t u d e n t s t o m a k e t h e n e c e s s a r y c o n c e p t u a l c h a n g e s , a n d t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r s t u d e n t s ’ l e a r n i n g f o l l o w i n g i n s t r u c t i o n i n t h i s d o m a i n ( s e e p p . 1 8 a n d 1 9 t h i s d o c u m e n t , f o r a l i s t o f a l t e r n a t i v e r e a l - w o r l d a n d g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s U n i t ) . T h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e , a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r , a r e d i f f i c u l t s u b j e c t s f o r s t u d e n t s t o m a s t e r a t a n y a g e b e c a u s e o f t h e a b s t r a c t n a t u r e o f t h e c o n c e p t s . M o l e c u l e s c a n n o t b e s e e n , e v e n u n d e r p o w e r f u l m i c r o s c O p e s , s o s t u d e n t s h a v e t o t a k e t h e i r e x i s t e n c e o n f a i t h , a n d b u i l d k n o w l e d g e s t r u c t u r e s t o u n d e r s t a n d m o l e c u l e e x i s t e n c e a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r , w i t h o u t h a v i n g d i r e c t e x p e r i e n c e w i t h m o l e c u l e s . A l s o , u n d e r s t a n d i n g m a t t e r , m o l e c u l e s , a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r f o r m s t h e b a s i s f o r u n d e r s t a n d i n g o t h e r s c i e n c e c o n t e n t t h a t s t u d e n t s w i l l e n c o u n t e r l a t e r i n b i o l o g y , c h e m i s t r y , a n d p h y s i c s . I f w e c a n e f f e c t i v e l y t e a c h m o l e c u l a r c o n c e p t s t o s i x t h g r a d e s t u d e n t s , a n d p r o v i d e t h e m w i t h s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g s u b s t a n c e a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r i n c h a n g e s o f s t a t e , d i s s o l v i n g , a n d o t h e r p h y s i c a l c h a n g e s , w e p r o v i d e t h e m w i t h a p p r o p r i a t e p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g m o r e d i f f i c u l t s c i e n c e c o n c e p t s l a t e r i n t h e i r e d u c a t i o n . O t h e r r e s e a r c h e r s h a v e o b s e r v e d s i x t h g r a d e s t u d e n t s a s t h e y a t t e m p t e d t o l e a r n t h e m a t t e r a n d m o l e c u l e s c o n c e p t s , a n d f o u n d t h a t i t i s d i f f i c u l t s u b j e c t m a t t e r f o r s i x t h g r a d e s t u d e n t s t o m a s t e r , b u t s t u d e n t l e a r n i n g i m p r o v e s w h e n t h e c u r r i c u l u m a n d t e a c h i n g a p p r o a c h d i r e c t l y c o n f r o n t s t u d e n t s ' r e a l - w o r l d k n o w l e d g e a n d a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t h o w t h e w o r l d w o r k s ( L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e , 1 9 9 0 ) . I n t h i s s t u d y , f u r t h e r c a r e f u l o b s e r v a t i o n o f s i x t h g r a d e a : 3 i 8 6 s t u d e n t s ' a t t e m p t s t o l e a r n a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s w i l l p r o v i d e m o r e i n f o r m a t i o n a b o u t i n s t r u c t i o n t h a t e n h a n c e s l e a r n i n g o f m a t t e r a n d m o l e c u l e s c o n c e p t s , a n d t h e c l a s s r o o m e v e n t s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i n t h i s d o m a i n . T h e s u b j e c t m a t t e r a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s a r e d e s c r i b e d i n g r e a t e r d e t a i l i n t h e s e c t i o n t i t l e d W 0 C u r r i c u l u m t h a t f o l l o w s . C l a s s m m m m e x t 1 0 1 5 9 0 5 1 0 1 . T h i s s i x t h g r a d e c l a s s r o o m w a s a m i d d l e s c h o o l c l a s s r o o m l o c a t e d w i t h i n a m i d - w e s t e r n c i t y w i t h a p o p u l a t i o n j u s t o v e r 1 3 0 , 0 0 0 . T h e s c h o o l w a s l o c a t e d i n a n o l d e r n e i g h b o r h o o d w i t h i n t h e u r b a n s e t t i n g , m o s t l y s i n g l e - f a m i l y d w e l l i n g s , n e a r o n e o f t h e c i t y ’ s l a r g e h o s p i t a l s , a n d a s h o p p i n g d i s t r i c t . M a n y o f t h e c h i l d r e n w a l k e d t o s c h o o l , a n d s o m e t o o k t h e b u s i n f r o m n e i g h b o r h o o d s f a r t h e r a w a y f r o m t h e s c h o o l . T h e c l a s s r o o m w a s l o c a t e d o n t h e s e c o n d f l o o r o f a t h r e e - s t o r y b r i c k m i d d l e s c h o o l b u i l t c i r c a 1 9 2 0 . T h e c l a s s r o o m s h a d b e e n m o d e r n i z e d , h a l l s a n d s t a i r w a y s w e r e m a r b l e - f l o o r e d , a n d t h e h a l l s w e r e l i n e d w i t h l o c k e r s . T h e c l a s s r o o m h a d a v a r n i s h e d h a r d w o o d f l o o r , d e s k s l i n e d i n r o w s f a c i n g t h e t e a c h e r ’ s l a b b e n c h a n d , a t t h e f r o m r i g h t o f t h e r o o m , t h e t e a c h e r ’ s d e s k , w h i c h f a c e d t h e s t u d e n t s ' d e s k s . L a b o r a t o r y t o p s a n d s i n k s l i n e d t h e b a c k a n d r i g h t s i d e s o f t h e r o o m — t h e r o o m w a s d e s i g n e d a s a s c i e n c e c l a s s r o o m . T h e r e w a s a b l a c k b o a r d a n d o v e r h e a d p r o j e c t o r a n d s c r e e n a t t h e f r o n t o f t h e r o o m . T h e t e a c h e r h a d p o s t e d s t u d e n t w o r k o n t h e b o a r d f r o m t h e i r p r e v i o u s w o r k w i t h “ C o n s u m e r s a n d P r o d u c e r s “ , a n d d i s p l a y e d a r o u n d t h e r o o m e x t r a c r e d i t a r t w o r k s t u d e n t s h a d c o m p l e t e d e a r l i e r i n t h e f a l l . 8 7 T h e s c h o o l w a s w e l l - d i s c i p l i n e d , a n d s t u d e n t s w e r e e x p e c t e d t o c o m p l e t e a l l w o r k s a t i s f a c t o r i l y b e f o r e t h e y c o u l d m o v e t o t h e n e x t g r a d e . T h e p r i n c i p a l o f t h e s c h o o l w a s i n t e r e s t e d i n s t u d e n t p e r f o r m a n c e , a n d v i s i t e d t h e c l a s s r o o m s e v e r a l t i m e s w h i l e I w a s t h e r e t o q u e s t i o n s t u d e n t s a b o u t i n c o m p l e t e w o r k , a n d e n c o u r a g e s t u d e n t s t o w o r k h a r d . T h e s c h o o l o f f e r e d r e w a r d s t o s t u d e n t s w h o c o m p l e t e d a l l w o r k o n t i m e , s u c h a s a p i z z a p a r t y a t t h e e n d o f t h e s e c o n d m a r k i n g p e r i o d . I n t h i s s c h o o l , s t u d e n t s a t t e n d e d f r o m 8 : 0 0 a m . u n t i l 2 : 3 0 p . m . , w i t h s i x f i f t y - m i n u t e p e r i o d s , a n d a l u n c h b r e a k i n t h e m i d d l e o f t h e f o u r t h p e r i o d . S t u d e n t s p a s s e d f r o m c l a s s t o c l a s s w i t h d i f f e r e n t t e a c h e r s a n d s u b j e c t s e a c h p e r i o d . T h e s c i e n c e c l a s s m e t f i r s t p e r i o d , a n d f o l l o w e d a t w e n t y - m i n u t e h o m e r o o m t i m e d e s i g n e d f o r s i g n i n g a s s i g n m e n t b o o k s , a n d c o m p l e t i n g a d m i n i s t r a t i v e t a s k s , s u c h a s a n n o u n c e m e n t s , m o n e y c o l l e c t i o n , k e e p i n g t r a c k o f l a t e h o m e w o r k a s s i g n m e n t s , t a r d i n e s s , a n d a b s e n c e e x c u s e s . T h e t e a c h e r e x p e c t e d s t u d e n t s t o b e i n t h e i r s e a t s w h e n t h e s e c o n d b e l l r a n g a t 8 : 1 0 a m , q u i e t l y r e v i e w i n g o r c o m p l e t i n g w o r k , o r r e a d i n g . O n e a p p o i n t e d s t u d e n t t o o k a t t e n d a n c e , a n d a n o t h e r r e a d t o t h e c l a s s f r o m t h e a n n o u n c e m e n t b u l l e t i n . T h e r e w a s u s u a l l y a p u b l i c a d d r e s s g o o d m o r n i n g a n d a n n o u n c e m e n t s f r o m t h e s c h o o l p r i n c i p a l o r h i s a s s i s t a n t d u r i n g h o m e r o o m t i m e . T h e r e g u l a r s c i e n c e c l a s s p e r i o d b e g a n a t 8 : 2 0 t o 8 : 2 5 , d e p e n d i n g o n t h e a m o u n t o f a d m i n i s t r a t i v e l o o s e - e n d s t h e t e a c h e r h a d t o c o m p l e t e f o r t h e d a y . S t u d e n t s o f t e n t a l k e d q u i e t l y , s o m e t i m e s l o u d l y , s h a r p e n e d p e n c i l s , a n d c a u g h t u p o n e a c h o t h e r ’ s g o s s i p d u r i n g t h i s h o m e r o o m p e r i o d . T h e t e a c h e r o c c a s i o n a l l y h a d t o a s k t h e s t u d e n t s t o b e q u i e t a n d f i n d s o m e t h i n g p r o d u c t i v e t o d o u n t i l t h e y w e r e r e a d y t o s t a r t s c i e n c e c l a s s . . 1 m e - . : fl 8 8 W T h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s U n i t w a s p r e s e n t e d i n s i x l e s s o n c l u s t e r s . T h e u n i t b e g a n w i t h a l e s s o n c l u s t e r a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s , t h e n m o v e d t o a s e c o n d l e s s o n c l u s t e r , u n d e r s t a n d i n g p o w e r s o f t e n a n d i n t r o d u c t i o n t o m o l e c u l e s , t h e i r s i z e , b e h a v i o r , a n d r e l a t i o n s h i p t o m a t t e r a n d n o n - m a t t e r . T h e t h i r d l e s s o n c l u s t e r t a u g h t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n t h e t h r e e s t a t e s o f m a t t e r , a n d i n t r o d u c e d s t u d e n t s t o w e i g h t a n d v o l u m e c h a n g e s w h e n s u b s t a n c e s c h a n g e s t a t e . T h e f o u r t h l e s s o n c l u s t e r i n t r o d u c e d s t u d e n t s t o d i s s o l v i n g , a n d s u b s t a n c e a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r w h e n d i s s o l v i n g s u g a r i n w a t e r . I t a l s o d e a l t w i t h c o m p l e x s o l u t i o n s , b u t d u e t o t i m e c o n s t r a i n t s , t h e t e a c h e r d i d n o t c o v e r t h i s s e c t i o n o f t h e l e s s o n c l u s t e r . T h e f i f t h l e s s o n c l u s t e r c o v e r e d s u b s t a n c e a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r i n t h e r m a l e x p a n s i o n o f s o l i d s , l i q u i d s , a n d g a s e s . T h i s w a s t h e l a s t l e s s o n c l u s t e r t h e t e a c h e r h a d t i m e f o r , a l t h o u g h s h e b r i e fl y d i s c u s s e d t h e i d e a s t h a t w o u l d h a v e b e e n p r e s e n t e d i n t h e l a s t l e s s o n c l u s t e r , s u b s t a n c e a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r i n e v a p o r a t i o n a n d c o n d e n s a t i o n . E a c h l e s s o n c l u s t e r w a s s i m i l a r i n d e s i g n . M o s t b e g a n w i t h a s t o r y , e i t h e r a f a i r y t a l e , o r a s t o r y t h a t r e l a t e d t o s t u d e n t s ’ i n t e r e s t s a n d b a c k g r o u n d s . T h e s e c o n d l e s s o n c l u s t e r t h a t i n t r o d u c e d s t u d e n t s t o p o w e r s o f t e n b e g a n w i t h a p a r o d y o n t h e m o v i e , " H o n e y , I S h r u n k t h e K i d s " . T h e s t o r y w a s t i t l e d , ” H o n e y , I S h r u n k a n d S h r u n k a n d S h r u n k t h e K i d s “ , a n d t o l d o f t h e k i d s b e i n g s h r u n k b y 1 0 t i m e s e a c h t i m e t h e y w e r e z a p p e d w i t h t h e r a y g u n . T h e t e a c h e r c o u l d t i e t h e s i z e o f t h e k i d s a t e a c h z a p w i t h f a m i l i a r o b j e c t s p r o g r e s s i v e l y s m a l l e r o n t h e p o w e r s o f t e n c h a r t u n t i l t h e y w e r e n o l o n g e r v i s i b l e t o t h e n a k e d e y e , a n d t h e n u n t i l t h e y w e r e v i s i b l e o n l y w i t h a m i c r o s c o p e , t o t h e p o i n t w h e r e t h e y w e r e u n a b l e t o b e s e e n e v e n w i t h p o w e r f u l m i c r o s c o p e s . T h i s s c e n a r i o o p e n e d t h e d i s c u s s i o n o f p o w e r s o f t e n , a n d w h a t 8 9 f o r i n s t a n c e , t e n t o t h e n e g a t i v e t h r e e ( 1 0 ' 3 ) m e a n t i n t e r m s o f r e l a t i v e s i z e a n d t h e s i z e o f m o l e c u l e s . T h e t e a c h e r u s u a l l y b e g a n t h e c l a s s w i t h a l e c t u r e , o r r e v i e w , a n d r e q u e s t s f o r a n s w e r s t o h e r q u e s t i o n s f r o m t h e s t u d e n t s . S h e i n s i s t e d t h a t o n l y t h e w o r k a t h a n d b e o n t o p o f s t u d e n t s ’ d e s k s , a n d a l l o t h e r w o r k b e p l a c e d u n d e r t h e i r s e a t s . I f t h e l e s s o n b e g a n w i t h r e a d i n g f r o m t e x t , s h e o f t e n h a d s t u d e n t s v o l u n t e e r t o r e a d a s e c t i o n o f t h e t e x t . I f s h e t h o u g h t s t u d e n t s m e d e d m o r e c l a r i f i c a t i o n o n t h e t e x t , s h e w o u l d e x p l a i n , d r a w a n a l o g i e s , a n d q u e s t i o n s t u d e n t s a t r a n d o m a b o u t t h e i r u n d e r s t a n d i n g . F o r e x a m p l e , b e f o r e t h e s t u d e n t s b e g a n t o r e a d a l o u d t h e s t o r y a t t h e b e g i n n i n g o f t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , t h e t e a c h e r m a d e s u r e t h a t t h e s t u d e n t s w o u l d u n d e r s t a n d t h e s t o r y , a n d h a d t h e f o l l o w i n g e x c h a n g e w i t h t h e s t u d e n t s : M r s . P e t e r s : . . . t h i s p a c k e t s t a r t s l i k e m o s t o f t h e p a c k e t s w i t h a l i t t l e s t o . . . D o e s a n y b o d y k n o w w h a t a n ' a n a s e i s ? A r t i e : A n a m e ? M r s . P e t e r s : Y e s , i t ' s a n a m e f o r s o m e t h i n g , n o t a N a z i , b u t ' a n a s e ' [ a - n a s - e e ] . K e n n y : S p i d e r ? M r s . P e t e r s : Y e s , i t ' s a s p i d e r . O K , i n h e r e w e h a v e C h i n u a . . . a n d . . w e h a v e t h e r a i n g o d . . N o r m a n , d o y o u w a n t t o b e t h e n a r r a t o r ? . . . C o m e o n u p f r o n t , . . p l e a s e . . . T h e c l a s s c o n t i n u e d w i t h a r e a d i n g o f t h e s t o r y , a n d K e n n y , N o r m a n , A r t i e , a n d I r m a t a k i n g t h e p a r t s o f t h e C h i n u a , n a r r a t o r , r a i n g o d , a n d A n a s e . A f t e r t h e s t o r y w a s c o m p l e t e d , t h e t e a c h e r r e v i e w e d a n d m a d e s u r e t h e s t u d e n t s u n d e r s t o o d . M r s . P e t e r s : O K . . . t h e s e a r e s o m e c r y s t a l s t h a t w e ' r e t a l k i n g a b o u t , a n d w h a t h a p p e n e d t o t h e o n e s i n t h e S t u d e n t s : M r s . P e t e r s : S t u d e n t s : M r s . P e t e r s : S t u d e n t s : M r s . P e t e r s : 9 0 s t o r y h e r e ? . . w h a t h a p p e n e d i n t h e s t o r y ? . . w h a t h a p p e n e d t o t h e c r y s t a l s . . . w h a t d i d h e d o ? . . . w h a t h a p p e n e d t o t h e c r y s t a l s ? G r o u n d t h e m u p . . . G r o u n d t h e m u p a n d m a d e t h e m i n t o . . . p o w d e r . a n d t h e n h i s o t h e r j o b w a s w h a t ? P u t t h e m b a c k a s c r y s t a l s . P u t t h e m b a c k a s c r y s t a l s . . . S o t h e s e a r e s o m e c r y s t a l s t h a t w e r e m a d e u p , a n d t h i s i s w h a t t h e s t o r y d e a l s w i t h . . . l ' l l g i v e y o u a c o u p l e o f c r y s t a l s t o p a s s b a c k . . . L i k e t h i s , t h e s e w e r e t h e c r y s t a l s t h a t w e r e g r o u n d i n t o p o w d e r . . . A n d t h e n t h e j o b w a s t o g e t t h e p o w d e r t o c o m e b a c k i n t o c r y s t a l s . . . Q u i t e a p r o b l e m w e h a v e . . . D u r i n g h e r r e v i e w s a n d i n t r o d u c t i o n s , t h e t e a c h e r c a l l e d o n e a c h s t u d e n t a t o n e t i m e o r a n o t h e r , s o s t u d e n t s k n e w t h e y m i g h t b e c a l l e d o n t o a n s w e r a q u e s t i o n w h e t h e r t h e y r a i s e d t h e i r h a n d t o a n s w e r o r n o t . I f a s t u d e n t h a d t r o u b l e a n s w e r i n g h e r q u e s t i o n s , s h e o f t e n r e p h r a s e d t h e q u e s t i o n , a n d c o a c h e d t h e s t u d e n t u n t i l h e c o u l d a n s w e r . T h e n e x t d a y a f t e r s t u d e n t s h a d r e a d t h e s t o r y “ G e t t i n g t h e C r y s t a l s B a c k “ a b o u t t h e s p i d e r , A n a s e , t h e t e a c h e r r e v i e w e d t h e s t o r y a t t h e b e g i n n i n g o f t h e h o u r t o r e m i n d s t u d e n t s w h a t t h e s t o r y w a s a b o u t . H e r e , s h e c o a c h e d a s t u d e n t t o h e l p h i m r B l ' l ‘ l e m b e r w h a t t h e c l a s s h a d d i s c u s s e d t h e d a y b e f o r e . M r s . P e t e r s : A r t i e : O K , l e t ' s l o o k a t t h e p a c k e t w e ' r e d e a l i n g w i t h t o d a y t h e n . . . w e r e a d a b o u t g e t t i n g e t h e c r y s t a l s b a c k . . W h o c a n s u m m a r i z e t s t o r y . . . t e l l u s i n a b o u t 3 0 s e c o n d s w h a t t h e s t o r y w a s a b o u t . . . r e m e m b e r ? W h a t w a s t h e s t o r y a b o u t . . . a b o u t t h e c r y s t a l s . . . i h a d t h r e e o r f o u r p e o p l e r e a d i n g . . . r e m e m b e r w h a t h a p p e n e d . . . A r t i e ? T h a t l e d . . . t h a t C h i n u a ? H e w e n t t o t h e r a l n g o r l . . a n d h e h a d t o d o t h r e e t a s k s . . M r s . P e t e r s : A r t i e : M r s . P e t e r s : 9 1 . f i r s t h e h a d t o . . . s e c o n d h e h a d t o c r u s h t h e c r y s t a l s . . . f i r s t h e h a d t o p i c k u p t h e r o c k , t h e n h e h a d t o c r u s h t h e c r y s t a l s , a n d t h e n h i s t h i r d t a s k w a s t o p u t t h e m b a c k t o g e t h e r a g a i n , b u t h e c o u l d n ' t . W h y ? . . . a n d w h e n h e c r u s h e d t h e m w h a t h a p p e n e d t o t h e c r y s t a l s ? T h e y t u r n e d i n t o p o w d e r . T h e y t u r n e d i n t o p o w d e r . . . a n d t h e n w h o t r i e d t o h e l p h i m o u t . . . r e m e m b e r ? S o m e t i m e s t h e t e a c h e r w o u l d a s k o t h e r s t u d e n t s t o f i n i s h a n s w e r i n g a q u e s t i o n , a n d a s k e d t h e e n t i r e g r o u p i f t h e y a g r e e d w i t h t h e s t u d e n t s ’ a n s w e r . T h e t e a c h e r w o u l d t h e n g o o n t o c l a r i f y i n l e c t u r e f o r m a t , a l t e r n a t e l y h a v i n g a s t u d e n t r e a d , o r s h e w o u l d r e a d , t h e n q u e s t i o n s t u d e n t s t o c h e c k t h e i r u n d e r s t a n d i n g , a s s h e d i d i n t h i s s e g m e n t : M r s . P e t e r s : N o r m a n : M r s . P e t e r s : S t u d e n t s : M r s . P e t e r s : S t u d e n t s : M r s . P e t e r s : N o r m a n : O K . . ' i - i e a t i n g a M e t a l B a i l ' . . N o r m a n , y o u m a y b e g i n r e a d i n g . . . [ r e a d s ] ‘ W h a t d o y o u t h i n k w i l l h a p n i f a m e t a l b a l l i s h e a t e d , b u t n o t e n o u g t o m a k e i t m e l t ? L e t ' s f i n d o u t . Y o u r t e a c h e r h a s a s p e c i a l b a l l t o h e a t . N o t i c e t h a t i t s v o l u m e i s e x a c t l y l a r g e e n o u g h s o t h a t i t b a r e l y f i t s t h r o u g h a m e t a l r i n g . ‘ O K , l e t ' s s e e w h a t N o r m a n r e a d a b o u t . . . h e r e ' s t h e m e t a l b a i l [ s h o w s s t u d e n t s m e t a l b a l l a n d r i n g a p p a r a t u s ] , h e r e ' s t h e r i n g , a n d i t . . . w h a t [ s i m u l t a n e o u s l y ] B a r e l y f i t s . . . [ u s t f i t s . . . B a r e l y . . . t h a t m e a n s i t s j u s t a l i t t l e b i t . . . [ s i m u i t ] d a n g e r o u s l y c l o s e . . . s m a l l e r . . . S m a l l e r , r i g h t ? . . . t h a n t h e h o l e o r t h i s r i n g i s . S o , i t d o e s f i t t h r o u g h h e r e . . . l t o N o r m a n ] Y o u h a v e a q u e s t i o n , g o a h e a d , N o r m a n . [ r e a d s ] ‘ W h a t i s i t s w e i g h t ? ‘ 9 2 M r s . P e t e r s : O K , l ' m g o i n g t o w e i g h t h i s f o r y o u . . . O n c e t h e s t o r y i n t h e l e s s o n c l u s t e r s h a d b e e n i n t r o d u c e d , t h e l e s s o n s p r o v i d e d a c o n c e p t u a l c h a n g e s t r a t e g y o f t e a c h i n g w h e r e s t u d e n t s w e r e a s k e d t o w r i t e d o w n a n d d i s c u s s t h e i r r e a l - w o r l d n o t i o n s o f p h e n o m e n a , t h e n d i s c u s s a n d s h a r e t h e i r i d e a s i n s m a l l g r o u p s . T h e p l a n f o r t h e c u r r i c u l u m d e s i g n w a s t o m a k e s t u d e n t s a w a r e o f t h e i r p r i o r c o n c e p t i o n s a b o u t t h e s u b j e c t . T h e l e s s o n s t h e n p r o v i d e d s t u d e n t s w i t h s c i e n t i fi c k n o w l e d g e a b o u t t h e p h e n o m e n a , a n d g a v e s t u d e n t s p r a c t i c e w i t h a p p l y i n g , e x p l a i n i n g , a n d p r e d i c t i n g e v e n t s u s i n g t h e n e w c o n c e p t i o n s . F o r t h i s , t h e l e s s o n c l u s t e r s o f t e n p r o v i d e d o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o e x p e r i m e n t w i t h s u b s t a n c e s , t a l k a b o u t t h e i r i d e a s i n s m a l l g r o u p s , a n d w r i t e a n d d i s c u s s t h e i r n e w u n d e r s t a n d i n g s w i t h t h e l a r g e r g r o u p , l e d b y t h e t e a c h e r . S t u d e n t s w e r e u s u a l l y fi r s t a s k e d t o t h i n k a n d w r i t e a b o u t q u e s t i o n s a n d e x a m p l e s i n d i v i d u a l l y , a n d t h e n i n s m a l l g r o u p s o f f o u r o r fi v e s t u d e n t s t o c o m e t o n e w c o n s e n s u s a n d u n d e r s t a n d i n g . H e r e s t u d e n t s p r e p a r e t o d o a d i s s o l v i n g a c t i v i t y b y t h i n k i n g fi r s t a b o u t t h e s i z e o f t h e h o l e s i n t h e t e a b a g , t h e s i z e o f s u g a r c r y s t a l s , a n d h o w t o g e t t h e c r y s t a l s o u t o f t h e b a g . M r s . P e t e r s : O K . . . l e t ' s l o o k a t p a g e 2 . W e ' r e g o i n g t o s t a r t t h i s a c t i v i t y w i t h t h e s u g a r a n a n d t e a b a g a c t i v i . A c t i v i t y 1 . i n t h i s a c t i v i t y , a s w e h a v e o n e w i t h m a n y o f o u r a c t i v i t i e s , w e w i l l f i r s t w o r k i n d i v i d u a l l y , a n d t h e n w e ' l l w o r k i n o u r g r o u p ” . t o m o r r o w w e s h o u l d b e a b l e t o d o t h e i n d i v i d u a l a n d t h e g r o u p ” f . o l l o w a l o n g p l e a s e , s e c o n d p a g e . [ r e a d i n g f r o m b o o k l e t ] ' W e l e a r n e d i n t h e l a s t l e s s o n c l u s t e r t h a t p a r t i c l e s c o m e i n m a n y d i f f e r e n t s t a t e s " . S t u d e n t s : s i z e s . . . M r s . P e t e r s : ' s l z e s . . . p a r t i c l e s t h a t w e c a n s e e , s u c h a s g r a i n s o f s a l t o r s p e c k s o f d u s t e a c h c o n t a i n b i l l i o n s o r t r i l l i o n s o f m o l e c u l e s , S t u d e n t s : M r s . P e t e r s : S t u d e n t s : M r s . P e t e r s : C h a r l e s : M r s . P e t e r s : S t u d e n t s : M r s . P e t e r s : S t u d e n t s : M r s . P e t e r s : S t u d e n t s : 9 3 w h i c h a r e t h e s m a l l e s t p a r t i c l e s o f a s u b s t a n c e . L e t ' s s e e i f y o u c a n u s e t h e s e i d e a s t o s o l v e a r o b l e m ' . . . r e m e m b e r o u r p o w e r s o f t e n c r t ? . . . t w o g r a i n s o f s a l t w a s w h a t ? T e n t o t h e n e g a t i v e t h r e e . T e n t o t h e n e g a t i v e w h a t ? T h r e e . T w o g r a i n s o f s a l t . . . [ r e a d s f r o m p a c k e t ] ' T h e p r o b l e m i s t h i s : Y o u r g r o u p w i l l s o o n g e t a c l o s e d t e a b a g w i t h s u g a r i n i t . C a n y o u f i g u r e o u t a w a y t o g e t t h e s u g a r o u t o f t h e b a g w i t h o u t t e a r i n o r o p e n i n g t h e t e a b a g ? T h i s p r o b l e m 3 l i k e t h e s e p a r a t i n g m i x t u r e s a n d t h e a fi c e s h l p p r o b l e m s t h a t y o u d i d e a r l i e r i n t t i t i s a p r a c t i c a l p r o b l e m ' . . . . ( C h a r l e s i s n o t p a y i n a t t e n t i o n ) [ t o C h a r l e s ] C a n I g o o n { D O G S y e s ] [ r e a d s ] ' Y o u a r e t r y i n g t o f i g u r e o u t h o w t o g e t a l o b d o n e . S o m e t i m e s t h e b e s t w a y t o s o l v e a p r a c t i c a l p r o b l e m i s t o ' i u s t d o i t ' . S o m e t i m e s , t h o u g h , i t i s i m p o r t a n t t o b e t h o u g h t f u l a b o u t h o w y o u s o l v e p r a c t i c a l p r o b l e m s . R e m e m b e r t h a t e n g i n e e r s , w h o a r e p e O p l e t h a t s o l v e p r a c t i c a l p r o b l e m s a l l t h e t i m e h a v e f o u n d t h a t t h o u g h t f u l s o l u t i o n s t o p r a c t i c a l p r o b l e m s i n c l u d e a p l a n ' . . . f i r s t y o u n e e d a p l a n . . . [ r e a d s ] a n d a n e x p l a n a t i o n o f w h y y o u t h i n k t h e p l a n w i l l w o r k ‘ . . . a n d w h a t ' s a n e g p i a n a t i o n ? . . W e ' v e g o t t o t h i n k a b o u t t e . . [ i n a u d i b l e ] W e h a v e t o t h i n k a b o u t t h e w h a t ? . . . w e h a v e a p l a n , t h e n o u r e x p l a n a t i o n w i l l i n c l u d e w h a t ? m o l e c u l e s . . . a n d s t a t e m e n t s a b o u t s u b s t a n c e . . . a s t a t e m e n t a b o u t m o l e c u l e s . [ s i m u l t a n e o u s l y ] s u b s t a n c e , r i g h t ? a n d s t a t e m e n t s I D O L " M O I O O U I O S . . . M r s . P e t e r s : 9 4 a n d s t a t e m e n t s a b o u t t h e m o l e c u l e s . . . r i g h t , t h a t ' s r i g h t . [ r e a d s ] ' l n t h i s a c t i v i t y y o u w i l l w o r k i n y o u r g r o u p s t o g e t t h e s u g a r o u t o f t h e t e a b a g . B e f o r e a c t u a l l y t r y i n g t o g e t t h e s u g a r o u t o f t h e t e a b a g , y o u w i l l m a k e p l a n s a n d e x p l a i n w h y y o u t h i n k y o u r p l a n s w i l l w o r k . Y o u w i l l n e e d t h e s e m a t e r i a l s : S u g a r , a t e a b a g , a m a g n i f y i n g g l a s s , a n d a r u l e r . ‘ . . . A f t e r t h e g r o u p a c t i v i t i e s , t h e t e a c h e r d e b r i e f e d s t u d e n t s i n t h e w h o l e c l a s s s e t t i n g b y c l a r i f y i n g a n d q u e s t i o n i n g t o c h e c k u n d e r s t a n d i n g . T h e d a y a f t e r t h e g r o u p w o r k e d o n t h e i r p l a n t o g e t t h e s u g a r c r y s t a l s o u t o f t h e t e a b a g , t h e d i s c u s s i o n w a s a s f o l l o w s : M r s . P e t e r s : A g n e s : M r s . P e t e r s : C a r o l : M r s . P e t e r s : W i t h y o u r t e a b a g , a n d y o u r g r a i n s o f s u g a r , w h i c h o n e s a r e t h e l a r g e s t . . . t h e h o l e s n t h e t e a b a g , o r t h e g r a i n s o f s u g a r ? . . A g n e s ? T h e g r a i n s o f s u g a r ? O K , . . . a n d w h e n y o u d r e w t h e t w o i n t h e b o x u p t h e r e y o u s h o u l d h a v e s h o w n t h i s . . . n o w g r a i n s o f s u m a g n i f i e d a h u n d r e d t i m e s , a n d t h e h o e s i n t h e t e a b a g m a g n i f i e d a h u n d r e d t i m e s l o o k s m u c h l a r g e r , b u t w h e n y o u d r e w t h a t o n t h e r e i t s h o u l d b e . . . y o u s h o u l d b e a b l e t o t e l l t h a t y o u r g r a i n s o f s u g a r a r e i n d e e d l a r g e r . . . t h e n y o u d i d t h e b o t t o m b y y o u r s e l f , a n d t h e n y o u d i d i t w i t h a g r o u p . . . O K , o n p a g e 4 y o u h a d y o u r p l a n , w h a t y o u e x p e c t e d t o d o , y o u r f a c t s , y o u r o b s e r v a t i o n s , w h a t y o u k n e w , w h a t w i l l h a p p e n t o t h e s u b s t a n c e . . . w h a t s u b s t a n c e a r e w e d e a l i n g w i t h ? . . w h a t ' s t h e s u b s t a n c e ? S u g a r . . . . a n d w h a t w i l l h a p p e n t o t h e m o l e c u l e s , t h e n y o u h a v e y o u r g r o u p p l a n a n d y o u d i d . . a f t e r d i s c u s s i n g i t , t h e n y o u d i d t h e a c t i v i o n p a g e 5 . O n p a g e 5 , y o u a l s o h a d f i l l i n w h a t h a p p e n e d w h e n y o u t r i e d y o u r p l a n , s o i n y o u r g r o u p , i f y o u w e r e n ' t h e r e , b e s u r e y o u s e e s o m e o n e i n y o u r g r o u p t o e x p l a i n t o y o u w h a t J o s e : M r s . P e t e r s : J o s e : M r s . P e t e r s : J o s e : M r s . P e t e r s : J o s e : M r s . P e t e r s : J o s e : M r s . P e t e r s : J o s e : M r s . P e t e r s : J o s e : 9 5 h a p p e n e d w h e n y o u t r i e d y o u r p l a n . T h e n w e t o o k s o m e w a t e r a n d t o u c h e d t h e t e a b a g w i t h t h e s u g a r i n t o j u s t t h e s u r f a c e o f t h e w a t e r , t o b r i n g t h e b a g o v e r t h e r i m o f t h e c u p , a n d j u s t e n o u g h w a t e r t o r e a c h t h e b o t t o m o f t h e t e a b a g . W h a t h a p p e n e d w h e n y o u t o u c h e d t h e t e a b a g , v e r y s h o r t l y a f t e r t h e t e a b a g w i t h s u g a r i n i t t o u c h e d t h e s u r f a c e o f t h e w a t e r . . w h a t d i d y o u s e e h a p p e n ? . . . a n d t h a t ' s w h a t o u r p i c t u g e i s . . . w h a t d i d y o u s e e h a p p e n , o s e I t w a s . . u m . . g e t t i n g 0 U ! O f t h e r e . . . W h a ? t d i d y o u s e e ? . . [ w a i t s ] . w h a t d i d y o u s e e i t s t a r t e d d i s a p p e a r i n g i n t o t h e w a t e r . . W h a t ' s ' i t ' ? T h e s u g a r . Y o u s a w t h e s u g a r d i s a p p e a r i n g ? . . W h a t d i d y o u s e e ? W h a t y o u d i d , y o u h a d a c u p w i t h w a t e r i n i t , a n d w h a t d i d y o u s e e ? H e r e ' 8 a t e a b a g w i t h s u g a r , w h a t d l d o u y o u s e e ? Y o u h a d a t e a b a g w i t h s u g a r . . [ t a k e s c u p o f w a t e r a n d e a b a t e a b a w i t h s u g a r i n i t , g o e s t o J o s e ' s d e s k a n h o l d s i t f o r h i m t o k a t ] . . w h a t d i d o n s e e ? L o o k , l o o k , . . w h a t d o y o u s e e ? n d e r t h e t e a b a g ? W a t c h . W h a t d o y o u s e e ? i t ' s c o m i n g o u t . W h a t i s ? T h e s u g a r . H o w d o y o u k n o w t h a t ' 8 s u g a r ? . . W h a t d o e s i t l o o k l i k e u n d e r t h e t e a b a g ? . . i t ’ s l u s t c o m i n g i n t o t h e w a t e r , a n d . . W h a t d o e s i t l o o k l i k e ? ” . H o w d i d y o u d r a w i t ? L i t t l e l i n e s ? 9 6 M r s . P e t e r s : O K ! T h a t ' s r i g h t . Y o u s a w l i t t l e , k i n d a , s w i r l y l i n e s . . . l n f a c t , s o m e p e O p l e i h e a r d t h e m s a y t h e y t h o u g h t i t l o o k e d l i k e o i l . . . l t l o o k e d l i k e w h e n y o u p u t a l l i n w a t e r . . . [ s h o w s c u p w i t h w a t e r a n d t e a b a g o f s u g a r t o o t h e r s t u d e n t s ] Y o u c a n s t i l l s e e i t p r e t t y g o o d . . i d o n ' t k n o w i f y o u w e r e h e r e , A n t o i n e [ s h o w s t o A n t o i n e ] . . . s e e u n d e r t h e t e a b a g ? . . s e e s o m e t h i n g ? A n t o i n e : [ l o o k s u n d e r c u p ] Y e a h . M r s . P e t e r s : T h a t ' s w h a t y o u d r a w i n t h a t s p a c e , u n d e r . . . t h a t g o e s r i g h t i n h e r e . . . s o w e s h o u l d h a v e o u r d r a w i n g u n d e r t h e r e s h o w i n g t h e s e l i t t l e b i t o f a w a v y - t y p e l i n e s . i s t h e r e a n y o n e t h a t d i d n ' t s e e t h a t h a p p e n i n g . . u n d e r t h e t e a b a g ? . w . . l s t h e r e a n y o n e t h a t d i d n ' t s e e t h i s ? . u n d e r t h e t e a b a g ? . . . O K , s o a l l o f K 3 : . s e e t h a t g o i n g o n . . . [ r e a d s f r o m k l e t ] ' T a s t e t h e w a t e r i n t h e c u p , a n d w h a t d i d y o u t a s t e ? ‘ F o r t h o s e o f c a w h o d i d t a s t e i t , w h a t d i d i t t a s t e ? . h a t d i d y o u t a s t e ? . . C h a r i e s ? C h a r l e s : i t t a s t e d l i k e . . s u g a r a n d w a t e r . M r s . P e t e r s : O K . S o o u t a s t e d , . . . l t t a s t e d s w e e t . . o r i t f a s t s u g a r y , o r t h e w a t e r t a s t e d s u g a r y . . . s o y o u s h o u l d h a v e a n a n s w e r d o w n t h e r e . O K , l e t ' s l o o k a t p a g e 6 . A l l o f t h a t s h o u l d b e d o n e , u p u n t i l t h a t f a r . . . T h i s i s t h e p a r t t h a t y o u h a v e t o d o b e f o r e g e t t i n g i n t o y o u r g r o u p . [ r e a d s ] i t s a y s : ' T r y t o e x p l a i n w h a t h a p p e n e d t o t h e s u g a r i n t h e t e a b a g . W r i t e y o u r o w n a n s w e r s t o t h e q u e s t i o n s b e l o w , t h e n d i s c u s s t h e m w i t h y o u r g r o u p , a n d w r i t e t h e a n s w e r s t h a t y o u r g r o u p a g r e e s o n . . . ' S o , b y y o u r s e l f f i r s t , . . . A t t h e e n d o f a l e s s o n c l u s t e r , s t u d e n t s w o u l d u s u a l l y t a k e a q u i z w h e r e t h e y w e r e a s k e d t o a p p l y t h e i r n e w k n o w l e d g e t o p r o b l e m s , s o m e f a m i l i a r , a n d s O m e n e w . T h e c h a r t i n T a b l e 3 . 1 s h o w s t h e c o n c e p t u a l f r a m e w o r k f o r t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s U n i t . F " H 9 7 T A B L E 3 . 1 C o n c e p t u a l F r a m e w o r k f o r R e v i s e d M a t t e r a n d M o l e c u l e s m o l e c u l e s . 2 3 . m o l e c u l e s . 4 I m p o r t a n t I d e a s a b o u t M a t t e r a n d M o l e c u l e s 1 A l l s o l i d s , l i q u i d s . a n d g a s e s a r e s u b s t a n c e s o r f o r m s o f m a t t e r . . A l l m a t t e r I s m a d e o f m o l e c u l e s ; o t h e r ' s t u f f ' ( s u c h a s h e a t a n d l i g h t ) I s n o t m a d e o f A l l m o l e c u l e s a r e c o n s t a n t l y m o v i n g : - I n s o l i d s t h e y s t a y c l o s e l y p a c k e d a n d v i b r a t e I n p l a c e . - I n l i q u i d s t h e y s t a y c l o s e t o g e t h e r , s l i d i n g a n d b u m p i n g p a s t e a c h o t h e r . - I n g a s e s t h e y a r e f a r t h e r a p a r t a n d m o v e f r e e l y t h r o u g h s p a c e . 5 . H e a t i n g a s u b s t a n c e m a k e s t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r : c o o l i n g m a k e s t h e m o l e c u l e s T h e m o l e c u l e s o f p u r e s u b s t a n c e s a r e a l l a l i k e : m i x t u r e s c o n t a i n d i f f e r e n t k i n d s o f 8 . C o n d e n s a t i o n : g a s e s t u m I n t o l i q u i d s w h e n t h e y a r e c o o l e d . m o v e s l o w e r . 6 . A i r a l w a y s c o n t a i n s w a t e r v a p o r ( a s w e l l a s n i t r o g e n ' . o x y g e n , a n d c a r b o n d i o x i d e ) . T y p e s o f E b s t a n c e s fi n g e s I n s u b s t a n c e s M o l e c u l a r e x p l a n a t i o n s 1 . D i s s o l v i n g : s o l i d s d i s s o l v e 1 . D i s s o l v i n g : m o l e c u l e s o f P u r e s u b s t a n c e s I n l i q u i d s . t h e s o l i d b r e a k a w a y a n d - w a t e r m i x w i t h m o l e c u l e s o f l i q u i d . s u g a r s a l t 2 . S e p a r a t i n g m i x t u r e s : o n e 2 . S e p a r a t i n g m i x t u r e s : - e l c o h o l s u b s t a n c e l s s e p a r a t e d f r o m d i f f e r e n t k i n d s o f m o l e c u l e s t o x y g e n a n o t h e r . a r e s e p a r a t e d . - n l t r o g e n c a r b o n d i o x i d e 3 . T h e r m a l e x p a n s i o n : 3 . T h e r m a l e x p a n s i o n : - c l e a n s a n d s u b s t a n c e s e x p a n d w h e n m o l e c u l e s o f h o t s u b s t a n c e s - ( a d d o t h e r s a s t h e y c o m e u p ) h e a t e d . m o v e f a s t e r . s o t h e y p u s h e a c h o t h e r f a r t h e r a p a r t . M i x t u r e s - e l r 4 . M e l t i n g : s o l i d s c h a n g e I n t o 4 . M e l t i n g : m o l e c u l e s o f t h e s a l t a n d p e p p e r l i q u i d s w h e n t h e y a r e h e a t e d . s o l i d b r e a k a p a r t a n d s t a r t s u g a r a n d s a n d s l i d i n g p a s t e a c h o t h e r . ~ e h a m p o o s a l t w a t e r 5 . F r e e z i n g : U q u l d s c h a n g e 5 . F r e e z i n g : m o l e c u l e s o f a ~ s u g a r w a t e r I n t o s o l i d s w h e n t h e y a r e l i q u i d s l o w d o w n a n d s e t t l e : ( a d d o t h e r s a s t h e y c o m e u p ) c o o l e d . i n t o a p a t t e r n . 8 . B o i l i n g : l i q u i d s t u r n i n t o 8 . B o i l i n g : w o u p s o f f a s t - g a s e s a n d b u b b l e a w a y w h e n m o v i n g m o l e c u l e s b r e a k t h e y a r e h e a t e d . a p a r t . m a k e g a s b u b b l e s . 7 . E v a p o r a t i o n : L i q u i d s 7 . E v a p o r a t i o n : I n d i v i d u a l s l o w l y t u m i n t o g a s e s a n d m m o l e c u l e s e s c a p e f r o m a w i t h t h e a i r . l i q u i d . 8 . C o n d e n s a t i o n : g a s m o l e c u l e s c l u m p t o g e t h e r I n d r o p s w h e n t h e y m o v e m o r e s l o w l y . R e s i d e T h i s r e s e a r c h w a s q u a l i t a t i v e a n d i n t e r p r e t i v e i n d e s i g n . I n i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h i n v e s t i g a t o r s o b s e r v e p a r t i c i p a n t s t o a s s e s s t h e m e a n i n g o f t h e i r a c t i o n s w i t h i n t h e s o c i a l c o n t e x t . Q u a l i t a t i v e r e s e a r c h h a s t h e f o l l o w i n g t h e o r e t i c a l a s s u m p t i o n s : “ H u m a n s c r e a t e m e a n i n g f u l i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e p h y s i c a l a n d b e h a v i o r a l o b j e c t s t h a t s u r r o u n d t h e m i n t h e e n v i r o n m e n t , a n d t a k e a c t i o n t o w a r d t h e o b j e c t s t h a t s u r r o u n d u s i n l i g h t o f o u r i n t e r p r e t a t i o n s o f m e a n i n g f u l n e s s ' ( p . 1 2 6 ) , a n d i n d i v i d u a l s m a y h a v e d i f f e r e n t i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e m e a n i n g o f w h a t a p p e a r s t o b e t h e s a m e o r s i m i l a r o b j e c t s o r b e h a v i o r s . T h e o b j e c t o f i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h i s s u b j e c t s ’ p h y s i c a l b e h a v i o r a n d t h e i r m e a n i n g i n t e r p r e t a t i o n s , a n d t h o s e o f t h e o t h e r s t h e y a r e e n g a g e d w i t h i n i n t e r a c t i o n . T h e m a i n q u e s t i o n s o f q u a l i t a t i v e r e s e a r c h h a v e t o d o w i t h t h e m e n t a l l i f e o f t h e s u b j e c t s , a n d t h e s e n s e t h e y m a k e f r o m e v e n t s . I n t h i s s t u d y , t h e m e n t a l l i f e s t u d i e d a n d i n t e r p r e t e d w a s s t u d e n t s ’ t h i n k i n g a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d t h e m e a n i n g t h e y m a d e f r o m i n s t r u c t i o n t o r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e a b o u t m a t t e r , p h y s i c a l c h a n g e , a n d m o l e c u l e s . B y p u r s u i n g i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h , m y t a s k w a s t o d i s c o v e r s o m e “ c o n c r e t e u n i v e r s a l s f r o m s t u d y i n g a s p e c i fi c c a s e i n g r e a t d e t a i l t o c o m p a r e i t w i t h o t h e r c a s e s s t u d i e d i n e q u a l l y g r e a t d e t a i l ' ( E r i c k s o n , 1 9 8 6 , p . 1 3 0 ) . T h e r e s e a r c h e r s t u d i e d s i x c a s e s i n d e t a i l — t a r g e t s t u d e n t s ’ p r o p o s e d s c h e m e a s t h e y l e a r n e d a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , b a s e d o n t h e i r w r i t i n g . T h e r e s e a r c h e r t h e n c o m p a r e d t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s ’ w r l t t e n a n d v e r b a l s t a t e m e n t s . T h e n t h e s l x t a r g e t s t u d e n t s ’ c a s e s w e r e c o m p a r e d w i t h s c h e m a c h a n g e s o f o t h e r s t u d e n t s i n t h e c l a s s , b a s e d o n s t u d e n t s ’ w r i t i n g a b o u t c o n t e n t . 9 9 T h e c r i t e r i o n f o r v a l i d i t y i n i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h i s t h e m e a n i n g o f a c t i o n s d e fi n e d f r o m t h e a c t o r s ’ p o i n t o f v i e w ( E r i c k s o n , 1 9 8 6 ) . I n t h i s s t u d y , I a t t e m p t e d t o i n f e r t h e m e a n i n g s s t u d e n t s m a d e w i t h i n t h e c l a s s r o o m c o n t e x t o f l e a r n i n g s c i e n c e i n o r d e r t o c h a n g e t h e i r c o n c e p t i o n s a b o u t s c i e n c e . T h e l i t e r a t u r e r e v i e w p r o v i d e d s e v e r a l m e a n s o f a r r i v i n g a t s o m e u n d e r s t a n d i n g o f t h e w a n i n g s t u d e n t s m a d e a s t h e y l e a r n e d s c i e n c e : W r i t i n g , v e r b a l s t a t e m e n t s , s m a l l g r o u p w o r k , a n d c l i n i c a l i n t e r v i e w s p r o v i d e d f o r m a k i n g m e a n i n g o f s t u d e n t s ' u n d e r s t a n d i n g s . M y m e t h o d s o f a n a l y s i s w e r e s i m i l a r t o o t h e r r e s e a r c h e r s ’ a n a l y s e s , a n d e v e n t u a l l y b e c a m e a c o m b i n a t i o n o f m e t h o d s u s i n g b o t h q u a l i t a t i v e i n t e r p r e t a t i o n s , a n d q u a n t i t a t i v e c o d i n g a n d a n a l y s i s . S t a t o n ’ s ( 1 9 8 2 ) m e t h o d s t o t r a c k s t u d e n t s ’ w r i t i n g a b o u t a t 0 p i c o v e r t i m e , a n d C h i , G l a s e r , a n d R e e s ’ ( 1 9 8 2 ) m e t h o d s t o c o n s t r u c t s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f r o m s t u d e n t s ’ w r i t t e n a n d v e r b a l s t a t e m e n t s t o o b s e r v e t h e i r p r o p o s e d s c h e m a a b o u t c o n t e n t w e r e u s e f u l f o r f o l l o w i n g s t u d e n t s ’ t h i n k i n g . V o s n i a d o u a n d B r e w e r ' s ( 1 9 8 7 ) a n d C a r e y ’ s ( 1 9 8 5 b ) d e s c r i p t i o n s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g w e r e u s e f u l f o r a s s e s s i n g s t u d e n t s d e g r e e o f r e s t r u c t u r i n g f r o m t h e i r s c h e m a p i c t u r e d i n t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s . S t u d e n t s ’ g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t s w e r e a s s e s s e d u s i n g L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e ’ s ( 1 9 9 0 ) p r e t e s t / p o s t t e s t a n d c l i n i c a l i n t e r v i e w a n d c o d i n g s c h e m e . S t u d e n t s ’ u s e o f s t r a t e g i e s f o r l e a r n i n g f r o m i n s t r u c t i o n w e r e a s s e s s e d u s i n g A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) d e s c r i p t i o n s o f s t u d e n t s ’ p r o c e s s i n g o f s c i e n c e t e x t s . A c c o r d i n g t o E r i c k s o n ( 1 9 8 6 ) , t h e r e a r e f i v e m a j o r t y p e s o f ’ e v i d e n t i a r y i n a d e q u a c y " i n i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h ( p . 1 4 0 ) . I a d d r e s s e a c h o f t h e s e fi v e t y p e s t o b u i l d a c a s e f o r t h e a d e q u a c y o f m y e v i d e n c e , a n d t h u s , t h e v a l i d i t y o f t h e r e s u l t s , t o s o m e l o g i c a l d e g r e e . 1 0 0 ( 1 ) i n a d e q u a t e a m o u n t s o f e v i d e n c e : I n t h i s s t u d y , I a t t e m p t e d t o d r a w a s m u c h e v i d e n c e a s p o s s i b l e g i v e n t h e r e s t r a i n t s o f c l a s s r o o m a c t i v i t i e s . I w a n t e d t o g e t a s m u c h s t u d e n t w r i t i n g e v i d e n c e a s p o s s i b l e , b u t n o t a d d s o m u c h w r i t i n g t o t h e l e s s o n s t h a t i t w o u l d b e u n r e a l i s t i c t o e x p e c t c l a s s r o o m t e a c h e r s t o u s e t h e m e t h o d s f o r o b s e r v i n g i n d i c a t o r s o f t h e i r o w n s t u d e n t s ’ t h i n k i n g . T h e u s e o f v i d e o t a p e s a n d c l i n i c a l i n t e r v i e w s a d d e d m o r e e v i d e n c e . H a d I b e e n a b l e t o i n t e r v i e w e a c h s t u d e n t m y e v i d e n c e w o u l d h a v e b e e n m u c h r i c h e r , b u t r e a l i s t i c a l l y t h i s w a s n o t p o s s i b l e d u e t o m y t i m e c o n s t r a i n t s a n d t h o s e o f t h e s t u d e n t s a n d t e a c h e r i n v o l v e d . ( 2 ) i n a d e q u a t e v a r i e t y i n k i n d s o f e v i d e n c e : I a t t e m p t e d t o g a t h e r a s m u c h v a r i e t y o f e v i d e n c e a s p o s s i b l e t o h e l p m e d e t e r m i n e s t u d e n t s ’ t h i n k i n g . S t u d e n t w r i t i n g i n a c t i v i t y b o o k s , q u i z z e s , f r e e w r i t e s , v e r b a l s t a t e m e n t s i n c l a s s t h a t o c c u r r e d o n t h e v i d e o t a p e s , a n d s t a t e m e n t s d u r i n g i n t e r v i e w s w e r e u s e d a s e v i d e n c e . ( 3 ) F a u l t y i n t e r p r e t i v e s t a t u s o f e v i d e n c e : F a u l t y i n t e r p r e t i v e s t a t u s o f t h e e v i d e n c e i s . p r o b a b l y o n e o f t h e m o s t d i f f i c u l t a s p e c t s o f i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h , a n d I h a d t o b e s o m e w h a t c o n f i d e n t t h a t I u n d e r s t o o d t h e k e y a s p e c t s w i t h i n t h e s t u d e n t s ’ p e r s p e c t i v e s a n d t h e m e a n i n g t h e y m a d e f r o m t h e i r s c i e n c e l e s s o n s . T o h e l p w i t h t h i s , I e n l i s t e d o t h e r r e s e a r c h e r s ’ i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e s a m e d a t a t o c o r r o b o r a t e m y i n t e r p r e t a t i o n s . 1 0 1 ( 4 ) i n a d e q u a t e d i s c o n f i r m i n g e v i d e n c e : T o a l l e v i a t e t h e p o t e n t i a l p r o b l e m o f i n a d e q u a t e d i s c o n f i r m i n g e v i d e n c e i t w a s n e c e s s a r y f o r m e t o m a k e a d e l i b e r a t e s e a r c h f o r d i s c o n f i r m i n g e v i d e n c e o f m y k e y a s s e r t i o n s . I a t t e m p t e d t o i d e n t i f y d i s c r e p a n t c a s e s , a n d d e v e l o p p o s s i b l e a l t e r n a t i v e s t o m y i n t e r p r e t a t i o n s . I r e q u e s t e d h e l p f r o m o t h e r r e s e a r c h e r s i n l o c a t i n g d i s c o n fi r m i n g e v i d e n c e , a n d d i s c r e p a n t c a s e s , a s w e l l . ( 5 ) i n a d e q u a t e d i s c r e p a n t c a s e a n a l y s i s : E r i c k s o n s u g g e s t e d t h a t t h e i n t e r p r e t i v e r e s e a r c h e r s c r u t i n i z e t h e d i s c o n fi r m i n g e v i d e n c e a n d e x a m i n e e a c h d i s c r e p a n t c a s e t o c o m p a r e i t w i t h t h e c o n f i r m i n g c a s e s , a n d a n a l y z e t h e f e a t u r e s t h a t a r e t h e s a m e o r d i f f e r e n t t o r e v e a l f l a w s i n o r i g i n a l a s s e r t i o n s , a n d a l l o w r e s e a r c h e r s t o r e f i n e a n d a d j u s t t h e i r m a j o r a s s e r t i o n s . I n c h a p t e r 5 o f t h i s r e p o r t , t h e d i s c o n fi r m i n g a n d d i s c r e p a n t e v i d e n c e a r e a n a l y z e d . W T h e i n s t r u m e n t s u s e d t o m e a s u r e s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e s w e r e s t u d e n t s ’ ( 1 ) W r i t t e n a n s w e r s t o p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t a n d p o s t t e s t q u e s t i o n s ; ( 2 ) w r i t t e n e x p l a n a t i o n s i n s t u d e n t s ’ s c i e n c e a c t i v i t y b o o k l e t s a n d f r e e w r i t i n g e x e r c i s e s ; ( 3 ) f o r s i x t a r g e t s t u d e n t s , v e r b a l a n s w e r s d u r i n g p r e c l i n i c a l a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s ; ( 4 ) t a r g e t s t u d e n t s ’ t h o u g h t s a b o u t w r i t i n g ; 1 0 2 ( 5 ) v i d e o t a p e s o f c l a s s r o o m i n t e r a c t i o n s ; ( 6 ) m y s u m m a r y o b s e r v a t i o n n o t e s ; ( 7 ) a n i n t e r v i e w w i t h t h e t e a c h e r a b o u t h e r g o a l s a n d p l a n s f o r i n s t r u c t i o n ; a n d ( 8 ) t h e t e x t m a t e r i a l s u s e d b y t h e s t u d e n t s d u r i n g t h e l e s s o n u n i t . I d i s c u s s e a c h i n m o r e d e t a i l , a l o n g w i t h t h e p r o c e d u r e s I u s e d t o c o l l e c t t h e d a t a , i n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n . W a g . S t u d e n t s w r o t e a b o u t s c i e n c e i n f o u r w a y s : ( 1 ) S t u d e n t s w r o t e a n s w e r s a n d e x p l a n a t i o n s o n a p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s ; ( 2 ) T h e y w r o t e i d e a s , p l a n s a n d e x p l a n a t i o n s i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s d u r i n g i n s t r u c t i o n ; ( 3 ) S t u d e n t s w r o t e o c c a s i o n a l f r e e w r i t e s u s i n g t h e i r n e w i d e a s a b o u t c o n t e n t ; a n d ( 4 ) S t u d e n t s w r o t e a n s w e r s a n d e x p l a n a t i o n s o n a p a p e r - a n d - p e n c i l p o s t t e s t f o l l o w i n g i n s t r u c t i o n . C o p i e s o f s t u d e n t s ’ w r i t t e n w o r k w e r e c o l l e c t e d a s t h e u n i t p r o g r e s s e d — - p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t a n d p o s t t e s t a n s w e r s , w r i t t e n n o t e s i n a c t i v i t y b o o k l e t s , f r e e w r i t e s , a n d q u i z z e s . T h e p r e t e s t s a n d p o s t t e s t s , a n d t h e f r e e w r i t e s w e r e c o l l e c t e d i m m e d i a t e l y a f t e r s t u d e n t s c o m p l e t e d t h e m . T h e a c t i v i t y b o o k l e t s a n d q u i z z e s w e r e c o l l e c t e d a f t e r t h e t e a c h e r h a d r e a d t h e m , c o m m e n t e d , g r a d e d a n d r e t u r n e d t h e m t o t h e s t u d e n t s . A f t e r e a c h l e s s o n c l u s t e r , a n d a f t e r t h e s t u d e n t s h a d a c h a n c e t o l o o k a t t h e t e a c h e r ’ s r e s p o n s e s , s t u d e n t s p a s s e d t h e b o o k l e t s a n d q u i z z e s b a c k t o t h e t e a c h e r a n d t h e 1 0 3 b o o k l e t s w e r e c o l l e c t e d f r o m h e r . T h e s t u d e n t s k n e w I w a s o b s e r v i n g t h e i r w o r k t o s e e w h a t t h e y w r o t e a n d t o s e e h o w t h e y l e a e r s c i e n c e . I d e s c r i b e h o w I a n a l y z e d t h e c o n c e p t i o n s i n e a c h s t u d e n t ’ s w r i t i n g i n a l a t e r s e c t i o n o f t h i s c h a p t e r , D a t a A n a l y s i s . a m . T o e s t a b l i s h t h e r e l i a b i l i t y o f t h e i n t e r p r e t a t i o n s o f s t u d e n t s ’ w r i t i n g , I w r o t e c r i t e r i a f o r m y a s s e s s m e n t s o f s t u d e n t s ’ w r i t i n g f o r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d c h a n g e s i n c o r e c o n c e p t s o v e r t i m e . I t h e n g a v e t w o o t h e r r a t e r s t h e c r i t e r i a , t r a n s c r i p t s o f r a n d o m l y s e l e c t e d t a r g e t s t u d e n t s ’ w r i t i n g a n d t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m t h e w r i t i n g . T h e t w o o t h e r r a t e r s i n t e r p r e t e d s t u d e n t s ’ w r i t t e n i d e a s a n d n o d e - l i n k n e t w o r k s u s i n g t h e c r i t e r i a I h a d p r o v i d e d f o r t h e m . A f t e r f u r t h e r d i s c u s s i n g t h e c a t e g o r i e s a n d d e f i n i n g a t t r i b u t e s o f t h e e x a m p l e s , t h e o t h e r r a t e r s a g r e e d w i t h t h e i n t e r p r e t a t i o n s . B o t h s t r e s s e d t h a t t h e c a t e g o r i e s b e c l e a r l y d e f i n e d a n d a p p l i e d u n i f o r m l y a c r o s s a l l s t u d e n t s a m p l e s t o e n s u r e r e l i a b i l i t y . W e f u r t h e r d i s c u s s e d t h e c a t e g o r i e s , d e f i n i n g a t t r i b u t e s a n d e x a m p l e s u n t i l w e w e r e a b l e t o r e a c h a g r e e m e n t . O n e r a t e r w a s a p r o f e s s o r w i t h m a n y y e a r s o f e x p e r i e n c e i n t e r p r e t i n g s t u d e n t s ’ i d e a s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d t h e o t h e r w a s a d o c t o r a l s t u d e n t w i t h e x p e r i e n c e w i t h s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s . W . T h e p r e t e s t s a n d p o s t t e s t s u s e d i n t h i s s t u d y w e r e r e v i s e d t e s t s t h a t w e r e d e v e l o p e d b y L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e ( 1 9 9 0 ) i n t h e i r s t u d y o b s e r v i n g s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s a b o u t M a t t e r a n d M o l e c u l e s . T h e p r e t e s t a n d p o s t t e s t a r e i d e n t i c a l , a d m i n i s t e r e d o n c e b e f o r e i n s t r u c t i o n , a n d o n c e f o l l o w i n g i n s t r u c t i o n . ( S e e A p p e n d i x B f o r a c o p y o f t h e t e s t . ) T h e p r e t e s t / p o s t t e s t c a n b e u s e d t o a s s e s s e a c h s t u d e n t ’ s b e l i e f o r n o n - b e l i e f i n d i f f e r e n t c o n c e p t i o n s u s i n g c o d i n g p r o c e d u r e s f r o m 1 0 4 o p e n r e s p o n s e a n d m u l t i p l e c h o i c e i t e m s d e v e l o p e d b y A n d e r s o n a n d S m i t h ( 1 9 8 3 ) a n d R o t h , S m i t h , a n d A n d e r s o n ( 1 9 8 3 ) . A n d e r s o n a n d S m i t h ( 1 9 8 3 ) w r o t e c o m p u t e r p r o g r a m s t h a t u s e d i n f o r m a t i o n f r o m d i f f e r e n t t e s t i t e m s a s s e s s i n g t h e s a m e c o n c e p t i o n t o p r o d u c e a s c o r e r e fl e c t i n g t h e s t r e n g t h o f w h e t h e r a s t u d e n t ’ s u n d e r s t a n d i n g o f a s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n , a m b i v a l e n c e ( s o m e w h e r e b e t w e e n s c i e n t i f i c a n d r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e ) , o r b e l i e f I n a r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t t h e c o n t e n t . T h e t e s t w a s d e s i g n e d t o g e n e r a t e i n f o r m a t i o n a b o u t s t u d e n t s ’ p r i o r k n o w l e d g e / a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a n d h o w c l o s e l y t h e y r e a c h e d t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t s o f t h e i n s t r u c t i o n , a n d t o r e v e a l c h a n g e f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t . T h e p r e t e s t / p o s t t e s t w a s d e s i g n e d t o h e l p r e s e a r c h e r s d i a g n o s e s t u d e n t s ’ b e l i e f s a n d t h i n k i n g a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e , a n d t o d i s c l o s e s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s a b o u t t h e v a r i o u s c o n c e p t s c o v e r e d i n t h e u n i t . T h e t e s t i n c l u d e d 2 2 q u e s t i o n s i n b o t h m u l t i p l e c h o i c e a n d s h o r t e s s a y f o r m a t s . E i g h t o f t h e q u e s t i o n s w e r e s h o r t a n s w e r o r m u l t i p l e c h o i c e , a n d t h e o t h e r f o u r t e e n q u e s t i o n s r e q u i r e d s t u d e n t s t o e x p l a i n o r d e s c r i b e . M a n y o f t h e q u e s t i o n s a s k e d s t u d e n t s t o e x p l a i n p h y s i c a l p h e n o m e n a . F o r i n s t a n c e , o n e q u e s t i o n a s k e d s t u d e n t s t o “ E x p l a i n i n y o u r o w n w o r d s w h y h e a t i n g m a k e s w a t e r b o i l . E x p l a i n i n t e r m s o f m o l e c u l e s , i f y o u c a n " ( p . 7 ) . T h e q u e s t i o n s e x a m i n e d s t u d e n t s ’ i d e a s a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a t b o t h m a c r o s c o p i c a n d m i c r o s c O p i c l e v e l s . A t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l , s t u d e n t s w e r e a s k e d t o e x p l a i n s u b s t a n c e s a n d t h e i r p r o p e r t i e s , a n d a t t h e m i c r o s c o p i c l e v e l , m o l e c u l e s a n d t h e i r p r e p e r t i e s . l a d m i n i s t e r e d t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t t h e d a y b e f o r e t h e l e s s o n u n i t b e g a n d u r i n g t h e s t u d e n t s ’ fi r s t h o u r s c i e n c e c l a s s . S t u d e n t s w e r e i n s t r u c t e d t o a n s w e r t h e q u e s t i o n s t h e b e s t t h e y c o u l d , t h a t i t w a s a l r i g h t t o g e t 1 0 5 w r o n g a n s w e r s , a n d t h e y w o u l d n o t b e g r a d e d . S t u d e n t s w e r e t o l d t h a t t h e t e s t s w e r e d e s i g n e d t o s h o w t h e i r t h i n k i n g a b o u t t h e s e s c i e n c e c o n c e p t s . O n l y o n e s t u d e n t o f t h e 2 7 m i s s e d t h e p r e t e s t . T h e s a m e s t u d e n t , a n d o n e o t h e r s t u d e n t , m i s s e d t h e p o s t t e s t . T h e s e t w o s t u d e n t s d i d n o t m a k e u p t h e t e s t , b e c a u s e t h e r e w a s o t h e r w r i t i n g f r o m b o t h s t u d e n t s t h a t c o u l d b e u s e d f o r t h e a n a l y s i s , a n d t h e s t u d e n t s w o u l d h a v e h a d t o c o m e i n a f t e r s c h o o l t o c o m p l e t e t h e t e s t s , w h i c h w a s a n i n c o n v e n i e n c e f o r t h e m . B e c a u s e t h e a n a l y s i s d i d n o t c o u n t s c o r e s , o r t a k e a v e r a g e s , i t d i d n o t s e e m w o r t h i n c o n v e n i e n c i n g t h e s e s t u d e n t s t o g e t p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t i n g f r o m t h e m . T h e r e w e r e r i c h s o u r c e s o f d a t a f r o m t h e o t h e r 2 5 s t u d e n t s , p r o b a b l y m o r e t h a n c o u l d b e s t u d i e d i n d e t a i l . S t u d e n t s w e r e a b l e t o c o m p l e t e t h e t e s t w i t h i n t h e i r 5 0 m i n u t e c l a s s p e r i o d . T h e s t u d e n t s ’ w r i t t e n e x p l a n a t i o n s o n t h e t e s t w e r e u s e d t o a n a l y z e t h e i r c o n c e p t i o n s a b o u t t h e c o n t e n t , a n d t h e t e s t s w e r e c o d e d t h e s a m e a s L e e a n d h e r c o l l e a g u e s ( 1 9 9 0 ) t o g e t a c o n c e p t i o n s c o r e t h a t c o u l d b e c o m p a r e d w i t h t h e a s s e r t i o n s f r o m t h e n o d e - l i n k n e t w o r k s f r o m s t u d e n t s ’ w r i t t e n s t a t e m e n t s . T h i s t e s t i s v a l i d b e c a u s e t h e r e s u l t s h a v e b e e n r e p l i c a t e d w i t h o t h e r s t u d e n t p o p u l a t i o n s b e f o r e a n d a f t e r l e s s o n s i n m a t t e r a n d m o l e c u l e s ( L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e , 1 9 9 0 ) . T h e s a m e p a p e r - a n d - p e n c i l t e s t w a s a d m i n i s t e r e d a s a p o s t t e s t o n t h e f i r s t d a y o f t h e s e c o n d s e m e s t e r , f o l l o w i n g t h e s e m e s t e r b r e a k . T h i s w a s t h e fi r s t d a y f o l l o w i n g t h e e n d o f t h e i n s t r u c t i o n t h a t s t u d e n t s w e r e i n c l a s s . T h e i n s t r u c t i o n a l u n i t h a d l a s t e d u n t i l t h e l a s t d a y o f t h e f i r s t s e m e s t e r . N e i t h e r t h e p r e t e s t o r t h e p o s t t e s t w e r e g r a d e d . T h e s a m e i n s t r u c t i o n s w e r e p r o v i d e d b e f o r e t h e p o s t t e s t t h a t h a d b e e n p r o v i d e d b e f o r e t h e p r e t e m : S t u d e n t s w e r e t o a n s w e r t h e q u e s t i o n s t h e b e s t t h e y c o u l d , a n d a t t e m p t t o e x p l a i n t h e b e s t t h e y c o u l d . H o w e v e r , t h e y w e r e n o t t o l d t h a t t h e t e s t s w o u l d n o t b e g r a d e d , 1 0 6 b e c a u s e t h e s t u d e n t s m i g h t n o t t r y a s h a r d t o w r i t e c o m p l e t e , a c c u r a t e a n s w e r s i f t h e i r e f f o r t s w o u l d n o t c o n t r i b u t e t o a g o o d g r a d e . I d e s c r i b e h o w I a n a l y z e d t h e p r e t e s t a n d p o s t t e s t m e a s u r e s i n t h e D a t a A n a l y s i s s e c t i o n o f t h i s c h a p t e r . fl a l j a a fl i t y . T h e p r e t e s t a n d p o s t t e s t w e r e t h e s a m e t e s t a d m i n i s t e r e d a t t h e b e g i n n i n g a n d t h e e n d o f t h e u n i t . T h e s e t e s t s h a d b e e n u s e d i n s i m i l a r f o r m b y A n d e r s o n a n d P a l i n s c a r ( 1 9 9 0 ) t h e p r e v i o u s y e a r i n Y e a r 1 o f t h e i r s t u d y , a n d b y L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e ( 1 9 9 0 ) , i n t h e i r s t u d y o f s i x t h g r a d e s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e i n m a t t e r a n d m o l e c u l e s . T h e s e r e s e a r c h e r s h a d f o u n d t h a t m o r e t h a n 7 0 % o f t h e t i m e , w h e n i n d e p e n d e n t r e s e a r c h e r s b l i n d l y c o d e d r a n d o m l y s e l e c t e d p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w s w i t h p r e t e s t s f r o m t h e s a m e s t u d e n t , a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s w i t h p o s t t e s t s f r o m t h e s a m e s t u d e n t , t h e i r c o d i n g a g r e e d w i t h o n e a n o t h e r . I p r o v i d e d f o r i n t e r r a t e r a g r e e m e n t b y m e e t i n g w i t h t w o o t h e r r a t e r s , w h o w e r e w o r k i n g w i t h t h e A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r r e s e a r c h p r o j e c t , a n d h a d e x p e r i e n c e c o d i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t s t a t e m e n t s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s . W e p r a c t i c e d c o d i n g r a n d o m l y s e l e c t e d p r e t e s t s a n d p o s t t e s t s , a n d i n d e p e n d e n t l y c o d e d t e s t s , t h e n c h e c k e d o u r c o d i n g f o r a g r e e m e n t w i t h o n e a n o t h e r . W e d i s c u s s e d o u r r e s p o n s e s u n t i l w e a g r e e d o n h o w t h e c o d i n g i n s t r u m e n t w o u l d b e i n t e r p r e t e d a n d a p p l i e d , t h e n i n d e p e n d e n t l y c o d e d fi v e m o r e r a n d o m l y s e l e c t e d t e s t s . W e c o n t i n u e d t h i s p r o c e d u r e o n c e m o r e , u n t i l w e h a d r e a c h e d m o r e t h a n 9 0 9 6 a g r e e m e n t . T h e p r e t e s t s a n d p o s t t e s t s w e r e c o d e d b y c o n c e a l i n g t h e i d e n t i t y o f t h e s t u d e n t t a k i n g t h e t e s t , w h e t h e r i t w a s a p r e t e s t o r p o s t t e s t , a n d r a n d o m l y s h u f fl i n g t h e o r d e r o f t h e t e s t s s o t h e i d e n t i t y o f t h e s t u d e n t w a s u n k n o w n t o m e , o r w h e t h e r i t w a s a p r e t e s t o r p o s t t e s t . A n o t h e r r a t e r r a n d o m l y s e l e c t e d t e n o f t h e s e t e s t s a n d 1 0 7 i n d e p e n d e n t l y c o d e d e a c h . W e c o m p a r e d o u r c o d i n g , a n d h a d m o r e t h a n 9 0 % a g r e e m e n t o n t h e c o d e s w e a s s i g n e d . m a g m a . I i n t e r v i e w e d t h e t e a c h e r t o u n d e r s t a n d t h e i n s t r u c t i o n s t h a t s h e p r o v i d e d f o r t h e s t u d e n t s ’ w r i t i n g a n d t h e i r l e s s o n s , t o s e e i f h e r p l a n s f o r i n s t r u c t i o n w e r e c o n s i s t e n t w i t h m y p u r p o s e s f o r o b s e r v i n g s t u d e n t s ’ t h i n k i n g a b o u t t h e c o n c e p t s t h e y w e r e l e a r n i n g i n s c i e n c e . T h e p r o t o c o l f o r t h e t e a c h e r i n t e r v i e w w a s o p e n - e n d e d t o t h e e x t e n t t h a t I a s k e d t h e t e a c h e r t o i n f o r m m e o f h e r l e a r n i n g o b j e c t i v e s , h e r p h i l o s o p h i e s a b o u t h o w s t u d e n t s l e a r n s c i e n c e , w h a t s h e p l a n n e d t o a t t e m p t i n h e r c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n , a n d t h e g o a l s o f t h e s t u d e n t s ’ a c t i v i t i e s . T h e q u e s t i o n s a s k e d o f t h e t e a c h e r a r e l i s t e d i n t h e T e a c h e r I n t e r v i e w P r o t o c o l , A p p e n d i x D . I a l s o i n t e r v i e w e d t h e s i x s e l e c t e d s t u d e n t s b e f o r e t h e u n i t b e g a n , t o i n v e s t i g a t e t h e i r p r i o r k n o w l e d g e a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d t h e i r p r i o r e x p e r i e n c e s a n d k n o w l e d g e a b o u t w r i t i n g t o l e a r n . I i n t e r v i e w e d e a c h o f t h e s a m e s t u d e n t s a g a i n f o l l o w i n g t h e i n s t r u c t i o n a l u n i t , a n d f o l l o w i n g t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p o s t t e s t . T h e i n t e r v i e w p r o t o c o l f o l l o w e d a s e m i - s t r u c t u r e d “ c l i n i c a l “ f o r m a t t o a s s e s s s t u d e n t s ’ c o n t e n t u n d e r s t a n d i n g s a s t h o r o u g h l y a s p o s s i b l e , w h i l e a l s o m a i n t a i n i n g a m o r e o r l e s s n a t u r a l c o n v e r s a t i o n w i t h t h e m . C l i n i c a l i n t e r v i e w s f u r n i s h a p r o c e d u r e f o r e x p l o r i n g t h e n a t u r e a n d e x t e n t o f k n o w l e d g e . C l i n i c a l i n t e r v i e w s h a v e b e e n u s e d b y m a n y r e s e a r c h e r s a s a m e a n s o f p r o b i n g s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s i n s c i e n c e , a n d f o r a t t e m p t i n g t o a s c e r t a i n s t u d e n t s ’ t h i n k i n g . ( P o s n e r & G e r t z o g , 1 9 7 9 ) . T h e i n t e r v i e w w a s s t r u c t u r e d i n s u c h a w a y t h a t t h e i n t e r v i e w e r c o u l d u n c o v e r s t u d e n t s ’ t h i n k i n g , a n d g e t a p i c t u r e o f t h e i r c o g n i t i v e s t r u c t u r e s . F o r e x a m p l e , a t t h e p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w , e a c h o f t h e s t u d e n t s w a s a s k e d t o o b s e r v e a b e a k e r o f w a t e r b o i l i n g o n a h o t p l a t e . T h e n e a c h w a s a s k e d t o 1 0 8 e x p l a i n w h a t h e o r s h e o b s e r v e d . T h e q u e s t i o n s w e n t s o m e t h i n g l i k e t h i s : ' W h a t ’ s h a p p e n i n g t o t h e w a t e r ? “ “ D e s c r i b e w h a t y o u s e e . “ “ I f w e l e a v e t h e w a t e r b o i l i n g , w h a t h a p p e n s t o t h e a m o u n t o f w a t e r i n t h e b e a k e r ? ” “ W h y ? ” ' W h e r e d o e s t h e w a t e r 9 0 ? “ . I f t h e s t u d e n t m e n t i o n e d b u b b l e s , t h e n e x t q u e s t i o n a s k e d “ I s t h e r e a n y t h i n g i n t h e b u b b l e s ? “ ’ W h a t ? " . I f t h e s t u d e n t m e n t i o n e d ' a i r " , t h e q u e s t i o n w a s ’ D o y o u t h i n k t h e a i r i n t h e b u b b l e s i s t h e s a m e a s t h e a i r i n t h e r o o m ? ’ . I f t h e s t u d e n t m e n t i o n e d “ s t e a m " , t h e n e x t q u e s t i o n w a s ' W h a t d o y o u m e a n b y ’ s t e a m ' ? ’ . T h e q u e s t i o n i n g c o n t i n u e d t o p r o b e s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g o f m o l e c u l a r b e h a v i o r i n b o i l i n g b y a s k i n g q u e s t i o n s s u c h a s “ H o w d o e s t h e w a t e r c h a n g e f r o m l i q u i d t o g a s ? ’ , a n d ” C a n y o u e x p l a i n i n t e r m s o f m o l e c u l e s ? " , a n d " W h i c h h a s m o r e s p a c e b e t w e e n t h e m o l e c u l e s , t h e l i q u i d o r t h e g a s ? ’ . S t u d e n t s w e r e a s k e d t o e x p l a i n t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n d i f f e r e n t s t a t e s o f w a t e r ( i c e , w a t e r , a n d s t e a m ) , m o l e c u l e s i n w a t e r , m o l e c u l e s i n o t h e r s o l i d s , l i q u i d s , a n d g a s e s , m o l e c u l e s i n a i r , h o w a i r e x p a n d s a n d c o m p r e s s e s , e x p l a i n d i s s o l v i n g , h e a t i n g a n d c o o l i n g , a n d e x p a n d i n g a n d c o n t r a c t i n g , m e l t i n g a n d s o l i d i f y i n g , e v a p o r a t i o n a n d b o i l i n g , a n d c o n d e n s a t i o n ( s e e c l i n i c a l i n t e r v i e w , A p p e n d i x C ) . E a c h i n t e r v i e w l a s t e d f r o m 3 0 t o 4 5 m i n u t e s a n d w a s c o n d u c t e d i n p r i v a t e i n a n e m p t y c l a s s r o o m . E a c h i n t e r v i e w w a s v i d e o t a p e d . - T h e s i x s e l e c t e d s t u d e n t s w e r e a s k e d t o t e l l a b o u t t h e i r p r i o r e x p e r i e n c e s w i t h w r i t i n g t o e x p l a i n t h e i r t h i n k i n g , a n d t h e i r f e e l i n g s a b o u t w r i t i n g ( s e e A p p e n d i x E ) . T h e y w e r e a s k e d i f t h e y h a d s o m e f a c i l i t y w i t h t h e w r i t t e n d i s c o u r s e f o r m t h e y w e r e u s i n g , t h u s a l l o w i n g t h e m t o w r i t e m o r e f r e e l y a b o u t t h e i r t h i n k i n g . I w a n t e d t o k n o w f o r w h a t p u r p o s e t h e s t u d e n t s s a w t h e w r i t i n g i n t h e b e g i n n i n g a n d t h r o u g h o u t t h e l e s s o n - d i d t h e y p e r c e i v e t h e 1 0 9 w r i t i n g w a s o n l y f o r g r a d i n g p u r p o s e s ? O r d i d t h e y s e e o t h e r p u r p o s e s f o r w r i t i n g a b o u t w h a t t h e y w e r e l e a r n i n g ? T h e p u r p o s e o f t h e i n t e r v i e w s w a s t o i n f o r m m y u n d e r s t a n d i n g o f w h a t m e a n i n g t h e s t u d e n t s w e r e m a k i n g a s t h e y i n v o l v e d t h e m s e l v e s i n l e a r n i n g n e w c o n c e p t s a n d fi t t i n g t h e m i n t o t h e i r c o n c e p t u a l f r a m e w o r k s , a n d h o w t h i s r e l a t e d t o D a n t h e y w r o t e a b o u t t h e i r t h i n k i n g , a n d w h a t t h e y w r o t e a b o u t t h e i r c o n c e p t u a l u n d e r s t a n d i n g . T h e q u e s t i o n i n g w a s d e s i g n e d t o f i n d o u t i f t h e w r i t i n g a c t i v i t i e s t h e s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d w e r e d i f fi c u l t f o r t h e m , a n d w h e t h e r o r n o t t h o s e a c t i v i t i e s i n t e r f e r e d w i t h t h e i r a b i l i t i e s t o p u t t h e i r i d e a s i n w r i t i n g . i f t h e w r i t i n g w a s d i f f i c u l t , i t m i g h t c o n f o u n d t h e a b i l i t y t o ” s e e “ t h i n k i n g i n t h e i r w r i t i n g . H o w m u c h t h e w r i t i n g a c t i t s e l f m i g h t h a v e i n fl u e n c e d o r c o n t r i b u t e d t o s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g w a s a n i m p o r t a n t a s p e c t , b e c a u s e t h e l i t e r a t u r e r e v i e w s h o w e d t h a t i n a c t i v i t y a n d r e fl e c t i o n , p o s s i b l y i n t h e a c t o f w r i t i n g , m i g h t b e a n i m p o r t a n t c l a s s r o o m e v e n t a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . T h e s a m e s i x t a r g e t s t u d e n t s w e r e i n t e r v i e w e d p e r i o d i c a l l y t h r o u g h o u t , a n d f o l l o w i n g t h e l e a r n i n g u n i t t o i n v e s t i g a t e t h e i r t h i n k i n g a b o u t h o w t h e w r i t i n g m i g h t h a v e s h a p e d t h e i r t h i n k i n g , a n d h o w w e l l t h e y w e r e a b l e t o e x p r e s s c o n t e n t i n t h e i r ] w r i t i n g . S o m e o f t h e q u e s t i o n s a s k e d w e r e a b o u t t h e r e l a t i v e d i f f i c u l t y o f t h e w r i t i n g t a s k s , t h e i r a w a r e n e s s o f u s i n g a n y w r i t i n g s t r a t e g i e s d u r i n g t h e i r a c t i v i t y c o m p l e t i o n , a n d a n y p a r t i c u l a r d i f f i c u l t i e s t h e y f o u n d i n c a r r y i n g o u t p l a n s f o r w r i t i n g . T h e s t u d e n t s w e r e a l s o a s k e d w h a t o t h e r t y p e s o f w r i t i n g t h e y w e r e c u r r e n t l y r e q u i r e d t o d o i n s c h o o l , a n d t h e r e l a t i v e d i f fi c u l t y o f t h i s w r i t i n g . E a c h w a s a s k e d t o e v a l u a t e h i s o r h e r o w n a b i l i t y i n s c i e n c e a n d i n w r i t i n g , a n d c o m m e n t o n t h e w a y s t h o s e a b i l i t i e s h a d c h a n g e d b e c a u s e o f w h a t t h e y h a v e l e a r n e d i n s c h o o l t h e p a s t f e w y e a r s . 1 1 0 S t u d e n t s w e r e a s k e d i f t h e i r w r i t i n g h e l p e d t h e m t h i n k i n a n y d i f f e r e n t w a y s , a n d i f t h e i r w r i t i n g e v e r c h a n g e d a s t h e y w r o t e ( s e e A p p e n d i x E ) . B a l i a b i l j t y . T h e c l i n i c a l i n t e r v i e w s o r i n t e r v i e w s a b o u t w r i t i n g w e r e n o t q u a n t i t a t i v e l y c o d e d . l c h u n k e d s t u d e n t s ’ v e r b a l s t a t e m e n t s b y t o p i c , a n d c o m p a r e d t h e m t o s t u d e n t s ’ w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t t h e s a m e t 0 p i c . E s s e n t i a l l y , t h e s t u d e n t s ’ v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t t h e c o n t e n t w e r e u s e d a s a r e f l e c t i o n o f s t u d e n t s ’ t h i n k i n g a b o u t t h e c o n t e n t t o c h e c k t h e r e l i a b i l i t y o f t h e i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e i r t h i n k i n g r e f l e c t e d i n t h e i r w r i t i n g . S t u d e n t s ’ v e r b a l s t a t e m e n t s f r o m t h e i n t e r v i e w s w e r e c o m p a r e d w i t h t h e i r w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t t h e s a m e c o n t e n t , a n d i n t e r v i e w s w e r e u s e d p r i m a r i l y a s a c h e c k o n t h e i n t e r p r e t a t i o n s a b o u t s t u d e n t t h i n k i n g . T h e s t u d e n t s ’ s t a t e m e n t s i n t h e i n t e r v i e w s a b o u t w r i t i n g w e r e a n a l y z e d t o u n d e r s t a n d h o w t h e i r w r i t i n g m i g h t h a v e i n f l u e n c e d t h e i r a b i l i t y t o w r i t e t h e i r i d e a s , a n d h o w t h e w r i t i n g t a s k s m i g h t h a v e c o n t r i b u t e d t o s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . T h e r e l i a b i l i t y o f t h e i n t e r p r e t a t i o n s c o m e s f r o m s u p p o r t o f t h e o t h e r e v i d e n c e o f s t u d e n t s ’ t h i n k i n g a v a i l a b l e , s u c h a s v e r b a l s t a t e m e n t s d u r i n g c l a s s , a n d o t h e r w r i t t e n m a t e r i a l s . I d e s c r i b e h o w t h e i n t e r v i e w r e c o r d s w e r e a n a l y z e d i n t h e D a t a A n a l y s i s s e c t i o n o f t h i s c h a p t e r . I m a s a a a i a g . A l l o f t h e s t u d e n t s ’ w r i t t e n c o m m e n t s w e r e t r a n s c r i b e d i n t o M i c r o s o f t E x c e l s p r e a d s h e e t c o m p u t e r p r o g r a m t h a t w o u l d a l l o w m e t o m o v e p i e c e s o f d a t a e a s i l y f r o m o n e f i l e t o a n o t h e r . E v e r y t h i n g a s t u d e n t w r o t e i n t h e p r e t e s t w a s t r a n s c r i b e d i n t o a f i l e f o r t h a t s t u d e n t , a n d s t a t e m e n t s w e r e fl a g g e d a c c o r d i n g t o d i f f e r e n t p i e c e s o f t h e l e s s o n s , s u c h a s s t a t e m e n t s a b o u t m o l e c u l e s , m o l e c u l a r m o v e m e n t , s t a t e s o f m a t t e r , d i s s o l v i n g , a n d t h e r m a l e x p a n s i o n . F o r e a c h l e s s o n c l u s t e r , a f i l e w a s b u i l t f o r e a c h s t u d e n t , i n t o w h i c h t h e i r w r i t t e n s t a t e m e n t s w e r e t r a n s c r i b e d c h r o n o l o g i c a l l y f o r t h e s a m e s u b j e c t I ’ 1 1 1 m a t t e r . T h e s a m e t r a n s c r i b i n g f o r s t u d e n t s ’ s t a t e m e n t s o n t h e p o s t t e s t w a s p l a c e d i n t o a p o s t t e s t f i l e s i m i l a r t o t h e p r e t e s t f i l e . S t u d e n t s ’ p r e t e s t a n d p o s t t e s t s t a t e m e n t s w e r e t r a n s p o r t e d i n t o t h e i r s u b j e c t m a t t e r f i l e s , f o r a t r a n s c r i b e d r e c o r d o f w h a t a s t u d e n t s a i d a b o u t t h e s a m e s u b j e c t o v e r t i m e . F i g u r e 3 . 1 s h o w s p a r t o f o n e s t u d e n t ’ s f i l e f o r e v e r y t h i n g s h e s a i d a b o u t s t a t e s o f m a t t e r . T h e v e r b a l s t a t e m e n t s t h a t t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s m a d e a b o u t t h e c o n t e n t o n p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w w e r e t r a n s c r i b e d i n t o s e p a r a t e fi l e s o r g a n i z e d b y l e s s o n c l u s t e r s u b j e c t m a t t e r , a n d a p p r o p r i a t e s t a t e m e n t s w e r e t r a n s p o r t e d i n t o t h e i r s u b j e c t m a t t e r f i l e . F o r e x a m p l e , t a r g e t s t u d e n t C a r o l ’ s f i l e o n m o l e c u l e s c o n t a i n s h e r s t a t e m e n t s f r o m t h e p r e t e s t « c o n c e r n i n g m o l e c u l e s a n d m o l e c u l e b e h a v i o r , t h e 5 ! “ : I I I . C O N C E P T I O N S A B O U T S ' A T E S 0 F “ I ' E H 9 . . . . . . S t a t e s o f M a t t e r B o o k l e t Q u i z z e s P r e e m i e w a t e r ' i c e - e h s . i t u n s i q l a ' t l w e i fl l t d e e e l t ' t U n m i s u e l ’ n g “ h w u m m m w a g . “ s a i d e l l - t o e ” “ U t e - d e c i d e s “ ' 0 m e w a t e r b o i s . b d t b l e v e h n e d a e s s e m i - t h a t w s t a r t t o f e r m u u l t h e n m i n d s . c a n . ‘ I ’ h e y a r e n e t m . . . “ g a s e s w a t e r w i r i a e v e h n e d e a e a s e s f a r m s t J t u t h e y m a k e s i t m e l t b e c a u s e “ H W O W M U . 9 ' 0 0 ? d e “ h m “ “ fl ” s h a m a n i s m g e t t i t g i a l t l l e t m e n p ' d p a t t e m . ” n a m e ” . m b d h p n a e b e c a u s e e r a d i c a t e : S e w h e n t h e y a s e fi m m i c e i s t h e s a u e a s " t w e i d i t n e t fl f e r e n t m n . ” m u m M m fi n s t h t h e a . . . “ t h e m e h m s e i d s t a t e i f y o u p u M e l b e e s - s i t e M W d a m m i t “ M u s e s M a l e n a . “ 3 ” “ . 5 ‘ “ a t l b e a p u r e s d t s t u l c e g a u n t - e . o l e c n l e s s t fl t e ' p m . m ' “ f . h m e n a c e . “ M i - p a n n e d ! b t b b l e a n t e a u t s w a t e u e d y a r e g e t t n g U n m a t c h e d m a g m s t a t e z u d e e d e f a l h e r a p u t . h w i d - l o c k e d i t a r i fi l l m a t e ’ s w w w . m a u m J — o h p l a c e . d o n e t u e v e p e e t e n n u i - d e a b a l F i g u r e 3 . 1 A p o r t i o n o f l r m a ’ s f i l e f o r h e r c o n c e p t i o n s o f s t a t e s o f m a t t e r a c r o s s t i m e . 1 1 2 p r e — c l i n i c a l i n t e r v i e w , t h e a c t i v i t y b o o k l e t , f r e e w r i t e s , p o s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , a l l s t a t e m e n t s a b o u t m o l e c u l e s , a n d p o s i t i o n e d c h r o n o l o g i c a l l y f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t i n t h e f i l e . F i g u r e 3 . 2 s h o w s a p o r t i o n o f C a r o l ’ s fi l e o n t h e s u b j e c t o f m o l e c u l e s . W h e n t h e t i m e c a m e t o a n a l y z e s t u d e n t s ’ w r i t i n g f r o m t h e s e f i l e s , t h e i d e n t i t y o f t h e s t u d e n t s w a s c o v e r e d a n d t h e p r i n t e d f i l e s w e r e s h u f f l e d . S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s w e r e c o n s t r u c t e d f r o m t h e s e t r a n s c r i b e d r e c o r d s , a n d i n t e r p r e t a t i o n s m a d e a b o u t c h a n g e s i n c o r e c o n c e p t s a n d k n o w l e d g e s t r u c t u r e s w i t h o u t k n o w l e d g e o f w h i c h s t u d e n t ’ s r e c o r d s w e r e b e i n g i n t e r p r e t e d . I d e s c r i b e d t h e r e l i a b i l i t y o f m y m e t h o d s f o r a n a l y z i n g k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s i n c o r e c o n c e p t s , a n d g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t i n t h e a b o v e s e c t i o n , W i n g . S t u d e n t : C a n a l C O N C E P T I O N S A B O U T M O L E C U L E S P r e h e a t W l m N a h a e e f M e l e c d e s P e e u e e t P s a l m - a i l m e n t " m o l e c u l e s “ n d m w h e t n a t u r i s m - l g M y . m l e c d e a d u e u t i l i t i e s - t a n e b u l a e “ c e d e d - d e a t h s w h a t - a k e s w m e n d ; “ s h a h - m a y h e m . M i s e r y - I h e s t b s t a n c e M o t i v a t i o n s t e e l . w a t e r . c l o s e t o g e l h e t M u d - d a d . a d a o l z a i ” g e n u i n e ” . c a l m - a d s n i c h e - d o t m o l e c u l e s z p l a e l s h a i l - . a n d m i t e r - c r u s a d e s e f m o l e c d e s : l i t - 1 M . ” u a d e e l o n l y w a t e r . “ s a i d - h a n g ] n e t - s t a d i u m ! m e n u - e v e n u n k i n d - s h a l e “ d u m m m w h e a t . i d t t ? m i l m o b - a fl o a t n e t - h e a t . “ o l ' m b e t w e e n j t d o n ' t l u t o w a c i d s . ” Z o e - e v e n n e s s ! t h a t ' - e s a m e n d s - e v e a n e s i a e a a s a n e . “ m o l e c u l e s - i d ! a l a r m - t a m e b i f u t h e r “ s p e c k s e b u m . ” m u s i c a l e s s p e c k ; “ m e d i a ” m a i l . ” m o o t - w i n g M i c r o s c o p e h e ' s . M o a t - m u m a t t a c h . “ e l e v a t e ! a a ' F i g u r e 3 2 A p o r t i o n o f C a r o l ’ s f i l e f o r h e r c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l e s . 1 1 3 W . E a c h l e s s o n i n t h e i n s t r u c t i o n a l u n i t w a s v i d e o t a p e d u s i n g t w o v i d e o c a m e r a s f o r a t o t a l o f 4 9 d a y s o v e r f i v e l e s s o n c l u s t e r s . O n e c a m e r a w a s l o c a t e d a t t h e b a c k o f t h e r o o m f o c u s e d f o r w a r d o n t h e t e a c h e r a n d t h e o v e r h e a d p r o j e c t o r , a n d t h e o t h e r c a m e r a w a s p o s i t i o n e d a t t h e f r o n t r i g h t o f t h e r o o m f o c u s e d o n t h e s t u d e n t s . D u r i n g s m a l l g r o u p i n t e r a c t i o n s , o n e c a m e r a a n d m i c r o p h o n e w a s p l a c e d w i t h o n e t a r g e t g r o u p , a n d t h e o t h e r c a m e r a a n d m i c r o p h o n e w a s p l a c e d w i t h t h e s e c o n d t a r g e t g r o u p . I r e c o r d e d t h e d a t e a n d r u n n i n g t i m e o n e a c h v i d e o t a p e . B o t h c a m e r a s w e r e s y n c h r o n i z e d t o m a t c h a c t u a l c l o c k t i m e , a n d e a c h o t h e r , a s c l o s e l y a s p o s s i b l e . I d e s c r i b e h o w t h e v i d e o t a p e s w e r e a n a l y z e d i n t h e D a t a A n a l y s i s s e c t i o n l a t e r i n t h i s c h a p t e r . W i g s . E a c h l e s s o n c l u s t e r h a d a s e p a r a t e a c t i v i t y b o o k l e t ( t e x t ) t h a t s t u d e n t s u s e d t o g u i d e t h e i r l e a r n i n g w i t h q u e s t i o n s t o a n s w e r , d r a w i n g s t o m a k e , t e x t t o r e a d , a n d p l a c e s t o w r i t e t h e i r p l a n s a n d e x p l a n a t i o n s . T h e a c t i v i t y b o o k l e t s ( A n d e r s o n & P a l i n c s a r , 1 9 9 0 ) w e r e d e s i g n e d t o s u p p o r t s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e b y h a v i n g s t u d e n t s w r i t e a n d d i s c u s s t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , t h e n g a i n n e w k n o w l e d g e f r o m t e x t a n d e x p e r i m e n t s , a n d a t t e m p t t o e x p l a i n p h e n o m e n a a n d e v e n t s u s i n g t h e i r n e w k n o w l e d g e . T h e t e x t w a s d e s i g n e d t o h e l p s t u d e n t s a n d t h e t e a c h e r c o n f r o n t r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d b e g i n t o s e e h o w t h e i r p r i o r k n o w l e d g e m a y o r m a y n o t f i t w i t h t h e i r n e w , m o r e s c i e n t i fi c i d e a s . I d e s c r i b e h o w t w o o f t h e l e s s o n c l u s t e r s w e r e a n a l y z e d i n d e t a i l i n t h e D a t a A n a l y s i s s e c t i o n o f t h i s c h a p t e r . M y s u b j e c t s w e r e d r a w n f r o m a m i d d l e s c h o o l s i x t h g r a d e c l a s s i n a n u r b a n s e t t i n g w i t h 2 7 s t u d e n t s o f m i x e d e t h n i c a n d s o c i o e c o n o m i c b a c k g r o u n d s . T h e s a m p l e w a s p a r t o f A n d e r s o n a n d P a l i n c s a r ’ s ( 1 9 9 0 ) t h r e e y e a r s t u d y o f t e a c h i n g f o r s e l f - r e g u l a t i o n a n d s m a l l g r o u p p r o b l e m s o l v i n g i n a u n i t a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e . T h e c l a s s r o o m w a s a s i x t h g r a d e s c i e n c e c l a s s r o o m l o c a t e d i n a 6 0 - t o - 7 0 y e a r o l d b u i l d i n g . T h e l e s s o n s c o n s i s t e d o f s h o r t l e c t u r e s , q u e s t i o n i n g , r e a d i n g , i n d i v i d u a l a n d g r o u p s t u d e n t a c t i v i t i e s , a n d q u i z z e s . T h e t e x t w a s a r e v i s e d u n i t o n M a t t e r a n d M o l e c u l e s ( A n d e r s o n & P a l i n c s a r , 1 9 9 0 ; B e r k h e i m e r , A n d e r s o n , B l a k e s l e e , 1 9 9 0 ) t h a t i n c l u d e d o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o c o n f r o n t t h e i r r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s , a n d u s e n e w m o r e s c i e n t i f i c k n o w l e d g e i n e x p l a n a t i o n s , p r e d i c t i o n s a n d p r o b l e m - s o l v i n g b o t h i n d i v i d u a l l y a n d i n g r o u p s . T h i s s t u d y w a s p r i m a r i l y d e s c r i p t i v e a n d i n t e r p r e t i v e : l w a s i n t e r e s t e d i n fi n d i n g o u t t h e d i f f e r e n t w a y s t h a t k n o w l e d g e i s e x p e r i e n c e d a n d u n d e r s t o o d b y l e a r n e r s , a n d i n i l l u m i n a t i n g t h e p o s s i b l e m e c h a n i s m s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ c h a n g e s i n u n d e r s t a n d i n g o f s c i e n c e c o n t e n t . A l l s t u d e n t w r i t i n g , t a r g e t s t u d e n t s ’ v e r b a l s t a t e m e n t s d u r i n g c l i n i c a l i n t e r v i e w s , a n d d u r i n g c l a s s r o o m d i s c u s s i o n s w i t h i n t w o l e s s o n c l u s t e r s , a n d v i d e o t a p e s o f c l a s s r o o m i n t e r a c t i o n s w e r e o b s e r v e d t o h e l p i d e n t i f y l i n k s a m o n g t h e v a r i o u s f o r m s o f d a t a , a n d m a k e a s s e r t i o n s a b o u t t h e p r o c e s s e s s i x t h g r a d e r s g o t h r o u g h w h e n a t t e m p t i n g t o l e a r n a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s . I . i l I ' T h e r e w e r e l i m i t a t i o n s t o t h i s s t u d y , t h e m o s t p r o b l e m a t i c o f w h i c h w a s m y i n a b i l i t y t o d i r e c t l y a c c e s s s t u d e n t s ’ t h o u g h t s . A l l o f t h e r e s u l t s w e r e b a s e d 1 1 5 o n i n t e r p r e t a t i o n s o f s t u d e n t s w r i t t e n s t a t e m e n t s , b a c k e d u p b y s i x t a r g e t s t u d e n t s ’ v e r b a l s t a t e m e n t s . T h e o t h e r i m p o r t a n t l i m i t a t i o n s w e r e a s f o l l o w s : ( 1 ) T h e m o s t o b v i o u s w a s t h e l i m i t a t i o n o f a s t u d e n t ’ s w r i t i n g a b i l i t y a n d h i s o r h e r p o s s i b l e i n a b i l i t y t o e x p r e s s i d e a s i n w r i t i n g . T o h e l p a d j u s t f o r t h i s l i m i t a t i o n , I t o o k c a r e t o l o o k c l o s e l y a t w h a t t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s s a i d v e r b a l l y a b o u t t h e c o n t e n t , t o s e e h o w i t c o m p a r e d w i t h t h e i r w r i t t e n c o n c e p t s . W h a t s t u d e n t s ’ v e r b a l l y e x p r e s s e d d u r i n g c l a s s d i s c u s s i o n s a n d i n s m a l l t a r g e t g r o u p s w a s o b s e r v e d t o s e e h o w c l o s e l y t h e i r v e r b a l s t a t e m e n t s m a t c h e d t h e i r w r i t t e n s t a t e m e n t s . ( 2 ) A n d b e c a u s e l e a r n i n g i s r e c u r s i v e a n d d y n a m i c , a n d c o n c e p t u a l c h a n g e m a y t a k e a l o n g t i m e , t h e r e m a y h a v e b e e n t i m e s w h e n s t u d e n t s e x p r e s s e d a c o n c e p t i n c l e a r s c i e n t i fi c g o a l c o n c e p t i o n t e r m s , a n d a l a t e r t i m e w h e n t h e y m o m e n t a r i l y l o s t t h e i r c o m m i t m e n t b y q u e s t i o n i n g t h e i r i d e a s w i t h n e w p r o b l e m s . S u c h q u e s t i o n i n g a n d g o i n g b a c k a n d f o r t h b e t w e e n c o n c e p t i o n s i s n e c e s s a r y f o r m e a n i n g f u l l e a r n i n g , b u t m a y c o n f o u n d m y o b s e r v a t i o n o f s t u d e n t s ’ l e a r n i n g a c r o s s t i m e , b e c a u s e t h e t i m e l i n e i s a r t i f i c i a l a n d i m p o s e d b y m e . S t u d e n t s d o n o t l e a r n i n a l i n e a r f a s h i o n . I a t t e m p t e d t o m o d i f y t h i s l i m i t a t i o n b y o b s e r v i n g a l l t h e u t t e r a n c e s a b o u t t h e c o n t e n t t h a t s t u d e n t s m a d e , w r i t t e n , o r v e r b a l , w i t h i n t h e c l a s s r o o m c o n t e x t . I n t h i s w a y I c o u l d b e m o r e c o n fi d e n t t h a t w h a t t h e s t u d e n t w r o t e w a s a c l o s e r e p r e s e n t a t i o n o f w h a t t h e s t u d e n t b e l i e v e d t o b e t r u e . ( 3 ) T h e r e w e r e a l s o l i m i t a t i o n s t o t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k m e t h o d u s e d t o a n a l y z e s t u d e n t u t t e r a n c e s . T h e r e w e r e fl a ‘ 1 1 6 l i m i t e d c o n c e p t s t h a t c o u l d b e f o l l o w e d , d u e t o t h e t i m e l i m i t a t i o n s o f a s t u d y s u c h a s t h i s . T h u s , t h e r e c o u l d h a v e b e e n o t h e r c o n c e p t s i n s t u d e n t s ’ t h i n k i n g t h a t w e r e n o t t a p p e d , d u e t o t h e n a t u r e o f t h e l e s s o n s , t h e w r i t i n g , a n d t h e l i m i t a t i o n s o f t h e c l i n i c a l i n t e r v i e w . S t u d e n t s m a y h a v e k n o w n m o r e t h a n w a s a s k e d o r f o l l o w e d . S t u d e n t s m a y h a v e b e e n a b l e t o i d e n t i f y a n d r e c o g n i z e c o n c e p t s t h a t g o t o g e t h e r a n d m a k e s e n s e i n t h e i r s c h e m a o f u n d e r s t a n d i n g m a t t e r a n d m o l e c u l e s , b u t n o t m e n t i o n t h o s e w h e n t h e y w r o t e o r s p o k e a b o u t t h e c o n c e p t s . S o t h e r e m i g h t h a v e b e e n c o n c e p t s m i s s e d i n t h e a n a l y s i s o f t h e i r p o t e n t i a l s c h e m a a b o u t t h e c o n t e n t . T h i s l i m i t a t i o n w a s m o d i f i e d t o a d e g r e e b y t h e c l i n i c a l i n t e r v i e w w i t h t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s , b e c a u s e p r o m p t s w e r e p r o v i d e d , w i t h w o r d s t h e y m i g h t i d e n t i f y a n d u s e t o c o n s t r u c t t h e i r e x p l a n a t i o n s t h a t w e r e n o t p r e s e n t d u r i n g t h e i r w r i t i n g e x e r c i s e s . T h u s , t h e r e m a y h a v e b e e n s o m e u n d e r s t a n d i n g s t h e y e x p r e s s e d v e r b a l l y t h a t d i d n o t a p p e a r i n t h e i r w r i t i n g . A n d c o n s i s t e n c y c o u l d t h e n b e c h e c k e d b e t w e e n w h a t s t u d e n t s w r o t e a b o u t t h e c o n c e p t s , a n d w h a t t h e y v e r b a l l y s a i d a b o u t t h e s a m e c o n c e p t s . 1 ( 4 ) A n o t h e r l i m i t a t i o n w a s m y i n t e r p r e t a t i o n o f t h e r e s t r u c t u r i n g I s a w i n s t u d e n t s ’ w r i t i n g , t h e i n t e r p r e t a t i o n o f t h e c l a s s r o o m e v e n t s , a n d h o w t h o s e e v e n t s r e l a t e d t o s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . T h e i n t e r p r e t a t i o n s w e r e b a s e d o n t h i s r e s e a r c h e r ’ s p r i o r k n o w l e d g e a n d e x p e r i e n c e w i t h l e a r n e r s , a n d w e r e b i a s e d t o t h e d e g r e e t h a t h e r b e l i e f s a b o u t h o w s t u d e n t s l e a r n i n fl u e n c e d t h e i n t e r p r e t a t i o n s . T o h e l p b a l a n c e t h i s K l l i m i t a t i o n , a s m u c h i n f o r m a t i o n a s p o s s i b l e i s p r o v i d e d a b o u t w h a t w a s f o u n d a n d h o w i t w a s i n t e r p r e t e d s o t h a t o t h e r s w i t h d i f f e r e n t b a c k g r o u n d s a n d p r i o r k n o w l e d g e m i g h t h a v e a g o a t m a k i n g t h e i r o w n i n t e r p r e t a t i o n s , a n d e i t h e r a d d m o r e c r e d e n c e t o , r e f u t e , o r r e v i s e t h e c o n s i d e r a t i o n s w i t h n e w a s p e c t s . C a r e w a s t a k e n t o c h e c k o u t t h e i n t e r p r e t a t i o n s w i t h o t h e r s c h o l a r s e x p e r i e n c e d a n d c o m p e t e n t i n i n t e r p r e t i n g c h i l d r e n ’ s t h i n k i n g a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s t o h e l p m o d i f y t h e i n e v i t a b l e 1 1 7 l i m i t a t i o n s o f t h e i n t e r p r e t a t i o n s . O t h e r l i m i t a t i o n s o f t h i s s t u d y l a y i n t h e ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) ( 9 ) S t u d e n t s ’ w r i t i n g m a y o r m a y n o t d i s p l a y t h e i r t h i n k i n g b a s e d o n h o w e a s y t h e y f i n d t h e w r i t i n g t a s k , a n d w h a t t h e y p e r c e i v e t h e t a s k t o b e . T h i s l i m i t a t i o n w a s m o d i f i e d b y i n t e r v i e w i n g s i x o f t h e t a r g e t s t u d e n t s , a n d c o m p a r i n g t h e i r v e r b a l s t a t e m e n t s t o s t a t e m e n t s t h e y h a d w r i t t e n a b o u t t h e s a m e c o n t e n t . W h e n t h e r e w a s a m a t c h , w h a t s t u d e n t s w r o t e w a s l i k e l y t o b e c l o s e t o t h e i r t h i n k i n g . I n t e r v i e w i n g t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s a b o u t t h e i r p e r c e p t i o n s o f t h e w r i t i n g t a s k s t o a s s e s s w h e t h e r t h e w r i t i n g t a s k m i g h t h a v e l i m i t e d s t u d e n t s ’ a b i l i t y t o w r i t e t h e i r t h o u g h t s h e l p e d m o d i f y t h i s l i m i t a t i o n a s w e l l . n a r r o w c r o s s - s e c t i o n o f s t u d e n t s s t u d i e d , t h e l i m i t e d a c c e s s t o s t u d e n t s ’ t h i n k i n g p r o c e s s e s , t h e l i m i t e d a b i l i t y o f s t u d e n t w r i t i n g t o d i s p l a y t h e i r t h i n k i n g , m y l i m i t e d a b i l i t i e s t o i n t e r p r e t s t u d e n t s ’ w r i t i n g , a n d h o w s t u d e n t s w e r e m a k i n g s o m e s e n s e o f w h a t t h e y t h o u g h t a n d w h a t t h e y w e r e l e a r n i n g . 1 1 8 D a t a A n a l y s i s E r i c k s o n ( 1 9 8 7 ) a s s e r t e d t h a t r e p o r t i n g i n t e r p r e t i v e f i e l d w o r k r e s e a r c h s u c h a s t h i s h a s t w o b a s i c t a s k s . T h e f i r s t t a s k o f d a t a a n a l y s i s i s t o “ g e n e r a t e . . . a s s e r t i o n s l a r g e l y t h r o u g h i n d u c t i o n . . . s e a r c h i n g t h e d a t a c o r p u s - r e v i e w i n g t h e f u l l s e t o f f i e l d n o t e s , i n t e r v i e w n o t e s o r a u d i o t a p e s , s i t e d o c u m e n t s , a n d a u d i o v i s u a l r e c o r d i n g s “ ( p . 1 4 6 ) , l o o k i n g f o r l i n k s a m o n g t h e v a r i o u s f o r m s o f d a t a . T h e o t h e r t a s k o f i n t e r p r e t i v e d a t a a n a l y s i s i s t o e s t a b l i s h e n o u g h e v i d e n c e t o s u p p o r t t h e r e s e a r c h e r ’ s a s s e r t i o n s , b y r e p e a t e d l y s e a r c h i n g t h e d a t a c o r p u s t o t e s t t h e v a l i d i t y o f t h e a s s e r t i o n s . I n t h e a n a l y s i s r e p o r t e d h e r e , I h a v e s e a r c h e d t h e d a t a c o r p u s a v a i l a b l e t o m e - - a l l s t u d e n t s ’ w r i t i n g s , t h e i r c l a s s r o o m s t a t e m e n t s , a n d t h e s t a t e m e n t s o f t h e t e a c h e r a n d c u r r i c u l u m m a t e r i a l s - t o a r r i v e a t s o m e a s s e r t i o n s a b o u t t h e p r o c e s s e s t h a t s i x t h g r a d e r s g o t h r o u g h w h e n a t t e m p t i n g t o l e a r n a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s . E r i c k s o n ’ s s e c o n d s u g g e s t i o n w a s f o l l o w e d i n a n a t t e m p t t o e s t a b l i s h e v i d e n c e t o s u p p o r t t h e a s s e r t i o n s w i t h a c c o u n t s f r o m t h e s a m e a n d d i f f e r e n t k i n d s o f d a t a , a n d e s t a b l i s h s o m e l i n k s a m o n g t h e v a r i o u s f o r m s o f d a t a . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n , I d e s c r i b e h o w e a c h f o r m o f d a t a w a s a n a l y z e d a n d i n t e r r e l a t e d t o a r r i v e a t t h e i m p o r t a n t l i n k s t h a t f o r m t h e i n t e r p r e t a t i o n s - I h a v e o r g a n i z e d t h e p r e s e n t a t i o n a r o u n d t h e r e s e a r c h q u e s t i o n s . Q u e s t i o n 1 : D o S t u d e n t s S h o w i n t h e i r W r i t i n g t h a t t h e y a r e R e s t r u c t u r i n g t h e i r K n o w l e d g e ? W i n g W W W . O n c e I h a d a c o m m e t e r e c o r d o f s t u d e n t s ’ t r a n s c r i b e d w r i t t e n r e c o r d s , a n d h a d c o n c e a l e d t h e n a m e s o n e a c h r e c o r d , t h e r e c o r d s w e r e s h u f f l e d s o t h a t t h e i d e n t i t y o f t h e r e c o r d s 1 2 0 s u g a r , s o ’ h e a t " , a n d “ b u r n s “ w e r e c o n n e c t e d t o “ s u g a r " . H i s l a s t s t a t e m e n t w a s t h a t “ s u g a r d i s s o l v e s f a s t e r i n h o t w a t e r “ , s o “ d i s s o l v e s “ w a s c o n n e c t e d t o ’ s u g a r ‘ , a n d f r o m t h e r e t o ’ f a s t e r ’ , s i n c e h e m e n t i o n e d t h a t n e x t , a n d t h e n t o ’ h o t w a t e r “ , w h i c h w a s p l a c e d u p n e a r ” h e a t “ s i n c e t h e h o t w a t e r A r t i e m e n t i o n e d w a s r e l a t e d t o t h e h e a t h e h a d m e n t i o n e d e a r l i e r . W a r i n g . T h e f i r s t r e s e a r c h q u e s t i o n a s k e d w h e t h e r , i f s t u d e n t s p r o v i d e d e v i d e n c e o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , h o w m u c h d i d t h e y s e e m t o b e r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e . T h e p r e s e n c e o f d i f f e r e n t c o n c e p t s a n d s t r u c t u r e s a b o u t a c o n c e p t i o n t h a n t h e s t u d e n t o r i g i n a l l y p o s s e s s e d , a n d a n i n c r e a s e i n n u m b e r a n d k i n d s o f d o m a i n s t h a t t h e s t u d e n t a s s o c i a t e s w i t h i n t h e c o n c e p t i o n w e r e e v i d e n c e o f r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , m o r e o f a c o n c e p t u a l c h a n g e i n t h i n k i n g ( s e e t h e K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g c h a r t , F i g u r e 2 . 1 , t h i s d o c u m e n t , p a g e 2 1 ) . T h e p r e s e n c e o f m e r e l y m o r e c o n c e p t s a n d a s l i g h t c h a n g e i n s t r u c t u r e a b o u t t h e c o n c e p t i o n , w i t h s i m i l a r d o m a i n s a s s o c i a t e d w i t h i n t h e c o n c e p t i o n w e r e e v i d e n c e o f w e a k r e s t r u c t u r i n g , a n d l i k e l y l i t t l e c o n c e p t u a l c h a n g e , o r c h a n g e o f t h e i r a l t e r n a t i v e c o n c e p t u a l f r a m e w o r k s . I a t t e m p t e d t o d e t e r m i n e : W e r e s t u d e n t s r e s t r u c t u r i n g t h e i r t h i n k i n g a t a l l , a n d i f t h e y s e e m e d t o h a v e r e s t r u c t u r e d , h o w m u c h r e s t r u c t u r i n g d i d t h e y s e e m t o b e a c c o m p l i s h i n g ? T h e c h a n g e s o b s e r v e d i n t h e n e t w o r k s w e r e a n a l y z e d f o r n u m b e r s o f c o r e c o n c e p t s , c h a n g e s i n c o r e c o n c e p t s , c h a n g e s i n o r g a n i z a t i o n , n u m b e r o f l i n k s , a n d s o p h i s t i c a t i o n o f t h e n e t w o r k s . I m a p p e d e a c h c o n c e p t w i t h i n a s t u d e n t ’ s t o p i c s i n s i m i l a r f a s h i o n , a n d c o m p a r e d t h e s t r u c t u r e s o f t h e m a p s f o r d i f f e r e n c e s i n t h e n u m b e r o f c o n c e p t s t h e y c o n t a i n e d , c o m p a r e d t h e s t r u c t u r e s o f t h e c o n c e p t s t o s e e i f s t r u c t u r e c h a n g e d o v e r t i m e , a n d i f c o r e c o n c e p t s c h a n g e d o v e r t i m e . T h e d i f f e r e n t d o m a i n s t h a t n e t w o r k s a t t e m p t e d 1 1 9 w a s c o n c e a l e d . S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s w e r e c o n s t r u c t e d a t e a c h p o i n t i n t i m e a c r o s s t h e c o n t i n u u m o f a s t u d e n t ’ s w r i t i n g f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t . I e x a m i m d e a c h c o n c e p t i o n f o r a g i v e n s t u d e n t f o r e v i d e n c e o f r e s t r u c t u r i n g b y u s i n g s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s , w h e r e t h e n o d e s a r e k e y t e r m s r e l a t e d t o t h e c o n c e p t i o n s m e n t i o n e d b y t h e s t u d e n t , w i t h l i n k s j o i n i n g t h e c o n c e p t s t h a t t h e s t u d e n t m e n t i o n s c o n c u r r e n t l y . F i g u r e 3 . 3 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s p r e t e s t s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g . M i - P R E T E S T D i u o l v i n e A r t i e W r i t t e n S t a t e m e n t s a t P r o u s t m D i s s o l v i n g S u g a r h a n s ' n t o w e l e t m o l e c d e s [ f i e a t l b t a n s s u g e r s o i t t i e e e l v e s f a s t e r S u g a r c i e e e l v e s f a e t e t i t h e t m F i g u r e 3 . 3 . N o d e - l i n k n e t w o r k s o f A r t i e ’ s p r e t e s t c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g . N o t i c e t h a t h i s s t a t e m e n t s w e r e “ S u g a r t u r n s i n t o w a t e r m o l e c u l e s " . T h u s , i n t h e n o d e - l i n k n e t w o r k t h e s e w o r d s w e r e p l a c e d n e x t t o o n e a n o t h e r , s i n c e A r t i e m e n t i o n e d t h e m c o n t i g u o u s l y . H e a l s o m e n t i o n e d t h a t h e a t w o u l d b u r n t h e 1 2 1 t o e x p l a i n w e r e c h a r t e d , j u s t a s K u h n ( 1 9 7 0 ) , C a r e y ( 1 9 8 5 b ) , a n d C a r e y a n d W i s e r ( 1 9 8 3 ) s u g g e s t e d a s g e n e r a l l y a c c e p t e d f o r e v i d e n c e o f r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g o f e x i s t i n g s c h e m a ( s e e a l s o W e e k a n d R a d i c a l R e s t r u c t u r i n g C h a r t , F i g u r e 2 . 1 , p a g e 2 1 ) . C o n c e p t d e v e l o p m e n t w a s f o l l o w e d t o a n s w e r m y q u e s t i o n a b o u t w h e t h e r s t u d e n t s s h o w e d e v i d e n c e o f r e s t r u c t u r i n g i n t h e i r c l a s s r o o m w r i t i n g a c t i v i t i e s . T h e c o r e c o n c e p t s o f a s t u d e n t ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k w e r e t h e c o n c e p t s t h a t f o r m e d t h e ’ c o r e ’ , o r t h e c o n c e p t s t h a t c o n t a i n e d m o r e l i n k s t o o t h e r c o n c e p t s , a n d f o r m e d p a r t o f t h e s t u d e n t ’ s t h e o r i e s o r p r i n c i p l e s b y w h i c h h e o r s h e c o n n e c t e d t h e c o n c e p t s t o g e t h e r . F o r i n s t a n c e , i n C a r o l ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k i n F i g u r e 3 . 4 , f o r t h e p r e t e s t , t h e c o r e c o n c e p t s t h a t s e e m e d t o h o l d t h e b a s e o f t h e s t r u c t u r e w e r e . ' m o l e c u l e s ’ , ' a i r b u b b l e s “ , ’ m o v e ” , “ d u s t s p e c k “ , a n d ' t i n y " . I n t h e s e m a n t i c P R E T E S T o ( a H I E - C L I N I C A L I N T E R V I E W 6 a ? « : 2 : a s a < 2 3 » 0 w « a . a . . a 0 < 2 w e « : 3 O 0 Q . . . » ; m e 0 < 2 : F i g u r e 3 . 4 C a r o l ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r h e r p r e t e s t a n d p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s a b o u t m o l e c u l e s . 1 2 2 n o d e - l i n k n e t w o r k f o r h e r p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w t h e c o r e c o n c e p t s t h a t s e e m e d t o b e t h e b a s e o f t h e s t r u c t u r e w e r e ’ m o l e c u l e s ’ , “ s p e c k s “ , ” s m a l l e r " , a n d " m o v i n g “ . C a r o l ’ s c o r e c o n c e p t s f o r m e d t h e b a s i s o f a n y t h e o r i e s o r p r i n c i p l e s b y w h i c h s h e o r g a n i z e d h e r s c h e m e . T h e o r g a n i z e r s f o r h e r s c h e m a i n t h e p r e t e s t s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k w e r e t h e w o r d s t h a t m a d e u p h e r c o r e c o n c e p t s - m o l e c u l e s , a i r b u b b l e s , m o v e , d u s t s p e c k , a n d t i n y . C o m p a r i n g s t u d e n t s c o r e c o n c e p t s a n d t h e i r o v e r a l l s t r u c t u r e c h a n g e s o f s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t p r o v i d e d e v i d e n c e f o r h o w m u c h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a s t u d e n t a c c o m p l i s h e d d u r i n g a l e s s o n c l u s t e r . T h e c r i t e r i a u s e d t o d e t e r m i n e w e a k o r r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a r e l i s t e d i n t h e c h a r t i n F i g u r e 2 . 1 o n p a g e 2 1 , C h a p t e r 2 , a n d I l i s t t h e m h e r e , a s w e l l , C e t fi I g S c l I e - e q u v i d e i t c e e f fl e e b u e h - i s g W E A K R A D I C A L V " W N W R I W a n t s - m m w z W h a m - a t e “ W H 2 D i t e r e n t r e l a t i e n s a u e n g c e n c e p t s z n e w W 3 A d fl i o n e t n e w s t t a t e g i e s l i e - a i l s W 4 8 0 “ ! ! ! d e n 3 M r e l a t e d t e p r ' m c ’ u l e s a n d . p r e c e t h a e s W 5 M e l o d r a m a k n o w l e d g e F M l e v e l v e s n e w t t t e e l i e e W 6 B e e f y - i n t i m a t e d : W 8 5 C a r e ' c e n c e o t s fl f e t e n t n d - e r e W 7 C o t e c u t c e fl s s a e H S D M N M W 8 M u m - c r a m ' m t h e d e - e ’ e t F i g u r e 3 . 5 C o d i n g s c h e m e f o r w e a k o r r a d i c a l t y p e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . 1 2 3 a l o n g w i t h t h e c o d i n g s c h e m e u s e d t o h e l p m a k e s e n s e o f t h e a m o u n t o f r e s t r u c t u r i n g a s t u d e n t a c c o m p l i s h e d ( s e e F i g u r e 3 . 5 ) . T h e s e c r i t e r i a a r e b a s e d o n V o s n i a d o u a n d B r e w e r ’ s r e v i e w o f t h e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g l i t e r a t u r e ( 1 9 8 7 ) . T h e c r i t e r i a l i s t e d i n F i g u r e 3 . 5 w e r e u s e d t o d e t e r m i n e w h a t k i n d o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t h e s t u d e n t s s h o w e d i n t h e i r w r i t i n g a n d v e r b a l s t a t e m e n t s . T h e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s i n a l l s t u d e n t s ’ s t a t e m e n t s w e r e a n a l y z e d a n d t h e k i n d o f r e s t r u c t u r i n g e a c h s t u d e n t d e m o n s t r a t e d i n t h e i r w r i t i n g i n e a c h l e s s o n c l u s t e r w a s c h a r t e d . F o r e x a m p l e , F i g u r e 3 . 6 s h o w s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s p r e t e s t a n d p o s t t e s t s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g . T h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e s e t w o n e t w o r k s w e r e a n a l y z e d a s f o l l o w s : ( 1 ) F i r s t , t h e c h a n c e s i n t h e c o r e c o n c e p t s t h a t A r t i e i d e n t i f i e d w e r e a n a l y z e d . E n a m e l s : T h e c o r e c o n c e p t s f o r t h e p r e t e s t s t a t e m e n t s w e r e t h o s e i d e a s t h a t f o r m e d t h e c o r e o r b a s i s o f A r t i e ’ s i d e a s , a n d t h e p r i n c i p l e s b y w h i c h h e s e e m e d t o o r g a n i z e t h e c o n c e p t , “ s u g a r t u r n s i n t o w a t e r m o l e c u l e s ” a n d “ h e a t “ o r “ h o t w a t e r “ b u r n s t h e s u g a r t o m a k e i t d i s s o l v e . T h e c o r e c o n c e p t s f o r t h e p o s t t e s t s t a t e m e n t s , o r i d e a s t h a t f o r m e d t h e p r i n c i l e s b y w h i c h A r t i e o r g a n i z e d t h e c o n c e p t s w e r e ’ s u g a r b r e a k s o w n " , “ s u g a r d i s s o l v e s f a s t e r i n h o t w a t e r “ , " m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ' , “ m o l e c u l e s p u s h a g a i n s t t h e s u g a r “ , “ m o l e c u l e s p u s h e a c h o t h e r f a r t h e r a p a r t ' . ( 2 ) T h e n I i d e n t i fi e d a l l o f t h e k i n d s o f c h a n g e s a c c o r d i n g t o t h e c r i t e r i a i n F i g u r e 3 . 5 f o r a m o u n t o f r e s t r u c t u r i n g . E n a m e l s : - A r t i e a d d e d n e w c o n c e p t s t o h i s ’ c o r e “ : m o l e c u l e s , m o l e c u l a r ? F e h f v i o r a s i t a f f e c t s s u g a r , a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r i n h o t w a t e r 1 2 4 - T h e p a a a i a l a b y w h i c h A r t i e e x p l a i n e d a n d o r g a n i z e d h i s s c h e m a f o r d i s s o l v i n g h a s c h a n g e d ( R 3 ) . - H e h a d n e w c o n c e p t s a n d n e w r e l a t i o n s b e t w e e n c o n c e p t s a t t h e p o s t t e s t ( R 2 ) , a n d - a n e w t h e o r y a b o u t h o w d i s s o l v i n g o c c u r r e d ( R 4 ) . A r t i e ' s s e m a n t i c n o d e — l i n k n e t w o r k s s h o w e d t h a t h e h a d r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d h i s k n o w l e d g e a b o u t d i s s o l v i n g b e t w e e n t h e p r e t e s t a n d t h e p o s t t e s t . A l t ' l P R E T E S T D i s a d v ' n g A r t ' n P O S T T E S T m F i g u r e 3 . 6 A r t l e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g a t t h e p r e t e s t a n d p o s t t e s t . Q u e s t i o n 2 : W h a t a r e t h e M e c h a n i s m s f r o m C l a s s r o o m E v e n t s t h a t S e e m A s s o c i a t e d w i t h K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g T o a n s w e r t h e s e c o n d q u e s t i o n a b o u t m e c h a n i s m s w i t h i n c l a s s r o o m e v e n t s t h a t s e e m a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , I f o u n d i t i m p o r t a n t 1 2 5 t o u n d e r s t a n d n o t o n l y h o w m u c h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g s t u d e n t s w e r e a c c o m p l i s h i n g , b u t w h e t h e r t h e y w e r e a t t a i n i n g t h e c o n c e p t u a l l e a r n i n g g o a l s f o r t h e l e s s o n u n i t . I t w a s i m p o r t a n t f o r t h i s r e s e a r c h t o k n o w w h e t h e r o r n o t s t u d e n t s r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e t o w a r d t h e c o r r e c t l e a r n i n g g o a l s . K n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g m a y n o t b e h e l p f u l f o r s t u d e n t s , i f t h e y d o n o t l e a r n i n f o r m a t i o n c o r r e c t l y , o r d o n o t l e a r n a l l o f t h e i n f o r m a t i o n w e d e s i r e t h e m t o l e a r n a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n . I a l s o w a n t e d t o k n o w i f w h e n s t u d e n t s r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e , i t i n d i c a t e d t h e y h a d l e a r n e d t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e u n i t . I t w a s i m p o r t a n t t o h e l p a n s w e r t h e s e c o n d q u e s t i o n t h a t t h e k i n d s o f l e a r n i n g s t r a t e g i e s s t u d e n t s m i g h t b e u s i n g t o m a k e s e n s e o f t h e n e w i n f o r m a t i o n b e o b s e r v e d . A s r e p o r t e d i n C h a p t e r 2 , R o t h ( 1 9 8 5 ) , a n d A n d e r s o n a n d R o t h ( 1 9 8 8 ) r e p o r t e d t h a t s t u d e n t s s h o w e d d i f f e r e n t l e a r n i n g a s a r e s u l t o f t h e i r u s e o f d i f f e r e n t l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s t o l e a r n f r o m t e x t . A s p r o p o s e d i n C h a p t e r 2 , s t u d e n t s ' d i f f e r e n t i a l u s e o f l e a r n i n g s t r a t e g i e s m i g h t b e o n e o f t h e m e c h a n i s m s t h a t c o u l d b e a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n , I d e s c r i b e h o w s t u d e n t s ’ w r i t i n g w a s a n a l y z e d t o a s s e s s t h e i r g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t a n d h o w s t u d e n t s ’ l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s w e r e d e t e r m i n e d . m a t i n g s . P r o t e s t s a n d p o s t t e s t s w e r e a n a l y z e d q u a n t i t a t i v e l y u s i n g t h e c o d i n g s c h e m e d e v e l o p e d b y L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d , B l a k e s l e e ( 1 9 9 0 ) . T h e c o d i n g s y s t e m w a s b a s e d o n s t u d e n t u n d e r s t a n d i n g o f 1 7 c o n c e p t i o n s , 8 c o n c e p t i o n s a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l , a n d 9 c o n c e p t i o n s a t t h e m i c r o s C O p i c l e v e l . T h e r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e a n d s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r e a c h o f t h e s e 1 7 c o n c e p t i o n s a r e l o c a t e d i n A p p e n d i x H . E a c h s t u d e n t r e s p o n s e w a s c o d e d a n d t a l l i e d a c r o s s t h e r e l e v a n t q u e s t i o n s t h a t 1 2 6 c o u l d y i e l d a “ c o n c e p t i o n s c o r e ” i n d i c a t i n g h o w w e l l a s t u d e n t u n d e r s t o o d a s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n , o r w h e t h e r t h e s t u d e n t ’ s u n d e r s t a n d i n g w a s m o r e a m b i v a l e n t , o r m o r e r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e . S t u d e n t s ’ s c o r e s f o r e a c h o f t h e 1 7 c o n c e p t i o n s w e r e d e t e r m i n e d b y h o w t h e y a n s w e r e d t h e q u e s t i o n s o n t h e t e s t a c c o r d i n g t o t h e s c o r i n g s c h e m e i n A p p e n d i x I . F o r i n s t a n c e , o n h e r p o s t t e s t , M e l i n d a a n s w e r e d t h e f o l l o w i n g w h e n a s k e d w h y h e a t i n g a s o l i d m a k e s i t m e l t . S h e s a i d , ‘ T h e m o l e c u l e s p u s h e a c h o t h e r f a r t h e r a p a r t a s t h e s o l i d g e t s h o t t e r . T h e m o v e m e n t s o m e t i m e s c a u s e s t h e s o l i d t o m e l t . " W h e n c o d i n g t h i s a n s w e r a c c o r d i n g t o L e e a n d h e r c o l l e a g u e s ’ c o d i n g s c h e m e , M e l i n d a ’ s a n s w e r w a s a p a r t i a l l y c o r r e c t m i c r o s c o p i c e x p l a n a t i o n . S h e s t a t e d t h a t m o l e c u l e s o f a h e a t e d s u b s t a n c e m o v e f a r t h e r a p a r t , b u t s h e d i d n o t m e n t i o n t h a t t h e m o l e c u l e s W . T h i s q u e s t i o n r e l a t e d t o t h r e e o f t h e 1 7 g o a l c o n c e p t i o n s , 3 , 1 4 , a n d 1 5 . M e l i n d a r e c e i v e d 2 p o i n t s f o r c o n c e p t i o n 3 ( s h e h a d t h e m a c r o s c o p i c g o a l c o n c e p t i o n t h a t s u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d ) , 2 p o i n t s f o r c o n c e p t i o n 1 5 ( s h e u n d e r s t o o d t h e m i c r o s c o p i c g o a l c o n c e p t i o n t h a t i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t ) , b u t s h e r e c e i v e d 0 p o i n t s f o r c o n c e p t i o n 1 4 , s i n c e s h e d i d n o t m e n t i o n t h e m i c r o s c o p i c g o a l c o n c e p t i o n t h a t t h e e f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r . E a c h q u e s t i o n o n t h e p r e t e s t a n d p o s t t e s t w a s d e s i g n e d t o a s s e s s m o r e t h a n o n e o f t h e 1 7 g o a l c o n c e p t i o n s , a s i n M e l i n d a ’ s e x a m p l e a b o v e . T h e t o t a l s t u d e n t ’ s s c o r e f o r o n e o f e a c h 1 7 c o n c e p t i o n s w a s t h e n c o m p a r e d t o t h e t o t a l p o s s i b l e f o r e a c h c o n c e p t i o n , a n d a d e c i s i o n m a d e a s t o t h e s t u d e n t ’ s c o m m i t m e n t t o t h a t c o n c e p t i o n . F o r i n s t a n c e , i n M e l i n d a ’ s c a s e , f o r g o a l c o n c e p t i o n 3 a b o v e , t h e r e w e r e 5 p o i n t s t o t a l p o s s i b l e a c r o s s t h e t e s t . M e l i n d a r e c e i v e d a l l 5 p o i n t s o n h e r p o s t t e s t . A c c o r d i n g t o L e e a n d h e r c o l l e a g u e s ’ s c o r i n g s c h e m e o n t h i s t e s t , M e l i n d a h a d a c h i e v e d t h e 1 2 7 m a c r o s c o p i c s c i e n t i fi c g o a l c o n c e p t i o n t h a t s u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d . F o r c o n c e p t i o n 1 4 , f o r w h i c h M e l i n d a r e c e i v e d 0 p o i n t s o n t h e m e l t i n g q u e s t i o n , t h e r e w e r e a t o t a l o f 7 p o i n t s p o s s i b l e a c r o s s t h e t e s t . M e l i n d a r e c e i v e d 5 o f t h e 7 p o i n t s f o r c o n c e p t i o n 1 4 . L e e a n d h e r c o l l e a g u e s w o u l d s a y t h a t e v e n t h o u g h M e l i n d a d i d n o t r e c e i v e a l l o f t h e p o i n t s p o s s i b l e , s h e s t i l l r e c e i v e d e n o u g h t o w a r r a n t s t a t i n g t h a t s h e h a d a t t a i n e d t h e m i c r o s c o p i c s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n t h a t t h e a f f e c t o f h e a t o n a s u b s t a n c e m a k e s t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r . A c r o s s t h e t e s t , t h e r e w e r e 5 p o i n t s p o s s i b l e f o r g o a l c o n c e p t i o n 1 5 . M e l i n d a r e c e i v e d 2 p o i n t s f o r 1 5 o n h e r m e l t i n g a n s w e r , a n d 5 p o i n t s a c r o s s t h e t e s t . S h e d e m o n s t r a t e d t h a t s h e h a d a t t a i n e d t h e m i c r o s c 0 p i c g o a l c o n c e p t i o n t h a t i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t . T h e c o n c e p t u a l c o n t e n t o f t h e s t u d e n t s ’ p r o - c l i n i c a l a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s w e r e a n a l y z e d m u c h l i k e t h e w r i t t e n p r e t e s t a n d p o s t t e s t , t o s e e i f s t u d e n t s h a d a t t a i n e d a n y o f t h e 1 7 s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r m a t t e r a n d m o l e c u l e s . M y p u r p o s e w a s t o u n d e r s t a n d s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s f r o m t h e i r p a p e r - a n d - p e n c i l t e s t s , a n d w r i t i n g s , t o l o o k f o r c o n s i s t e n c y , a n d b e b e t t e r a b l e t o d e s c r i b e t h e i r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s f o r e a c h o f t h e 1 7 c o n c e p t i o n s . I d i d n o t a t t e m p t a n y s u m m a t i v e f o r m a l a n a l y s i s f r o m t h e c l i n i c a l i n t e r v i e w r e s u l t s . T h e y s e r v e d m e r e l y a s a n o t h e r s o u r c e o f t h e s a m e d a t a , t o s u p p o r t , o r n o t s u p p o r t , m y fi n d i n g s f r o m s t u d e n t s ’ w r i t i n g . F o r e a c h o f t h e 1 7 g o a l c o n c e p t i o n s , w h i c h s t u d e n t s h a d a t t a i n e d g o a l t h i n k i n g , a n d w h i c h w e r e s t i l l r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e , o r a m b i v a l e n t ( s o m e w h e r e b e t w e e n t h e t w o ) w a s d e t e r m i n e d . I c o m p a r e d t h e s e n u m e r i c a l s c o r e s w i t h t h e i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e i r r e s t r u c t u r i n g , t o c h e c k c o n s i s t e n c y o f t h e n u m e r i c a l c o d i n g w i t h t h e i n t e r p r e t a t i o n s . I a d d e d t h i s i n f o r m a t i o n t o e a c h 1 2 8 s t u d e n t ’ s c h a r t a n d e a c h l e s s o n c l u s t e r . I n a d d i t i o n , t h e n u m b e r o f s t u d e n t s a t t a i n i n g e a c h o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s , t h e p e r c e n t a g e o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s e a c h s t u d e n t r e a c h e d , a n d t h e p e r c e n t a g e o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s r e a c h e d b y t h e w h o l e c l a s s w e r e c a l c u l a t e d . T h e s e r e s u l t s w e r e c o m p a r e d w i t h t h e i n t e r p r e t a t i o n s a b o u t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d l e a r n i n g s t r a t e g i e s s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s . I r e p o r t t h e r e s u l t s o f m y a n a l y s i s i n C h a p t e r 4 . a n a l y z e d e a c h s t u d e n t ’ s n o d e l i n k n e t w o r k c h a n g e s t o s e e i f t h e k i n d s o f l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s s t u d e n t s m i g h t h a v e u s e d t o a c c o m p l i s h t h e i r r e s t r u c t u r i n g m i g h t b e d e t e r m i n e d . I n T a b l e 2 . 2 , o n p a g e 6 2 o f t h i s d o c u m e n t , t h e c r i t e r i a u s e d t o m a k e j u d g m e n t s a b o u t s t u d e n t s ’ l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s a r e l i s t e d . T h e c r i t e r i a a r e b a s e d o n R o t h ’ s ( 1 9 8 5 ) a n d R o t h a n d A n d e r s o n ’ s ( 1 9 8 8 ) r e p o r t s o f s t u d e n t s ’ s t r a t e g i e s f o r p r o c e s s i n g s c i e n c e t e x t s . I a t t e m p t e d t o s e e i f t h e s t u d e n t s a p p l i e d s i m i l a r s t r a t e g i e s t o p r o c e s s s c i e n c e c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n a s s t u d e n t s h a d p r e v i o u s l y u s e d t o p r o c e s s t e x t . I g u e s s e d t h a t i f s t u d e n t s u s e d d i f f e r e n t l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s a s t h e y l e a r n e d , t h e s e g o a l s a n d s t r a t e g i e s m i g h t h a v e a n e f f e c t o n t h e a m o u n t o f r e s t r u c t u r i n g t h e y a c c o m p l i s h e d . A T h e w r i t i n g t h a t s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d o n t h e i r p r e t e s t , t h e n d u r i n g t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t w r i t i n g , a n d t h e n a g a i n o n t h e i r p o s t t e s t s , w a s o b s e r v e d t o l o o k f o r t h e f o l l o w i n g c l u e s t o h e l p a s s e s s t h e i r p o s s i b l e l e a r n i n g s t r a t e g y u s e . I f s t u d e n t s a n s w e r e d t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t q u e s t i o n s , q u i z z e s , a n d f r e e w r i t e s w i t h s i m i l a r a n s w e r s f r o m t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t h e y h a d u s e d o n t h e i r p r e t e s t a n s w e r s , a n d t h e n r e l i e d a g a i n o n t h e m i d e a s f o r a n s w e r i n g t h e p o s t t e s t q u e s t i o n s , I t w a s i n f e r r e d t h a t t h e y h a d u s e d A n d e r s o n a n d R o t h ’ s 1 2 9 ( 1 9 8 8 ) S t r a t e g y 1 : O v e r r e l i a n c e o n P r i o r K n o w l e d g e , t e n d i n g t o i n t e r p r e t t e x t i n t e r m s o f t h e i r r e a l - w o r l d p r i o r k n o w l e d g e , a n d u s i n g t h a t k n o w l e d g e a s a s o u r c e o f i n f o r m a t i o n , r a t h e r t h a n t h e t e x t . W h e n u s i n g S t r a t e g y 1 , s t u d e n t s ’ l e a r n i n g g o a l s w e r e o f t e n t o j u s t “ f i n i s h t h e t a s k “ , a n d n o t t o l e a r n . F o r e x a m p l e , o n e o f t h e t a r g e t s t u d e n t s s h o w e d t h a t h e m i g h t b e u s i n g S t r a t e g y 1 i n h i s a p p r o a c h t o l e a r n i n g a b o u t P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s . H i s p r e t e s t c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e w e r e t h a t i t w a s a i r , a n d m i x t u r e s w e r e s o m e t h i n g u s e d t o m a k e a f o r m u l a . D u r i n g h i s w r i t i n g i n t h e a c t i v i t y b o o k l e t t o a n s w e r q u e s t i o n s a n d p r o v i d e s c i e n t i f i c d e f i n i t i o n s o f p u r e a n d m i x t u r e s , h e w r o t e t h a t p u r e w a s “ w a t e r “ , a n d m a t t e r w a s “ l i q u i d o r g a s “ , a n d n o n - m a t t e r w a s “ l i q u i d o r g a s “ . O n h i s p o s t t e s t , t h e s a m e s t u d e n t a n s w e r e d t h a t p u r e w a s “ c l e a r “ , a n d m i x t u r e s w e r e s o m e t h i n g t h a t w e ” c o u l d n o t s e e t h r o u g h “ . H e s e e m e d t o r e l y p r i m a r i l y o n h i s r e a l - d e k n o w l e d g e a n d I g n o r e t h e i n f o r m a t i o n i n t h e t e x t . S o m e t i m e s s t u d e n t s w o u l d c o m e u p w i t h a c c e p t a b l e w o r d s t o a n s w e r t h e q u e s t i o n s i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s , b u t s e e m e d t o u s e t h e w o r d s i n i s o l a t e d w a y s , n o t c o n n e c t i n g t h e i r m e a n i n g t o e a c h o t h e r o r t o t h e s t u d e n t s ’ p r i o r k n o w l e d g e . T h e s e s t u d e n t s w o u l d w r i t e a c c e p t a b l e a n s w e r s i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t , b u t w h e n a s k e d q u e s t i o n s a b o u t r e a l - w o r l d p h e n o m e n a a t t h e p o s t t e s t , r e l y o n t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o a n s w e r t h e q u e s t i o n s r a t h e r t h a n t h e i n f o r m a t i o n t h e y w r o t e i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s . T h e s e s t u d e n t s ’ l e a r n i n g g o a l s w e r e t o ’ fi n i s h t h e t a s k ’ . T h e y i s o l a t e d w o r d s f r o m t h e t e x t a n d i n s t r u c t i o n a n d d i d n o t m a k e s e n s e o f t h e m o r i n t e g r a t e t h e m i n t o t h e i r p r i o r k n o w l e d g e . T h e s e s t u d e n t s s h o w e d e v i d e n c e f o r u s i n g S t r a t e g y 2 : O v e r r e l i a n c e o n W o r d s i n t h e T e x t . O n e t a r g e t s t u d e n t p r o v i d e d a n e x a m p l e o f t h i s s t r a t e g y . H e p r o d u c e d a c c e p t a b l e a n s w e r s t o t h e q u e s t i o n s d u r i n g i n s t r u c t i o n i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t , b u t r e l i e d o n r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o a n s w e r 1 3 0 r e a l - w o r l d p r o b l e m s a b o u t m o l e c u l e s i n s u b s t a n c e s o n t h e p o s t t e s t . H i s d e f i n i t i o n o f m o l e c u l e s w a s t h a t " a m o l e c u l e i s a m a t t e r o f a s u b s t a n c e . “ H e p i c k e d u p b i g w o r d s f r o m t h e t e x t , b u t d i d n o t m a k e a n y s e n s e o f t h e w o r d s o r c o n n e c t t h e i r m e a n i n g t o e a c h o t h e r o r t o h i s p r i o r k n o w l e d g e . H e r e m e m b e r e d b i g w o r d s f r o m t h e i n s t r u c t i o n l i k e “ m o l e c u l e “ a n d " m a t t e r “ a n d ' f o r m e d i n a r i g i d a r r a y o r p a t t e r n “ , a n d p a s t e d t h e s e w o r d s i n t o h i s s c h e m a w i t h o u t m a k i n g s e n s e o f t h e m . S o m e t i m e s s t u d e n t s h a d h i g h e r g o a l s t h a n t o j u s t fi n i s h t h e t a s k , b u t m e r e l y l e a e r a l i s t o f f a c t s a n d a d d e d t h e m t o m e m o r y w i t h o u t i n t e g r a t i n g t h e m w i t h t h e i r p r i o r k n o w l e d g e . T h e s e s t u d e n t s w e r e o f t e n a b l e t o a n s w e r a c t i v i t y b o o k l e t a n d q u i z q u e s t i o n s w i t h a c c e p t a b l e a n s w e r s , b u t w h e n a s k e d t o e x p l a i n r e a l - w o r l d e v e n t s , t h e y r e l i e d o n t h e i r r e a l - w o r l d p r i o r k n o w l e d g e e x c l u s i v e l y , a n d s e p a r a t e d t h e i r n e w i n s t r u c t i o n a l k n o w l e d g e f r o m t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , a s i f e a c h b e l o n g e d i n s e p a r a t e d o m a i n s . T h e s e s t u d e n t s u s e d S t r a t e g y 3 : O v e r r e l i a n c e o n U n r e l a t e d F a c t s , a n d S e p a r a t i o n o f D i s c i p l i n a r y K n o w l e d g e a n d R e a l - W o r l d K n o w l e d g e . A n e x a m p l e o f a s t u d e n t u s i n g t h i s s t r a t e g y w a s w h e n t h e s t u d e n t l e a r n e d d e t a i l s f r o m t h e i n s t r u c t i o n t h a t “ w a t e r w e i g h s t h e s a m e a s i c e ’ b u t d i d n o t m a k e s e n s e o f w h a t t h a t m e a n t i n t e r m s o f h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e . H e a n s w e r e d q u e s t i o n s i n t h e a c t i v i t y b o o k l e t a n d o n q u i z z e s t h a t w e r e a c c e p t a b l e t h a t h e u n d e r s t o o d t h a t t h e w e i g h t o f a s u b s t a n c e s t a y s t h e s a m e w h e n i t s s t a t e c h a n g e s , b u t h e d i d n o t m a k e s e n s e o f w h a t t h a t m e a n t o r i n t e g r a t e i t I n t o h i s s c h e m e . T h e e v i d e n c e t h a t h e d i d n o t w a s i n h i s p o s t t e s t e x p l a n a t i o n o f w h y t h e w e i g h t o f i c e s t a y s t h e s a m e w h e n i t m e l t s i n t o w a t e r . H e s a i d , " b e c a u s e t h e s a m e i c e i s b e i n g m e l t e d a n d t h e s a m e w a t e r g o n n a t u r n i n t o w a t e r ' . T h i s s t u d e n t s e e m e d t o s e p a r a t e h i s d i s c i p l i n a r y k n o w l e d g e f r o m h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , a n d u s e d t ' x p 1 3 1 d i s c i p l i n a r y k n o w l e d g e t o a n s w e r q u e s t i o n s i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t , b u t d i d n o t m a k e e n o u g h s e n s e o f t h e i d e a s t o m a k e t h e m u s e f u l i n h i s s c h e m a . H e r e l i e d p r i m a r i l y o n h i s r e a l - w o r l d a n d s e p a r a t e s c h e m a t o a n s w e r t h e r e a l - w o r l d p r o b l e m s o n t h e p o s t t e s t . A n o t h e r s t r a t e g y s t u d e n t s c o u l d b e s e e n u s i n g w a s a b i l i t y t o m a k e s e n s e o f n e w i n f o r m a t i o n , a n d i n t e g r a t e i t i n t o t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , b u t t h e y w o u l d i g n o r e o r d i s t o r t s o m e o f t h e i n f o r m a t i o n t o m a k e i t fi t w i t h t h e i r i n c o r r e c t p r e - e x i s t i n g n o t i o n s . R a t h e r t h a n a b a n d o n i n g c o n fl i c t i n g i n f o r m a t i o n f r o m t h e i r p r i o r k n o w l e d g e , t h e s e s t u d e n t s w o u l d a d d n e w i n f o r m a t i o n f r o m t h e i n s t r u c t i o n , a n d r e t a i n c o n f l i c t i n g p r i o r k n o w l e d g e , s o m e t i m e s d i s t o r t i n g t h e n e w i n f o r m a t i o n t o fi t w i t h i n t h e i r s c h e m e . F o r i n s t a n c e , o n e o f t h e t a r g e t s t u d e n t s p o s s e s s e d s o m e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g m o l e c u l e s , t h e i r s i z e , a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p t o m a t t e r b e f o r e b e g i n n i n g t h e u n i t . A t t h e p o s t t e s t , h e r e t a i n e d a n o t i o n t h a t m o l e c u l a r a r r a n g e m e n t m o v e s f r o m " c l o s e " i n s o l i d s , t o " i n t h e m i d d l e " b e t w e e n c l o s e a n d f a r a p a r t i n l i q u i d s , a n d “ f a r a p a r t ' i n g a s e s . H e i g n o r e d o r f o r g o t t h e i n s t r u c t i o n t h a t s t a t e d t h a t m o l e c u l e s a r e s t i l l c l o s e t o g e t h e r i n l i q u i d s , b u t j u s t m o v e f r e e l y , r a t h e r t h a n b e i n g l o c k e d i n a r i g i d p a t t e r n . H e r e m e m b e r e d n e w i n f o r m a t i o n a n d i n t e g r a t e d i t i n t o h i s e x i s t i n g s c h e m e , b u t h e d i s t o r t e d o r i g n o r e d s o m e o r t h e i n f o r m a t i o n t o m a k e i t f i t h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t h a t m o l e c u l a r a r r a n g e m e n t i s c l o s e i n s o l i d s , f a r t h e r a p a r t i n l i q u i d s , a n d f a r t h e r a p a r t y e t i n g a s e s , u s i n g A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) S t r a t e g y 4 : O v e r r e l i a n c e o n P r i o r K n o w l e d g e t o M a k e S e n s e o f D i s c i p l i n a r y K n o w l e d g e . T h e l a s t s t r a t e g y t h a t s t u d e n t s c o u l d u s e t o l e a r n n e w i n f o r m a t i o n i s t h e m o m e f f e c t i v e , a n d w h e n s t u d e n t s u s e d t h i s s t r a t e g y , t h e y w e r e a b l e t o r e c o g n i z e i n c o n s i s t e n c i e s i n t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e a n d t h e n e w s c i e n t i fi c 1 3 2 i n f o r m a t i o n , a n d a b a n d o n t h e i r a l t e r n a t i v e a n d c o n fl i c t i n g i d e a s t o i n t e g r a t e t h e n e w k n o w l e d g e i n t o t h e i r s c h e m a . T h e s e s t u d e n t s w e r e a c t i v e l y i n v o l v e d i n m a k i n g s e n s e o f n e w I n f o r m a t i o n , a n d i n t e g r a t i n g i t w i t h t h e i r p r i o r k n o w l e d g e , a b a n d o n i n g o l d k n o w l e d g e t h a t n o l o n g e r f i t . T h e s e s t u d e n t s u s a g t h e i r n e w k n o w l e d g e t o e f f e c t i v e l y e x p l a i n r e a l - w o r l d p h e n o m e n a . T h e y u s e d S t r a t e g y 5 : C o n c e p t u a l C h a n g e S t r a t e g y U s i n g T e x t K n o w l e d g e t o C h a n g e R e a l - W o r l d I d e a s . A n e x a m p l e o f a s t u d e n t u s i n g t h i s s t r a t e g y w a s o n e t a r g e t s t u d e n t , w h o b e g a n t h e l e s s o n u n i t w i t h l i t t l e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g t h e d i s s o l v i n g p r o c e s s . B y t h e e n d o f t h e u n i t , t h e s t u d e n t h a d a d d e d m o l e c u l e s , a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r t o h e r s c h e m a , a b a n d o n e d h e r r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n a b o u t s u g a r b e c o m i n g “ p a r t o f t h e w a t e r “ , a n d u s e d h e r n e w u n d e r s t a n d i n g o f m o l e c u l e s t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . B y c h a r t i n g s t u d e n t s ' a p p a r e n t a m o u n t o f r e s t r u c t u r i n g , a n d c o m p a r i n g i t w i t h t h e i r g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d p o s s i b l e u s e o f d i f f e r e n t l e a r n i n g s t r a t e g i e s , a p i c t u r e w a s o b t a i n e d o f h o w s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s r e l a t e d t o t h e i r e f f e c t i v e l e a r n i n g a n d h o w t h a t l e a r n i n g r e l a t e d t o i n s t r u c t i o n a l e v e n t s . W e W i n g . T a r g e t s t u d e n t s w e r e i n t e r v i e w e d a b o u t t h e i r w r i t i n g e x p e r i e n c e s p e r i o d i c a l l y t h r o u g h o u t t h e l e s s o n s , t h e i r s t r a t e g i c k n o w l e d g e o f t h e w r i t i n g p r o c e s s a n d h o w t h e y u s e d w r i t i n g w a s t r a c k e d i n a c h a r t l i k e t h e o n e i n F i g u r e 3 . 7 . I w a s i n t e r e s t e d i n o b s e r v i n g a n y c h a n g e s s t u d e n t s p e r c e i v e d i n p u r p o s e s f o r w r i t i n g , t h e i r p e r c e i v e d f a c i l i t y w i t h w r i t i n g , a n d t h e i r f e e l i n g s a b o u t w r i t i n g a s t h e y p r o g r e s s e d t h r o u g h t h e l e a r n i n g u n i t . 1 3 3 a n y ; M a h a l a I D E A S A B O U T W R I T I N G O c t 2 3 N o v " J a n " J u Z B F m B o e k h t s ” i t “ 0 H i " W ; " u p ” , w m m m m m “ m a m i t o t i c - t h a r d ” 8 ’ . l o m fl b m ' e a s y M W “ “ M u ” ” u b - " 6 8 0 0 6 0 ! r u e - u m h a » “ 3 0 9 - M M ' L a t . ” H m t e n d s t o l o a t h e - t h e r e M i m i I . m . . . , I d i o m ” ' M 1 ” * 0 m e “ . . . - . t h I i i - n u " m m M " m . “ r i l l - I n d u s M I w a n t e d t e t h a t “ . 0 3 0 5 " . ” a : . . . , a m m o n i a i o u l l m “ m ” i t b e t w e e n fl fl e E m s “ I ' I l l l - fl l “ F I L W I m m m u ' t m w m ' w “ f e t c h - i n n , h e d d e e s d t h a t s t l l f fl a a m u . “ F m i l l - u I ' I d o t h i s i f I m a m ‘ fl ' i ‘ m ' n t r o t - . a r t d u u n l P i a n o s . s o w e d e n ’ t l e r g e t t o t e - n g a r b : “ fl o t s a m . ” n o n z e e s i e r t e t o 0 9 0 8 ' M i n n i e s e e w h a t ‘ s S t r a t i t d e w n : h e b s h e t l e a n M a n i a - p “ F i g u r e 3 . 7 . M e l i n d a ’ s c h a r t o f h e r i d e a s a b o u t w r i t i n g a c r o s s t i m e . E a c h i n t e r v i e w w a s r e c o r d e d o n a u d i o t a p e a n d t h e a u d i o t a p e t r a n s c r i b e d . W h a t e a c h s t u d e n t s a i d o v e r t i m e a b o u t h i s o r h e r w r i t i n g w a s f o l l o w e d b y l o o k i n g b a c k a t t h e i n t e r v i e w t r a n s c r i p t s . I t o o k w h a t s t u d e n t s h a d s a i d a b o u t t h e i r w r i t i n g a n d t r a c k e d t h e i r s t a t e m e n t s a b o u t t h e s a m e q u e s t i o n s a b o u t t h e i r w r i t i n g a c r o s s t i m e . I a t t e m p t e d t o r e l a t e t h e s e t h o u g h t s a b o u t w r i t i n g t o k n o w l e d g e c h a n g e s , a n d g e t m o r e i n s i g h t i n t o h o w w e l l s t u d e n t s w e r e a b l e t o e x p r e s s t h e i r k n o w l e d g e i n t h e i r w r i t i n g . T h e m o r e s t u d e n t s w e r e a b l e t o e x p r e s s t h e i r i d e a s w i t h o u t t h e w r i t i n g t a s k g e t t i n g i n t h e w a y , t h e m o r e t h e i r w r i t i n g m i g h t h a v e d i s p l a y e d e v i d e n c e o f t h e i r c o n c e p t u a l s t r u c t u r e s . I w a s a l s o h o p i n g t o f i n d o u t m o r e a b o u t h o w t h i s r e l a t e d t o t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f t h e p u r p o s e s o f w r i t i n g , w h e t h e r t h e i r p u r p o s e s f o r w r i t i n g c h a n g e d , a n d i f w r i t i n g i n f l u e n c e d t h e i r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a t a l l . I r e p o r t w h a t I f o u n d i n s t u d e n t s ’ p e r c e p t i o n s o f t h e w r i t i n g t a s k s i n C h a p t e r 4 . O O “ I : [ . . ‘ e : f } : O n l l é l l l b ; ; : 1 0 s s h a p e i : I g n e k ; 3 3 . I I s . O n c e t h e r e w a s e v i d e n c e f o r t h e e x i s t e n c e o f w e a k a n d / o r r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , s t u d e n t s ’ g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d t h e i r p o s s i b l e l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s , I a t t e m p t e d t o a n s w e r t h e s e c o n d q u e s t i o n p o s e d : W h a t m e c h a n i s m s f r o m c l a s s r o o m e v e n t s s e e m t o b e a s s o c i a t e d w i t h s c i e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d w h a t s e e m s t o m a k e t h e d i f f e r e n c e f o r s t u d e n t s w h o r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e , a n d t h o s e w h o h a v e d i f f i c u l t y ? B y a n a l y z i n g t h e o c c u r r e n c e s o f c l a s s r o o m e v e n t s a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p t o i n s t a n c e s a n d n o n - i n s t a n c e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , I a t t e m p t e d t o i l l u s t r a t e s o m e i n s t r u c t i o n a l e v e n t s t h a t h e l p e d s t u d e n t s m a k e d i f f i c u l t c o n c e p t u a l c h a n g e s , a n d t h e c o n d i t i o n s u n d e r w h i c h s u c h e v e n t s s e e m e d m o s t h e l p f u l f o r l e a r n e r s . M y a t t e n t i o n w a s f o c u s e d o n t h e c l a s s r o o m e v e n t s f o r j u s t t w o l e s s o n c l u s t e r s — t h e d i s s o l v i n g l e s s o n , w h i c h s e e m e d t o e n c o u r a g e c o n c e p t u a l c h a n g e t h i n k i n g , a n d t h e p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , w i t h w h i c h s t u d e n t s h a d m o r e d i f fi c u l t y . M y q u e s t i o n w a s : W h a t s e e m s t o m a k e t h e d i f f e r e n c e f o r t h e m a j o r i t y o f t h e s e s t u d e n t s w h o c o u l d p e r f o r m s o w e l l l e a r n i n g o n e l e s s o n , a n d n o t s o w e l l o n a n o t h e r ? O b s e r v a t i o n s u m m a r y n o t e s a n d v i d e o t a p e d s e s s i o n s i n t h e c l a s s r o o m w e r e c a r e f u l l y r e v i e w e d f o r t h e s e l e s s o n s t o l o o k f o r r e a s o n s w h y o n e l e s s o n m i g h t h a v e b e e n m o r e f r u i t f u l t h a n t h e o t h e r . W i n d s T h e c o n c e p t i o n s p r e s e n t e d b y t h e t e a c h e r , a n d c l a s s r o o m d i a l o g u e g a i n e d f r o m o b s e r v a t i o n , a u d i o t a p e s , a n d f i e l d n o t e s a b o u t t e a c h e r - s t u d e n t d i s c o u r s e i n t h e b e h a v i o r s e t t i n g o f t h e s c i e n c e c l a s s r o o m w e r e a n a l y z e d a c c o r d i n g t o d a y a n d t i m e . T h e v i d e o t a p e r e c o r d s o f t h e c l a s s r o o m e v e n t s w e r e a n a l y z e d u s i n g t h e o b s e r v a t i o n f o r m , 1 3 5 t a s k d e s c r i p t i o n s , a n d l e s s o n s u m m a r i e s a s a g u i d e f o r m a k i n g s e n s e o f t h e c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n a l e v e n t s a n d w h a t m i g h t b e o c c u r r i n g t h e r e t o i n fl u e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . I v i e w e d a l l v i d e o t a p e s o f t h e t w o l e s s o n s s e v e r a l t i m e s t o g e t a n o v e r a l l f e e l i n g f o r t h e m o v e m e n t o f t h e l e s s o n s , t h e s p e a k e r , a n d t h e c l a s s r o o m e v e n t s t h a t t h e t e a c h e r m i g h t b e u s i n g d u r i n g h e r p r e s e n t a t i o n s . A l l i n s t a n c e s o f q u e s t i o n i n g , u s e o f a n a l o g y a n d m e t a p h o r , c o a c h i n g , c o g n i t i v e c o n fl i c t , a n d s u r p r i s e w e r e r e c o r d e d . A l s o n o t e d w e r e i n s t a n c e s o f r e f l e c t i o n o n t h e p a r t o f s t u d e n t s a n d n o t e s m a d e o f c o n c e p t s t h e t e a c h e r p a r t i c u l a r l y e m p h a s i z e d f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r . I l i s t e d a c t i v i t i e s t h e t a r g e t s t u d e n t s p e r f o r m e d , a n d n o t e d c o n v e r s a t i o n s a b o u t c o n t e n t t h e t a r g e t s t u d e n t s h a d a r o u n d t h e s e a c t i v i t i e s i n t h e w h o l e c l a s s d i s c u s s i o n s , a n d I n t h e i r t a r g e t g r o u p s . E a c h t i m e a t a r g e t s t u d e n t s p o k e o u t I n c l a s s , a n d w h a t S t a t e m e n t s d u r i n g C l a s s a n d S m a l l G r o u p I n t e r a c t i o n s S t u d e n t : K e n n y L e s s o n C l u s t e r : P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s Q u i t W h o l e C l a s s : N o n e S m a l l g r o u p : “ m i x t u r e “ “ I s c a r b o n d i o x i d e a n d o x y g e n ? “ “ I t h i n k I t ' s g a v e l “ “ I t ’ s g r a v e l ' “ M i n e h a d t h i s r o c k I n s i d e I t “ ' T h e n h o w c o m e t h e o n e l h a d h a d r o c k s l n l t ? “ “ Y o u c a n ’ t b r e a k g r a v e l . . . I t ’ s l i k e s a n d , a n d r o c k s , a n d d i r t . . " “ T h e n p u t a l l t h r e e . . . r o c k s , d i r t , a n d s a l t ! “ “ Y e a h , i t ’ s m a t t e r . . " F i g u r e 3 8 T a r g e t s t u d e n t K e n n y ’ s s p o k e n s t a t e m e n t s d u r i c l a s s o n D a 3 o f P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r . n g y 1 3 6 h e o r s h e s a i d a b o u t c o n t e n t w a s a l s o n o t e d . A s e p a r a t e c h a r t w a s m a d e f o r e a c h s t u d e n t , a n d w h a t h e o r s h e s a i d i n c l a s s o n a n y g i v e n d a y . T h e s e c h a r t s w e r e s i m i l a r t o t h e c h a r t s m a d e f o r s t u d e n t s ’ w r i t t e n c o m m e n t s a c r o s s t i m e . F i g u r e 3 . 8 i s p a r t o f t h e c h a r t u s e d f o r o n e t a r g e t s t u d e n t K e n n y ’ s s t a t e m e n t s i n t h e c l a s s r o o m . T h i s I n f o r m a t i o n w a s c r o s s - r e f e r e n c e d w i t h t h e I d e n t i fi c a t i o n a n d e l a b o r a t i o n o f c o n c e p t i o n s i d e n t i f i e d I n t h e s t u d e n t w r i t i n g t o I d e n t i f y t h e e v e n t s t h a t o c c u r r e d w i t h i n s u c c e s s f u l a n d u n s u c c e s s f u l l e s s o n c l u s t e r s . T h e s t u d e n t s ’ s t a t e m e n t s w e r e o b s e r v e d t o s e e i f t h e y s h o w e d a n y d i s s a t i s f a c t i o n w i t h t h e i r e x i s t i n g c o n c e p t i o n s a n d a n y o f t h e i r n e w c o n c e p t i o n s w e r e a c c o r d i n g t o t h e c o n d i t i o n s t h a t P o s n e r , S t r i k e , H e w s o n , a n d G e r t z o g ( 1 9 8 2 ; s e e p a g e 6 2 t h i s d o c u m e n t ) p r o p o s e d w e r e n e c e s s a r y t o i n fl u e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . T h e t e a c h e r ’ s d i a l o g u e w a s a n a l y z e d t o fi n d I n s t a n c e s w h e r e s h e a s k e d q u e s t i o n s e l i c i t i n g s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s , f o c u s i n g o n t h e “ w h y s “ a n d r e s p o n d i n g t o i n c o m p l e t e o r I n c o r r e c t “ w h y “ s t a t e m e n t s o n t h e p a r t o f s t u d e n t s . R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h ( 1 9 8 6 ; s e e p a g e s 6 7 - 6 8 t h i s d o c u m e n t ) s u g g e s t e d t h a t t h e s e w e r e n e c e s s a r y v e r b a l b e h a v i o r s o f t e a c h e r s t o i n fl u e n c e s t u d e n t s t o c h a n g e t h e i r c o n c e p t i o n s f r o m r e a l - w o r l d o r a l t e r n a t i v e a n d c o m m o n s e n s e t o m o r e s c i e n t i fi c . T h e t e x t m a t e r i a l s a n d t e a c h e r p r e s e n t a t i o n s w e r e a n a l y z e d f o r e a c h o f t h e t w o l e s s o n c l u s t e r s f o r t h e p r e s e n c e o f M i n s t r e l l ’ s s i x I n s t r u c t i o n a l p r i n c i p l e s f o r t e a c h i n g f o r c o n c e p t u a l c h a n g e ( 1 9 8 4 ; s e e p . a s t h i s d o c u m e n t ) . S e e F i g u r e 3 . 9 f o r o n e o f t h e c h a r t s u s e d f o r t h e b e g i n n i n g D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r . I r e p o r t m y r e s u l t s i n t h e n e x t c h a p t e r . 1 3 7 D I S S O L V I N B O e y Z G n o s t i c - M B e n t - i c e s D l m ’ S t e i n m e t t e r u d m m m m o m m . m W W I I S u n r i s e ! ) R e fl e c t i o n O T e a c h e t E m h a e i s O W y e h e t m . h l e a i l m m m E M M M I W W W A r t i e W M ' m e w t h - e v e ' w m m m . m m m “ R e m y w w w . m m m “ B a a l w w w . m m m “ F i g u r e 3 . 9 C h a r t a n a l y z i n g c l a s s r o o m e v e n t s i n D a y 2 o f D i s s o l v i n g l e s s o n c u s t e r . S u m m a r y I n t h i s c h a p t e r , I p r e s e n t e d t h e d a t a c o l l e c t i o n a n d a n a l y s i s m e t h o d s u s e d t o a n s w e r t w o r e s e a r c h q u e s t i o n s : ( 1 ) D o s t u d e n t s s h o w I n t h e i r w r i t i n g t h a t t h e y a r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e , a n d h o w m u c h r e s t r u c t u r i n g s e e m s t o o c c u r f o r s t u d e n t s d u r i n g a s c i e n c e l e s s o n u n i t ? ( 2 ) W h a t m e c h a n i s m s f r o m c l a s s r o o m e v e n t s s e e m t o b e a s s o c i a t e d w i t h s u c h s c i e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d w h a t s e e m s t o m a k e t h e d i f f e r e n c e f o r s t u d e n t s w h o r e s t r u c t u r e t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e , a n d t h o s e s t u d e n t s w h o h a v e d i f f i c u l t y ? T o a n s w e r t h e q u e s t i o n s , I o b s e r v e d t h e i n t e r a c t i o n s t h a t o c c u r r e d I n s t u d e n t s ' a c t u a l w r i t i n g a s t h e y t h o u g h t a b o u t c o n t e n t , a n d t h e c l a s s r o o m 1 3 8 i n t e r a c t i o n s s t u d e n t s h a d w i t h t h e t e a c h e r , o t h e r s t u d e n t s , a n d t h e t e x t , t o a t t e m p t s o m e m e a n i n g f u l c o n n e c t i o n s b e t w e e n w h a t s t u d e n t s s e e m e d t o u n d e r s t a n d a b o u t c o n t e n t , a n d t h e s u r r o u n d i n g I n s t r u c t i o n a l e v e n t s . T h i s c h a p t e r b e g a n w i t h a n o v e r v i e w t h a t e x p l a i n e d t h e p u r p o s e s o f t h e r e s e a r c h , a n d d e s c r i b e d w h y s t u d e n t w r i t i n g a b o u t c o n t e n t , I n t e r v i e w s f r o m t a r g e t s t u d e n t s a b o u t t h e c o n t e n t a n d t h e i r w r i t i n g , a n d v i d e o t a p e r e c o r d s o f c l a s s r o o m e v e n t s w e r e p a r t o f t h e d a t a c o l l e c t e d . H o w e a c h p i e c e r e l a t e d t o t h e q u e s t i o n s a n d w a s n e c e s s a r y t o i n t e r p r e t s t u d e n t s ' p o s s i b l e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e w a s e x p l a i n e d . T h e s u b j e c t s a m p l e w a s p a r t o f a n o t h e r o n g o i n g s t u d y p a r t i c i p a t i n g i n c o l l a b o r a t i v e p r o b l e m s o l v i n g a n d t e a c h i n g f o r c o n c e p t u a l c h a n g e i n a M a t t e r a n d M o l e c u l e s U n i t . T h e s a m p l e h a d b e e n s e l e c t e d p r e v i o u s l y b y t h e p r i n c i p a l i n v e s t i g a t o r s o f t h e l a r g e r s t u d y . T h e d a t a f o r t h i s s t u d y w a s c o l l e c t e d a s p a r t o f t h e i r s t u d y a n d m o r e d a t a w a s a d d e d i n t h e f o r m o f s t u d e n t f r e e w r i t i n g , s t u d e n t i n t e r v i e w s a b o u t w r i t i n g , a n d t e a c h e r I n t e r v i e w t o a n s w e r t h e r e s e a r c h q u e s t i o n s . T h e c l a s s r o o m w a s a m i d d l e s c h o o l c l a s s l o c a t e d i n a n u r b a n s e t t i n g o f l o w t o m i d d l e s o c i o e c o n o m i c f a m i l i e s w i t h a c r o s s - s e c t i o n o f s t u d e n t a b i l i t i e s a n d e t h n i c i t y . T h e l e s s o n m a t e r i a l s a n d h o w t h e t e a c h e r u s u a l l y p r e s e n t e d t h e l e s s o n s w e r e d e s c r i b e d . T h e d e s i g n o f t h i s r e s e a r c h w a s d e s c r i p t i v e a n d i n t e r p r e t i v e , a n d r e l i a b i l i t y a n d v a l i d i t y f a c t o r s w e r e o u t l i n e d a n d l i m i t a t i o n s d i s c u s s e d . I d e s c r i b e d e a c h e l e m e n t o f t h e d a t a c o l l e c t e d , a n d d i s c u s s e d t h e p r o c e d u r e s f o r c o l l e c t i n g t h e d a t a . I n t h e l a s t s e c t i o n o f t h e c h a p t e r , D a t a A n a l y s i s , I d e s c r i b e d t h a t t h e w r i t i n g s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d w a s a n a l y z e d b y t r a n s c r i b i n g t h e i r w r i t i n g I n t o a c o m p u t e r s p r e a d s h e e t p r o g r a m , c r e a t i n g f i l e s f o r e a c h s t u d e n t a b o u t e a c h l e s s o n c l u s t e r . S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s w e r e c o n s t r u c t e d t o v i e w 1 3 9 s t u d e n t s ’ p r o p o s e d s c h e m e c h a n g e s o v e r t i m e , a n d t h e c h a n g e s s t u d e n t s m a d e i n t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s w e r e a n a l y z e d . S t u d e n t s ’ w r i t i n g a n d v e r b a l s t a t e m e n t s w e r e a n a l y z e d f o r e v i d e n c e o f h o w c l o s e l y e a c h c a m e t o r e a c h i n g t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s o f t h e i n s t r u c t i o n , a n d t h e l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s e a c h m i g h t h a v e u s e d . T h e c h a p t e r d i s c u s s e d h o w t h i s I n f o r m a t i o n w a s u s e d t o l o c a t e t w o l e s s o n c l u s t e r s f o r f u r t h e r a n a l y s i s a b o u t h o w c l a s s r o o m e v e n t s m i g h t I n fl u e n c e c o n c e p t u a l c h a n g e , b y I d e n t i f y i n g a l e s s o n c l u s t e r d u r i n g w h i c h m o s t s t u d e n t s u s e d c o n c e p t u a l c h a n g e t h i n k i n g , a n d o n e d u r i n g w h i c h m a n y s t u d e n t s h a d d i f f i c u l t y l e a r n i n g a n d r e m e m b e r i n g t h e I n f o r m a t i o n , o r h o w t o u s e i t . E a c h l e s s o n c l u s t e r w a s c a r e f u l l y a n a l y z e d , o b s e r v i n g i n s t a n c e s o f q u e s t i o n i n g , c o g n i t i v e d i s s o n a n c e , s u r p r i s e , o p p o r t u n i t i e s f o r r e f l e c t i o n , t e a c h e r u s e o f a n a l o g y , o r m e t a p h o r , a n d o t h e r c l a s s r o o m e v e n t s t h a t m i g h t h a v e i n f l u e n c e d s t u d e n t s t o r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e . T h e t e x t d i f f e r e n c e s a n d s t u d e n t a c t i v i t i e s b e t w e e n e a c h l e s s o n c l u s t e r w e r e c o m p a r e d t o o b s e r v e t h e d i f f e r e n c e s a n d t h e e f f e c t s o n s t u d e n t l e a r n i n g . I n t h e n e x t c h a p t e r , C h a p t e r 4 , l o u t l i n e t h e r e s u l t s o b t a i n e d f r o m m y a n a l y s i s o f s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s f r o m t h e i r w r i t i n g , a n d c l i n i c a l I n t e r v i e w s , a n d h o w t h o s e r e s u l t s r e l a t e d t o c l a s s r o o m e v e n t s d u r i n g t w o l e s s o n c l u s t e r s t h a t h a d d i f f e r e n t o u t c o m e s f o r s t u d e n t s u c c e s s w i t h c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g . » i “ . 1 . u “ I . , - . I . ? " I - 1 , ; " ~ 1 " m fl z i l A I . L . . 1 1 . ? ? ? . 1 # a ? ! . 2 . 7 . . . . I . . u . . u m ~ u . ~ . \ . I . r f . . ‘ I . I a w u a t A , . . . . I . r . I I r i n , 4 . 1 . . . A _ , : . « a . . 2 1 m i n 4 . 5 1 . . . 5 5 5 . A J . 3 2 ) ? : v . r . ~ A . n “ I . . ; p u r l » . . n u l , ” m . 1 I i n . ) 1 A . . . 1 3 , 2 l . \ h I I , ; A . . I . I . A 3 , . . . I t ? , A . P a n a m a ? { J U V N K J . . « r o a n » . . . ! V . W A i r v y . a . . ’ u A . I . . . . . » . ” ’ 6 2 r . r . r £ 9 . 4 1 fi . ‘ ; . A I ) A “ ( A . h w . 1 I 5 . A A I 9 6 ( A . . . . . 4 . . u y . A . . _ A , . T r , _ . . . 9 . . . . . . A . 3 : « fi n i a r m . v . l fi n n ‘ l f fi s i fi r w . u . 0 $ 5 . 1 1 . . 1 / u . - f fi w s w m fi u r u m e . m t fl v ‘ v . w u r n v n w Z r fi x ‘ u . ” A . _ . w . 3 4 ? d u c m w fi m w m « . u 0 ‘ . . M w A M I M I . . . W m “ J 4 A I 4 4 1 V 5 . 9 “ : 4 , . & . > a n : m W W W . I a \ o v w A fi A L J r . . I r \ , . n 1 : 1 . v . - ~ » . z . . 5 a r I i v fi i . 3 3 1 . L Y f l a i l . 5 “ H , v . . . 1 1 t . V i z " . - ‘ « Z 9 . - . g . . n . I I f o u n d 3 % . r J J . “ . 5 ” . , m . . . . . . r . , V n w r m v w 7 . 5 o n ? " W h a J M . . . a . : . F 1 . . . “ . . I . . . . . L . 2 » “ A . § w . . . . . . . i . . . a w n J 7 . A 1 7 . . . . . 7 3 . a . . . v . J a v a . > . ‘ z r c . . . b : . s . # . f a s . : . . . , A ! - I a . . . A . I u . A ‘ . ‘ D ‘ u ‘ u ‘ ’ 7 ' m a y “ ! : * — m “ 3 , : - p m “ £ 1 . n a i l . ” : 3 } . . . P . I : . _ I . . : 3 . x ; j I . » . . a h . . . » fl L i v ; _ . . . r n . : r . L . . . . 9 ; I . . . . . . . . . . . . . fl : . I _ A . I , h » ? I . T h i n t . . C . . : . 5 ; » ? . I . L A . I 2 r I n . a . z . A A M A , J , . _ . w o v . I r ( 4 1 0 ‘ — J ‘ L r t s I A . . . L A . . A . A : 5 I ! L . 3 0 \ H E M . . u . . 4 : 1 3 9 a fi fi n h fi m . . v . . « § . : $ 1 . ~ u . . u 4 % A r , , . v 1 . . 1 ' 3 ‘ ’ I ‘ - J . L . \ D 3 . 3 9 : . . v I n g a - L u 1 1 . - ' . a 1 . 1 1 ‘ " A W : . r . . w I » ; v r « . h u h ? ; 7 . . 7 r 2 . . 8 : . : ‘ I I I « 1 N 1 £ 1 . J . . . 1 ! I : 1 5 $ . 1 . . . I 1 » A " 3 1 . 4 4 4 ‘ 1 . . a I i I 5 2 “ ) { . h I } . . . v . o fi l w . £ i € i : ; L i . . - . 1 . ' « V . . ‘ ; \ \ B 2 1 m . $ 3 0 3 3 . 4 ; I A I d a “ . K . . . . . v . i . I . 1 1 . . » I . I . . M I ; 7 I v : i . 4 . 3 3 1 : . I I . v i : i t 1 . . . v 1 ? 1 . 1 . 3 . . ’ 1 1 : ! 1 1 " . - : 1 v 1 { 3 1 : 1 5 . » . { I ‘ l l v i 1 1 . \ i r . 4 . . . . . . I I . 1 3 1 : 1 , ! ) 1 1 . 1 % 4 . 8 . . 1 . 6 1 F l . . . u \ 3 . i 1 . $ 1 . . a : : 1 3 : 1 . 1 : $ 5 1 . I I ! . k ! t i i i . I I I I i i é fl m z u q i } : . I } T . . . . . . I n . . . . . . . . 3 . 3 2 5 . 1 I I 3 . 3 ? I I I . . . 4 1 : 1 5 . . 5 3 . $ 3 ‘ 8 ‘ ‘ Y l o l f ‘ : x . 3 . 1 . - . . . . . . . . 4 3 . . I . . : S . . I . - ? 3 . . a 1 . - . . E . . . I i . I . - « I . . 3 2 1 4 1 ‘ s . I ! , I h fi fi u . , 1 £ 1 1 . 1 3 1 . 1 3 . } ? q u u t i l l l l o ‘ s . £ 0 1 1 . 1 1 . . A I I . . . ( 6 3 . 9 . . 6 . . 0 . . 9 . . : I n . . o i l 9 : . { C I 1 { i t } : I . . . § « F . v v n a é . 1 | - I . . I l a 3 H . 1 n fl } f . i . Q . “ I 1 1 1 ! I I : t H J I . “ I . v . 3 3 1 I I : 1 1 ? [ I t ' d « ( I ’ l l . ' I IIIIIIIT‘" I I II I I IIIIIII'II'I'I‘II L e A u L I i B v b u n d U R A o e n r s R 5 i Y t “ y “ v . 1 _ . . . m m - u m « P L A C E I N R E T U R N B O X t o m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r m o o d . T O A V O I D F I N E S r d u m o n o r b a t o n d u e d m . I H A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E I I I I ] Q - M S U I s A n A l fi n n u l v o A c t i a V E q u n l O p p o n u m y I n s t i t u t i o n G W W D J A W N D O W N K N O X ‘ J L E A W I N D O W I N T O T H I N K I N G : U S I N G S T U D E N T W R I T I N G T O U N D E R S T A N D K N O W L E D G E R E S T R U C T U R I N G A N D C O N C E P T U A L C H A N G E V O L U M E I I B y N a n c y J a n e F e l l o w s A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fl l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f C o u n s e l i n g , E d u c a t i o n a l P s y c h o l o g y , a n d S m c i a i E d u c a t i o n 1 9 9 1 C h a p t e r 4 R E S U L T S 1 m m W T h e $ U b i 6 < > t 0 1 ‘ t h i s s t u d y w a s t h e l e a r n i n g a n d u s e o f n e w s c i e n c e c o n c e p t s , a n d t h e w r i t i n g s t u d e n t s d o a s t h e y l e a r n . W h e n i n d i v i d u a l s l e a r n n e w i n f o r m a t i o n i n a d o m a i n , t h e y e i t h e r i n c o r p o r a t e t h e n e w k n o w l e d g e w i t h i n t h e i r e x i s t i n g p r i o r k n o w l e d g e , o r m o d i f y t h e i r p r i o r k n o w l e d g e t o f i t n e w i n f o r m a t i o n ( B r a n s f o r d , 1 9 7 9 ; F l u m e l h a r t & N o r m a n , 1 9 8 1 ) . T h e k n o w l e d g e c h a n g e s t h a t i n d i v i d u a l s m a k e t o l e a r n i n a n e w d o m a i n , s u c h a s t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s U n i t i n t h i s s t u d y , i s k n o w n a s d o m a i n - s p e c i f i c r e s t r u c t u r i n g ( C a r e y , 1 9 8 5 3 ; G l a s e r , 1 9 8 4 ; V o s n i a d o u 8 . B r e w e r , 1 9 8 7 ) . R e s t r u c t u r i n g c a n t a k e e i t h e r a w e a k o r r a d i c a l f o r m , d e p e n d i n g o n t h e a m o u n t o f m o d i f i c a t i o n l e a r n e r s m u s t m a k e i n t h e i r e x i s t i n g p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a : T h e m o r e c h a n g e l e a r n e r s m u s t m a k e i n t h e i r e x i s t i n g s c h e m a , t h e m o r e r a d i c a l a n d d i f f i c u l t t h e c o n c e p t u a l c h a n g e . I n s c i e n c e e s p e c i a l l y , e v e n i f l e s s o n s a r e w e l l t a u g h t , t h e r e s t r u c t u r i n g t h a t l e a r n e r s m u s t d o i s o f t e n d i f f i c u l t . O n e r e a s o n t h a t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i n s c i e n c e m i g h t b e s o d i f f i c u l t i s t h a t s t u d e n t s b e g i n l e a r n i n g a n e w d o m a i n o f s c i e n c e w i t h a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s b a s e d o n t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , a n d r e s i s t t h e d i f f i c u l t k n o w l e d g e c h a n g e s t h a t a r e r e q u i r e d t o u n d e r s t a n d a n d u s e n e w i n f o r m a t i o n . S i x t h - g r a d e s t u d e n t s a t t e m p t i n g t o l e a r n a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e i n p r e v i o u s s t u d i e s s h o w e d c o m m o n a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s w h e n b e g i n n i n g t h e u n i t o f s t u d y a t b o t h t h e m a c r o s c o p i c a n d m i c r o s c o p i c l e v e l s ( L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , B e r k h e i m e r , a n d B l a k e s l e e , 1 9 9 0 . ) F o r 1 4 0 1 4 1 i n s t a n c e , b e f o r e l e a r n i n g a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n s u b s t a n c e s , w h e n a s k e d t o e x p l a i n w h y a d e f l a t e d b a l l o o n p l a c e d o v e r t h e t o p o f a c o o l b o t t l e i n f l a t e d w h e n t h e b o t t l e w a s w a r m e d , s t u d e n t s o f t e n s a y t h a t h e a t m a k e s a i r i n t h e b o t t l e “ r i s e ” , o r t h a t w h e n a i r i s w a r m e d i t w i l l m o v e t o t h e t o p o f t h e b o t t l e a n d i n t o a b a l l o o n p l a c e d o v e r t h e b o t t l e . S i x t h g r a d e s t u d e n t s , b e f o r e t h e y h a v e h e a r d o f m o l e c u l e s , w i l l r e f e r t o t h e m a s i f t h e y p o s s e s s e d t h e s a m e p r o p e r t i e s a s t h e s u b s t a n c e , a n d s a y t h a t t h e m o l e c u l e s “ g e t w a r m a n d r i s e t o t h e t o p " , b e c a u s e t h e y k n o w t h a t h e a t r i s e s . B u t t h e y d o n o t k n o w t h a t m o l e c u l e s d o n o t t h e m s e l v e s g e t w a r m , b u t o n l y c h a n g e t h e i r b e h a v i o r w h e n h e a t i s a p p l i e d . E v e n w h e n i n s t r u c t i o n a c c o u n t s f o r s t u d e n t a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a n d r e a l - w o r l d i d e a s , a n d h e l p s s t u d e n t s c o n f r o n t t h e s e c o n c e p t i o n s m o s t s t u d e n t s r e t a i n m a n y o f t h e i r o r i g i n a l r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s a b o u t a i r a n d t h e b e h a v i o r o f t h e m o l e c u l e s w h e n a i r i s h e a t e d o r c o o l e d ( L e e , e t a l . , 1 9 9 0 ) . W . B e c a u s e s t u d e n t s ’ c h a n g e s i n c o n c e p t i o n s a b o u t s c i e n c e a r e o f t e n d i f f i c u l t f o r t h e m t o a c c o m p l i s h , t h e f o c u s o f r e s e a r c h i n s c i e n c e l e a r n i n g n e e d s t o b e p l a c e d o n u n d e r s t a n d i n g a n d a s s i s t i n g s t u d e n t s t o m a k e t h e c o n c e p t u a l c h a n g e s t o m o r e s c i e n t i f i c t h i n k i n g ( G l a s e r , 1 9 8 2 ) . S c i e n c e t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s n e e d t o c a r e f u l l y i d e n t i f y t h e s t u d e n t u n d e r s t a n d i n g s t h a t r e f l e c t c o m p e t e n t p e r f o r m a n c e , t h e i n i t i a l s t a t e s o f l e a r n e r , a n d t h e p r i o r k n o w l e d g e t h a t m i g h t f a c i l i t a t e o r i n t e r f e r e w i t h t h e i r l e a r n i n g . W e a l s o n e e d t o c a r e f u l l y i d e n t i f y t h e l e a r n i n g t r a n s i t i o n p r o c e s s e s t h a t s t u d e n t s p a s s t h r o u g h o n t h e i r w a y t o c o m p e t e n t p e r f o r m a n c e , t h e k i n d s o f i n s t r u c t i o n t h a t f a c i l i t a t e s l e a r n i n g , t h e d i a g n o s t i c m e a s u r e s t h a t c a n h e l p a s s e s s s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g s , a n d t o r e a l i z e t h e s t r u c t u r e s a n d s t r a t e g i e s t h a t l e a d t o i n c o r r e c t p e r f o r m a n c e ( G l a s e r , 1 9 8 2 ) . W i t h b e t t e r u n d e r s t a n d i n g o . . 3 3 . p . . n a n 8 9 6 6 . “ 3 8 % u p “ . m m m m w d . g m n m l fl m n 3 6 8 3 a n 9 % . . . 8 . 4 “ 0 “ h u r t . . . “ 3 ) 3 ? 1 4 2 o f l e a r n e r s ’ p r i o r k n o w l e d g e , t h e i r l e a r n i n g t r a n s i t i o n s a n d d i f f i c u l t i e s , t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s c a n d e s i g n i n s t r u c t i o n t h a t a s s i s t s s t u d e n t s w i t h t h e s e d i f f i c u l t k n o w l e d g e c h a n g e s i n s c i e n c e c o u r s e s . R e s e a r c h e r s h a v e d e s c r i b e d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s , b u t f e w h a v e a t t e m p t e d t o e x p l a i n t h e m e c h a n i s m s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h t h e c h a n g e s t h a t o c c u r a s k n o w l e d g e d e v e l o p s . I n t h i s s t u d y , I a t t e m p t e d t o i d e n t i f y s o m e o f t h e m e c h a n i s m s t h a t a r e a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i n s c i e n c e . T h e p u r p o s e o f t h i s r e s e a r c h w a s t o c a r e f u l l y o b s e r v e s t u d e n t s ’ t h i n k i n g p r o c e s s e s a s t h e y a t t e m p t e d t o l e a r n a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e i n a s i x t h g r a d e s c i e n c e c l a s s . I a t t e m p t e d t o d e s c r i b e s t u d e n t s ’ t r a n s i t i o n p r o c e s s e s f r o m p o s s e s s i n g l i t t l e s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s t o a m o r e w e l l - d e v e l o p e d s c i e n t i f i c c o n c e p t i o n o f h o w t h e w o r l d w o r k s . T h i s s t u d y s o u g h t t o r e v e a l t h e e v e n t s o f i n s t r u c t i o n t h a t m i g h t h a v e f a c i l i t a t e d s t u d e n t s ’ l e a r n i n g . S t u d e n t s ’ w r i t i n g w a s u s e d t o a s s e s s s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g s a n d f o r r e v e a l i n g t h e s t r a t e g i e s t h e y m i g h t b e u s i n g f o r c o r r e c t a n d i n c o r r e c t p e r f o r m a n c e . I n t h i s s t u d y , I a t t e m p t e d t o a n s w e r t h e f o l l o w i n g q u e s t i o n s : ( 1 ) D o s t u d e n t s s h o w i n t h e i r w r i t i n g t h a t t h e y a r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e , a n d h o w m u c h r e s t r u c t u r i n g s e e m s t o o c c u r f o r s t u d e n t s d u r i n g a s c i e n c e l e s s o n u n i t ? , a n d ( 2 ) W h a t m e c h a n i s m s f r o m c l a s s r o o m e v e n t s s e e m t o b e a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ s c i e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , 1 4 3 a n d w h a t s e e m s t o m a k e t h e d i f f e r e n c e f o r s t u d e n t s w h o r e s t r u c t u r e t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e , a n d t h o s e w h o h a v e d i f f i c u l t y ? S t u d e n t s ’ t h o u g h t p r o c e s s e s a r e d i f f i c u l t t o s t u d y b e c a u s e w e c a n n o t v i e w t h i n k i n g d i r e c t l y . O t h e r r e s e a r c h e r s h a v e i n f e r r e d l e a r n e r s ” k n o w l e d g e s t r u c t u r e s b y d o c u m e n t i n g c o m m o n s t u d e n t m i s c o n c e p t i o n s ( M c D e r m o t t , 1 9 8 4 ; V i e n n o t , 1 9 7 9 ) , a n a l y z i n g t h e e l e m e n t s t h a t s t u d e n t s p e r c e i v e t o b e s i m i l a r c o n c e p t u a l l y ( C h i , G l a s e r , & B e e s , 1 9 8 2 ) , a n a l y z i n g s t u d e n t s ’ p r o b l e m - s o l v i n g p r o c e s s e s ( L a r k i n , M c D e r m o t t , S i m o n & S i m o n , 1 9 8 0 ) , a n d a n a l y z i n g s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e w i t h “ c o n c e p t m a p s “ ( C a r e y , 1 9 8 6 ; C h i , G l a s e r , & R e e s , 1 9 8 2 ) . I n t h i s s t u d y , I a t t e m p t e d t o a n a l y z e s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e b y c o n s t r u c t i n g c o n c e p t m a p s o f t h e i d e a s t h e y i d e n t i f i e d w h e n w r i t i n g a b o u t c o n t e n t . S t u d e n t s ’ w r i t t e n i d e a s a b o u t a c o n c e p t m a y i n d i c a t e t h e i r c u r r e n t t h i n k i n g , a n d p r o v i d e a w i n d o w f o r r e s e a r c h e r s t o o b s e r v e s t u d e n t s ’ c h a n g e s i n t h i n k i n g a s t h e y p r o g r e s s i n a l e a r n i n g u n i t a n d a t t e m p t t o u n d e r s t a n d n e w i d e a s . O n e p u r p o s e o f t h i s s t u d y w a s t o o b s e r v e h o w s t u d e n t w r i t i n g m i g h t h e l p t e a c h e r s b e t t e r u n d e r s t a n d w h a t s t u d e n t s a r e t h i n k i n g , a n d h o w s t u d e n t s u s e i n s t r u c t i o n t o r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e . A n o t h e r p u r p o s e o f t h e s t u d y w a s t o u n d e r s t a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n c l a s s r o o m e v e n t s a n d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , e s p e c i a l l y t h e r o l e o f w r i t i n g a s a p o s s i b l e i n fl u e n c e o n k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . I n t h i s s t u d y I o b s e r v e d s i x t h g r a d e s t u d e n t s ’ w r i t i n g t o m a k e i n f e r e n c e s a b o u t t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s a n d r e l a t e d c h a n g e s , o v e r a l e a r n i n g u n i t o n t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e . I n t h i s s t u d y , t h e s t u d e n t s w r o t e d a i l y i n a c t i v i t y b o o k l e t s a n d w e e k l y i n f r e e w r i t e s a b o u t t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f w m y : W h a s i : r . r c c m fi t t a : s w a m l C a r e 5 1 5 9 ? : W s t a s k . 5 ' . fl m a c e w r t ‘ . W . l a t t e W I n t h e ' 3 ‘ ? N W : 1 4 4 n e w i n f o r m a t i o n , a s p a r t o f t h e l e s s o n . A l l o f t h e w r i t i n g t h a t s t u d e n t s c o m p l e t e d w a s c o l l e c t e d a n d a n a l y z e d t o o b s e r v e t h e c h a n g e s s t u d e n t s m a d e i n t h e i r c o n c e p t i o n s a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r o v e r t i m e . I c h a r t e d t h e c o n c e p t s t h a t s t u d e n t s i d e n t i f i e d , a n d c o n s t r u c t e d s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s t o o b s e r v e s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l s t r u c t u r e c h a n g e s . I n s t r u c t i o n a l e v e n t s , t h e t e a c h e r ’ s t a l k , s t u d e n t s ’ i n t e r a c t i o n s w i t h i n t h e i r s m a l l d i s c u s s i o n g r o u p s a n d a l l t e a c h e r w r i t t e n f e e d b a c k i n a c t i v i t y b o o k s a n d o n q u i z z e s w e r e a l s o o b s e r v e d . I a t t e m p t e d t o c o n n e c t s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s e v i d e n c e d i n t h e i r w r i t i n g w i t h c l a s s r o o m e v e n t s b y c h a r t i n g t h e i r r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s a n d c o m p a r i n g t h e m w i t h c l a s s r o o m e v e n t s . T h i s d a t a w a s u s e d t o m a k e g r o u n d e d i n f e r e n c e s a b o u t t h e f o l l o w i n g o c c u r r e n c e s : G i v e n t h e c o n s t r a i n t s o f t h e c l a s s r o o m , c a n s t u d e n t w r i t i n g i n f o r m t e a c h e r s a b o u t h o w m u c h s t u d e n t s a r e t h i n k i n g a n d r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e ? A n d , g i v e n t h a t I c a n i d e n t i f y t h i n k i n g c h a n g e s i n s t u d e n t w r i t i n g , w h a t c l a s s r o o m e v e n t s s e e m t o e n c o u r a g e s t u d e n t s t o c h a n g e t h e i r t h i n k i n g t o m o r e s c i e n t i f i c a l l y c o r r e c t c o n c e p t i o n s , a n d w h a t s e e m s t o b e p r e s e n t f o r s t u d e n t s w h o d o n o t r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e ? T h i s c h a p t e r p r e s e n t s t h e e v i d e n c e f o r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g f o u n d i n s t u d e n t s ’ w r i t i n g , a n d t h e e x t e n t o f r e s t r u c t u r i n g s t u d e n t s s h o w e d i n t h e i r w r i t i n g t o a n s w e r t h e f i r s t r e s e a r c h q u e s t i o n . T h e c h a p t e r b e g i n s w i t h a p r e s e n t a t i o n o f t h e e v i d e n c e i n t e r p r e t e d f r o m o n e t a r g e t s t u d e n t ’ s c a s e . A r t i e s h o w e d d i f f e r e n t k i n d s o f r e s t r u c t u r i n g a n d r e s p o n s e s t o t h e i n s t r u c t i o n a c r o s s a l l o f t h e l e s s o n c l u s t e r s , s o h i s c a s e i s e x p l a i n e d f i r s t i n d e t a i l t o i l l u s t r a t e t h e v a r i o u s k i n d s o f c h a n g e s f o u n d . A r t i e ' s c a s e s h o w s t h e v a r i e d f o r m s t h a t r e s t r u c t u r i n g c a n t a k e , a n d e x a m p l e s o f t h e c r i t e r i a u s e d f o r t h e i n t e r p r e t a t i o n s . A r e v i e w o f t h e f i n d i n g s f o r e a c h o f t h e o t h e r f i v e t a r g e t 1 4 5 s t u d e n t s , a n d t h e s t u d e n t s i n g e n e r a l a c r o s s t h e c l a s s i s p r e s e n t e d f o l l o w i n g t h e a n a l y s i s o f A r t i e ’ s k n o w l e d g e c h a n g e s . A r t i e : F r o m W e a k t o R a d i c a l R e s t r u c t u r i n g a n d C o n c e p t u a l C h a n g e S t u d e n t s d e m o n s t r a t e d i n t h e i r w r i t i n g v a r i o u s f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g a l o n g a c o n t i n u u m f r o m w e a k t o m o r e r a d i c a l . T h e r e w e r e t w o s t u d e n t s w h o d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a c r o s s a l l o f t h e l e s s o n c l u s t e r s , b u t a l l o f t h e o t h e r s t u d e n t s d e m o n s t r a t e d e i t h e r w e a k o r r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , o r s o m e w h e r e i n b e t w e e n , f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r . F o r i n s t a n c e , o n e t a r g e t s t u d e n t , A r t i e , d e m o n s t r a t e d w e a k r e s t r u c t u r i n g f o r t h e i n f o r m a t i o n i n t h e f i r s t t w o l e s s o n s c l u s t e r s , P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , a n d i n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s . H e s h o w e d m o r e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g f o r t h e i n f o r m a t i o n c o n t a i n e d i n t h e o t h e r t h r e e l e s s o n c l u s t e r s , S t a t e s o f M a t t e r , D i s s o l v i n g , a n d T h e r m a l E x p a n s i o n . T h e f o l l o w i n g s e c t i o n t r a c e s w h a t i f o u n d i n A r t i e ’ s w r i t i n g . T h e s e f i n d i n g s s e r v e a s a f r a m e w o r k t o s u m m a r i z e t h e f i n d i n g s i n t h e o t h e r s t u d e n t s ’ w r i t i n g . I b e g i n b y s h o w i n g t h a t t h e i d e a s t h a t A r t i e e x p r e s s e d i n w r i t i n g w e r e s i m i l a r t o t h o s e h e e x p r e s s e d v e r b a l l y , t o c o n f i r m t h a t h i s w r i t i n g m i g h t h a v e m a t c h e d h i s o r a l e x p r e s s i o n . l t h e n s h o w h o w t h e d i f f i c u l t y o f t h e w r i t i n g t a s k s m i g h t h a v e i n t e r f e r e d w i t h A r t i e ’ s a b i l i t y t o e x p r e s s h i s t h i n k i n g , t o c o n f i r m t h a t t h e w r i t i n g t a s k s A r t i e d i d w e r e n o t d i f f i c u l t , a n d d i d n o t i n t e r f e r e w i t h h i s i d e a e x p r e s s i o n . U n d e r s t a n d i n g t h a t t h e w r i t i n g t a s k s w e r e n o t d i f f i c u l t f o r A r t i e h e l p e d c o n f i r m t h a t A r t i e ’ s w r i t i n g s h o w e d h i s t h i n k i n g a n d m i g h t b e a v a l i d i n d i c a t i o n o f h i s k n o w l e d g e . A f t e r I p r e s e n t e v i d e n c e t h a t A r t i e ’ s w r i t t e n i d e a s w e r e s i m i l a r t o h i s v e r b a l e x p r e s s i o n s , a n d t h a t t h e w r i t i n g t a s k s d i d n o t i n t e r f e r e w i t h h i s a b i l i t y t o w r i t e i d e a s , I s h o w h o w . d . o w M t ’ t e ‘ n e h e t e v - G e 1 m . 3 : . ' . I I ' . M . . L I ' " “ I t . h l m t i I - - b l e a m d n m . a - d m e d l w o u m m 1 4 6 A r t i e ’ s w r i t i n g i n d i c a t e d h i s u n d e r s t a n d i n g a b o u t c o n t e n t a n d t h e k i n d s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g h e a c c o m p l i s h e d . . H ’ . C ‘ . . ‘ o - - . - - . ‘ I ‘ T ‘ . I L F A ' . 1 . I A ‘ . ' . ' . ' I h - ' l . A 4 A ‘ T T ' A . ' B e f o r e t h e l e a r n i n g u n i t b e g a n , a t t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t , A r t i e w r o t e t h e f o l l o w i n g f o r w h a t h e u n d e r s t o o d a b o u t P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s ( s e e F i g u r e 4 . 1 ) . T h e s e m a n t i c n o d e - l i k e n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s s t a t e m e n t s , u s i n g t h e c o n c e p t s h e i d e n t i f i e d i n h i s e x p l a n a t i o n , i s r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 4 . 2 . T h e n o d e - l i n k n e t w o r k r e a d s m u c h l i k e A r t i e ’ s s t a t e m e n t : T h e w o r d s “ p u r e “ a n d “ d o n ’ t h a v e ” a n d " t w o o r m o r e s u b s t a n c e s “ w e r e s a i d c o n t i g u o u s l y , s o w e r e p i e c e d t o g e t h e r i n t h e n e t w o r k . ” M i x e d d o e s " I 5 “ A n t i . C O N C E P T I D N S A B O U T P U R E S U B S T A N C E S & M I X T U R E S P y m W i n - w i s e : M S W G N M W B M S O G : u m M b h l w t l m “ m h w m d g w , m u g u m M I D - I d e m . N M b W M b n d - u h w M a u d M C I - I N N “ ! d e c e i t i m i d o r g e s c a l m d o n g l e : . M i e n - d e f r a u o n e fi d o t m M fl h m m “ W e b - d e h o - M t n m k h d s M i d i . “ m u s e - o d e u m w e t - J u n “ d i m e - s i n k i n g . S l u r e o n - t h i n i . h e . ’ 4 ' . . . - ' 3 A m o k . ' . . e h e l r n t m m “ m m . P u e e d n t e n c e s u e n e d e o f o n e l t n d u s u r p a t i o n - ' 0 6 d o n e F i g u r e 4 . 1 A r t l e ’ s w r i t t e n a n d v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , P a r t 1 . w a s s a i d f o l l o w i n g t h i s a n d r e f e r s t o “ t w o o r m o r e s u b s t a n c e s ” s o w e r e c o n n e c t e d t o t h o s e s t a t e m e n t s , a n d t o " m i x t u r e s ” , t o w h i c h A r t i e w a s r e f e r r i n g w h e n h e m e n t t h c o e m s s fi h n k e i r s t a n t s o t h w h e S ' r o d e , r . i t 0 o r F 3 e - t ? c r e c n - c e a m c a e m ’ S U D S A n c e a i r t S L E I P O s e c i : m t “ T I t a r m t s w t “ a A T E S , w W W I t t ” m D 1 4 7 n e t w o r k s , w h e n h e m e n t i o n e d " m i x e d " . I s h a d e d t h e c o r e c o n c e p t s i n A r t i e ’ s n o d e - l i n k s o t h a t t h e s e c o n c e p t s s t a n d o u t f r o m t h e o t h e r s . I r e f e r t o t h e c o r e c o n c e p t s w h e n c o m p a r i n g o n e n e t w o r k w i t h a n o t h e r . T h e c o r e c o n c e p t s i n 3 s t u d e n t s ’ n o d e - l i n k n e t w o r k a r e t h o s e c o n c e p t s t h a t f o r m t h e c o r e o r b a s e o f t h e s t r u c t u r e , t h o s e c o n c e p t s f r o m w h i c h t h e b r a n c h e s e x t e n d a n d l i n k t o , m o s t o f t e n . F o r i n s t a n c e , i n t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k i n F i g u r e 4 . 2 , t h e c o n c e p t s c a r r y i n g t h e m o s t l i n k s a r e " p u r e “ , “ m i x t u r e ” , a n d h a v i n g o r n o t h a v i n g “ t w o o r m o r e s u b s t a n c e s “ . T h e s e c o n c e p t s f o r m t h e c h e o f t h i s c o n c e p t i o n f o r A r t i e . A r t i e P R E T E S T m s m s u m : A r t i e W r i t e n S t e t e - e n t s e t l ’ r e t e s t m m s m u u m M M m h e d . e i . s t e e I . - u d . u l m M u m m . m S n e l i s s o - e fl i l n e l s e t n o t p u e o r m e l P u e d o n ' t h e v e t w o o r m a b s t m F i g u r e 4 . 2 P r o p o s e d s c h e m a f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , c o n s t r u c t e d w i t h s e m a n t i c n o d e o l i n k n e t w o r k . W h e n a s k e d a t t h e p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w a b o u t h i s u n d e r s t a n d i n g o f p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s , A r t i e s t a t e d w h a t i s s h o w n i n t h e s e c o n d c o l u m n o f F ” 9 5 1 9 3 1 “ 2 . 4 W 3 . . W T h e e r t I C n I t W W M W S I H I ‘ . o u t : I s a § , , m , I . . . I h 1 4 8 F i g u r e 4 . 1 . T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m t h e s e c o n c e p t s i s i n F i g u r e 4 . 3 . T h e w r i t i n g A r t i e c o m p l e t e d d u r i n g t h e u n i t o n P u r e A r t i e W I N - N t h A r t i e V e l b d S I M d P r e - C i u c d ' I m ’ m a m a . . . “ “ M S W “ W 0 ( E D fi g ? ) P u e i s i e e c fl t h e y ‘ r e ( “ ” 7 I b o t h h u d . e : : s u v e r / _ P I M - m ” ” « : 3 p ' J M ‘ a « l i t h e - m m W 0 ( 1 % ” . a n t i - g u n k “ a m v w - ” M ‘ . , A - d m i s e p o h l i o n . « a n 6 9 « W e « m e n - w - ' u u — o « m m . m @ t o g e t h e r a m e n - e m c o p u l a t i o n . F i g u r e 4 . 3 A r t i e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s a t P r e — C l i n i c a l I n t e r v i e w , a n d t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k r e p r e s e n t i n g h i s c o n c e p t s . S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s i s s h o w n i n t h e t h i r d c o l u m n f r o m t h e l e f t i n F i g u r e 4 . 1 , a n d t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m t h i s w r i t i n g i s s h o w n i n F i g u r e 4 . 4 . F i g u r e s 4 . 5 a n d 4 . 6 s h o w A r t i e ’ s s t a t e m e n t s a b o u t P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s a t t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p o s t t e s t a n d p o s t - c l i n i c a l i n t e r v i e w , a l o n g w i t h t h e n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f o r e a c h w r i t i n g . T h e c o n s t r u c t e d n o d e - l i n k n e t w o r k s w e r e p l a c e d s i d e - b y - s i d e f o r t h e p r e t e s t a n d p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w , a n d p o s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , a s i n F i g u r e s 4 . 7 a n d 4 . 8 . B y o b s e r v i n g t h e d i f f e r e n c e s i n c o r e c o n c e p t s t h a t A r t i e i d e n t i f i e d i n t h e s e v a r i o u s s t a t e m e n t s , I w a s a b l e t o p i c t u r e t h e f o r m o f k n o w l e d g e W W W m A r t i e ' s n e w 1 4 9 r e s t r u c t u r i n g t h a t A r t i e ’ s w r i t i n g d i s p l a y e d , a n d h o w h i s w r i t i n g m a t c h e d h i s v e r b a l d i s p l a y s . A r t i e m n d ‘ O I - u A r t i e W M S M h A c fi v i n o o k t O t i u e v P a n a m a - m e n u . . . “ m a m - t u n i n g s . l o t t e r i e s - d e m o t e c o i d . fi p i d o r g e s N o n - . e t t e r i s e n y t h i t g t h e t i s n o t - e d e w ( 3 } ® d e c e i t h i d o r g e s o N e t s - d e f r a u d i e f u l d - e t t e r 9 " “ W e b - d e h u t w o o r - o r e k ' u l s q . " f W ' M ‘ P ” , d i n n e r 4 " , . ) M h m f m fi o e s o r i u fi " ’ 1 ’ ; ’ é ’ m o m ' s - d e u t e r i u m [ fl . . / t a t - i n h a l e « 7 " . I V " I I ‘ N a n e d e o fl w o o r - o r e m 5 : 3 3 ; , k i d s o l n o l e c t l e s 4 . . . m . m A F : i n . ‘ 4 4 « m m ? " W F i g u r e 4 . 4 A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s i n h i s a c t i v i t y b o o k a n d q u i z , a n d t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k t h a t i l l u s t r a t e s h i s c o n c e p t s . , . . 9 W W W F i g u r e 4 - 7 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f o r A r t i e ’ s m i t t e n s t a t e m e n t s o n h i s p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t , a n d h i s v e r b a l s t a t e m e n t s d u r i n g t h e p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w . N o t i c e t h a t t h e c o r e c o n c e p t s w e r e s i m i l a r i n b o t h n e t w o r k s . O n l y t h e w a y A r t i e s t a t e d t h e i d e a s w a s d i f f e r e n t : 0 n t h e w r i t t e n p r e t e s t , p u r e [ s u b s t a n c e s ] “ d o n ’ t h a v e t w o o r m o r e s u b s t a n c e s p u t t o g e t h e r " , w h i l e m i x t u r e s e t r 1 5 0 A r t i e P O S T T E S ‘ I ’ A r t i e W r i t e r : S t a t e - o n t o a t P o s t t e s t P i l e s m t l m ' m m s m u fl m I I I ! ‘ . 4 q . . . W e m y » « . 9 3 m . . . “ H o d . E d i t a n d e . . w e l s e ( n o t p u s o r C ) I " , m e t . l / fl " h a s t h a t n o w e / ‘ h a v e a l l , o n e M ' 1 ) ; m a m m a l i a n - o r e I n , 1 ! . q u t h a n o n e W m a " W W I I / fl i n t h a n . : 3 0 d ! ) F i g u r e 4 . 5 A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s o n p o s t t e s t , a n d t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m h i s s t a t e m e n t s . A r t i e P O S T C U I I I C A I . I N T E R V I E W A r t i e V e l d e t a t e - e n t s e t l ’ o e t fi i c d I n t e r v i e w M S W ‘ I I M m m s m u u m : o S a w s m n fl h m a b m 1 1 1 / n . W m : m h m m e m f / M V i i / ( 2 % C m p n n e b e o d y h i d o r e o i d ? I ' I n o t . s u e . . . A p e r n y i s s o i d . I I h ‘ - t i ' s p u e ; r o c k i s s o § d . n o t m i i ‘ s p u e : m b e h fi u m z s d m h l w u l m ; m u s t e r i e e l t t i r e e . i i p i d . s o i d a r i d l i h n e P i l a f - i s s u e s ; L i d l t i e n o t - e d e t i l - o b t a i n s F i g u r e 4 . 6 A r t i e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s d u r i n g t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w a b o u t p u r e s u b s t g a n c e s a n d m i x t u r e s , a n d t h e n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m h i s s t a t e m e n . m s e o m e i g s “ , A r t e q t “ 8 ‘ ” e C t e i a y . m a t t h e v e r s e ; : a m ’ t n g e l s e . w h a t I I I n A r t i e ' s m ? “ c l I n I c a ' : : a n d t h e k m d : s e a , I n t h e w a t t s : b e t w e e n t h i n g s t h a t a I m W a x e s . ~ i i i i 1 5 1 d o ; a n d a t t h e v e r b a l p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w , “ p u r e i s t h e m a i n t h i n g “ , n o t m a d e o f a n y t h i n g e l s e , w h i l e m i x t u r e s a r e m a d e o f d i f f e r e n t t h i n g s . T h e r e w e r e s o m e d i f f e r e n c e s i n A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s a n d v e r b a l s t a t e m e n t s a s w e l l . T h e c o n t e n t o f t h e c l i n i c a l i n t e r v i e w s e e m e d d i f f e r e n t f r o m c o n t e n t o f t h e p r e t e s t i n i t s t o n e a n d t h e k i n d s o f i d e a s e m p h a s i z e d d u e t o t h e n a t u r e o f t h e q u e s t i o n s a s k e d . I n t h e w r i t t e n p r e t e s t , A r t i e w a s a s k e d t o t e l l w h a t t h e d i f f e r e n c e i s b e t w e e n t h i n g s t h a t a r e p u r e a n d t h i n g s t h a t a r e n o t . H e w a s a s k e d t o c l a s s i f y c o m m o n s u b s t a n c e s s u c h a s a i r , l i g h t , h e a t , w a t e r a n d s a l t w a t e r . F o r t h e A l l ' l P R E T E S T P i l e S W S u m A l l i e P R E C U N I C A L I N T E R V I E W P l l ' . S u b s t a n c e s a l l N M 0 ‘ 9 ‘ 3 ’ Q ” a , 0 ( m o m ) , , ‘ I W e . . . . . " < 2 2 » ’ 6 7 " i 1 } ? 2 5 3 / , , . . 1 ! Y . l a . I i i / 5 3 % ? ) I . . . . . - . . . * # t h “ M m ” / / ' @ « 5 7 . 5 1 % F i g u r e 4 . 7 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s v e r b a l p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s . c l i n i c a l i n t e r v i e w , A r t i e w a s g i v e n a c a r d s o r t t a s k w i t h t h e w o r d s p u r e , m i x t u r e , m a t t e r , s o l i d , l i q u i d , a n d g a s a n d a s k e d t o a r r a n g e t h e c a r d s i n a l o g i c a l o r d e r a n d e x p l a i n w h y h e p u t c e r t a i n c a r d s t o g e t h e r . T h e d i f f e r e n c e s i n t h e c o n t e x t s “ 3 . 3 m m : 9 : m w m m ! A I m o o n o e p l s W i t h i n k r ‘ . a m m u n d e r s a " m M m m i h g s . a ‘ . | c m . A r t i e ' s m g l l e a i m m ! p r e t e s t w r e M a t h e w s o n c a “ 3 9 m e : 0 " 1 5 2 a n d t h e i d e a s e m p h a s i z e d f o r t h e p r e t e s t a n d c l i n i c a l i n t e r v i e w w e r e s o m e w h a t d i f f e r e n t , s o t h a t m a d e A r t i e ’ s s t a t e m e n t s s o u n d d i f f e r e n t . B y l o o k i n g a t t h e c o r e c o n c e p t s w i t h i n A r t i e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s , i t l o o k e d a s t h o u g h h i s s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s W w a s t h a t p u r e t h i n g s h a v e o n l y o n e i n g r e d i e n t , a n d m i x t u r e s h a v e m o r e t h a n o n e . A r t i e ’ s m i t t e n i d e a s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s a t t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t w e r e s i m i l a r t o h i s v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t t h e s a m e c o n t e n t a t t h e p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w . T h e i d e a s w e r e d i s s i m i l a r o n l y i n h o w h e c h o s e t o e x p r e s s t h e c o n c e p t s , b a s e d o n t h e k i n d s o f t a s k s a n d q u e s t i o n s h e w a s a s k e d o n b o t h t e s t s . O n t h e p r e t e s t h e a p p r o a c h e d h i s d e f i n i t i o n b y t e l l i n g w h a t p u r e d o e s n o t h a v e - t w o o r m o r e s u b s t a n c e s p u t t o g e t h e r . V e r b a l l y , d u r i n g t h e p r e — c l i n i c a l i n t e r v i e w , h i s i d e a s w e r e s i m i l a r , b u t s t a t e d d i f f e r e n t l y - p u r e i s t h e m a i n t h i n g , n o t m a d e o f a n y t h i n g e l s e . B e c a u s e i n t h i s i n s t a n c e , A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s w e r e c o n s i s t e n t w i t h h i s v e r b a l s t a t e m e n t s , i t i s l i k e l y t h a t h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t “ p u r e “ w a s w h a t h e b e l i e v e d t o b e t r u e a b o u t p u r e . T h e c o r e c o n c e p t s w e r e s i m i l a r i n b o t h i n s t a n c e s : P u r e [ s u b s t a n c e s ] c o n s i s t o f o n l y o n e s u b s t a n c e , w h i l e m i x t u r e s c o n s i s t o f m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e . A g a i n t h e r e w a s e v i d e n c e t h a t A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s s h o w h i s t h i n k i n g , b e c a u s e h e v e r b a l l y e x p r e s s e d s i m i l a r i d e a s t o h i s w r i t t e n . A r t i e ’ s m i t t e n i d e a s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s a t t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p o s t t e s t w e r e s i m i l a r t o h i s m m a l s t a t e m e n t s a b o u t t h e s a m e c o n t e n t a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . F i g u r e 4 . 8 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s m i t t e n s t a t e m e n t s o n t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p o s t t e s t a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m b t t u r e s , “ h i s x a M s t a t e m e m s f r o m t h e p o s t c l i n i c a l W T h e c o r e 1 [ m m ] c o r s i s t C l M a r i a m . T e t b F D S T Y E S Y P . M & . q i i b } ‘ 1 6 - ’ 1 2 ” ; 0 1 5 3 i n t e r v i e w . T h e c o r e c o n c e p t s w e r e s i m i l a r i n b o t h i n s t a n c e s . P u r e [ s u b s t a n c e s ] c o n s i s t o f o n l y o n e s u b s t a n c e , w h i l e m i x t u r e s c o n s i s t o f m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e . T o t h e d e g r e e t h a t A r t i e ’ s s t a t e m e n t s r e fl e c t e d h i s A l fi e P 0 5 1 1 5 5 1 A r t i e P O S T C L I N I C A L I N T E R V I E W M 5 m & a m I ’ l l . S W a t ! “ i n . . . ( 2 : ) m , ‘ 0 . g . _ , 0 W F i g u r e 4 . 8 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s v e r b a l p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s . t h i n k i n g , h i s w r i t t e n a n d v e r b a l s t a t e m e n t s d i d s o c o n s i s t e n t l y . T h e r e a r e s o m e d i f f e r e n c e s i n A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s a n d v e r b a l s t a t e m e n t s a s w e l l . T h e c o n t e n t o f t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s e e m e d d i f f e r e n t f r o m c o n t e n t o f t h e p o s t t e s t i n i t s t o n e a n d t h e k i n d s o f i d e a s e m p h a s i z e d d u e t o t h e n a t u r e o f t h e q u e s t i o n s a s k e d . i n t h e w r i t t e n p o s t t e s t , A r t i e w a s a s k e d t o t e l l w h a t t h e d i f f e r e n c e i s b e t w e e n t h i n g s t h a t a r e p u r e a n d t h i n g s t h a t a r e n o t . H e w a s a s k e d t o c l a s s i f y c o m m o n s u b s t a n c e s s u c h a s a i r , l i g h t , h e a t , w a t e r a n d s a l t w a t e r . 0 n t h e p o s t t e s t , A r t i e w a s g i v e n a c a r d s o r t t a s k w i t h t h e w o r d s p u r e , m i x t u r e , m a t t e r , s o l i d , l i q u i d , a n d g a s a n d a s k e d t o a r r a n g e t h e c a r d s i n a m m d i d n o t c a p t u r e w i t h e x p l a n a t i o n s . e r M E S m u m s w e r e 1 5 4 l o g i c a l o r d e r a n d e x p l a i n w h y h e p u t c e r t a i n c a r d s t o g e t h e r . H e s e e m e d u n s u r e o f w h e t h e r s o m e s u b s t a n c e s w e r e p u r e o r m i x t u r e s , a n d t h e r e l a t i o n s h i p o f p u r e t o s o l i d s a n d l i q u i d s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , a n d t h e p o s t t e s t d i d n o t c a p t u r e t h e s e u n c e r t a i n t i e s . B e c a u s e t h e t w o t a s k s , p o s t t e s t w r i t t e n e x p l a n a t i o n s , a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w c a r d s o r t , w e r e d i f f e r e n t , A r t i e ' s e x p l a n a t i o n s w e r e s o m e w h a t d i f f e r e n t . T h e p a r t o f h i s e x p l a n a t i o n t h a t w a s m o s t i m p o r t a n t f o r m y a n a l y s i s , h o w e v e r , t h e c o r e c o n c e p t s , w e r e s i m i l a r , r e g a r d l e s s o f t h e d i f f e r e n c e i n t h e o t h e r i d e a s t h a t A r t i e h a p p e n e d t o m e n t i o n a t t h e s a m e t i m e , d u e t o t h e n a t u r e o f t h e t a s k s . T h e q u e s t i o n s t i l l r e m a i n e d t o b e a n s w e r e d w h e t h e r t h e d i f f i c u l t y o f t h e w r i t i n g t a s k s m i g h t h a v e i n t e r f e r e d w i t h A r t i e ’ s a b i l i t y t o e x p r e s s h i s i d e a s i n w r i t i n g . W W . A r t i e s a i d t h a t h e h a d w r i t t e n b e f o r e i n o t h e r c l a s s e s - « w r i t i n g s t o r i e s a n d b o o k r e p o r t s . H e s a i d t h a t i n f i f t h g r a d e h e d i d a l o t o f w r i t i n g a n d g o t a n a w a r d f o r o n e o f h i s s t o r i e s . H e f e l t t h a t t h e k i n d o f w r i t i n g h e w a s r e q u i r e d t o d o i n h i s s c i e n c e a c t i v i t y b o o k s a n d f r e e w r i t e s d u r i n g t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t w a s n o t d i f f i c u l t . S o m e t i m e s t h i n k i n g a b o u t t h e i d e a s w a s d i f f i c u l t t h o u g h . D u r i n g a n i n t e r v i e w i n t h e e i g h t h w e e k a b o u t w r i t i n g , t h e f o l l o w i n g c o n v e r s a t i o n t r a n s p i r e d : I : D i d y g u f i n d w r i t i n g i n y o u r s c i e n c e b o o k l e t h a r d o r e a s y A r t i e : S o m e t i m e s e a s y , s o m e t i m e s h a r d . I : W h y w a s i t h a r d s o m e t i m e s ? A r t i e : I f o r g o t s o m e t i m e s w h a t t h e w o r d s m e a n t . . . i t w a s e a s y w h e n I k n e w m o r e a b o u t i t . I : H o w a b o u t t h e f r e e w r i t e s . . . w e r e t h e y h a r d o r e a s y ? M i a : T h a t w a s e a s y . . . b e c a u s e I k n e w w h a t I w a s g o i n g t o w r i t e . . . I i i k e d i t . F o r t h e 8 5 ‘ . « w i l l i 8 1 1 m i c W h i g W e w : “ a n . a n d t h a t t a r g e t w h e n w e I : D i d p l a n A r t i e : Y e s . ’ 3 C a n f o r ) A r t i e : T h a i 1 5 5 F o r t h e a c t i v i t y b o o k l e t w r i t i n g a n d f r e e w r i t e s , A r t i e e x p r e s s e d t h a t h e u s u a l l y f e l t c o m f o r t a b l e a b o u t t h e w r i t i n g t a s k , a n d h i s a b i l i t y t o p u t h i s i d e a s i n w r i t i n g . T h e r e w a s o n l y o n e t i m e t h a t h e e x p r e s s e d t h a t t h e w r i t i n g t a s k w a s d i f f i c u l t , a n d t h a t w a s o n a S t a t e s o f M a t t e r q u i z a b o u t w e i g h t a n d v o l u m e c h a n g e s w h e n w a t e r c h a n g e s s t a t e . T h i s i s w h a t h e s a i d : I : D i d y o u e v e r f i n d i t d i f f i c u l t t o c a r r y t h o s e [ w r i t i n g ] p l a n s o u t ? A r t i e : Y e s . I : C a n y o u s e e i n o n e o f t h e s e w h e r e i t w a s m o r e d i f f i c u l t f o r y o u ? A r t i e : T h a t o n e . . . [ W e i g h t a n d V o l u m e Q u i z ] . . . l : W h y d o y o u t h i n k t h a t o n e w a s m o r e d i f f i c u l t ? A r t i e : I d i d n ' t u n d e r s t a n d t h e s e v e r y w e l l s o I c o u l d n ' t f i g u r e o u t w h a t w e w e r e s u p p o s e d t o . . . a n d i t w a s n ' t c l e a r i n m y h e a d . A r t i e t h o u g h t h e d i d n o t p e r f o r m v e r y w e l l o n t h i s q u i z , a n d s a i d t h a t h e w a s u n c l e a r a b o u t t h e i d e a s a n d c o u l d n ’ t e x p l a i n h i s t h i n k i n g v e r y w e l l . H e s t a t e d t h a t i t w a s e a s i e r t h e s e c o n d t i m e , w h e n t h e t e a c h e r h a d h i m g o b a c k a n d w r i t e h i s e x p l a n a t i o n s a g a i n , a f t e r s h e c o a c h e d t h e s t u d e n t s a b o u t w h a t t h e y s h o u l d w r i t e . i n g e n e r a l , h o w e v e r , f o r t h e w r i t i n g h e d i d i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t s , a n d o n f r e e w r i t e s , A r t i e s t a t e d t h a t t h e t a s k s w e r e e a s y a n d h e e n j o y e d t h e m . H e s t a t e d t h a t h e l i k e d w r i t i n g a n d c h a l l e n g e s t o t h i n k . A r t i e h a d l i t t l e d i f f i c u l t y w i t h t h e w r i t i n g t a s k s , e x c e p t o n t h e t w o w e i g h t a n d v o l u m e q u i z z e s , a n d t h u s , t h e w r i t i n g w a s n o t a m a i n i n t e r f e r e n c e w i t h A r t i e ’ s a b i l i t y t o e x p r e s s h i s i d e a s . ' l l i l l I E “ . N o w l w e s r e a s c r z m s w i t h b o o k l e t s a “ t i m b e a s i f m t h 1 ’ 9 M i s s a l l M B W ‘ E ‘ m N u n u s e d v e “ m m t a s k s i n m s 1 5 6 E l l [ l l l l fl l I i ' E I I ' l l l ' l ' N o w I w a s r e a s o n a b l y c o n f i d e n t t h a t t h e i d e a s A r t i e e x p r e s s e d i n w r i t i n g i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t s a n d f r e e w r i t e s w e r e i n d i c a t o r s o f h i s t h i n k i n g , b e c a u s e h i s w r i t t e n i d e a s f r o m t h e p r e t e s t w e r e s i m i l a r t o t h o s e h e e x p r e s s e d v e r b a l l y a t t h e p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w , h i s w r i t t e n i d e a s f r o m t h e p o s t t e s t w e r e s i m i l a r t o t h o s e h e e x p r e s s e d v e r b a l l y a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , a n d h e s t a t e d t h a t t h e w r i t i n g t a s k s i n t h e a c t i v i t y b o o k l e t s a n d f r e e w r i t e s w e r e n o t d i f f i c u l t , a n d h e e n j o y e d t h e m . i n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n , I p r e s e n t e v i d e n c e f r o m A r t i e ’ s w r i t i n g t h a t h e a c c o m p l i s h e d a w e a k f o r m o f r e s t r u c t u r i n g a s a r e s u l t o f t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r . I w i l l s h o w t h a t h i s c o r e c o n c e p t s r e m a i n e d s i m i l a r f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t , e v e n t h o u g h h e b e g a n t o c h a n g e s o m e o f h i s i d e a s d u r i n g t h e i n s t r u c t i o n . A r t i e r e f i n e d a n d r e o r g a n i z e d h i s s c h e m a , d e m o n s t r a t i n g a w e a k , r a t h e r t h a n r a d i c a l , f o r m o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . F i g u r e 4 . 9 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s , a n d t h e n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m h i s w r i t i n g i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s A c t i v i t y B o o k , a n d o n h i s q u i z z e s . T h e c o r e c o n c e p t s t h a t A r t i e i d e n t i f i e d w e r e s i m i l a r b u t s h o w e d s o m e d i f f e r e n c e s : H i s c o r e c o n c e p t s a t t h e p r e t e s t w e r e t h a t p u r e t h i n g s d o n ’ t h a v e t w o o r m o r e s u b s t a n c e s i n t h e m , b u t m i x t u r e s d o ; d u r i n g t h e l e s s o n c l u s t e r , h e i d e n t i f i e d " r r i a t t e r ' a n d “ m o l e c u l e s “ w i t h i n h i s c o r e c o n c e p t s , a n d c o r r e c t l y r e t a i n e d t h e n o t i o n f r o m h i s p r i o r k n o w l e d g e t h a t p u r e t h i n g s c o n t a i n o n e k i n d o f m a t t e r o r m o l e c u l e , a n d d o n o t h a v e t w o o r m o r e [ s u b s t a n c e s ] k i n d s o f m a t t e r , o r k i n d s o f m o l e c u l e s . T h e C o d i n g S c h e m e f o r E v i d e n c e o f R e s t r u c t u r i n g , C h a p t e r 3 , p a g e 1 2 0 , i s a l s o p r e s e n t e d h e r e i n h 0 ) e . F a m w i g r i e r e l e e m e 4 . 1 0 . T W ( W h 4 a ) s d t o 1 a 5 n v e a s e m e ( S e t V n C a d g r E h R I T E " “ M b “ - $ . 9 1 ’ a ! I J l - . W t ’ L J / i P H I / 1 ’ " 1 ‘ 7 ’ 7 ’ , I m ‘ 5 ’ " » . , 9 1 5 7 F i g u r e 4 . 1 0 . T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f r o m A r t i e ’ s w r i t i n g s h o w e d t h e s a m e c o r e c o n c e p t s ( W 1 ) , w i t h t h e a d d i t i o n o f n e w r e l a t i o n s ( t o m a t t e r a n d m o l e c u l e s ) ( W 4 ) , a n d s o m e r e o r g a n i z a t i o n o f h i s d o m a i n k n o w l e d g e ( W 7 ) . H e a p p e a r e d t o h a v e a g r e a t e r n u m b e r o f c o n c e p t s i n h i s s c h e m a d u r i n g t h e A l f . P H E 1 E 5 1 A l l i A C T I V I T Y 8 0 0 K 5 9 0 ‘ s P u . S i b e l - i c e s S N i l e s ’ ( ” I I 0 a m » ? ? ? ’ 4 5 ? ? ? ” F i g u r e 4 . 9 S e m a n t i c n o d e — l i n k n e t w o r k s o f A r t i e ’ s p r e t e s t a n d a c t i v i t y b o o k / q u i z c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . l e s s o n s ( R 1 ) , b u t t h e r e l a t i o n s a m o n g t h e c o n c e p t s ( R 2 ) , a n d t h e v a r i a t i o n o f c o r e c o n c e p t s ( R S ) w e r e s i m i l a r o n b o t h t h e p r e t e s t w r i t i n g a n d t h e w r i t i n g d u r i n g i n s t r u c t i o n . I a l s o i n c l u d e d W 8 , t h e l e a r n e r p o s s e s s e d m o r e e x p e r i e n c e i n t h e d o m a i n , s i n c e A r t i e ' s s t a t e m e n t s a t t h e p r e t e s t a n d p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w w e r e c l o s e t o t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s - « t h a t p u r e s u b s t a n c e s c o n s i s t o f o n l y o n e k i n d o f s u b s t a n c e , o r k i n d o f m o l e c u l e , a n d m i x t u r e s c o n t a i n m o r e t h a n o n e k i n d o f s u b s t a n c e , o r k i n d s o f m o l e c u l e s . W h e n a s s e s s i n g t h e k i n d s o f r e s t r u c t u r i n g A r t i e W 9 0 a b o v e a . W r i g h i s C h a n g m m t h e k i n d s o f m y o n e f r o m t h e r a d z a c a t w a s m o r e w e a k . T ? ” 1 5 8 d e m o n s t r a t e d a b o v e a c c o r d i n g t o t h e C o d i n g S c h e m e f o r E v i d e n c e o f R e s t r u c t u r i n g h i s c h a n g e s w e r e m o r e w e a k i n f o r m t h a n t h e y w e r e r a d i c a l . N o t i c e t h a t t h e k i n d s o f r e s t r u c t u r i n g h e s h o w e d w e r e W 4 , W 6 , W 7 , W 8 , w i t h o n l y o n e f r o m t h e r a d i c a l c r i t e r i a , B 1 , d e m o n s t r a t i n g k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t h a t w a s m o r e w e e k . T h e r e s t r u c t u r i n g t h a t A r t i e a c c o m p l i s h e d s o f a r i n t h e C t h c l I e - e q u v i d e n c e o f fl e s t m c t I - i l g W E A K R A D I U L W 1 w a n e - b r a i d e d F l t W e ' d - m m ” ; w z M i n o t - a t . “ M H Z D i f e r e u t r e l a t i a u m c a u c e p t s : m W 3 m a n d a t e d - s d o m i n o W 4 W e ‘ l l - O H M R 3 W M N M “ a r m W 5 d e M fl W 8 4 l n v d v e s n e w t h e u i e s W 6 B a n t a m s ! ” k n o w l e d g e 8 5 M a m m a l i a n ! “ t i d i e d \ l fl C o t e c u u c a p t s s a - e R S D i f i c d t o a c c o - p i s h W 8 “ m m - s t e w h a t c h - a i l F i g u r e 4 . 1 0 C o d i n g s c h e m e f o r w e a k o r r a d i c a l t y p e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r w a s c l o s e r t o a w e a k f o r m t h a n a r a d i c a l o n e b a s e d o n t h e c r i t e r i a t h a t d i s t i n g u i s h e s w e e k f r o m r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g p r e s e n t e d i n F i g u r e 4 . 1 0 . F i g u r e 4 . 1 1 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ' s w r i t i n g a b o u t P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s i n h i s a c t i v i t y b o o k a n d o n q u i z z e s , a n d t h e n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m h i s w r i t i n g a t t h e p o s t t e s t . T h e 3 a 8 n 3 a 9 8 8 P 3 a 3 3 8 3 a 0 g 8 d 3 8 . 8 3 9 s l 3 - . I 5 u 2 i g 8 . t 3 m 3 8 n e E “ 5 s 8 ? o d n % 3 : . > m m n , T 9 g o . a 8 o o n _ ‘ . “ fl i n t / I t ” ' _ . ‘ i . 1 5 9 c o r e c o n c e p t s t h a t A r t i e i d e n t i f i e d w e r e s i m i l a r , b u t s h o w e d d i f f e r e n c e s m u c h l i k e t h o s e b e t w e e n h i s p r e t e s t a n d a c t i v i t y b o o k w r i t i n g : H i s c o r e c o n c e p t s a t t h e p o s t t e s t w e r e t h a t p u r e [ s u b s t a n c e s ] c o n t a i n o n l y o n e s u b s t a n c e , w h i l e m i x t u r e s c o n t a i n m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e ; d u r i n g t h e l e s s o n c l u s t e r i n h i s a c t i v i t y b o o k , a n d o n q u i z z e s , A r t i e i d e n t i f i e d ' m a t t e r " a n d ” m o l e c u l e s “ w i t h i n h i s c o r e c o n c e p t s . H e e x p r e s s e d t h a t p u r e t h i n g s a r e o n e k i n d o f m a t t e r o r m o l e c u l e , a n d d o n o t h a v e t w o o r m o r e [ s u b s t a n c e s ] k i n d s o f A r t i e A C T M ‘ I Y B O O K & O O ‘ S A r b e ' P O S T T E S ‘ I ’ P i n - s m a s h . . . M S W ‘ W ( a r m . r ' . , . I “ d u r u m " i n / i ” 6 ? , ” w . _ J o b m ’ I I I ' I ‘ 4 ‘ 1 " ” I n fi l l ® ” I f ? ! ” - u v u e r n fi 9 , . . 1 1 ' U . . f r e - ’ “ c h i l i / I a » . " 1 1 . 1 ” ? ! ” m g » , G D I , l l / / ‘ o O o F i g u r e 4 . 1 1 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s o f A r t i e ’ 3 a c t i v i t y b o o k / q u i z a n d p o s t t e s t c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . m a t t e r , o r k i n d s o f m o l e c u l e s c o n t a i n e d i n t h e m . A s A r t i e m o v e d f r o m t h e w r i t i n g d u r i n g i n s t r u c t i o n t o t h e p o s t t e s t w r i t i n g h e s h o w e d s o m e r e o r g a n i z a t i o n o f h i s d o m a i n k n o w l e d g e ( W 6 ) , b e c a u s e h e c h a n g e d h i s d e f i n i t i o n o f p u r e t o h a v i n g o n l y o n e s u b s t a n c e i t , b u t t h e n u m b e r o f c o n c e p t s 0 N 7 ) a n d t h e v a r i a t i o n o f t h e c o n c e p t s t h a t h e i d e n t i f i e d a t t h e p o s t t e s t i s l e s s M m i o e n b f i e d d u m m fi e d m o i e w l e . m W W M O F B S i W i g A r t i e a m i n d o r i y W s . W m m e r e s u M m W W ‘ S m M i n g ” 7 9 1 0 a i f h i s 8 X : 1 6 0 t h a n h e i d e n t i f i e d d u r i n g t h e i n s t r u c t i o n ( n o t R 5 ) . D u r i n g i n s t r u c t i o n h e i d e n t i f i e d m o l e c u l e , m a t t e r a n d n o n - m a t t e r , h e d i d n o t i d e n t i f y t h e s e t e r m s o r a n y o t h e r n e w o n e s a t t h e p o s t t e s t . T h e c r i t e r i a f o r a s s e s s i n g h o w m u c h r e s t r u c t u r i n g A r t i e a c c o m p l i s h e d b e t w e e n i n s t r u c t i o n a n d t h e p o s t t e s t c o n t a i n e d o n l y W ’ s , a n d s h o w e d a m o r e w e a k t h a n r a d i c a l f o r m o f r e s t r u c t u r i n g a s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n i n t h i s l e s s o n c l u s t e r . . T o c o n f i r m t h e f i n d i n g s a b o u t A r t i e ’ s t h i n k i n g a c r o s s t h e l e s s o n , I c o m p a r e d h i s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t i n g t o s e e i f h i s e x p r e s s e d i d e a s f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t a l s o d e m o n s t r a t e d w e a k r e s t r u c t u r i n g . F i g u r e 4 . 1 2 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s w r i t i n g o n t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t a n d t h o s e f r o m t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p o s t t e s t . T h e c o r e c o n c e p t s t h a t A r t i e i d e n t i f i e d w e r e s i m i l a r : A t t h e p r e t e s t , p u r e [ s u b s t a n c e s ] d o n o t h a v e t w o o r m P R E T E S T A r t i e P O S T ‘ I ’ E S T P u . S M & u m P i l e 5 m a n d D I M < 1 9 ‘ 2 ) 1 1 1 ( ( 0 7 V I I I / h f [ t w i l l / ’ 6 A a s I ! " w i n g r i n u p ; . [ ‘ 1 7 ] o ' I I / ; ” o o F i g u r e 4 . 1 2 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ” 8 w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s w r i t t e n p o s t t e m s t a t e m e n t s . W m W a r i r e m o r l i o g W m r a m r ” F m m a t e 0 9 “ W m m l y n n o s n i z a ‘ 4 W - - 1 . o o t s h l i Y . ‘ S t e 0 “ e W o e t n h e ) o A e r O n A f 9 B f i . n c o s t h T t W s u b s m . t d a h n e d e r c e a S r s a U b d t i n e o ‘ g m i h a h m h i h e e . n l e s i z ( e " y o t -. a g k g n a w . : ? 1 6 1 m o r e s u b s t a n c e s , w h i l e m i x t u r e d o e s ; a t t h e p o s t t e s t , p u r e [ s u b s t a n c e s ] c o n t a i n o n l y o n e s u b s t a n c e , w h i l e t h i n g s t h a t a r e n o t p u r e h a v e m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e i n t h e m . T h e n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s w r i t i n g a b o u t t h e s e c o n c e p t s s h o w e d t h e y c o n t a i n e d t h e s a m e c o r e c o n c e p t s w i t h s o m e r e o r g a n i z a t i o n o f t h e k n o w l e d g e ( h e m o v e d s t e e l t o p u r e , a n d l i g h t a n d h e a t t o s o m e t h i n g e l s e ) , a n d h e u s e d m o r e s c i e n t i f i c e x p r e s s i o n b y d e s c r i b i n g p u r e a s m a d e o f o n l y o n e s u b s t a n c e , r a t h e r t h a n n o t h a v i n g t w o o r m o r e s u b s t a n c e s p u t t o g e t h e r . A c c o r d i n g t h e c r i t e r i a f o r w e a k o r r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g l o c a t e d i n F i g u r e 4 . 1 0 , A r t i e ’ s t h i n k i n g s h o w e d t h e c o n c e p t s t o b e c l o s e l y r e l a t e d ( W 1 ) , w i t h s o m e r e o r g a n i z a t i o n o f h i s d o m a i n k n o w l e d g e ( W 6 ) , b u t w i t h c o r e c o n c e p t s t h e s a m e ( W 7 ) , a n d l i k e l y s o m e p r i o r e x p e r i e n c e w i t h t h e d o m a i n ( W 8 ) . B a s e d o n t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s w r i t i n g , h i s r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s a s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r f i t t h e c r i t e r i a f o r w e a k r a t h e r t h a n r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , a n d h i s w r i t i n g s h o w e d e v i d e n c e t h a t h e w a s r e s t r u c t u r i n g h i s k n o w l e d g e . | | . [ | . ” | . T o h e l p d i r e c t m y s e a r c h f o r t h e m e c h a n i s m s i n c l a s s r o o m e v e n t s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , l d e s i r e d m o r e i n f o r m a t i o n f r o m A r t i e ’ s w r i t i n g t h a n j u s t h o w m u c h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g h e a c c o m p l i s h e d a s a r e s u l t o f t h e l e s s o n . i t a l s o m a d e s e n s e t o u n d e r s t a n d w h e t h e r h e h a d a t t a i n e d t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s o f t h e i n s t r u c t i o n . I f s t u d e n t s r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e , b u t d o n o t l e a r n t h e d e s i r e d i n f o r m a t i o n , l o o k i n g a t s t u d e n t s ’ w r i t i n g f o r o n l y k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g w i l l n o t h e l p t e a c h e r s a s s e s s s t u d e n t s ’ p r o g r e s s . A r t i e ’ s w r i t i n g p r o v i d e d a “ w i n d o w “ i n t o m a r k i n g a b w i m e g c i n r o e p t i o n a t t a l n m e n t t c M 1 5 N u t t e r p i e c e o f s e a ' d l b f k i ' i o w l e d g e r e s n m s w n t i r ' i g t h a t h e w a s 1 % ) l w s e r v e d t h i s l m a t t r e s s t h e a t fi l m W e i n f l u e m 1 6 2 h i s t h i n k i n g a b o u t t h e g o a l c o n c e p t i o n s , a s w e l l . I p r e s e n t t h e s e f i n d i n g s i n t h e n e x t s e c t i o n , a n d u s e d t h e f i n d i n g s a b o u t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t t o d i r e c t m y s e a r c h f o r m e c h a n i s m s i n t h e i n s t r u c t i o n a l e v e n t s . A n o t h e r p i e c e o f e v i d e n c e f r o m A r t i e ' s w r i t i n g t h a t h e l p e d d i r e c t m y s e a r c h f o r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g m e c h a n i s m s w a s t h e e v i d e n c e h e p r o v i d e d i n h i s w r i t i n g t h a t h e w a s u s i n g a p a r t i c u l a r l e a r n i n g s t r a t e g y ( A n d e r s o n & R o t h , 1 9 8 8 ) . I o b s e r v e d t h i s e v i d e n c e t o s e e i f d i f f e r e n c e s i n s t u d e n t s ' u s e s o f s t r a t e g i e s a c r o s s t h e d i f f e r e n t l e s s o n c l u s t e r s m i g h t h e l p m e d e t e c t l e s s o n s t h a t w e r e m o r e i n f l u e n t i a l f o r s u p p o r t i n g s t u d e n t s ’ u s e s o f e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s t o a c c o m p l i s h c o n c e p t u a l c h a n g e , a n d t h u s p r o v i d e e v i d e n c e f o r t h e r m c h a n i s m s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d T h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s t h a t t h e t e a c h e r d e s i r e d s t u d e n t s t o a t t a i n a s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r c o n s i s t e d o f m a i n l y t h r e e : G o a l c o n c e p t i o n s a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l , 1 , w h i c h s t a t e d t h a t p u r e s u b s t a n c e s a r e m a d e u p o f o n l y o n e k i n d o f s u b s t a n c e , a n d m i x t u r e s a r e m a d e u p m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e , a n d 1 a , w h i c h s t a t e d t h a t s o l i d s , l i q u i d s a n d g a s e s a r e m a t t e r , a n d o t h e r t h i n g s ( l i k e h e a t a n d l i g h t ) a r e n o t ; a n d o n e g o a l c o n c e p t i o n a t t h e m i c r o s c o p i c l e v e l , 9 , w h i c h s t a t e d t h a t a l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s , n o n - m a t t e r i s n o t ( s e e A p p e n d i x I f o r a c o m p l e t e l i s t o f t h e s e v e n t e e n G o a l C o n c e p t i o n s f o r M a t t e r a n d M o l e c u l e s ) . B a s e d o n h i s s t a t e m e n t s a t t h e p o s t t e s t , A r t i e a t t a i n e d g o a l c o n c e p t i o n 1 a n d i s a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l . H e s t a t e d d u r i n g t h e p o s t t e s t t h a t p u r e s u b s t a n c e s a r e m a d e o f o n l y o n e s u b s t a n c e , a n d m i x t u r e s a r e n o t , a n d t h a t l i q u i d s , s o l i d s , a n d w 1 m W a r m W l a w 6 h m e ‘ i i m o o e n m 3 i m m ” i ” “ 3 W W o o F i n i p i s r r h o r t x o t m i c e . s o h s r i n r , u r t r n ‘ r e a - r . r e l a t e i c . n L t g h a t s e k l i i t t w a n ' 0 t f a i . i m s 1 6 3 g a s e s a r e m a t t e r . F o r c o n c e p t i o n 9 ( m i c r o s c o p i c ) , h e w a s m o r e u n c e r t a i n i n h i s s t a t e m e n t s . I n h i s w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s , h e d i d n o t m e n t i o n m o l e c u l e s i n r e l a t i o n s h i p t o p u r e o r m i x t u r e s . H i s p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s b a c k u p h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s . H e s t a t e d d u r i n g t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w t h a t l i g h t i s n o t m a d e o f m o l e c u l e s , b u t h e d i d n o t m e n t i o n m o l e c u l e s w i t h r e g a r d t o p u r e o r m i x t u r e s , o r t o m a t t e r . E v e n w h e n h e c l a s s i f i e d p e n n y , r o c k , w a t e r , s a l t w a t e r , a n d g a s a s s o l i d s , l i q u i d s o r g a s e s , h e d i d n o t m e n t i o n t h e i r r e l a t i o n s h i p t o m o l e c u l e s , o r t h e r e l a t i o n s h i p o f m o l e c u l e s t o p u r e s u b s t a n c e s o r m i x t u r e s , s o h e m a y n o t h a v e u n d e r s t o o d t h e l a s t g o a l c o n c e p t i o n . W i n s D u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , b a s e d o n t h e c o n c e p t s A r t i e i d e n t i f i e d i n h i s w r i t i n g , A r t i e u s e d a l e a r n i n g s t r a t e g y t o m a k e s e n s e o f t h e n e w i n f o r m a t i o n . I u s e d A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) d e s c r i p t i o n s o f s t u d e n t s ’ l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s w h i l e a t t e m p t i n g t o u n d e r s t a n d s c i e n c e t e x t a s t h e b a s i s f o r a s s e s s i n g A r t i e ’ s g o a l s a n d s t r a t e g i e s ( s e e p a g e 6 2 , t h i s d o c u m e n t ) . A r t i e d e m o n s t r a t e d i n h i s c o n c e p t i o n s w r i t t e n d u r i n g t h e i n s t r u c t i o n t h a t h e w a s a b l e t o d r a w o n n e w i n f o r m a t i o n t o a n s w e r t h e a c t i v i t y b o o k l e t q u e s t i o n s . H e r e s p o n d e d t o q u e s t i o n s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s t h a t p u r e i s m a d e f r o m o n e k i n d o f m a t t e r , a n d o n e k i n d o f m o l e c u l e , a n d m i x t u r e s a r e m a d e o f t w o o r m o r e k i n d s o f m a t t e r , o r k i n d s o f m o l e c u l e s . W h e n a n s w e r i n g q u e s t i o n s a b o u t t h e r e a l - w o r l d a t t h e p o s t t e s t , h o w e v e r , A r t i e r e l i e d o n h i s r e a l - w o r l d s c h e m a . H e u s e d t h e s a m e s t a t e m e n t s a t t h e p o s t t e s t a b o u t p u r e b e i n g m a d e o f o n l y o n e s u b s t a n c e a n d m i x t u r e o f m o r e t h a n o n e . H e s a i d , ' T h i n g s t h a t a r e p u r e h a v e o n l y o n e s u b s t a n c e i n i t , b u t t h e t h i n g s t h a t a r e n o t p u r e h a v e m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e i n t h e m ' - - v e r y s i m i l a r t o h i s s t a t e r i i e r i t a t i o u t 1 M 9 a “ i 3 m m m i x e d t o g a s t a m e n s w e r e s i m i i a r . 1 6 4 s t a t e m e n t a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s a t t h e p r e t e s t , " p u r e d o n ’ t h a v e t w o o r m o r e s u b s t a n c e s m i x e d t o g e t h e r . M i x e d d o e s “ . A r t i e ’ s p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s w e r e s i m i l a r . H e d i d n o t m e n t i o n a t e i t h e r t i m e t h e r o l e o f m a t t e r o r m o l e c u l e s i n h i s c o n c e p t i o n s o f p u r e a n d m i x t u r e . B e c a u s e A r t i e r e t u r n e d t o h i s r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e a n d m i x t u r e a t t h e p o s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , h e f i t S t r a t e g y 3 w i t h i n A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) f r a m e w o r k ( s e e p a g e 6 2 , t h i s d o c u m e n t ) , p o s s e s s i n g a g o a l t o l e a r n , b u t t e n d i n g t o a d d f a c t s t o h i s m e m o r y w i t h o u t i n t e g r a t i n g t h e m w i t h h i s p r i o r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , u s i n g i n s t r u c t i o n a l s c h e m e t o a n s w e r i n s t r u c t i o n a l q u e s t i o n s , a n d r e a l - w o r l d s c h e m a t o a n s w e r q u e s t i o n s a b o u t t h e r e a l - w o r l d . T h e r e w a s m o r e e v i d e n c e f o r A r t i e u s i n g S t r a t e g y 3 t h a n f o r a n y o t h e r s t r a t e g y . H e d i d n o t i s o l a t e t h e w o r d s m a t t e r a n d m o l e c u l e , b u t i n t e g r a t e d t h e m i n t o h i s a n s w e r s d u r i n g i n s t r u c t i o n , a n d m a d e t h e m p a r t o f h i s e x p l a n a t i o n a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . W h e n a s k e d d u r i n g i n s t r u c t i o n t o e x p l a i n t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n p u r e a n d m i x t u r e , h e u s e d t h e t e r m s “ m a t t e r “ a n d “ m o l e c u l e s “ . H e s a i d , “ P u r e s u b s t a n c e s a r e m a d e o f o n e k i n d o f m o l e c u l e . M i x t u r e s a r e m a d e o f t w o o r m o r e d i f f e r e n t k i n d s o f m o l e c u l e s " . H o w e v e r , w h e n a s k e d t o u s e h i s n e w k n o w l e d g e t o e x p l a i n r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s a t t h e p o s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , h e d i d n o t r e f e r t o h i s n e w k n o w l e d g e , b u t u s e d w o r d s a n d i d e a s s i m i l a r t o t h e r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s h e i d e n t i f i e d a t t h e p r e t e s t a n d p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w - " p u r e h a v e o n l y o n e s u b s t a n c e i n i t “ . A r t i e s h o w e d e v i d e n c e h e r e t h a t h e d r e w o n t e x t b o o k i d e a s t o a n s w e r t e x t b o o k q u e s t i o n s , a n d r e a l - w o r l d s c h e m e t o a n s w e r q u e s t i o n s a b o u t r e a l p h e n o m e n a - - S t r a t e g y 3 . W i r e t e s t a n d h i s ‘ c o n c e p t s w e r e S i m i i z n a m e s b u t t o g e t n w a d e d a i ' i y t h i ' n g e i s e . A f t e r i fl S t r U C t E O r ‘ . ” m o t o r s i n h i s w m W . B e f o r e i n s t r u c t i o n i n P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , A r t i e i d e n t i f i e d s i m i l a r c o n c e p t i o n s i n h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s f r o m h i s p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t a n d h i s v e r b a l s t a t e m e n t s i n t h e p r e — c l i n i c a l i n t e r v i e w . H i s c o r e c o n c e p t s w e r e s i m i l a r f o r b o t h : P u r e t h i n g s d o n ’ t h a v e t w o o r m o r e s u b s t a n c e s p u t t o g e t h e r , w h i l e m i x t u r e s d o ; a n d p u r e i s t h e m a i n t h i n g , n o t m a d e o f a n y t h i n g e l s e , a n d m i x t u r e s a r e m a d e o f d i f f e r e n t t h i n g s . A f t e r i n s t r u c t i o n i n P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , A r t i e i d e n t i f i e d s i m i l a r c o n c e p t i o n s i n h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s f r o m h i s p a p e r - a n d - p e n c i l p o s t t e s t a n d h i s v e r b a l s t a t e m e n t s i n t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . H i s c o r e c o n c e p t s w e r e s i m i l a r f o r b o t h : P u r e t h i n g s a r e m a d e o f o n l y o n e s u b s t a n c e , w h i l e m i x t u r e s a r e m a d e o f m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e . W h e n 1 c o m p a r e d A r t i e ' s p r e - i n s t r u c t i o n c o n c e p t i o n s w i t h h i s i d e a s w r i t t e n d u r i n g i n s t r u c t i o n , t h e r e w e r e s o m e d i f f e r e n c e s i n t h e c o n c e p t u a l s t r u c t u r e . T h e c o r e c o n c e p t s w e r e s i m i l a r . P u r e t h i n g s a r e o f o n e k i n d , a n d m i x t u r e s c o n s i s t o f m o r e t h a n o n e k i n d o f s o m e t h i n g . B u t d u r i n g i n s t r u c t i o n , A r t i e a d d e d n e w r e l a t i o n s t o h i s s c h e m e w i t h t h e c o n c e p t s ' m a t t e r ‘ a n d ” m o l e c u l e s “ . H e r e o r g a n i z e d h i s d o m a i n k n o w l e d g e t o a s s i m i l a t e t h e s e t w o c o n c e p t s , b u t r e t a i n e d t h e s a m e c o r e c o n c e p t s a s i n h i s p r e t e s t , t h u s d e m o n s t r a t i n g a w e a k f o r m o f r e s t r u c t u r i n g . A r t i e d e m o n s t r a t e d i n h i s w r i t i n g t h a t h e w a s c e r t a i n a b o u t a t l e a s t t w o o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s . H e c o n s i s t e n t l y m e n t i o n e d t h a t p u r e s u b s t a n c e s w e r e m a d e o f o n e k i n d o f s u b s t a n c e , a n d m i x t u r e s w e r e m a d e o f m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e , a n d m e n t i o n e d s o l i d s , l i q u i d s , a n d g a s e s a s m a t t e r . H e w a s m o r e u n c e r t a i n a n d n o t c o n s i s t e n t a b o u t t h e o t h e r g o a l c o n c e p t i o n f o r t h e l e s s o n c l u s t e r . H e d i d n o t r e f e r t o ' m a t t e r ' o r w ' i n r e l a t i o n t : m U p o s t c l i n i : m i n e d i n h i s w r i t i n g m p a g 1 8 1 . A r t i e s h o w e d e v . M m l e s s o n c l u s t e r W i n g S b ' a t e g y 3 , b e a m ” ' 3 q u e s ‘ t i o n s W W t h e r e . W ‘ 0 m y o n t h e fi r m H e r e f i n e s 1 6 6 " m o l e c u l e s “ i n r e l a t i o n t o p u r e a n d m i x t u r e s , o r l i q u i d s , s o l i d s , a n d g a s e s a t t h e p o s t t e s t o r p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . T h e f i n d i n g s a b o u t A r t i e ’ s t h i n k i n g e v i d e n c e d i n h i s w r i t i n g a c r o s s a l l l e s s o n c l u s t e r s i s s u m m a r i z e d i n T a b l e 4 . 1 o n p a g e 1 8 1 . A r t i e s h o w e d e v i d e n c e i n h i s w r i t i n g a c r o s s t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r t h a t h e m i g h t b e u s i n g A n d e r s o n a n d R o t h ' s ( 1 9 8 8 ) L e a r n i n g S t r a t e g y 3 , b e c a u s e h e d e m o n s t r a t e d a b i l i t y t o d r a w o n n e w i d e a s t o a n s w e r t h e q u e s t i o n s i n h i s a c t i v i t y b o o k c o r r e c t l y , b u t w h e n a n s w e r i n g q u e s t i o n s a b o u t t h e r e a l - w o r l d a t t h e p o s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , h e s e e m e d t o r e l y o n t h e s a m e r e a l - w o r l d s c h e m a t h a t h e p o s s e s s e d p r i o r t o i n s t r u c t i o n . H e r e f i n e d h i s a b i l i t y t o s t a t e h i s i d e a s a b o u t t h e s u b s t a n c e s , b u t h e d i d n o t m e n t i o n m o l e c u l e s o r m a t t e r , o r u s e t h e m t o e x p l a i n t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . E I I ’ G I i [ l l D i l ' l G i l B e f o r e t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s l e s s o n u n i t b e g a n A r t i e w r o t e t h e f o l l o w i n g o n h i s p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t a b o u t d i s s o l v i n g ( s e e F i g u r e 4 . 1 3 ) . T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s i s l o c a t e d i n t h e s a m e fi g u r e ( 4 . 1 3 ) . N o t i c e t h a t t h e n o d e - l i n k n e t w o r k r e s e m b l e s A r t i e ’ s s t a t e m e n t s b y t h e w o r d s h e m e n t i o n e d c o n t i g u o u s l y p l a c e d t o g e t h e r a n d c o n n e c t e d i n t h e n e t w o r k . F o r i n s t a n c e , h e s a i d “ s u g a r t u r n s i n t o w a t e r m o l e c u l e s “ , s o s u g a r w a s p l a c e d n e x t t o w a t e r a n d m o l e c u l e . ' S u g a r ' w a s a l s o m e n t i o n e d w i t h ' b u r n ' a n d ' d i s s o l v e ' , s o w a s c o n n e c t e d t o t h o s e c o n c e p t s a s w e l l . A r t i e ' s r e s p o n s e a n s w e r e d a q u e s t i o n i n t h e p r e t e s t t h a t s t a t e d ' J o h n s t i r r e d s o m e s u g a r i n t o a g l a s s o f w a t e r . A f t e r a w h i l e t h e s u g a r h a d a l l d i s s o l v e d - t h e w a t e r w a s c l e a r a n d J o h n c o u l d n o t s e e a n y s u g a r . W h a t H P H E T E m m s o i m ‘ “ f I e r a s t 1 6 7 h a p p e n s t o t h e s u g a r w h e n i t d i s s o l v e s i n w a t e r ? “ T h e t e s t t h e n a s k e d A r t i e t o a n s w e r a m u l t i p l e c h o i c e q u e s t i o n a b o u t w h e t h e r s u g a r d i s s o l v e s f a s t e r i n h o t o r c o l d w a t e r , o r t h e s a m e , a n d e x p l a i n h i s a n s w e r . T h e c o r e c o n c e p t s w i t h i n A r t i e ' s n o d e - l i n k n e t w o r k s w e r e s h a d e d s o t h a t t h e s e c o n c e p t s s t a n d o u t a n d A l l i . P fl E T E S T O W A n i a W r i t - I I S M d P a b s t m O W s m m m m m S m m f a s t u h h o t m F i g u r e 4 . 1 3 A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g o n t h e p r e t e s t , a n d t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m t h e s t a t e m e n t s . c o u l d b e c o m p a r e d b e t w e e n o n e n e t w o r k a n d a n o t h e r . W h e n A r t i e d e s c r i b e d s u g a r d i s s o l v i n g a t t h e p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w , h e m a d e t h e s t a t e m e n t s t r a n s c r i b e d i n F i g u r e 4 . 1 4 . H e r e A r t i e w a s r e s p o n d i n g t o a q u e s t i o n p o s e d d u r i n g t h e i n t e r v i e w t h a t h e d e s c r i b e a n d e x p l a i n w h a t h e o b s e r v e d w h e n a t e a b a g o f s u g a r w a s p l a c e d i n a c u p o f w a t e r . T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s i s l o c a t e d i n t h e s a m e f i g u r e . F i g u r e 4 . 1 5 s h o w s s o m e o f A r t i e ' s s t a t e m e n t s d u r i n g t h e d i s s o l v i n g y R W e M 4 . 1 a 4 n d A t r h t e i e c ‘ o s r r 1 6 8 A r t i e V e r b d S t a t e m e n t s d P r e - C fi i e d I n t e r v i e w s h e l l D i s s e l v ' n g W e t e r fl e c d e s d m ‘ t h u e u n h r o e - s e t t t e y M i o u t T h e w e t e t i s g e ' e l g t o b e e l b i T l l e m w i l b e ' n t h e w e t e t l t w o n ‘ t d c e - e o u S u g a w i b e f i s t e t t h e h o t t o n . “ a l e v e r h e c e u s e w e t e r n e l e e d e s “ M i a m i - I d l t h e - ‘ n u e b e c e e e e y e u e u a W h fl n m b - e k e H o m e F i g u r e 4 . 1 4 A r t i e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g a t t h e p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w a n d t h e c o r r e s p o n d i n g n o d e - l i n k n e t w o r k . N 5 0 M ' M ‘ F I M A r t i e W r i t e r : S t e t e a e r l s h A c t i v i t y B e e k O i n e l v i v g l t d P r e e m i e S m w i d e s e l v e : - o l e c d e s w i m m i s t r i a l - m u t u a l l y . ” c e n t i e s e l v e . . . . t h e w l n t e n c e s m u n d u e t e r m l e c d e s z - i s t e o e t h e r e f t e r t h e m u b e m t h e w e t e v : h e e t e f t h e m fl m e t e t h e m m - ‘ I s f e s t e l . T h e h e t w e t e r h e b e t i c e e l v e t h e m c t t e t e e t e r . T h e m l e e d e s m v e l e e t e r d e ’ c h h e b s h e ‘ t h e c d l e d e w n . S m e a r i s s e l v e i i h e t h e e l d e n l l h e t w a t e r . T h e l n t w e t e r w l d u e t v e t h e m t e e t e r . l n h e t w e t e t t h e b e h e v i e r e f t h e - d e c d e s " W " : a l l - t o e . T h e - d e c d e s b e c e n e t e e t e r . . . ' I ' I I I I i / l ’ 0 . 7 % , ) » F i g u r e 4 . 1 5 A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s i n t h e D i s s o l v i n g A c t i v i t y B o o k a n d o n f r e e w r i t e , a n d t h e c o r r e s p o n d i n g n o d e - l i n k n e t w o r k . 1 6 9 A r t i e P O S T ' I ’ E S ‘ I ' D ' I ' A r t i e W r i t e n S t e t e - e n t s e t P e s t t e s t e h e u t O i s e e r ' I - g T l i e n e l e c u l e s s t a l t t o p u h a g a i u t t h e m d i c h l n e e k s i t d e w n . S u g a c i s s e t v e s f e e t e l ' n h e t w e t e t . T h e - e l e c u l e s - e v e l e s t e r . T h e m c m d s s e l v e . t h e - e l e c t i n p u e h e e c h e t I I e c t u t h e r e p - t . “ d e fi n e s - e v e f a s t e r ' m h e t u e t e r . F i g u r e 4 . 1 6 A r t i e ’ 3 w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g a t t h e p o s t t e s t , a n d t h e c o r r e s p o n d i n g n o d e - l i n k n e t w o r k . A r t i e P O S T C L I N I C A L I N T E R V I E W O ' I . ( I I / I l U l e , { \ i ' . ~ I i D 9 ‘ - ' r ’ , ‘ W ~ « h i m ? ( m y { s w a g } " I n u i t / 1 : 2 ) : Q fl ‘ a ” I , O d ' o ' b b ( A I . : " I l r ' 7 © ' ” I I I I I I I I ’ 1 1 7 ’ . " I I n 0 ! I M P » . ‘ I u ' a ’ I I I J / ‘ x fl « M N ” I D 0 ' . V e r d e t e t e - e n t s e t P e e t C i i c d I W M D W A l l i e T I I e W N ' m g s I h e w g - u . ' I ' I t e s u g u i s s t u t ' n g t o c e - e e u . I ' I t e w e t e r w e d d t e s t e s w e e t . S m u g e t s e d e t t h e h e l e e b e e e u e e t t t e b e g i s w e t z i d e e e a ' t m t h e I n t e n t i o n - t . l t e r g e t t t l i e o n e s t h e ' e t a t e d fi u l l l . fl u e n c y - m u m m i fi e d ” r u m m w m q u t h e “ l m l u t h e ’ w m d e w n n d c e t l d c e - e w m e h e l e e . T h e m l e c d e s w e u t fl m t h e h e h e m t h e y ' r e s e d e m t i u . S m u i s b r e ‘ h g d e w n ' m t h e w e t e r . i s M . F i g u r e 4 . 1 7 A r t i e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , a n d t h e c o r r e s p o n d i n g n o d e - l i n k n e t w o r k . M u s l i m . a n d ” 9 9 W a r e i n F i g “ . F i g m 4 . 1 6 a ! ” W H O ! 9 0 9 m k s m e : A s w i t h t h e r e s i t n o d e - H m n e t w o r k W i f ! d i f f e r e d m T h e fi n d i n g s m " " " e f l i l e r e s t m c i 1 7 0 i n s t r u c t i o n , a n d f r e e w r i t e . T h e s e m a n t i c n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m t h o s e s t a t e m e n t s a r e i n F i g u r e 4 . 1 5 , a s w e l l . F i g u r e s 4 . 1 6 a n d 4 . 1 7 s h o w A r t i e ’ s s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g a t t h e p a p e r - a n d - p e n c l l p o s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , a l o n g w i t h t h e n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f o r e a c h s t a t e m e n t . A s w i t h t h e r e s u l t s f o r t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , t h e n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ' s c o n c e p t s w e r e p l a c e d s i d e - b y - s i d e t o b e t t e r c o m p a r e t h e d i f f e r e n c e s i n c o r e c o n c e p t s a n d o r g a n i z a t i o n o f t h e v a r i o u s s c h e m a . T h e f i n d i n g s o f c h a n g e s i n A r t i e ’ s c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g , a n d h i s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a r e d i s c u s s e d i n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n s . F i g u r e 4 . 1 8 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f o r A r t i e ’ s m i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g o n h i s p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t , a n d h i s v e r b a l s t a t e m e n t s d u r i n g t h e p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w . N o t i c e t h a t t h e c o r e c o n c e p t s w e r e s i m i l a r i n t h a t A r t i e a t t e m p t e d t o s t a t e t h a t t h e s u g a r s o m e h o w g o e s i n t o t h e w a t e r . H e m e n t i o n e d w a t e r m o l e c u l e s i n b o t h c a s e s . A t t h e p r e t e s t h e m e n t i o n e d t h a t t h e s u g a r “ t u r n s i n t o w a t e r ' a n d v e r b a l l y h e s a i d t h e w a t e r “ i s g o i n g t o a b s o r b i t “ . T h e c o n c e p t s w e r e a l s o d i f f e r e n t . I n h i s i n t e r v i e w , A r t i e s t a t e d t h a t t h e w a t e r m o l e c u l e s p u s h t h e s u g a r a r o u n d , a n d t h e r e i s a m i x t u r e f r o m t h e t w o s u b s t a n c e s . H e d i d n o t m e n t i o n t h e s e c o n c e p t s i n h i s w r i t t e n e x p l a n a t i o n . C o n s i d e r i n g b o t h c o n c e p t i o n s , A r t i e ’ s i d e a s a b o u t d i s s o l v i n g w e r e t h a t d i s s o l v i n g h a s s o m e t h i n g t o d o w i t h w a t e r m o l e c u l e s , a n d s u g a r s o m e h o w g o i n g i n t h e w a t e r . J u s t h o w h e t h o u g h t t h a t h a p p e n s w a s u n c l e a r . A r t i e ’ s t h i n k i n g s h o w e d c o n f u s i o n a b o u t t h e d i s s o l v i n g p r o c e s s . H i s e x p l a n a t i o n s m i m i s m i n N [ : m e i n t : h ’ R E Y E S ! D i a n 1 7 1 w e r e i n c o n s i s t e n t i n h i s w r i t i n g : D o e s h e a t b u r n t h e s u g a r t o m a k e i t d i s s o l v e ? O r d o e s s u g a r t u r n i n t o w a t e r m o l e c u l e s ? I n t h e i n t e r v i e w , d i s s o l v i n g w a s A l l i e P H E T E S T D i s s o l v ' n g F i g u r e 4 . 1 8 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s v e r b a l p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g . s o m e t h i n g t h a t o c c u r r e d w h e n w a t e r m o l e c u l e s p u s h e d s u g a r m o l e c u l e s a r o u n d , o r d i s s o l v i n g o c c u r r e d w h e n w a t e r a b s o r b e d s u g a r . A n o t h e r c o n c e p t i o n A r t i e h e l d w a s t h a t s u g a r g o e s a l l a r o u n d i n t h e w a t e r , f i r s t a t t h e b o t t c r n . A r t i e s h o w e d e v i d e n c e t h a t h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s r e f l e c t e d h i s t h i n k i n g , b e c a u s e h e s e e m e d u n c l e a r a b o u t w h a t h a p p e n e d d u r i n g d i s s o l v i n g , a n d h i s w r i t i n g s h o w e d u n c l e a r t h i n k i n g . T h e w r i t t e n i d e a s m a y n o t b e a s e l a b o r a t e , b u t t h e e v i d e n c e u s e d t o d e t e c t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , t h e c o r e c o n c e p t s , b o t h s h o w e d A r t i e ' s c o n f u s i o n a n d m i s u n d e r s t a n d i n g o f t h e d i s s o l v i n g p r o c e s s . A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s w e r e r e l i a b l e f o r m e a s u r i n g h i s a i m 3 t m s m m 3 5 m i s a i n e o o d e d n i g m 3 m m l 0 a m m m s t a i a n i o t e h e a n d m m - t n t a l i n k l h t e e D E r v u r v h e i h o t m @ 1 C m “ 3 9 ® U ( 9 o r ‘ 3 ‘ 1 7 2 c o r e c o n c e p t s , t h e i d e a s h e h e l d a s c e n t r a l t o u n d e r s t a n d i n g t h e n a t u r e o f d i s s o l v i n g a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r i n d i s s o l v i n g . . F i g u r e 4 . 1 9 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e — l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ' s w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g o n t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p o s t t e s t , a n d h i s v e r b a l s t a t e m e n t s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . A r t i e ’ s c o r e c o n c e p t s i d e n t i f i e d d u r i n g t h e w r i t t e n p o s t t e s t w e r e t h a t m o l e c u l e s b r e a k d o w n s u g a r , a n d a c c o m p l i s h t h e b r e a k d o w n f a s t e r i n h o t w a t e r b e c a u s e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r a n d p u s h e a c h o t h e r f a r t h e r a p a r t . H i s c o r e c o n c e p t s v e r b a l l y i d e n t i f i e d a t t h e p o s t c l i n i c a l N t h P O S T T E S T D i s s o l v ' n g l A r t i e P O S T C L I N I C A L I N T E R V I E W D ' l ' 1 1 ( ( ‘ 1 ' 1 1 0 9 ’ a i n ' t . ” I n / ) 1 ) » 4 ” , ” ) V _ . . . M . x ( : 3 s i m Q F i g u r e 4 . 1 9 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ' s w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s v e r b a l p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g . ' l e W 6 t h b i l l h e s r i a o e c l l i e y . h i s s b r e e t i o C i t d r e ‘ V i a d d c e k m i m 3 . e 5 ' : s 1 “ 3 “ 5 in m e d l h a A d t fi l t . a n l u 9 c ” d m w a s i s h u e t o h . m : o t " T i 2 } d i d O N » n W I s a : a e a e : d 1 i O 9 h t b 3 a s e n 1 t 5 m 3 i m m 0 0 0 0 ; a n d 1 m E ' m m m ’ m h 2 W 3 m 1 7 3 i n t e r v i e w w e r e t h a t w a t e r m o l e c u l e s s t a r t m i x i n g u p w i t h t h e s u g a r a n d b r e a k i t d o w n , b u t h e d i d n o t m e n t i o n h o w h e a t a f f e c t s t h e w a t e r m o l e c u l e s . E s s e n t i a l l y , h i s c o r e c o n c e p t s w e r e s i m i l a r i n t h a t h e i d e n t i f i e d t h a t w a t e r m o l e c u l e s b r e a k d o w n s u g a r w h e n s u g a r d i s s o l v e s i n w a t e r . W m . I n t h e p r e v i o u s s e c t i o n , i t w a s r e p o r t e d t h a t A r t i e s a i d t h e w r i t i n g t a s k s i n t h e a c t i v i t y b o o k l e t s a n d f r e e w r i t e s w e r e n o t d i f f i c u l t , a n d h e e n j o y e d t h e m . T h e r e w a s o n l y o n e i n s t a n c e w h e r e h e f e l t t h e w r i t i n g w a s d i f f i c u l t , t h e S t a t e s o f M a t t e r w e i g h t a n d v o l u m e q u i z , a n d t h a t w a s d u e t o h i s f u z z i n e s s a b o u t t h e i d e a s , a n d w h a t h e w a s e x p e c t e d t o w r i t e . I n g e n e r a l , h e r e p o r t e d t h a t t h e w r i t i n g t a s k s w e r e e a s y t o a c c o m p l i s h . A r t i e ’ s s t a t e m e n t s a b o u t w r i t i n g h e l p e d m e c o n c l u d e t h a t t h e w r i t i n g t a s k d i f f i c u l t y d i d n o t I n t e r f e r e w i t h h i s a b i l i t y t o w r i t e h i s i d e a s . E i l [ E I I I B I i ' ! | I ’ ! l ! ' l ' O n c e I o b s e r v e d t h a t t h e i d e a s A r t i e e x p r e s s e d i n w r i t i n g a b o u t d i s s o l v i n g c o n c e p t s w a s s i m i l a r t o t h e i d e a s h e e x p r e s s e d v e r b a l l y a b o u t c o n c e p t s , a n d t h a t t h e d i f f i c u l t y o f t h e w r i t i n g t a s k d i d n o t i n t e r f e r e w i t h h i s a b i l i t y t o e x p r e s s h i s i d e a s i n w r i t i n g , I w a s m o r e c o n f i d e n t t h a t t h e i d e a s h e e x p r e s s e d i n w r i t i n g i n t h e p r e t e s t a n d p o s t t e s t a b o u t d i s s o l v i n g , a n d i n t h e d i s s o l v i n g a c t i v i t y b o o k a n d f r e e w r i t e s w e r e r e a s o n a b l e i n d i c a t o r s o f w h a t A r t i e w a s t h i n k i n g a b o u t d i s s o l v i n g c o n c e p t s . T h e f o l l o w i n g s e c t i o n p r e s e n t s e v i d e n c e f r o m A r t i e ' s w r i t i n g t h a t h e a c c o m p l i s h e d a r a d i c a l f o r m o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a s a r e s u l t o f t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r . I w i l l s h o w t h a t h i s c o r e c o n c e p t s c h a n g e d f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t , a n d t h a t h e u s e d h i s n e w t h e o r i e s a b o u t m o l e c u l e s t o e x p l a i n a n d u n d e r s t a n d h o w d i s s o l v i n g o c c u r s . w e 4 2 0 S h o w m { r e t e s t e : m i l s w n t ‘ i n g : 1 a g a i n s t w e r e l a t e r m i g h t b u t ! m g t h e l e s s o r a r r a n g e m e n t a h a . : S s o f v e s s u g a r 1 W e o n t h e W 3 b e h a v m W i e n l t m l y z e c A ‘ “ . I 1 { I « . q I . s t i ’ : ‘ u . i , L “ A ” a - d “ . u h ‘ i 1 i - Q . i l l / I 1 1 1 / ; , . I " i ] w I " { I I m , ( V ' 7 I J s I ” / , a l I r u T r ‘ n Z ’ / ' ' I ' n ' — ' t " F i g u r e 4 . 2 0 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t e x p l a n a t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g , a n d t h e n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m h i s w r i t i n g d u r i n g t h e l e s s o n c l u s t e r i n s t r u c t i o n . A r t i e ’ s c o r e c o n c e p t s a t t h e p r e t e s t w e r e t h a t s u g a r p u t i n t o w a t e r t u r n s i n t o w a t e r m o l e c u l e s , t h a t h o t w a t e r m i g h t b u r n t h e s u g a r t o m a k e i t d i s s o l v e f a s t e r . H i s c o r e c o n c e p t s d u r i n g t h e l e s s o n c h a n g e d : N o w A r t i e t a l k e d a b o u t m o l e c u l a r m o v e m e n t a n d a r r a n g e m e n t c h a n g i n g a s t h e s u g a r d i s s o l v e s i n t h e w a t e r , a n d t h a t h o t w a t e r d i s s o l v e s s u g a r f a s t e r b e c a u s e t h e m o l e c u l e s b e c o m e f a s t e r a n d p u t m o r e p r e s s u r e o n t h e s u g a r t o b r e a k i t d o w n . H e a d d e d n e w c o n c e p t s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r a n d h o w t h a t a f f e c t s d i s s o l v i n g t o h i s c o r e c o n c e p t s . W h e n I a n a l y z e d A r t i e ’ s c h a n g e s f o r t h e k i n d o f r e s t r u c t u r i n g h e a c c o m p l i s h e d , A l l " P H E T E S T D i s s o l v i n g a " f ’ l ' : I H F i g u r e 4 . 2 0 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s w r i t t e n p r e t e s t s t a t e m e n t s , a n d h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s d u r i n g i n s t r u c t i o n a b o u t d i s s o l v i n g . H e r d N 0 9 “ : W S Y S ‘ r e d i s s o l v i m m y t h a n S L t s 9 . 9 3 b t e z A m l ' i ' s s y s t e r m a l e s t h a t ! m g e d i n t o ' r a t h e k n e w t i e r e d h i s C N e w m i x e W e s , a n d 3 ' a n t h a t a J ” ” ’ 5 W 0 9 d u r l a v w e l l d i d A r l i 9 m m “ M 4 2 1 S h o w 1 7 5 I f o u n d e v i d e n c e t h a t h e i n c o r p o r a t e d g r e a t e r n u m b e r s o f c o n c e p t s w i t h i n h i s c o n c e p t u a l s y s t e m ( R 1 ) . H e a d d e d m o l e c u l a r b e h a v i o r a n d u s e d i t t o e x p l a i n t h e d i s s o l v i n g p r o c e s s . H e h a d d i f f e r e n t r e l a t i o n s a m o n g t h e c o n c e p t s ( R 2 ) . R a t h e r t h a n s u g a r t u m i n g j m n w a t e r m o l e c u l e s , o r w a t e r a b s o r b i n g t h e s u g a r , t h e s u g a r b r e a k s d o w n i n w a t e r d u e t o t h e W M o f t h e w a t e r . A n d h i s s y s t e m i n v o l v e d n e w t h e o r i e s ( R 4 ) . R a t h e r t h a n u s i n g h i s c o n f u s e d t h e o r i e s t h a t s u g a r g o e s i n t o w a t e r a n d g e t s p u s h e d a r o u n d o r " b u r n e d “ o r c h a n g e d i n t o w a t e r , h e e x p l a i n e d t h e d i s s o l v i n g o f s u g a r i n w a t e r b a s e d o n w h a t h e k n e w a b o u t t h e m o v e m e n t a n d a r r a n g e m e n t o f m o l e c u l e s . A r t i e r e t a i n e d h i s c o r r e c t p r i o r i n s t r u c t i o n n o t i o n t h a t s u g a r g o i n g i n t o w a t e r s o m e h o w m i x e s w i t h i t , a n d t h a t i t h a s s o m e t h i n g t o d o w i t h t h e w a t e r m o l e c u l e s , a n d h e h a d a m o r e c o m p l e x s c h e m a f o r h i s c o n c e p t i o n a b o u t d i s s o l v i n g t h a t a d d e d c o n c e p t s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r . A r t i e d e m o n s t r a t e d i n h i s w r i t i n g d u r i n g l e s s o n s a r a d i c a l f o r m o f r e s t r u c t u r i n g , c o n c e p t u a l c h a n g e . H o w w e l l d i d A r t i e r e t a i n t h e s e n e w c o n c e p t i o n s a t t h e p o s t t e s t ? F i g u r e 4 . 2 1 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ' s w r i t i n g a b o u t d i s s o l v i n g i n h i s a c t i v i t y b o o k a n d f r e e w r i t e s , a n d t h e n e t w o r k c o n s t r u c t e d f r o m h i s w r i t i n g o n t h e p o s t t e s t . T h e c o r e c o n c e p t s t h a t A r t i e i d e n t i f i e d w e r e s i m i l a r : D u r i n g i n s t r u c t i o n A r t i e ’ s c o r e c o n c e p t s w e r e t h a t t h e m o l e c u l a r b e h a v i o r o f w a t e r m o l e c u l e s b r e a k s d o w n s u g a r g r a i n s i n t o s u g a r m o l e c u l e s w h i c h m i x w i t h t h e w a t e r , a n d t h a t h o t w a t e r m a k e s t h i s p r o c e s s g o f a s t e r ; a t t h e p o s t t e s t , h e i d e n t i f i e d s i m i l a r c o n c e p t s , t h a t w a t e r m o l e c u l e s p u s h a g a i n s t a n d b r e a k d o w n s u g a r , b e c a u s e i n h o t w a t e r t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r a n d f a r t h e r a p a r t . A r t i e r e t a i n e d t h e s a m e n e w c o r e 1 7 6 A n i - A c t i v i y l o o k & F r e e - t i e A r t i e P O S T T E S ' I ’ D i s s o l v i n g D i c e d v i u ' . Y " ? ’ ' 1 ' : ( I D ( 6 2 0 1 1 ) “ d , " . , ~ ~ , - I 4 ' " I - . [ 7 . : - , ( m t w p / 1 7 J I n » I ( : 9 " : ( : 9 I r . V p " . 7 " J 7 r . I o n » , “ B « i “ a n “ . . ' v a n fi L ’ v ‘ : ‘ I i . . ; 7 ( L ’ W ! I I A u n i - r ‘ l . v — I , W ' « m i n i - P - . , 4 7 ‘ n ' A ‘ t I t l / I ’ ' n u l l / I l l ! ) F i g u r e 4 . 2 1 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s o f A r t i e ’ s w r i t t e n s t a t e m e n t s d u r i n g i n s t r u c t i o n , a n d h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s o n t h e p o s t t e s t a b o u t d i s s o l v i n g . c o n c e p t s h e b e g a n t o u s e d u r i n g h i s i n s t r u c t i o n a b o u t d i s s o l v i n g . H e d e m o n s t r a t e d c o n c e p t u a l c h a n g e , a c h a n g e i n h i s c o r e c o n c e p t s a n d t h e o r i e s a b o u t d i s s o l v i n g , a s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n . F i g u r e 4 . 2 s h o w s t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m A r t i e ’ s w r i t i n g o n t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t w i t h t h o s e f r o m t h e p o s t t e s t . T h e c o r e c o n c e p t s t h a t A r t i e i d e n t i f i e d a t t h e p o s t t e s t c o n t a i n e d g r e a t e r n u m b e r s o f c o n c e p t s ( R 1 ) , d i f f e r e n t r e l a t i o n s a m o n g t h e c o n c e p t s ( R 2 ) , a n d n e w t h e o r i e s f o r e x p l a i n i n g d i s s o l v i n g ( R 4 ) . A t t h e p o s t t e s t , A r t i e a d d e d c o n c e p t i o n s a b o u t t h e b e h a v i o r o f w a t e r m o l e c u l e s a n d t h e i r e f f e c t o n s u g a r w h e n i t i s p l m d i n t o w a t e r . H e u s e d h i s t h e o r i e s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r , a n d t h e e f f e c t o f h e a t o n m o l e c u l e s t o e x p l a i n h o w d i s s o l v i n g o c c u r s . A r t i e s h o w e d a c o n c e p t u a l c h a n g e k i n d o f r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a t t h e p o s t t e s t . ) f _ W m 9 ° 1 2 1 h i s W t h e k n o w T E ‘ P H I I n [ I a m m o m W t o m m W 0 1 h i s r e : 3 1 % , W i n g S t ; ” “ 9 3 0 “ m m . 1 7 7 I I . I I . I I | . A r t i e ' s w r i t i n g p r o v i d e d e v i d e n c e o f r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e i n h i s t h i n k i n g a b o u t d i s s o l v i n g . T o b e t t e r u n d e r s t a n d h o w h e a t t a i n e d t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s o f t h e i n s t r u c t i o n , a n d h o w w e l l t h e i n s t r u c t i o n s u p p o r t e d h i s t h i n k i n g , I l o o k e d f o r e v i d e n c e i n h i s w r i t i n g . I i n t e n d e d t o f u r t h e r t h e k n o w l e d g e g a i n e d a b o u t t h e k i n d s o f r e s t r u c t u r i n g A r t i e A l l i P B E T E S T b i n d i n g A r t i e P O S T T E S T D i e m 4 0 9 m . L o i n / ( ” t r ~ — I l u n f - p . ‘ V ‘ I ' i i l l i l ) ’ - a l U " . . " i é i ’ i b U - i l " F i g u r e 4 . 2 2 S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ' s w r i t t e n p r e t e s t a n d p o s t t e s t s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g . a c c o m p l i s t t o u n d e r s t a n d f i r s t , w h a t g o a l c o n c e p t i o n s A r t i e l e a r n e d , a n d t h e r e l a t i o n s h i p o f h i s r e s t r u c t u r i n g t o h i s l e a r n i n g . A n d s e c o n d , i f h e u s e d a n y p a r t i c u l a r l e a r n i n g s t r a t e g y a n d h o w t h a t w a s r e l a t e d t o r e s t r u c t u r i n g a n d g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t . U n d e r s t a n d i n g t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n A r t i e ’ s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , t h e g o a l c o n c e p t i o n s h e l e a r n e d , a n d h i s l e a r n i n g “ 3 1 8 5 m a c h o “ " D U - E C m a t ii m a m a s if); p s i - ' 3 0 ” i n I! w t i c e p f c h ‘ i s 3‘- 5 3 1 . 1 8 l e a “ n 3:51] 6 9 9 C ? t r a c t i o n o f 15- c c f c e p t l o n 1 7 . E m e c u l e s ( $ 8 litter a n d M C I - ‘ 3 1 : r e e oi t h e f o u ‘ m d o w n t h e s t e a r d i s s o l v e s fa W e s t o n 1 4 ) , ~ W e n t - o n 1 5 ) . a t f e e w a s n o e w d e W water t h e b e h e f u t o n o r a r r a n g e r ? @ 5 3 1 that T h e m o l e W W l a m i n a e ! M M m if t o m i t : Cllhitaj 1 m m W M 5 Q h a t h e 5 1 : 9 ”3:9! m O f e C u i e g - ‘ ” 3 , ' .. 1 7 8 s t r a t e g i e s w o u l d d i r e c t m y s e a r c h f o r t h e m e c h a n i s m s i n t h e c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n t h a t i n f l u e n c e d A r t i e ’ s l e a r n i n g . W T h e s c i e n t i f i c 9 0 3 ' c o n c e p t i o n s t h a t t h e t e a c h e r d e s i r e d s t u d e n t s t o a t t a i n a s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r c o n s i s t e d o f f o u r : A l l w e r e g o a l c o n c e p t i o n s a t t h e m i c r o s c o p i c l e v e l ; g o a l c o n c e p t i o n 1 3 , m o l e c u l e s o f a s o l u t e b r e a k a w a y a n d m i x w i t h m o l e c u l e s o f a s o l v e n t ; g o a l c o n c e p t i o n 1 4 , t h e o n l y a f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e i t s m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; g o a l c o n c e p t i o n 1 5 , i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t ; a n d g o a l c o n c e p t i o n 1 7 , s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s ( s e e A p p e n d i x H f o r a c o m p l e t e l i s t o f t h e G o a l C o n c e p t i o n s f o r M a t t e r a n d M o l e c u l e s ) . B a s e d o n h i s s t a t e m e n t s a t t h e p o s t t e s t , A r t i e a t t a i n e d t h r e e o f t h e f o u r g o a l c o n c e p t i o n s . H e s t a t e d t h a t t h e m o l e c u l e s o f w a t e r b r e a k d o w n t h e s u g a r ( g o a l c o n c e p t i o n 1 3 ) . H e a l s o s t a t e d a t t h e p o s t t e s t t h a t s u g a r d i s s o l v e s f a s t e r i n h o t w a t e r b e c a u s e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ( g o a l c o n c e p t i o n 1 4 ) , a n d t h a t t h e m o l e c u l e s p u s h e a c h o t h e r f a r t h e r a p a r t ( g o a l c o n c e p t i o n 1 5 ) . H i s a c q u i s i t i o n o f c o n c e p t i o n 1 7 w a s m o r e u n c e r t a i n , s i n c e t h e r e w a s n o e v i d e n c e f o r t h i s i n h i s w r i t i n g e x c e p t d u r i n g h i s f r e e w r i t e t h a t " i n h o t w a t e r t h e b e h a v i o r o f t h e m o l e c u l e s c h a n g e s “ . H e d i d n o t m e n t i o n t h e m o t i o n o r a r r a n g e m e n t o f m o l e c u l e s d u r i n g d i s s o l v i n g a t t h e p o s t t e s t , e x c e p t t o s a y t h a t t h e m o l e c u l e s g e t f a r t h e r a p a r t , s o i t i s d i f f i c u l t t o c o n c l u d e t h a t h e w a s c o m m i t t e d t o t h e l a s t g o a l c o n c e p t i o n t h a t t h e s t a t e o f s u g a r o r w a t e r m i g h t b e d u e t o t h e a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n o f t h e m o l e c u l e s . H i s v e r b a l p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s s u p p o r t e d w h a t I f o u n d i n h i s w r i t i n g . H e s t a t e d t h a t t h e s u g a r m o l e c u l e s a n d w a t e r m o l e c u l e s s t a r t e d m i x i n g u p , a n d t h a t w a t e r m o l e c u l e s p u s h a g a i n s t t h e s u g a r t o b r e a k i t d o w n . ' . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , b a s e d o n t h e c o n c e p t s A r t i e i d e n t i f i e d i n h i s w r i t i n g , I w a s a b l e t o d e t e c t t h e k i n d s o f l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s A r t i e u s e d t o m a k e s e n s e o f t h e n e w i n f o r m a t i o n . I u s e d A n d e r s o n a n d R o t h ' s ( 1 9 8 8 ) d e s c r i p t i o n s o f s t u d e n t s ’ l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s w h i l e a t t e m p t i n g t o u n d e r s t a n d s c i e n c e t e x t a s m y b a s i s f o r a s s e s s i n g A r t i e ' s g o a l s a n d s t r a t e g i e s ( s e e p a g e 5 8 , t h i s d o c u m e n t ) . A r t i e d e m o n s t r a t e d i n h i s c o n c e p t i o n s d u r i n g t h e i n s t r u c t i o n t h a t h e w a s a b l e d r a w o n t h e i n s t r u c t i o n t o a n s w e r t h e a c t i v i t y b o o k q u e s t i o n s , a n d m a k e e x p l a n a t i o n s . W h e n a s k e d t o e x p l a i n w h a t h a p p e n s w h e n s u g a r g o e s i n t o w a t e r , h e r e s p o n d e d t h a t s u g a r w i l l d i s s o l v e b e c a u s e t h e w a t e r m o l e c u l e s w i l l m i x w i t h t h e s u g a r m o l e c u l e s , a n d t h a t i n w a r m w a t e r t h e g r a i n s o f s u g a r s e p a r a t e f a s t e r b e c a u s e t h e w a t e r m o l e c u l e s m o v e f a s t e r a n d b r e a k i t d o w n f a s t e r . A r t i e d e m o n s t r a t e d t h e s a m e c o n c e p t i o n s d u r i n g h i s p o s t t e s t . A c c o r d i n g t o A n d e r s o n a n d R o t h ’ s c r i t e r i a , A r t i e u s e d a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g g o a l a n d s t r a t e g y ( S t r a t e g y 5 ) t o l e a r n a b o u t d i s s o l v i n g . H e w a s a b l e t o a b a n d o n h i s a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t s u g a r t u r n i n g i n t o w a t e r , o r b e i n g a b s o r b e d b y w a t e r , a n d r e p l a c e d t h e m w i t h m o r e s c i e n t i f i c t h i n k i n g a b o u t t h e e f f e c t o f m o l e c u l a r b e h a v i o r o f w a t e r t o i n f l u e n c e d i s s o l v i n g . H e u s e d h i s n e w k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l e s t o c h a n g e h i s s c h e m a a n d i n t e g r a t e d t h e n e w k n o w l e d g e w i t h h i s r e a l - w o r l d p r i o r k n o w l e d g e a b o u t s u g a r m i x i n g w i t h w a t e r . H e a t t e m p t e d t o u s e h i s n e w k n o w l e d g e b y a p p l y i n g i t t o t h e r e a l s i t u a t i o n o f w h a t h a p p e n s w h e n s u g a r i s p l a c e d i n w a t e r , e x p l a i n i n g , a n d p r e d i c t i n g . A t t h e p o s t t e m h e w a s a b l e t o m o d i f y a n d i n t e g r a t e h i s p r i o r k n o w l e d g e i d e a s a b o u t h o w s u g a r g c e s i n t o w a t e r o r i s a b s o r b e d b y i t , w i t h h i s n e w c o n c e p t i o n s a b o u t w a t e r m o l e c u l e s p u s h i n g a g a i n s t s u g a r a n d b r e a k i n g s u g a r d o w n i n t h e w a t e r , a n d s u g a r d i s s o l v i n g . m a m i n t h e n i s w r i t t e n 5 1 2 m i t t s a b O U m m t o d o fi m m i g m l n u m b e d b y l A r t i e ‘ s p r e m h i s i d e a s 1 3 6 1 9 8 1 1 . H e a c 3 3 3 0 1 n g H e 3 M i m c l v e d 1 8 0 W u h a n : B e f o r e i n s t r u c t i o n i n t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t , A r t i e i d e n t i f i e d s i m i l a r c o n f u s i o n s i n h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s f r o m t h e p a p e r - a n d - p e n c i l p r e t e s t a n d h i s v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t d i s s o l v i n g . H i s c o r e c o n c e p t s w e r e t h a t d i s s o l v i n g h a s s o m e t h i n g t o d o w i t h t h e w a t e r m o l e c u l e s m o v i n g t h e s u g a r a r o u n d , a n d t h a t h o t w a t e r m i g h t b u r n t h e s u g a r , o r m a k e t h e s u g a r t u r n i n t o w a t e r m o l e c u l e s o r b e a b s o r b e d b y t h e w a t e r . A r t i e ’ s p r e - i n s t r u c t i o n c o n c e p t i o n s w e r e d i f f e r e n t i n c o n c e p t u a l s t r u c t u r e f r o m h i s i d e a s w r i t t e n d u r i n g a n d a f t e r i n s t r u c t i o n . H i s c o r e c o n c e p t s c h a n g e d . H e a d d e d m o l e c u l a r b e h a v i o r a n d i t s e f f e c t o n s u g a r t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . H e a d d e d g r e a t e r n u m b e r s o f c o n c e p t s t o h i s s c h e m a , a n d h i s s c h e m a i n v o l v e d a n e w t h e o r y a b o u t w h y s u g a r d i s s o l v e s i n w a t e r . A r t i e ’ s t h i n k i n g t h a t i s e v i d e n c e d i n h i s w r i t i n g s h o w s a m o r e r a d i c a l f o r m o f r e s t r u c t u r i n g . B e c a u s e h e a l s o r e a c h e d t h r e e o f t h e f o u r s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s , h e a c c o m p l i s h e d c o n c e p t u a l c h a n g e i n h i s u n d e r s t a n d i n g o f d i s s o l v i n g . A r t i e s h o w e d e v i d e n c e i n h i s w r i t i n g a c r o s s t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r t h a t h e m i g h t b e u s i n g A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) L e a r n i n g S t r a t e g y 5 , a c o n c e p t u a l c h a n g e s t r a t e g y , b e c a u s e h e w a s a b l e t o a b a n d o n h i s a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g t h a t h e h e l d a t t h e p r e t e s t , a n d r e p l a c e t h e m w i t h m o r e s c i e n t i f i c t h i n k i n g . H e u s e d h i s n e w k n o w l e d g e t o c h a n g e h i s s c h e m a a n d i n t e g r a t e t h e n e w k n o w l e d g e w i t h h i s r e a l - w o r l d p r i o r k n o w l e d g e . T h e f i n d i n g s f o r A r t i e ’ s t h i n k i n g e v i d e n c e d i n h i s w r i t i n g a c r o s s a l l l e s s o n c l u s t e r s i s s u m m a r i z e d b e l o w i n T a b l e 4 . 1 . A r t i e ’ s l l c a g e s a c r o s s s t : t h e m o d r e w i r i n g c l l a m a s W C ? i t ! m e n d . t h g h h e A r t i e ' s w r i t i n g s h o w e d t h a t h e r e s t r u c t u r e d h i s k n o w l e d g e t o s o m e d e g r e e a c r o s s a l l o f t h e l e s s o n c l u s t e r s . F o r t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s a n d t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s l e s s o n s , h i s r e s t r u c t u r i n g e x h i b i t e d w e a k e r r e s t r u c t u r i n g c h a r a c t e r i s t i c s . A s s h o w n a b o v e , i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n , A r t i e a l r e a d y p o s s e s s e d s o m e s c h e m a a n d p r i o r k n o w l e d g e f o r u n d e r s t a n d i n g t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . A n d e v e n t h o u g h h e a d d e d “ m a t t e r " a n d “ m o l e c u l e s “ t o h i s s c h e m a d u r i n g a c t i v i t y T A B L E 4 . 1 M i . [ P i - a t t a i n V H W S k a m m . p r i o r u n w i n d 3 5 . . . ” . " , 9 $ 1 0 t h W W W M e d i c a t e d d s t o m 4 B o d - 1 0 . 1 1 . 1 2 W 8 w a g r e f - ' n m i s c a r i c e p t i o n s N o — S I s i o i u m 9 2 9 3 M 3 " “ " P ” m B o d - 2 . 3 . 1 4 ® “ W m t o c o l 5 l i e - 9 . 1 7 . 1 8 0 m H 2 9 3 I “ ® b o o m fi i fl l o s d h l a f a l o l S o d - 1 3 . 1 4 . 1 5 M m m m k t o e w l u ' i ' ? ! I t o - 1 7 T h a r - d a . i t : n 3 n 4 m a m m a l s - a ; [ 5 B o d - 3 . 1 4 . 1 5 0 u s e . n e w t o u n t i l I t o - 1 7 b o o k w r i t i n g , h e a b a n d o n e d t h o s e c o n c e p t s t o a n s w e r t h e q u e s t i o n s o n t h e p o s t t e s t s a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . H e e s s e n t i a l l y r e o r g a n i z e d a n d r e f i n e d h i s p r i o r d o m a i n k n o w l e d g e , b u t d i d n o t a d d t o h i s c o r e c o n c e p t s , r e l a t i o n s 1 8 2 a m o n g c o n c e p t s , o r t h e t h e o r i e s h e u s e d t o e x p l a i n p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . T h e c o n c e p t i o n s t h a t A r t i e e x p r e s s e d i n w r i t i n g b e f o r e , d u r i n g , a n d a f t e r t h e l e s s o n o n I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s s h o w e d s i m i l a r w e a k r e s t r u c t u r i n g ( s e e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A r t i e ’ s p r e t e s t a n d p o s t t e s t c o n c e p t i o n s i n A p p e n d i x G ) . A r t i e a l r e a d y p o s s e s s e d s o m e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g m o l e c u l e s , t h e i r s i z e , a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p t o m a t t e r b e f o r e b e g i n n i n g t h e u n i t . H e r e o r g a n i z e d h i s d o m a i n k n o w l e d g e , b u t r e t a i n e d t h e s a m e c o r e c o n c e p t s a f t e r i n s t r u c t i o n , a n d r e t a i n e d o n e o r t w o a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s t h a t w e r e c o n t r a d i c t o r y t o t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s . F o r i n s t a n c e , a t p o s t t e s t , A r t i e p e r s i s t e d i n h i s c o n c e p t i o n t h a t m o l e c u l e s a r e “ i n " t h i n g s l i k e s o l i d s , l i q u i d s , a n d g a s e s , r a t h e r t h a n s t a t i n g t h a t m o l e c u l e s “ m a k e u p “ s o l i d s , l i q u i d s , a n d g a s e s . H e r e t a i n e d a n o t i o n t h a t m o l e c u l a r a r r a n g e m e n t m o v e s f r o m c l o s e i n s o l i d s , t o “ i n t h e m i d d l e " b e t w e e n c l o s e a n d f a r a p a r t i n l i q u i d s , a n d f a r a p a r t i n g a s e s . H e i g n o r e d o r f o r g o t t h e i n s t r u c t i o n t h a t s t a t e d t h a t m o l e c u l e s a r e s t i l l c l o s e t o g e t h e r i n l i q u i d s , b u t j u s t m o v e f r e e l y , r a t h e r t h a n b e i n g l o c k e d i n a r i g i d p a t t e r n . H e r e m e m b e r e d n e w i n f o r m a t i o n a n d i n t e g r a t e d i t i n t o h i s e x i s t i n g s c h e m e , b u t h e d i s t o r t e d o r i g n o r e d s o m e o f t h e i n f o r m a t i o n t o m a k e i t f i t h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , a p p a r e m l y u s i n g A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) S t r a t e g y 4 , o v e r r e l i a n c e o n p r i o r k n o w l e d g e t o m a k e s e n s e o f d i s c i p l i n a r y k n o w l e d g e . H e d e m o n s t r a t e d u n d e r s t a n d i n g f o r t h r e e o f t h e f o u r g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h i s l e s s o n c l u s t e r , 1 0 , 1 1 , a n d 1 2 : M o l e c u l e s a r e t o o s m a l l t o s e e , e v e n w i t h a m i c r o s c o p e ; a l l m o l e c u l e s a r e c o n s t a m l y m o v i n g ; a n d m o l e c u l a r m o t i o n c o n t i n u e s i n d e p e n d e n t l y o f o b s e r v a b l e m o v e m e n t . H e w a s m o r e u n c e r t a i n f o r 9 — h i s s t a t e m e n t s s o m e t i m e s s h o w e d h i s c e r t a i n t y o f 9 , a n d 1 8 3 s o m e t i m e s c o n t r a d i c t e d t h e c o n c e p t i o n s i n 9 , t h a t a l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s , a n d n o n - m a t t e r i s n o t . F o r t h e l e s s o n c l u s t e r s o n S t a t e s o f M a t t e r , D i s s o l v i n g , a n d T h e r m a l E x p a n s i o n , A r t i e d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e . H e s h o w e d e v i d e n c e o f u s i n g h i s n e w k n o w l e d g e t o c h a n g e h i s s c h e m a , a n d i n t e g r a t e d t h e n e w k n o w l e d g e w i t h h i s p r i o r k n o w l e d g e ( s e e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s o f A r t i e ’ s p r e t e s t a n d p o s t t e s t c o n c e p t i o n s , A p p e n d i x G ) . H e s h o w e d a t t e m p t s t o u s e h i s n e w k n o w l e d g e t o e x p l a i n p h e n o m e n a , a n d m a k e s e n s e o f t h e i n s t r u c t i o n , t h u s u s i n g a c o n c e p t u a l c h a n g e s t r a t e g y f o r l e a r n i n g , S t r a t e g y 5 ( A n d e r s o n & R o t h , 1 9 8 8 ) . H e a t t a i n e d a l l o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e s e l e s s o n c l u s t e r s , e x c e p t 9 a g a i n , f o r w h i c h h e s h o w e d u n c e r t a i n t y a b o u t m a t t e r b e i n g m a d e u p o f m o l e c u l e s a n d n o n - m a t t e r n o t b e i n g m a d e u p o f m o l e c u l e s . H e a l s o r e m a i n e d u n c e r t a i n o n o n e o t h e r g o a l c o n c e p t i o n , 1 7 , t h a t s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s ; s o m e t i m e s h e u s e d t h i s i n f o r m a t i o n t o e x p l a i n e v e n t s , a n d s o m e t i m e s h e f a i l e d t o u s e i t . T a b l e 4 . 1 o n p a g e 1 8 1 s u m m a r i z e s A r t i e ’ s r e s t r u c t u r i n g , s t r a t e g y u s e , a n d g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r . T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s u s e d a s e v i d e n c e f o r t h e i n t e r p r e t a t i o n s a r e l o c a t e d i n A p p e n d i x G . $ 2 2 3 1 5 n " 2 ‘ i ¥ ' a i fl i % ' ; n ? 2 § $ ’ s ° § “ fl é ? é a # 3 ? 5 2 { 2 ? s f i é a ‘ s ‘ i fl ‘ é e fl fi ' " ' d 6 ° ” A l l s t u d e n t s s h o w e d s o m e d e g r e e o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i n t h e i r w r i t i n g , f r o m w e a k t o r a d i c a l . l w a s a b l e t o i d e n t i f y c h a n g e s i n c o r e c o n c e p t s , o r g a n i z a t i o n , a n d d i f f e r e n t r e l a t i o n s a m o n g c o n c e p t s f r o m t h e i d e a s s t u d e n t s i d e n t i f i e d i n t h e i r w r i t i n g a b o u t t h e c o n t e n t w h e n l c o n s t r u c t e d s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f r o m t h e c o n c e p t s s t u d e n t s m e n t i o n e d . T h e f o l l o w i n g s e c t i o n 1 8 4 s u m m a r i z e s t h e k i n d s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g f o u n d f o r e a c h o f t h e o t h e r f i v e t a r g e t s t u d e n t s , b a s e d o n t h e i r w r i t i n g . T h e r e s u l t s f o r e a c h t a r g e t s t u d e n t ’ s g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t a r e b a s e d o n w h a t t h e y w r o t e a t t h e p o s t t e s t , s u p p o r t e d b y w h a t e a c h s a i d v e r b a l l y a t p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s . T h e r e s e a r c h e r w a s a b l e t o l o o k a t w h a t e a c h s t u d e n t s a i d a b o u t t h e 1 7 g o a l c o n c e p t i o n s , a n d a s s e s s t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f e a c h c o n c e p t i o n , b a s e d o n t h e i r w r i t t e n a n d v e r b a l e x p l a n a t i o n s . T h e f i n d i n g s f o r e a c h t a r g e t s t u d e n t s ’ l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s a r e a l s o p r e s e n t e d . F i n d i n g s a r e b a s e d o n w h a t w a s o b s e r v e d i n t h e i r w r i t i n g , f r o m p r e t e s t t h r o u g h a c t i v i t y b o o k l e t s a n d f r e e w r i t e s , t o t h e p o s t t e s t . F o r a l l o f t h e o t h e r s t u d e n t s i n t h e c l a s s t h e r e s e a r c h e r a s s e s s e d t h e k i n d s o f l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s t h e y u s e d f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r b a s e d o n t h e s t a t e m e n t s i n t h e i r w r i t i n g , a n d h o w t h e y u s e d t h e i r n e w k n o w l e d g e . D e c i s i o n s w e r e b a s e d o n A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) e x p l a n a t i o n s a b o u t t h e s t r a t e g i e s s t u d e n t s ' u s e d w h e n t h e y a t t e m p t e d t o l e a r n f r o m s c i e n c e t e x t s . U n l i k e t h e A n d e r s o n a n d R o t h ( 1 9 8 8 ) s t u d i e s , s t u d e n t s ’ s t r a t e g y u s e w a s n o t a n a l y z e d b y a s k i n g t h e m a b o u t t h e i r s t r a t e g i e s . S t u d e n t s ’ s t r a t e g i e s w e r e i n f e r r e d f r o m t h e i r s t r a t e g y a s e v i d e n c e d i n t h e i r w r i t i n g a l o n e . F o r t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s , t h e i r c l i n i c a l i n t e r v i e w s t a t e m e n t s w e r e u s e d t o s u p p o r t t h e i n t e r p r e t a t i o n s o f s t u d e n t s ’ s t r a t e g y u s e . I w a s i n t e r e s t e d i n o b s e r v i n g w h e t h e r s t u d e n t s m i g h t u s e s i m i l a r s t r a t e g i e s f o r m a k i n g s e n s e o f c l a s s r o o m i n s t r u c t i o n , a n d w h e t h e r t h e i r c h o i c e o f s t r a t e g y m i g h t i n fl u e n c e t h e i r r e s t r u c t u r i n g . F o r t h e f o l l o w i n g r e s u l t s , t h e s a m e a n a l y s i s p r o c e d u r e s a n d c r i t e r i a w e r e u s e d t h a t w e r e u s e d i n t h e a n a l y s i s o f t a r g e t s t u d e n t A r t i e ' s s t r a t e g i e s a b o v e . T h e fi n d i n g s i n A r t i e ’ s c a s e w e r e d e s c r i b e d i n m o r e i n d e t a i l t o p r o v i d e a f r a m e w o r k f o r u n d e r s t a n d i n g t h e r e s u l t s f o u n d i n t h e o t h e r t a r g e t s t u d e n t s ' w r i t i n g . I n t h e n e x t s e c t i o n , t h e f i n d i n g s f o r t h e o t h e r 1 8 5 t a r g e t s t u d e n t s ’ w r i t t e n a n d v e r b a l s t a t e m e n t s a r e p r e s e n t e d i n b r i e f . T h e f i n d i n g s f o r r e s t r u c t u r i n g a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s a r e s u m m a r i z e d i n c h a r t f o r m f o r e a c h t a r g e t s t u d e n t i n T a b l e 4 . 7 o n p a g e 2 3 0 . K e n n ! T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f o r K e n n y ’ s w r i t i n g d u r i n g e a c h l e s s o n c l u s t e r o n h i s p r e t e s t a n d p o s t t e s t a r e l o c a t e d i n A p p e n d i x G . K e n n y ’ s m i t t e n e x p l a n a t i o n s a t t h e p r e t e s t w e r e s i m i l a r t o h i s v e r n a l e x p l a n a t i o n s a t t h e p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w . F o r i n s t a n c e , o n t h e p r e t e s t K e n n y w r o t e t h a t m o l e c u l e s ” a r e s m a l l t h i n g s w e c a n o n l y s e e w i t h a m i c r o s c o p e . . . t w o t i m e s s m a l l e r t h a n a d u s t s p e c k " , a n d t h e y m o v e i n a i r a n d r o c k . A t h i s p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w , K e n n y s a i d t h a t m o l e c u l e s " a r e s m a l l e r t h a n a s p e c k o f d u s t . . q u i t e a l i t t l e . . . m a y b e s e e u n d e r a m i c r o s c o p e “ , a n d “ t h e y m o v e a r o u n d " . K e n n y ’ s m i t t e n e x p l a n a t i o n s o n h i s p o s t t e s t w e r e s i m i l a r t o h i s m m a l e x p r e s s i o n s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . H i s s p o k e n s t a t e m e n t s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w w e r e s o m e t i m e s m o r e o r g a n i z e d a n d e l a b o r a t e t h a n h i s w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s , b u t t h e i m p o r t a n t p a r t f o r m y a n a l y s i s , h i s c o r e c o n c e p t s , w e r e s i m i l a r i n a l l i n s t a n c e s . F o r e x a m p l e , o n h i s p o s t t e s t K e n n y M m e t h a t m o l e c u l e s ' a r e t i n y p a r t i c l e s i n a i r , w a t e r a n d o t h e r t h i n g s " , a n d a r e ' t r i l l i o n s t i m e s s m a l l e r t h a n a s p e c k o f d u s t " . A t h i s p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , K e n n y s a i d t h a t m o l e c u l e s a r e ' t r i l l i o n s o f t i m e s s m a l l e r ' t h a n t h e d o t o n t h e t a b l e , a n d m o v e i n s u b s t a n c e s , l i k e “ m o v i n g s l o w e r i n w a t e r ” , a n d “ m o v e f a s t “ i n a i r . H e a d d e d m o r e i n f o r m a t i o n a b o u t m o l e c u l a r m o v e m e n t v e r b a l l y , b u t p o r t r a y e d t h e s a m e c o r e c o n c e p t s u n d e r s t a n d i n g o f m o l e c u l a r m o v e m e n t i n h i s v e r b a l e x p l a n a t i o n s a s h e d i d i n h i s p o s t t e s t w r i t i n g . 1 8 6 W i l m a K e n n y ' s p e r c e p t i o n s o f t h e w r i t i n g t a s k s w a s t h a t f r e e w r i t e s w e r e e a s y , b u t a c t i v i t y b o o k l e t w r i t i n g w a s s o m e t i m e s h a r d b e c a u s e c o m i n g u p w i t h r e a s o n s w a s s o m e t i m e s d i f f i c u l t , b u t m o s t o f t e n i t w a s e a s y . W h e n a s k e d i f h e u s e d a n y k i n d o f s t r a t e g i e s t o p u t h i s i d e a s d o w n , h e s a i d , “ I j u s t p u t t h e m d o w n . “ K e n n y f o u n d t h e h a r d e s t p a r t o f t h e w r i t i n g w a s o n a c t i v i t y b o o k q u e s t i o n s w h e r e h e h a d t o g i v e r e a s o n s . W h e n a s k e d w h e n h i s w r i t i n g i n s c i e n c e b o o k l e t s w a s e a s y , h e s a i d , “ I k n e w s o m e o f t h e a n s w e r s a n d d r a w i n g s “ . W h e n a s k e d w h y i t w a s s o m e t i m e s h a r d , h e s a i d , “ I t w a s n ’ t e a s y t o t h i n k a b o u t i t . . . t o g e t i t r i g h t ” , a n d “ i t ’ s h a r d t o w r i t e a b o u t m y t h i n k i n g . . . g i v i n g t h e r e a s o n “ . H e t h o u g h t t h a t t h e f r e e w r i t e s w e r e a l l e a s y , a n d h e s a i d h e s o m e t i m e s e n j o y e d t h e w r i t i n g h e d i d i n s c i e n c e . W h e n a s k e d i f h e l i k e d a n y o f t h e w r i t i n g , h e s a i d , “ Y e a h . . . k i n d o f . . . y e a h . . . I d o n ’ t k n o w . “ T h e f o l l o w i n g s e c t i o n s u m m a r i z e s w h a t w a s f o u n d i n K e n n y ’ s w r i t i n g f o r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d u s e o f l e a r n i n g s t r a t e g i e s i n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n s . W i n n i n g . A s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , K e n n y d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e a r u c t u r i n g . H e h a d d i f f e r e n t r e l a t i o n s h i p s a m o n g c o n c e p t s o n h i s p o s t t e s t s c h e m e « 1 2 ) , h i s s c h e m a i n v o l v e d n e w t h e o r i e s ( R 4 ) , a n d c o n s i s t e d o f m o r e v a r i e d a n d d i f f e r e n t c o r e c o n c e p t s ( R 5 ) . F o r e x a m p l e , a t t h e p r e t e s t , K e n n y s a i d t h a t p u r e i s ' n o r m a l t h i n g s t h a t y o u w i l l s e e o r f e e l . H e l i u m , s t e e l , m u d a n d s a l t w a t e r a r e n ’ t n o r m a l r e g u l a r t h i n g s t h a t y o u s e e e v e r y d a y ' . H i s c o r e c o n c e p t s f o r p u r e s e e m e d t o b e t h a t p u r e t h i n g s a r e n o r m a l a n d r e g u l a r . B y t h e p o s t t e s t , K e n n y h a d n e w c o r e c o n c e p t s : H e s a i d “ p u r e t h i n g s h a v e o n l y o n e s u b s t a n c e , a n d t h i n g s t h a t a r e n o t p u r e a r e m a d e o f t w o o r m o r e s u b s t a n c e s ' . T h e c o r e c o n c e p t s o f K e n n y ' s s c h e m a a t t h e p o s t t e s t a r e t o t a l l y 1 8 7 d i f f e r e n t . F o r t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n , K e n n y a t t a i n e d g o a l c o n c e p t i o n s 1 a n d 1 a : S o l i d s , l i q u i d s a n d g a s e s a r e m a t t e r , a n d o t h e r t h i n g s a r e n o t ; a n d p u r e s u b s t a n c e s c o n t a i n o n l y o n e k i n d o f m o l e c u l e o r s u b s t a n c e , a n d m i x t u r e s c o n t a i n m o r e t h a n o n e . H e d i d n o t a t t a i n g o a l c o n c e p t i o n 9 , t h a t a l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s . H e d i d n o t m e n t i o n t h e r e l a t i o n s h i p o f m o l e c u l e s t o p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s , e v e n d u r i n g i n s t r u c t i o n i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t . K e n n y c o m p l e t e d t h e l e s s o n c l u s t e r a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s w i t h n e w s c h e m e a b o u t t h e m e a n i n g o f p u r e a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l , a n d u s e d h i s n e w k n o w l e d g e t o c l a s s i f y r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s , t h u s d e m o n s t r a t i n g u s e o f a c o n c e p t u a l c h a n g e t h i n k i n g s t r a t e g y ( S t r a t e g y 5 , A n d e r s o n 8 . R o t h , 1 9 8 8 ) . A t t h e p o s t t e s t h e a t t e m p t e d t o c l a s s i f y r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s a c c o r d i n g t o h i s n e w d e f i n i t i o n , b u t w a s n o t v e r y s u c c e s s f u l . M a n y o f h i s c l a s s i f i c a t i o n s a r e s i m i l a r t o h i s p r e t e s t c o n c e p t i o n s . B u t o n e t h i n g t h a t h e h a d c l a s s i f i e d a s “ p u r e ” o n t h e p r e t e s t h e n o w c l a s s i f i e d a c c o r d i n g t o h i s n e w d e f i n i t i o n a s a m i x t u r e i n s t e a d ( i . e . , s m e l l ) . O n e s u b s t a n c e h e h a d c l a s s i f i e d a s “ s o m e t h i n g e l s e “ o n t h e p r e t e s t , h e n o w s e e m e d t o r e a l i z e w a s m a d e o f m o l e c u l e s , a n d t h e r e f o r e e i t h e r p u r e o r a m i x t u r e , e v e n t h o u g h h e c l a s s i f i e d i t i n c o r r e c t l y ( i . e . , s t e e l ; h e m a y n o t h a v e k n o w n t h a t s t e e l c o n t a i n s m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e ) . . W W . A f t e r i n s t r u c t i o n i n p o w e r s o f t e n a n d t h e b a s i c s o f m o l e c u l e s i n t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e l e s s o n . c l u s t e r , K e n n y d e m o n s t r a t e d a w e a k e r f o r m o f r e s t r u c t u r i n g . H e r e fi n e d h i s k n o w l e d g e o f m o l e c u l e s , b u t h i s s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g m o l e c u l e s w a s n o t e s s e n t i a l l y d i f f e r e n t i n s t r u c t u r e a t t h e p o s t t e s t t h a n i t w a s a t t h e p r e t e s t . H i s c o r e c o n c e p t s f o r u n d e r s t a n d i n g m o l e c u l e s a t t h e p r e t e s t w e r e t h a t ” m o l e c u l e s a r e s m a l l t h i n g s . . . c a n o n l y s e e w i t h m i c r o s c o p e “ , t h e y " m o v e “ , a n d m a y n e v e r 1 8 8 s t o p m o v i n g , b u t h e d i d n o t k n o w . H i s c o r e c o n c e p t s a t t h e p o s t t e s t w e r e l i m i l a r : M o l e c u l e s " a r e t i n y p a r t i c l e s i n a i r , w a t e r a n d o t h e r t h i n g s “ , t h e y m o v e i t a i r a n d r o c k , a n d n e v e r s t o p m o v i n g . H e d i d c h a n g e s o m e o f t h e c o n c e p t s v i t h i n t h e s t r u c t u r e ( h e u n d e r s t o o d n o w t h a t m o l e c u l e s n e v e r s t o p m o v i n g , l n d t h a t t h e y a r e f o u n d i n a i r , w a t e r , f o r i n s t a n c e ) , b u t h i s c o r e c o n c e p t s e m a i n e d t h e s a m e : M o l e c u l e s a r e s m a l l p i e c e s i n t h i n g s , a n d t h e y m o v e r o u n d . K e n n y u n d e r s t o o d I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s g o a l c o n c e p t i o n s 9 , 1 1 , , n d 1 2 : M o l e c u l e s a r e t o o s m a l l t o s e e , e v e n w i t h a m i c r o s c o p e ; a l l m o l e c u l e s r e c o n s t a m e m o v i n g ; a n d m o l e c u l a r m o t i o n c o n t i n u e s i n d e p e n d e n t l y o f l b s e r v a b l e m o v e m e n t . H e d i d n o t e x p r e s s t h a t h e u n d e r s t o o d g o a l o n c e p t l o n 1 0 : A l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s ( h e s t a t e s t h a t m o l e c u l e s a r e a u n d ' i n " m a t t e r , n o t t h a t t h e y “ m a k e u p “ m a t t e r ) . K e n n y m a y h a v e n d e r s t o o d t h e s e c o n c e p t i o n s , b u t h e d i d n o t m e n t i o n t h e m i n h i s p o s t t e s t i r i t i n g , o r h i s p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . K e n n y d e m o n s t r a t e d u s i n g S t r a t e g y 3 u r i n g h i s a t t e m p t s t o m a k e s e n s e o f t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s l e s s o n . H e i n d e d t o d r a w o n t e x t b o o k s c h e m a a n d " b i g w o r d s " s u c h a s t h e m o v e m e n t r i d a r r a n g e m e n t o f m o l e c u l e s i n s u b s t a n c e s , b u t h e d i d n o t u s e t h i s i f o r m a t i o n t o e x p l a i n r e a l - d e p h e n o m e n a . H e s t a t e d t h a t m o l e c u l e s a r e n y p a r t i c l e s i n a i r a n d w a t e r , a n d t h e n c l a s s i f i e d h e l i u m , s t e e l , s m e l l , m u d a n d a l t w a t e r a s s u b s t a n c e s n o t m a d e o f m o l e c u l e s . H e r e t a i n e d a r e a l - w o r l d e f i n i t i o n t h a t m o l e c u l e s a r e s m a l l a n d ' i n ' t h i n g s , m u c h l i k e h i s c o n c e p t i o n s a t t o p r e t e s t . W h a m . K e n n y d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g d u r i n g t h e t a t e s o f M a t t e r l e s s o n c l u s t e r . H e u s e d a s i m i l a r s c h e m a t o e x p l a i n s t a t e s o f l a t t e r o n t h e p o s t t e s t a s h e u s e d f o r t h e p r e t e s t , b u t h e a d d e d n e w c o r e o n c e p t s a b o u t w h a t h a p p e n s t o m o l e c u l e s w h e n s u b s t a n c e s f r e e z e , a n d n e w 1 8 9 i n c e p t s a b o u t w e i g h t c o n s e r v a t i o n i n c h a n g e s o f s t a t e ( R 2 a n d R 5 ) . K e n n y ’ s i r e c o n c e p t s a t t h e p r e t e s t w e r e t h a t w a t e r w e i g h s l e s s t h a n i c e w h e n i c e e l t s . H e h a d l i t t l e s c h e m a f o r t h e r e l a t i o n s h i p o f m o l e c u l e s t o t h e w e i g h t o f a l b s t a n c e , o r w h a t h a p p e n s d u r i n g m e l t i n g , f r e e z i n g , o r b o i l i n g . H i s c o r e i n c e p t s a t t h e p o s t t e s t c o n t a i n e d n e w c o n c e p t s a b o u t m o l e c u l a r p a t t e r n s i n l a z i n g , a n d t h e e f f e c t o f h e a t t o m a k e s o l i d s m e l t , a t l e a s t a t a m a c r o s c O p i c r e l . B y t h e p o s t t e s t K e n n y u n d e r s t o o d S t a t e s o f M a t t e r g o a l c o n c e p t i o n s 3 I d 1 4 : S u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d ; a n d t h e o n l y e f f e c t o f h e a t o n b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r . H e s h o w e d n o e v i d e n c e o f d e r s t a n d i n g t h e o t h e r g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n , 9 , , a n d 1 8 : M a t t e r i s m a d g o f m o l e c u l e s ( r a t h e r t h a n m o l e c u l e s a r e i n m a t t e r ) ; h a s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s ; d h e a t i n g a n d c o o l i n g c a u s e c h a n g e s o f s t a t e b y m a k i n g m o l e c u l e s m o v e r t e r o r s l o w e r . K e n n y d e m o n s t r a t e d t h a t h e m i g h t h a v e u s e d a l e a r n i n g a t e r t h a t a d d e d f a c t s t o h i s m e m o r y , s i n c e h e u s e d t h e c o n c e p t s d u r i n g t r u c t i o n , b u t d i d n o t c a l l u p o n t h e m t o e x p l a i n r e a l - w o r l d e v e n t s a t t h e s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , S t r a t e g y 3 . F o r e x a m p l e , d u r i n g t r u c t i o n , i n h i s S t a t e s o f M a t t e r a c t i v i t y b o o k l e t , K e n n y w r o t e t h a t w h e n i c e l t s “ m o l e c u l e s i n i c e a r e b r e a k i n g o u t o f t h e i r p a t t e r n “ , b u t o n h i s p o s t t e s t h e y w r o t e a b o u t m e l t i n g , " s o l i d i s m a d e o u t o f f r o z e n l i q u i d s o i f y o u h e a t i t w i l l I t ' . H e s e e m e d t o r e l y o n h i s r e a l - w o r l d e x p e r i e n c e s t o a n s w e r t h e p o s t t e s t i s t i o n s a b o u t m e l t i n g a n d b o i l i n g . D i m m i n g . A s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , i n y d e m o n s t r a m d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . H i s s c h e m a a t t h e p o s t t e s t w a s r e c o m p l e x , W m o r e a n d d i f f e r e n t c o r e c o n c e p t s , a n d m o r e i a m l i n e d o r g a n i z a t i o n ( R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 ) . A t t h e p r e t e s t K e n n y p o s s e s s e d 1 9 0 t t l e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g d i s s o l v i n g , h e s a i d , “ i n w a t e r s u g a r d i s a p p e a r s l l ' m e l t s s o r t 0 ? . B y t h e p o s t t e s t h e a d d e d c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l a r r e h a v i o r , a n d u s e d t h i s n e w t h e o r y t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . H e s a i d , " T h e t o l e c u l e s o f t h e w a t e r a r e h i t t i n g a g a i n s t t h e s u g a r a n d b r e a k i n g i t d o w n t o u g a r m o l e c u l e s . . . t h e w a t e r m o l e c u l e s m o v e f a s t e r i n h o t w a t e r s o t h e y h i t 1 e s u g a r h a r d e r a n d b r e a k s i t d o w n f a s t e r . “ K e n n y a t t a i n e d t h e D i s s o l v i n g l o a l c o n c e p t i o n s 1 3 , 1 4 , a n d 1 5 : M o l e c u l e s o f a s o l u t e b r e a k a w a y a n d m i x l i t h m o l e c u l e s o f a s o l v e n t ; t h e o n l y a f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e 1 e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; a n d i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r p a r t . H e d i d n o t a t t a i n g o a l c o n c e p t i o n 1 7 : S t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s . H e d i d n o t u s e t h i s o n c e p t l o n f o r a n y o f h i s w r i t t e n o r v e r b a l e x p l a n a t i o n s a f t e r i n s t r u c t i o n . e n n y c o m p l e t e d t h e d i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r w i t h a n e w s c h e m a a b o u t h o w i s s o l v i n g o c c u r s , a n d u s e d h i s k n o w l e d g e o f m o l e c u l a r b e h a v i o r t o e x p l a i n 1 e p r o c e s s , d e m o n s t r a t i n g a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y , S t r a t e g y 5 . I b e n n a L E x p a n s i n n . A f t e r i n s t r u c t i o n i n T h e r m a l E x p a n s i o n , K e n n y g a i n s h o w e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i n h i s w r i t i n g . H e p o s s e s s e d l i t t l e s c h e m a > r m o l e c u l e s a n d t h e i r r o l e i n e x p a n s i o n a n d c o n t r a c t i o n a t t h e p r e t e s t . H e a i d ' t h e h e a t e d b a l l s t a y s t h e s a m e s i z e “ a n d d i d n o t e x p l a i n h i s t h i n k i n g , b u t n s w e r e d t h a t m a y b e t h e n u m b e r o f m o l e c u l e s i n c r e a s e w h e n m e t a l i s h e a t e d . y t h e p o s t t e s t h e a d d e d c o n c e p t s f o r m o l e c u l a r b e h a v i o r w h e n s u b s t a n c e s , o t h s o l i d s a n d g a s e s , a r e h e a t e d , a n d w h y t h a t c a u s e s e x p a n s i o n . A t t h e r e t e s t , h e s a i d t h e h e a t e d i r o n b a l l w o u l d g e t l a r g e r b e c a u s e ' t h e m o l e c u l e s i n i e b a l l m o v e f a s t e r a n d p u s h e a c h o t h e r f a r t h e r a p a r t . ‘ H i s c o n c e p t u a l s y s t e m a d g r e a t e r n u m b e r s o f c o n c e p t s ( m o l e c u l e s a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r , R 1 ) , h i s n o w l e d g e w a s r e l a t e d t o p r i n c i p l e s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r a n d e x p a n s i o n { P 8 } . a ? : 5 : S c i r a t e i f f a t t e r 2 r a n g e : i n h e a t — e r . fl e a s i n t : 3 0 5 % ” . l " L U s c r a m a { e n u y l m ‘ u u n z n 4 n s ® m u t a n t - u m l 5 a u t i s t i c - s 1 9 1 ( R 3 ) , a n d i n v o l v e d n e w c o r e c o n c e p t s a b o u t w h e n a n d w h y s u b s t a n c e s e x p a n d ( R 5 ) . K e n n y a t t a i n e d T h e r m a l E x p a n s i o n g o a l c o n c e p t i o n s 3 , 1 4 , a n d 1 5 : S u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d ; t h e e f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; a n d i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t . H e d i d n o t u s e g o a l c o n c e p t i o n 1 7 a b o u t d i f f e r e n t m o l e c u l a r a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n i n d i f f e r e n t s t a t e s f o r a n y o f h i s e x p l a n a t i o n s a f t e r i n s t r u c t i o n . B e c a u s e K e n n y u s e d h i s n e w k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r n h e a t e d s u b s t a n c e s t o e x p l a i n t h e r m a l e x p a n s i o n , a n d i n c o r p o r a t e d t h e s e d e a s i n t o h i s c o n c e p t u a l s t r u c t u r e f o r t h e r m a l e x p a n s i o n , h e d e m o n s t r a t e d a : o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y , u s i n g n e w k n o w l e d g e t o c h a n g e h i s s c h e m a a n d i n t e g r a t e i t i n t o h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , S t r a t e g y 5 . I n T a b l e 4 . 2 T A B L E 4 . 2 [ m e e t - i d w z w s w r r e l i m k o l - o l . b d d o u n ' l 3 G o a l - 1 1 . 1 2 w a g u s e t o c o l - i i l i e - 9 . 1 0 b u t l i t e r R Z R S ® “ n o t e b o o k - I . “ 5 G o a l - 3 . 1 4 t o c a n t - i I t o - 9 . 1 7 . 1 0 D i s s o l v i n g H 1 8 2 8 4 “ M d - d e b “ 5 B o d - 1 3 . 1 4 . 1 5 8 5 ( i s s o l v i n g [ l o - 1 7 T W E s p w e B l 8 3 $ l i t t l - m f o r n o b { i t o u t : 5 G o d - 3 . 1 4 . 1 5 1 9 2 : e n n y ’ s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d l e a r n i n g t t r a t e g y u s e d e m o n s t r a t e d i n h i s w r i t i n g a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s a r e l u m m a r i z e d . 2 2 m l T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s c o n s t r u c t e d f r o m C a r o l ’ s w r i t i n g a b o u t l e r i d e a s a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s p r e t e s t a n d p o s t t e s t a r e l o c a t e d i n i p p e n d i x G . C a r o l ’ s w r i t t e n e x p l a n a t i o n s a t t h e p r e t e s t w e r e s i m i l a r t o h e r e r b a l e x p r e s s i o n s a t t h e p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w . F o r i n s t a n c e , s h e w r o t e t h e a l l o w i n g a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s o n t h e p r e t e s t : " P u r e i s c l e a n o r s o m e t h i n g e a t i s o n l y o n e t h i n g . M i x t u r e h a s a l o t o f t h i n g s p u t t o g e t h e r t o m a k e i t . “ ’ e r b a l l y , d u r i n g t h e p r o - c l i n i c a l i n t e r v i e w s h e s a i d t h e f o l l o w i n g a b o u t p u r e a n d l i x t u r e s : “ P u r e . . . l ’ m n o t s u r e . . . b u t p o l l u t i o n i s a m i x t u r e o f g a r b a g e a n d g a s n d s t u f f . . . s o m e t h i n g i n t h e a i r . “ I n b o t h c a s e s s h e s e e m e d n o t s u r e w h a t u r e i s , a n d s h o w e d t h a t s h e t h o u g h t m i x t u r e s c o n t a i n e d t h i n g s m i x e d > g e t h e r . O n h e r p o s t t e s t , C a r o l s a i d t h e f o l l o w i n g a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s : 3 u r e t h i n g s a r e c l e a n a n d ’ s o m e t i m e s ’ s a f e . M i x t u r e s a r e d i r t y a n d ’ m o s t l y ’ n s a f e . ’ E v e n t h o u g h a t h e r p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , s h e a d d e d m o r e d e t a i l s , e r c o r e c o n c e p t s s e e m e d t o b e s i m i l a r . S h e s a i d , “ P u r e . . . I ’ m n o t s u r e w h a t i s . . . i t ’ s t h e o p p o s i t e o f m i x t u r e , a n d p o l l u t i o n i s a m i x t u r e o f m a t t e r " . l i x t u r e s a r e “ p o l l u t i o n “ o r p o s s i b l y d i r t y a n d u n s a f e . P u r e i s t h e o p p o s i t e . H e r p o k e n s t a t e m e n t s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w w e r e s o m e t i m e s m o r e r g a n i z e d t h a n h e r w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s , b u t n o t u s u a l l y , a n d h e r c o r e o n c e p t s , w e r e s i m i l a r i n a l l i n s t a n c e s . W m . C a r o l d i d n o t m u c h l i k e t o w r i t e , b u t r o u l d d o i t f o r a g r a d e . S h e h a d w r i t t e n s t o r i e s a n d d o n e s o m e s c t h w r i t i n g w e r e t r . i d e a s . 8 i i ' t e . l l m e a l l l i f t i n g . r m a n d 3 5 m i f I ' 3 5 9 5 ? : t a t d a y d e a s d o 1 9 3 > e f o r e t h e s i x t h g r a d e . C a r o l s t a t e d t h a t i t w a s h a r d f o r h e r t o w r i t e a b o u t h e r d e a s . S h e w r o t e l e t t e r s t o f r i e n d s , s h e s a i d , " I f I d o n ’ t h a v e t o w r i t e I d o n ’ t v r i t e . I w r i t e l e t t e r s t o f r i e n d s b e c a u s e I h a v e t o r e s p o n d b a c k . " C a r o l f o u n d i o n s o f t h e w r i t i n g s h e d i d i n s c i e n c e v e r y e a s y . A n d s h e d i d n o t e n j o y t h e v r i t i n g . S h e s t a t e d t h a t o n c e s h e h a d t h e i d e a s s h e c o u l d w r i t e t h e m d o w n . i n d o n c e s h e h a d t h e i d e a s , s h e h a d n o t r o u b l e w r i t i n g t h e m d o w n . W h e n i s k e d i f h a v i n g t o w r i t e i n t e r f e r e d w i t h h e r i d e a s , s h e s a i d ’ N o ’ . H e r d i f f i c u l t y w a s g e t t i n g t h e i d e a s i n t h e f i r s t p l a c e , a n d f e e l i n g l i k e ' I w a s n ’ t r e a l l y t h i n k i n g h a t d a y o r s o m e t h i n g “ . O n c e s h e h a d t h o u g h t o f i d e a s , s h e j u s t p u t s ” m y t e a s d o w n " . O n a n o t h e r o c c a s i o n s h e s t a t e d t h a t t h e f r e e w r i t e s w e r e e a s y . n d s o m e t i m e s s h e l i k e d t h e m . S h e f e l t t h e s a m e f o r s o m e o f t h e q u i z z e s r h e n s h e a l r e a d y k n e w t h e i n f o r m a t i o n . C a r o l h a d d o n e s o m e f r e e w r i t i n g i n 1 e p a s t , b u t n o j o u r n a l w r i t i n g . S h e t h o u g h t t h a t e x p l a i n i n g i n s c i e n c e , i n e n e r a l , w a s n o t d i f f i c u l t . W h e n a s k e d w h i c h f r e e w r i t e s e e m e d h a r d e r , s h e a i d , “ T h a t o n e w a s h a r d e r [ t h e s n o w b a l l m e l t i n g l ’ . W h e n a s k e d w h y , s h e s a i d , k n e w a l o t m o r e a b o u t t h i s [ m o l e c u l e w r i t i n g ] ' . S h e s a i d i t w a s e a s i e r t o t h i n k f i d e a s t o e x p l a i n w h a t m o l e c u l e s w e r e t o h e r d a d t h a n t o e x p l a i n w h y a n o w b a l l m e l t s , b e c a u s e s h e k n e w m o r e a b o u t m o l e c u l e s t h a n s h e k n e w a b o u t i o l e c u l e s i n t h e m e l t i n g p r o c e s s . S h e t h o u g h t o f h e r s e l f a s g o o d a t s c i e n c e , r i d g o o d a t w r i t i n g , e v e n t h o u g h w r i t i n g w a s n o t o n e o f h e r f a v o r i t e a c t i v i t i e s . s u m m a r i z e t h e e v i d e n c e f o r C a r o l ’ s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n l t a i n r n e n t , a n d u s e o f l e a r n i n g s t r a t e g i e s i n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n s . M W . A s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n i n t h e P u r e u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , C a r o l d e m o n s t r a t e d w e a k s t r u c t u r i n g . S h e s h o w e d l i t t l e c h a n g e o f s c h e m a f r o m t h e p r e t e s t a t t h e a s t t e s t : P u r e t h i n g s a r e c l e a n a n d s a f e , o t h e r t h i n g s a r e n o t ( W 2 , W 6 ) . I n m a : t h e p o s t t e : i e r i d i r e c t s u c h t i r e s n o t t o g e t h e r i t r u s t y u n s e t ” s t - . c t i o n a b o u t i b o o m q u e s t i o n s . W U s u b s t a n i t h a t g o a l c o n e s i t B u t s h e d i d i t N ' 8 m a t t e r . l 1 9 4 f a c t , a t t h e p o s t t e s t s h e a b a n d o n e d t h e p a r t s o f h e r p r e t e s t c o n c e p t i o n s t h a t w e r e c o r r e c t , s u c h a s h e r s t a t e m e n t a t t h e p r e t e s t t h a t m i x t u r e s w e r e " a l o t o f t h i n g s p u t t o g e t h e r . “ A t t h e p o s t t e s t s h e s a i d t h i n g s t h a t a r e n o t p u r e a r e “ d i r t y a n d m o s t l y u n s a f e “ . C a r o l u s e d t h e n e w i n f o r m a t i o n p r e s e n t e d i n t h e i n s t r u c t i o n a b o u t m a t t e r , p u r e a n d m i x t u r e s t o c o r r e c t l y a n s w e r t h e a c t i v i t y b o o k l e t q u e s t i o n s , b u t d i d n o t u s e t h i s k n o w l e d g e t o a n s w e r q u e s t i o n s a b o u t r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s o n t h e p o s t t e s t , o r t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . C a r o l a t t a i n e d g o a l c o n c e p t i o n 9 : A l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s , a n d n o n - m a t t e r i s n o t . B u t s h e d i d n o t a t t a i n g o a l c o n c e p t i o n s 1 a n d 1 a , t h a t s o l i d s , l i q u i d s , a n d g a s e s a r e m a t t e r , a n d o t h e r t h i n g s a r e n o t ; a n d p u r e m e a n s m a d e o f o n e s u b s t a n c e , a n d m i x t u r e m e a n s m a d e o f m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e : S h e s t a i n e d t h e n o t i o n s t h a t h e a t a n d l i g h t a r e m a t t e r a t t h e p o s t t e s t , e v e n t h o u g h u r i n g i n s t r u c t i o n s h e s t a t e d t h a t l i g h t w a s n o t m a t t e r , a n d s h e r e t a i n e d h e r a l - w o r l d c o n c e p t i o n o f p u r e a s “ c l e a n “ . C a r o l c o m p l e t e d t h e l e s s o n c l u s t e r l o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s w i t h s i m i l a r s c h e m a a b o u t t h e m e a n i n g o f r e , a n d d i d n o t u s e n e w k n o w l e d g e t o c l a s s i f y r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s . S h e ' r e o r g a n i z e h e r d o m a i n k n o w l e d g e ( W 6 ) , a n d s h e d e m o n s t r a t e d t h a t s h e l h t h a v e u s e d S t r a t e g y 3 ( A n d e r s o n & R o t h , 1 9 8 8 ) , s e p a r a t i n g i n s t r u c t i o n a l w l e d g e f r o m r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , u s i n g i n s t r u c t i o n a l k n o w l e d g e t o v a r a c t i v i t y b o o k q u e s t i o n s , a n d r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o a n s w e r q u e s t i o n s i t r e a l - w o r l d p h e n o m e n a . W e : A f t e r i n s t r u c t i o n i n p o w e r s o f t e n a n d t h e s o f m o l e c u l e s i n t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e l e s s o n c l u s t e r , C a r o l n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . S h e c h a n g e d h e r c o r e c o n c e p t s f r o m L i t e s b e i n g t i n y a n d m o v i n g i n a i r a n d l i q u i d , b u t n o t s o l i d s , t o s t a t i n g t h a t 1 1 6 8 m a k e u p s u b s t a n c e s , a n d m a t t e r ( R 5 ) . . S h e c o r r e c t l y r e l a t e d t h e i r m e n d m o v e m W i n n e r 1 2 A l l m a t t e r l s r m i t o s e s , e v e n W h i c h o n 1 9 5 s i z e , a n d m o v e m e n t , a n d u s e d h e r n e w k n o w l e d g e t o r e c l a s s i f y r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s c o r r e c t l y ( R 1 , R 2 ) . C a r o l a t t a i n e d g o a l c o n c e p t i o n s 9 , 1 0 , 1 1 , a n d 1 2 : A l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s , a n d n o n - m a t t e r i s n o t ; m o l e c u l e s a r e t o o s m a l l t o s e e , e v e n w i t h a m i c r o s c o p e ; a l l m o l e c u l e s a r e c o n s t a m l y m o v i n g ; a n d m o l e c u l a r m o t i o n c o n t i n u e s i n d e p e n d e m e o f o b s e r v a b l e m o v e m e n t . C a r o l d e m o n s t r a t e d u s i n g S t r a t e g y 5 d u r i n g h e r a t t e m p t s t o m a k e s e n s e o f t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s l e s s o n . S h e a d d e d n e w i d e a s a b o u t m a t t e r b e i n g m a d e o f m o l e c u l e s t o h e r s c h e m a , a n d u s e d t h i s i n f o r m a t i o n t o e x p l a i n r e a l - w o r l d p h e n o m e n a . F o r e x a m p l e , a t t h e p o s t t e s t C a r o l s a i d , “ M o l e c u l e s a r e w h a t m a k e s u p t h e s u b s t a n c e , l i k e w a t e r m o l e c u l e s a n d s a l t m o l e c u l e s “ , a n d s h e p r o c e e d e d t o c l a s s i f y a l l o f t h e s u b s t a n c e s c o r r e c t l y ( i . e . , a i r , h e l i u m , s t e e l , w a t e r , s m e l l , m u d , a n d s a l t w a t e r a r e m a d e o f m o l e c u l e s ; h e a t a n d l i g h t a r e n o t ) . W e i . C a r o l d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g d u r i n g t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n c l u s t e r . S h e c h a n g e d h e r c o r e c o n c e p t s a b o u t c h a n g e o f w e i g h t i n s t a t e c h a n g e s ( R 5 ) , a n d t h e r o l e o f m o l e c u l a r b e h a v i o r w h e n s u b s t a n c e s c h a n g e s t a t e ( R 2 , R 4 ) . A t t h e p r e t e s t s h e s a i d t h a t w h e n i c e m e l t s , t h e w a t e r w o u l d w e i g h l e s s t h a n t h e i c e b e c a u s e " l i q u i d h a s m o r e w e i g h t t h a n a s o l i d . . . w h e n a s o l i d i s m e l t e d i t w o u l d w e i g h m o r e b e c a u s e t h e r e a r e m o r e m o l e c u l e s b e c a u s e i t i s h o t a i r p u s h i n g t h e m o l e c u l e s t o m a k e t h e s o l i d s p r e a d i n t o t i n y p i e c e s “ . H e r c o r e c o n c e p t s a t t h e p r e t e s t w e r e t h a t s o l i d s t h a t m e l t h a v e m o r e m o l e c u l e s , a n d t h e r e f o r e , w o u l d w e i g h m o r e . B y t h e p o s t t e s t , C a r o l ’ s c o r e c o n c e p t s w e r e t h a t w h e n s o l i d s m e l t , t h e l i q u i d w e i g h s t h e s a m e , b e c a u s e t h e r e i s ' s t i l l t h e s a m e a m o u n t o f m o l e c u l e s . " S h e a d d e d c o n c e p t i o n s a b o u t m a t t e r b e i n g c o n s e r v e d w h e n a s u b s t a n c e c h a n g e s s t a t e . S h e a l s o a d d e d m o l e c u l a r m o v e m e n t t o h e r s c h e m a , ’ m o l e c u l e s i n h o t w a t e r r e s t a t e “ . B u l l m o r e p r i o r k n c s e a t e d u n a b l e t c W h e n e v e r s e a m i n g m I m i t h e m o l e b e s t s e l l e r s i s e “ W m h i s M " 0 1 s e e m . 1 9 6 m o v e f a s t e r “ . B u t C a r o l s e e m e d t o m e n t i o n m o l e c u l a r m o v e m e n t a n d ' a t t a c h " i t t o h e r p r i o r k n o w l e d g e a b o u t c h a n g e s o f s t a t e . I n s o m e i n s t a n c e s , s h e s e e m e d u n a b l e t o g o b e y o n d t a l k i n g a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r t o h o w m o l e c u l a r b e h a v i o r a p p l i e s t o c h a n g e s o f s t a t e . F o r i n s t a n c e , s h e s a i d w h e n e x p l a i n i n g m a k i n g t h a t e n o u g h h e a t [ o n a s u b s t a n c e ] c a u s e s m e l t i n g [ b e c a u s e ] t h e m o l e c u l e s i n a s o l i d a r e m o v i n g f a r t h e r a p a r t a n d w o r k i n g f a s t e r b e c a u s e t h e r e i s e n o u g h h e a t t o m a k e i t m e l t . " S h e c o u l d s t a t e t h e c o r r e c t t e r m i n o l o g y , t h a t h e a t i n g c a u s e s m o l e c u l e s t o m o v e f a s t e r a n d m o v e a p a r t , b u t s h e d i d n o t s e e m t o a p p l y t h i s i n f o r m a t i o n t o e x p l a i n w h y t h e s u b s t a n c e c h a n g e d s t a t e . O n t h e s a m e s u b j e c t d u r i n g t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , C a r o l t a l k e d a b o u t i c e m e l t i n g , a n d s a i d i t m e l t s ” a s a r e s u l t o f h e a t ’ , a n d t h a t ' m o l e c u l e s c o m e o u t o f t h e i r r i g i d p a t t e r n " . S h e u s e d t h e t e r m s f r o m i n s t r u c t i o n t o e x p l a i n t h e p h e n o m e n o n , b u t d i d n o t r e l a t e h e a t ’ s e f f e c t o n m o l e c u l a r m o v e m e n t t o t h e c h a n g e s i n s u b s t a n c e . H e r i d e a s s e e m e d s t a t i c . S h e s t a t e d t h a t t h e r e i s “ m o r e s p a c e b e t w e e n t h e m o l e c u l e s i n i c e " , b u t s h e d i d n o t k n o w w h y , t h a t w h e n i c e i s h e a t e d t h e “ m o l e c u l e s c o m e o u t o f t h e i r r i g i d p a t t e r n ” , a n d i n w a t e r t h e " m o l e c u l e s a r e b u m p i n g a n d s l i d i n g p a s t e a c h o t h e r “ , b u t s h e s e e m e d u n a b l e t o e x p l a i n h o w t h e m o l e c u l a r c h a n g e s e f f e c t e d t h e c h a n g e s o f s t a t e o f s u b s t a n c e s - « s o m e h o w h e a t i n f l u e n c e d i t , a n d m o l e c u l a r a r r a n g e m e n t c h a n g e d , b u t s h e d i d n o t c o n n e c t t h e t w o o c c u r r e n c e s v e r y w e l l . C a r o l l e a r n e d t h e w o r d s t h a t f i t t h e q u e s t i o n s a c c e p t a b l y , b u t d i d n o t m a k e m o r e c o m p l e t e c o n n e c t i o n s t o a c c o m m i s h c o n c e p t u a l c h a n g e t h a t w a s u s e f u l t o h e r u n d e r s t a n d i n g . C a r o l s e e m e d u n a b l e t o a n n l y h e r n e w k n o w l e d g e t o u n d e r s t a n d i n g c h a n g e o f s t a t e . C a r o l u n d e r s t o o d g o a l c o n c e p t i o n s 2 , 3 , 9 , 1 4 , a n d 1 8 : M a t t e r i s c o n s e r v e d i n a l l p h y s i c a l c h a n g e s ; s u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d ; a l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s , n o n - m a t t e r i s n o t ; t h e o n l y e f f e c t o f 1 9 7 h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; a n d h e a t i n g a n d c o o l i n g c a u s e c h a n g e s o f s t a t e b y m a k i n g m o l e c u l e s m o v e f a s t e r o r s l o w e r . S h e s h o w e d n o e v i d e n c e o f u n d e r s t a n d i n g t h e o t h e r g o a l c o n c e p t i o n f o r t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n , 1 7 : S t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s . C a r o l d e m o n s t r a t e d t h a t s h e m i g h t h a v e u s e d a l e a r n i n g s t r a t e g y t h a t a d d e d f a c t s t o h e r m e m o r y , s i n c e s h e u s e d t h e c o n c e p t s d u r i n g i n s t r u c t i o n , a n d s t a t e d t h e m a t t h e p o s t t e s t , b u t d i d n o t u s e t h e f a c t s e f f e c t i v e l y t o e x p l a i n r e a l - w o r l d e v e n t s a t t h e p o s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , S t r a t e g y 3 . Q i e e e M n g . A s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , C a r o l d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . C a r o l b e g a n t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t w i t h l i t t l e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g d i s s o l v i n g , e x c e p t t h a t t h e ” s u g a r g o e s i n t o t h e b o t t o m o f t h e g l a s s “ . B y t h e p o s t t e s t , C a r o l a d d e d m o r e a n d d i f f e r e n t c o r e c o n c e p t s , m o l e c u l e s a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r , a n d m o r e s t r e a m l i n e d o r g a n i z a t i o n t o h e r u n d e r s t a n d i n g o f d i s s o l v i n g ( R 2 , R 4 , R 5 ) . F o r i n s t a n c e , o n h e r p o s t t e s t , s h e d e s c r i b e d d i s s o l v i n g a s s u c h , ” t h e m o l e c u l e s o f w a t e r b r e a k s t h e s u g a r u p i n t o t i n y m o l e c u l e s . T h e s u g a r m i x e s w i t h t h e w a t e r . S u g a r d i s s o l v e s f a s t e r i n h o t w a t e r b e c a u s e t h e m o l e c u l e s o f t h e h o t w a t e r a r e m o v i n g f a s t e r , h i t t i n g b u m p i n g a n d s l i d i n g b r e a k i n g t h e s u g a r u p . ” C a r o l u n d e r s t o o d t h e d i s s o l v i n g g o a l c o n c e p t i o n s 1 3 , 1 4 , a n d 1 5 : M o l e c u l e s o f a s o l u t e b r e a k a w a y a n d m i x w i t h m o l e c u l e s o f a s o l v e n t ; t h e o n l y a f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; a n d i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t . S h e d i d n o t u n d e r s t a n d g o a l c o n c e p t i o n 1 7 , t h a t s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s . S h e d i d n o t u s e t h i s c o n c e p t i o n f o r a n y o f h e r w r i t t e n o r v e r b a l e x p l a n a t i o n s a f t e r i n s t r u c t i o n . C a r o l c o m p l e t e d t h e d i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r 1 9 8 w i t h a n e w s c h e m a a b o u t h o w d i s s o l v i n g o c c u r s , a n d u s e d h e r k n o w l e d g e o f m o l e c u l a r b e h a v i o r t o e x p l a i n t h e p r o c e s s , d e m o n s t r a t i n g a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y , S t r a t e g y 5 , u s i n g h e r n e w k n o w l e d g e t o c h a n g e h e r s c h e m a , a n d i n t e g r a t i n g n e w k n o w l e d g e w i t h h e r r e a l - w o r l d p r i o r k n o w l e d g e . I n e n n a L E x p a n e i e n . A f t e r i n s t r u c t i o n i n T h e r m a l E x p a n s i o n , C a r o l a g a i n s h o w e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i n h e r w r i t i n g . S h e p o s s e s s e d l i t t l e s c h e m a f o r m o l e c u l e s a n d t h e i r r o l e i n e x p a n s i o n a n d c o n t r a c t i o n a t t h e p r e t e s t . S h e s a i d t h a t a h e a t e d m e t a l b a l l w o u l d s t a y t h e s a m e s i z e , b e c a u s e ” i f i t d i d n ’ t m e l t , h o w c o u l d i t g e t s m a l l e r ? i t w o u l d n o t g e t l a r g e r , s o i t w o u l d h a v e t o s t a y t h e s a m e s i z e “ . B y t h e p o s t t e s t s h e a d d e d c o n c e p t s f o r m o l e c u l a r b e h a v i o r w h e n s u b s t a n c e s , b o t h s o l i d s a n d g a s e s , a r e h e a t e d , a n d w h y t h a t c a u s e s e x p a n s i o n . S h e w a s a b l e t o e x p l a i n t h a t w h e n a m e t a l b a l l i s h e a t e d i t w o u l d g e t l a r g e r , b e c a u s e ” t h e m o l e c u l e s o f t h e m e t a l b a l l a r e m o v i n g f a s t e r a n d f a r t h e r a p a r t . T h e s o l i d m e t a l b a l l t h e n g e t s l a r g e r " . S h e n o w p o s s e s s e d d i f f e r e n t r e l a t i o n s b e t w e e n c o n c e p t s , a n d n e w d o m a i n s ( R 2 ) , h e r k n o w l e d g e w a s r e l a t e d t o t h e o r i e s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r a n d e x p a n s i o n ( R 4 ) , a n d i n v o l v e d n e w c o r e c o n c e p t s a b o u t w h e n a n d w h y s u b s t a n c e s e x p a n d ( R 5 ) . C a r o l u n d e r s t o o d t h e r m a l e x p a n s i o n g o a l c o n c e p t i o n s 3 , 1 4 , a n d 1 5 : S u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d ; t h e e f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; a n d i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t . S h e d i d n o t u s e g o a l c o n c e p t i o n 1 7 a b o u t d i f f e r e n t s t a t e s o f m a t t e r 1 9 9 T A B L E 4 . 3 s n i d e - i i L e s s o n 3 ' s u m G o a l C o r - c o m l “ o u c h - m g N o t e s A l t . C a m q p u e t . l i s t w e r e w e e k w : r e a l - i t w i t h r e a l i 3 s u i n g n o - 1 t i t l e t o H o t B 1 B 2 B S r e s t s k f o r s c a t t e r ] n o n , n o b G o a l - 9 , 1 0 , 1 1 , 1 2 u s e : t o c a n ! r e a l - w o r l d 5 m m a s . ; s I s l e t H a t t e r n 2 n 4 n 5 ® M m , m t o m m 3 a l t - 1 2 5 3 . 1 1 . 1 4 . 1 9 O M n e w c o n c e p t s a b o u t s u g a r i t G o a l - 1 3 . 1 4 . 1 5 H 2 H 4 8 5 ® w a t e r : u s e : t o e n r i c h 5 I l a - 1 7 T h e r m a l 5 " , B I 8 2 8 4 B S n o e c h o - e f o r e x p ; n e t s ; u s e : 5 5 0 ‘ 3 3 4 0 1 5 b e i n g d u e t o m o l e c u l a r a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n f o r a n y o f h e r e x p l a n a t i o n s a f t e r i n s t r u c t i o n . B e c a u s e C a r o l u s e d h e r n e w k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n h e a t e d s u b s t a n c e s t o e x p l a i n t h e r m a l e x p a n s i o n , a n d i n c o r p o r a t e d t h e s e i d e a s i n t o h e r c o n c e p t u a l s t r u c t u r e f o r t h e r m a l e x p a n s i o n , s h e d e m o n s t r a t e d a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y , u s i n g n e w k n o w l e d g e t o c h a n g e h e r s c h e m a a n d i n t e g r a t e i t i n t o h e r . r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , S t r a t e g y 5 . T a b l e 4 . 3 i s a c h a r t s u m m a r y o f C a r o l ’ s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d l e a r n i n g s t r a t e g y u s e d e m o n s t r a t e d i n h e r w r i t i n g a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s . M e l i n d a T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r M e l i n d a ’ s w r i t i n g a b o u t h e r i d e a s a c r o s s t h e l e s s o n u n i t o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t a r e l o c a t e d i n A p p e n d i x G . w L M e . c h h e « e : m l e e s e c ' r r W e ” 3 : “ e n 3 0 $ ” 1 1 5 n o g t " e 5 s h o e 1 3 0 5 1 c R S I i s . n , 2 0 0 M e l i n d a ’ s w r i t t e n e x p l a n a t i o n s a t t h e p r e t e s t m a t c h e d h e r v e r b a l e x p l a n a t i o n s b e f o r e i n s t r u c t i o n , a n d h e r w r i t t e n e x p l a n a t i o n s o n t h e p o s t t e s t w e r e s i m i l a r t o h e r v e r b a l e x p r e s s i o n s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . B e f o r e i n s t r u c t i o n M e l i n d a w r o t e t h e f o l l o w i n g a b o u t c h a n g e s o f s t a t e : ” S o l i d w a t e r w e i g h s m o r e “ t h a n i c e b e c a u s e ” m o l e c u l e s o f w a t e r s l o w d o w n f r o m c o o l i n g t o b e c o m e i c e ” , a n d t h e b u b b l e s i n b o i l i n g w a t e r a r e ” h o t a i r ” . D u r i n g t h e p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w , s h e s a i d , ” m o l e c u l e s i n w a t e r a r e f r e e , a n d m o v e m o r e ” , a n d t h e b u b b l e s i n b o i l i n g w a t e r a r e ” h o t a i r . “ H e r s p o k e n s t a t e m e n t s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w w e r e s o m e t i m e s m o r e e l a b o r a t e a n d c o n t a i n e d m o r e s i d e c o m m e n t s t h a n h e r w r i t t e n e x p l a n a t i o n s , b u t h e r c o r e c o n c e p t s , w e r e s i m i l a r i n a l l i n s t a n c e s . A t t h e p o s t t e s t s h e w r o t e t h e f o l l o w i n g a b o u t c h a n g e s o f s t a t e . S h e m e t h a t w h e n s o l i d s a r e h e a t e d ” t h e m o l e c u l e s p u s h e a c h o t h e r f a r t h e r a p a r t a s t h e s o l i d g e t s h o t t e r . “ A t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s h e s a i d a b o u t m e l t i n g i c e : l i s t : “ s m e g m m s fi m w i t h ; 0 t e m p e r a t u r e c h a n g e m a k e s i t w a r m u p a l i t t l e b i t , a n d t h a t m a k e s t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r a n d f a r t h e r a p a r t , a n d f i n a l l y t h e j u s t a r e m o v i n g s o f a s t t h a t t h e y k i n d o f p u s h e a c h o t h e r f a r t r e n o u g h a p a r t t h a t i t ’ s a l i q u i d n o w . I n b o t h c a s e s , h e r c o r e c o n c e p t s s e e m e d t o b e t h a t s o l i d s m e l t f r o m t h e e f f e c t o f h e a t , c a u s i n g t h e m o l e c u l e s t o m o v e f a r t h e r a p a r t ( a n d f a s t e r , s i n c e s h e w r o t e t h i s i n o t h e r a r e a s o f h e r p o s t t e s t , a n d s a i d i t v e r b a l l y i n h e r p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w ) . W W W . M e l i n d a p e r c e i v e d t h a t t h e w r i t i n g t a s k s w e r e b e t w e e n e a s y a n d h a r d . ” Y o u h a d t o t h i n k a b o u t i t . . . " M e l i n d a s t a t e d t h a t s h e h a d w r i t t e n a l o t i n p r e v i o u s s c h o o l i n g , a n d f e l t c o m f o r t a b l e w i t h w r i t i n g h e r i d e a s . S h e l i k e d t o w r i t e s t o r i e s , b u t s a i d ” s o m e t i m e s I t e n d t o r a r n b l e l ” M e l i n d a p a r t i c u l a r l y t h o u g h t t h a t h e r i n a b i l i t y t o ” t h i n k o f a n i d e a t h a t 2 0 1 w a s o r i g i n a l , t h a t w a s h a r d . O n c e I h a d i d e a s , t h e y w e r e n o t h a r d t o p u t d o w n ” . S o m e t i m e s s h e f o u n d t h e w r i t i n g t a s k s d i f f i c u l t b e c a u s e ” I w a n t e d t o t h i n k o f s o m e t h i n g b u t i t w o n ’ t c o m e u p l . . I t ’ s i n t h e r e . . . I c a n ’ t p u l l i t o u t ” . W h e n a s k e d w h a t w a s t h e h a r d e s t p a r t o f t h e w r i t i n g t a s k s , M e l i n d a a n s w e r e d , ” G e t t i n g t h e w o r d s d o w n . T o f i n d t h e r i g h t w o r d s t o d o i t . . . l i k e I k n o w w h a t i s h a p p e n i n g , b u t I d o n ’ t k n o w h o w t o s a y i t “ . W h e n a s k e d h o w s h e l i k e d t h e w r i t i n g a c t i v i t i e s , M e l i n d a s a i d s h e f o u n d t h e f r e e w r i t e s p r e t t y e a s y , b e c a u s e ” I f o u n d I c o u l d t h i n k a b o u t i t p r e t t y w e l l , a n d I c o u l d c o n c e n t r a t e , a n d t h e n I j u s t w r o t e i t d o w n ” . A b o u t t h e a c t i v i t y b o o k l e t s s h e s a i d , ” I e s p e c i a l l y l i k e i t w h e n t h e y a s k y o u t o e x p l a i n s o m e t h i n g t h a t h a p p e n e d , l i k e a t t h e e n d o f o n e o f t h o s e t h e r m o m e t e r t h i n g s t h a t w e d i d . . . w h y d i d t h i s h a p p e n ? . . . w h y d i d t h i s h a p p e n ? . . b e c a u s e I ’ m b e t t e r w i t h e x p l a n a t i o n s t h a n I a m w i t h i d e a s l " . T o M e l i n d a i t s e e m e d d i f f i c u l t t o c o m e u p w i t h g u e s s e s a b o u t w h a t s o m e t h i n g w a s , o r h e r o w n t h o u g h t s a b o u t s c i e n t i f i c p h e n o m e n a b e f o r e i n s t r u c t i o n . O n c e s h e h a d e x p e r i e n c e d t h e i n s t r u c t i o n , w r i t i n g h e r i d e a s w a s n o t d i f f i c u l t a f t e r s h e g o t h e r i d e a s s t r a i g h t . M e l i n d a ’ s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , c o n c e p t u a l g o a l a t t a i n m e n t , a n d l e a r n i n g s t r a t e g i e s a r e p r e s e n t e d i n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n s . W . A s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , M e l i n d a d e m o n s t r a t e d w e a k r e s t r u c t u r i n g . S h e s h o w e d l i t t l e c h a n g e o f s c h e m a f r o m t h e p r e t e s t a t t h e p o s t t e s t : A t t h e p r e t e s t s h e s a i d p u r e t h i n g s a r e m a d e o f o n e t h i n g , a n d m i x t u r e i s a “ b u n c h o f s t u f f a l l m i x e d t o g e t h e r ” ; a n d a t t h e p o s t t e s t , s h e s a i d t h a t p u r e h a v e o n l y o n e k i n d o f m o l e c u l e s , a n d m i x t u r e s h a v e t w o o r m o r e k i n d s o f m o l e c u l e s . S h e d i d r e f i n e h e r s c h e m a ( W 6 ) , b u t h e r c o r e c o n c e p t s w e r e t h e s a m e ( W 7 ) , a n d s h e p c s s e s s e d s o m e p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a f o r 2 0 2 u n d e r s t a n d i n g a t t h e p r e t e s t ( W 8 ) . S h e a l r e a d y s e e m e d t o u n d e r s t a n d t h a t p u r e t h i n g s c o n s i s t o f o n e s u b s t a n c e , a n d m i x t u r e s c o n t a i n m o r e t h a n o n e . S h e a d d e d m o l e c u l e s t o h e r u n d e r s t a n d i n g o f w h a t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s a r e , w h i c h g a v e h e r g r e a t e r n u m b e r s o f c o n c e p t s ( R 1 ) , b u t h e r s t r u c t u r e w a s e s s e n t i a l l y t h e s a m e . M e l i n d a u s e d h e r n e w k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l e s , a n d i n c o r p o r a t e d t h e m i n t o h e r e x i s t i n g s c h e m a . M e l i n d a a t t a i n e d g o a l c o n c e p t i o n s 1 , 1 a , a n d 9 : S o l i d s , l i q u i d s a n d g a s e s a r e m a t t e r , o t h e r t h i n g s a r e n o t ; p u r e s u b s t a n c e s c o n t a i n o n l y o n e k i n d o f s u b s t a n c e o r m o l e c u l e , a n d m i x t u r e s c o n t a i n m o r e t h a n o n e ; a n d a l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s , n o n - m a t t e r i s n o t . M e l i n d a c o m p l e t e d t h e l e s s o n c l u s t e r a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s w i t h s i m i l a r s c h e m a a b o u t t h e m e a n i n g o f p u r e , b u t a d d e d n e w k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l e s t o h e l p h e r u n d e r s t a n d a n d e x p l a i n t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t w o . S h e d e m o n s t r a t e d t h a t s h e m i g h t h a v e u s e d S t r a t e g y 5 , u s i n g n e w k n o w l e d g e t o c h a n g e h e r s c h e m a , a n d i n t e g r a t e n e w k n o w l e d g e w i t h r e a l - w o r l d p r i o r k n o w l e d g e . S h e a t t e m p t e d t o u s e h e r n e w k n o w l e d g e b y a p p l y i n g i t t o n e w s i t u a t i o n s , a n d w a s a b l e t o r e c l a s s i f y s u b s t a n c e s c o r r e c t l y a t t h e p o s t t e s t ( i . e . , a t t h e p r e t e s t s h e c l a s s i f i e d a l l t h i n g s a s ” p u r e ” , b u t b y t h e p o s t t e s t , s h e u s e d h e r n e w s c h e m a t o c l a s s i f y o n l y h e l i u m a n d w a t e r a s p u r e ; a i r , m u d , a n d s a l t w a t e r a s m i x t u r e s , a n d h e a t a n d l i g h t a s ” s o m e t h i n g e l s e ” ) . W m . A f t e r i n s t r u c t i o n i n p o w e r s o f t e n a n d t h e b a s i c s o f m o l e c u l e s i n t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e l e s s o n c l u s t e r , M e l i n d a d e m o n s t r a t e d w e a k r e s t r u c t u r i n g . S h e d i d n o t c h a n g e h e r c o r e c o n c e p t s t h a t m o l e c u l e s a r e e v e r y w h e r e a n d n e v e r s t o p m o v i n g , t h a t t h e y a r e v e r y s m a l l . S h e r e f i n e d h e r s c h e m e t o s h o w j u s t h o w s m a l l m o l e c u l e s a r e ( W 6 ) , a n d w a s b e t t e r a b l e t o e x p l a i n t h e i r r e l a t i o n s h i p t o m a t t e r ( W 4 ) . M e l i n d a s e e m e d t o 3 . E O E N A : - U V : 2 0 3 p o s s e s s s o m e p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a o f w h a t m o l e c u l e s a r e ( W 8 ) — - t h e y a r e s m a l l , e v e r y w h e r e , a n d n e v e r s t o p m o v i n g . S o a d d i n g i d e a s a b o u t c o r r e c t s i z e , a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p t o m a t t e r d i d n o t r e q u i r e h e r t o r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e h e r s c h e m a . M e l i n d a u n d e r s t o o d g o a l c o n c e p t i o n s 9 , 1 0 , 1 1 , a n d 1 2 : A l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s , a n d n o n - m a t t e r i s n o t ; m o l e c u l e s a r e t o o s m a l l t o s e e , e v e n w i t h a m i c r o s c o p e ; a l l m o l e c u l e s a r e c o n s t a n t l y m o v i n g ; a n d m o l e c u l a r m o t i o n c o n t i n u e s i n d e p e n d e n t l y o f o b s e r v a b l e m o v e m e n t . M e l i n d a d e m o n s t r a t e d u s i n g S t r a t e g y 5 d u r i n g h e r a t t e m p t s t o m a k e s e n s e o f t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s l e s s o n . S h e a d d e d n e w i d e a s a b o u t m a t t e r b e i n g m a d e o f m o l e c u l e s t o h e r s c h e m a , a n d u s e d t h i s i n f o r m a t i o n t o c l a s s i f y r e a l - w o r l d p h e n o m e n a o n t h e p o s t t e s t . W e i . M e l i n d a d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a s a r e s u l t o f t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n c l u s t e r . S h e c h a n g e d h e r c o r e c o n c e p t s a b o u t c h a n g e s o f w e i g h t i n s t a t e c h a n g e s ( R 5 ) , a n d t h e r o l e o f m o l e c u l a r b e h a v i o r w h e n s u b s t a n c e s c h a n g e s t a t e ( R 2 , R 4 ) . A t t h e p r e t e s t M e l i n d a ’ s c o n c e p t i o n s w e r e t h a t i c e w e i g h s m o r e t h a n w a t e r b e c a u s e t h e m o l e c u l e s s l o w d o w n , a n d w h e n h e a t e d , a i r r i s e s , a n d i n h o t w a t e r , h o t a i r r i s e s . B y t h e p o s t t e s t , s h e a d d e d g r e a t e r n u m b e r s o f c o n c e p t s t o h e r c o n c e p t u a l s y s t e m ( R 1 ) , a n d n e w d o m a i n s ( m o l e c u l a r m o v e m e n t ) ( n 2 ) . S h e n o w b e l i e v e d t h a t s o l i d s w e i g h t h e s a m e w h e n t h e y c h a n g e t o l i q u i d , t h a t m o l e c u l a r m o v e m e n t a s a r e s u l t o f h e a t c a u s e s s u b s t a n c e s t o m e l t , a n d h e a t i n g w a t e r c a u s e s m o l e c u l e s t o m o v e f a s t e r a n d c a u s e s t h e w a t e r t o c h a n g e s t a t e . M e l i n d a u n d e r s t o o d S t a t e s o f M a t t e r g o a l c o n c e p t i o n s 2 , 3 , 9 , 1 4 , 1 7 , a n d 1 8 : M a t t e r i s c o n s e r v e d i n a l l p h y s i c a l c h a n g e s ; s u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d ; a l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s , n o n - m a t t e r i s n o t ; t h e o n l y e f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d 2 0 4 m o t i o n s o f m o l e c u l e s ; a n d h e a t i n g a n d c o o l i n g c a u s e c h a n g e s o f s t a t e b y m a k i n g m o l e c u l e s m o v e f a s t e r o r s l o w e r . M e l i n d a d e m o n s t r a t e d t h a t s h e u s e d a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y , b e c a u s e s h e i n t e g r a t e d n e w k n o w l e d g e i n t o h e r s c h e m a , a n d a t t e m p t e d t o u s e i t t o e x p l a i n r e a l - w o r l d p h e n o m e n a , a p p l y i n g i t t o r e a l s i t u a t i o n s a t t h e p o s t t e s t , S t r a t e g y 5 . Q i s s e M n g . A s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , M e l i n d a d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . M e l i n d a b e g a n t h e u n i t w i t h l i t t l e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g m o l e c u l a r b e h a v i o r i n d i s s o l v i n g , e x c e p t t h a t t h e s u g a r b e c o m e s p a r t o f t h e w a t e r . B y t h e p o s t t e s t , M e l i n d a a d d e d m o r e a n d d i f f e r e n t c o r e c o n c e p t s , m o l e c u l e s a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r , a n d m o r e s t r e a m l i n e d o r g a n i z a t i o n t o h e r u n d e r s t a n d i n g o f d i s s o l v i n g ( R 2 , R 4 , R 5 ) . A t t h e p o s t t e s t s h e s a i d t h e f o l l o w i n g a b o u t d i s s o l v i n g : g i g g g r c u w g w g u t e m o " t h e w a t e r a n d i t d i s s o l v e d . T h e w a t e r S u g a r d i s s o l v e s f a s ' t g ' r g : 2 9 g g g a g a s t g r t h g e s g a g g g e b r g ' k e e ( 3 : 3 2 } # 2 5 3 , 1 4 3 : a r e m o v i n g f a s t e r a n d h i t t i n g t h e s u g a r m o r e M e l i n d a a t t a i n e d a l l o f t h e D i s s o l v i n g g o a l c o n c e p t i o n s 1 3 , 1 4 , 1 5 a n d 1 7 : M o l e c u l e s o f a s o l u t e b r e a k a w a y a n d m i x w i t h m o l e c u l e s o f a s o l v e n t ; t h e o n l y a f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t ; a n d s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s . M e l i n d a c o m p l e t e d t h e d i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r w i t h a n e w s c h e m a a b o u t h o w d i s s o l v i n g o c c u r s , a n d u m d h e r k n o w l e d g e o f m o l e c u l a r b e h a v i o r t o e x p l a i n t h e p r o c e s s , d e m o n s t r a t i n g a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y , S t r a t e g y 5 . I n e i m a L E x p a n s i n n . A f t e r i n s t r u c t i o n i n T h e r m a l E x p a n s i o n , M e l i n d a s h o w e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i n h e r w r i t i n g . S h e p o s s e s s e d s o m e p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a f o r m o l e c u l e s a n d t h e i r r o l e i n e x p a n s i o n a n d c o n t r a c t i o n 2 0 5 a t t h e p r e t e s t . S h e s e e m e d t o k n o w t h a t m o l e c u l e s w i l l m o v e f a r t h e r a p a r t o r ' p u s h o u t w a r d s ” ( p r e - c l i n i c a l i n t e r v i e w ) w h e n a s u b s t a n c e i s h e a t e d . O n t h e p r e t e s t s h e w r o t e t h a t s h e d i d n o t k n o w i f a h e a t e d m e t a l b a l l w o u l d g e t l a r g e r o r s m a l l e r , b u t t h e m o l e c u l e s w o u l d s t a y t h e s a m e s i z e a n d m o v e f a r t h e r a p a r t . B y t h e p o s t t e s t , s h e r e f i n e d h e r u n d e r s t a n d i n g o f m o l e c u l a r b e h a v i o r ( W 6 ) , a d d e d n e w c o n c e p t s a b o u t t h e s u b s t a n c e g e t t i n g h o t t e r , b u t n o t t h e m o l e c u l e s t h e m s e l v e s ( R 1 ) , a n d r e t a i n e d h e r b a s i c s c h e m a t h a t h e a t e x p a n d s s u b s t a n c e s . S h e a d d e d c o n c e p t s f o r m o l e c u l a r b e h a v i o r w h e n s u b s t a n c e s , b o t h s o l i d s a n d g a s e s , a r e h e a t e d , a n d w h y t h a t c a u s e s e x p a n s i o n . S h e n o w p o s s e s s e d d i f f e r e n t r e l a t i o n s b e t w e e n c o n c e p t s , a n d n e w d o m a i n s ( R 2 ) , h e r k n o w l e d g e w a s r e l a t e d t o t h e o r i e s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r a n d e x p a n s i o n ( R 4 ) , a n d i n v o l v e d n e w c o r e c o n c e p t s a b o u t w h e n a n d w h y s u b s t a n c e s e x p a n d ( R 5 ) . M e l i n d a a t t a i n e d a l l o f t h e T h e r m a l E x p a n s i o n g o a l c o n c e p t i o n s 3 , 1 4 , 1 5 a n d 1 7 : S u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d ; t h e e f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t ; a n d d i f f e r e n t s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o m o l e c u l a r a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n . B e c a u s e M e l i n d a u s e d h e r n e w k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n h e a t e d s u b s t a n c e s t o e x p l a i n t h e r m a l e x p a n s i o n , a n d i n c o r p o r a t e d t h e s e i d e a s i n t o h e r c o n c e p t u a l s t r u c t u r e f o r t h e r m a l e x p a n s i o n , s h e d e m o n s t r a t e d a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y , u s i n g n e w k n o w l e d g e t o c h a n g e h e r s c h e m a a n d i n t e g r a t e i t i n t o h e r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , S t r a t e g y 5 . T a b l e 4 . 4 s u m m a r i z e s M e l i n d a ’ s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d l e a r n i n g s t r a t e g y u s e d e m o n s t r a t e d i n h e r w r i t i n g a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s . f i { I H r " i t I f g r { . 1 7 " ; s i l m l e e i l d r l e l P r u r B e d M L r l O t b e o W l l o a i l o t e fl t l t r 8 W W 8 1 m W 8 . 2 ' ‘ 8 3 W W W W 6 « i N M o o t f m r e s e i m c o u r u p l m n e s w e s a . c h e m S n N r e - M s » e . i n t e r - 5 B G B a o o n d d C A - a l o l 1 2 l - n c . o p t I i o n s . 1 0 , 3 3 , . 1 8 4 , 1 7 2 0 6 T A B L E 4 . 4 5 B o d - 9 , 1 0 . 1 1 . 1 2 W e a k c h u r c h - e r e l a t i o n s h i r s , u s e : D i s s o l v i n g 8 1 8 2 8 4 i t t l e o c t a n e f o r n o t h e i r a t 5 0 ‘ 1 3 3 4 0 1 5 . 1 7 p r e t e s t 5 T h a n - l W 4 w e 1 n 2 c o n e p r i o r k n o w l e d g e . a d d s G o a l - 3 , 1 4 , 1 5 , 1 7 E x p P M n o t h u h t o s c h e m e 5 A n t o i n e T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r A n t o i n e ’ s w r i t i n g a b o u t h i s i d e a s f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t a r e l o c a t e d i n A p p e n d i x G . A n t o i n e ’ s w r i t t e n e x p l a n a t i o n s a t t h e p r e t e s t a n d c l i n i c a l i n t e r v i e w b o t h s h o w e d h i s c o n f u s i o n a b o u t w h a t p u r e i s . F o r i n s t a n c e , w h e n t a l k i n g a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s b e f o r e i n s t r u c t i o n , h i s c o r e c o n c e p t s e x p r e s s e d i n w r i t i n g w e r e t h a t p u r e h a d s o m e t h i n g t o d o w i t h a i r , a n d m i x t u r e h a d s o m e t h i n g t o d o w i t h m a k i n g t h i n g s ; i n h i s y e m a l s t a t e m e n t s h e s a i d p u r e i s c l e a r a n d d o e s n ’ t h a v e a n y t h i n g i n i t ( i n v i s i b l e l i k e a i r ) , a n d ” m i x t u r e h a v e l o t s o f t h i n g s i n i t “ . H i s m i t t e n s t a t e m e n t s o n t h e p o s t t e s t s h o w e d t h a t h e s t i l l b e l i e v e d p u r e t h i n g s t o b e c l e a r , “ c a n s e e t h r o u g h " . H i s s u n k e n s t a t e m e n t s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w a b o u t p u r e w a s t h a t p u r e w a t e r i s p u r e , a n d h e d i d n o t a p p l y p u r e t o a n y o f t h e r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s h e s p o k e a b o u t . H e u s u a l l y m e n t i o n e d m o r e c o n c e p t s a t t h e c l i n i c a l i n t e r v i e w s , b u t h i s i d e a s d i d n o t s e e m l i s t 2 0 7 w e l l o r g a n i z e d o r r e l a t e d t o o n e a n o t h e r . F o r i n s t a n c e , w h e n t a l k i n g a b o u t m o l e c u l e s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w h e s a i d , ” a m o l e c u l e i s a m a t t e r o f a s u b s t a n c e ” , a n d i n s o l i d s m o l e c u l e s a r e ” a r r a n g e d i n a r i g i d p a t t e r n , n o t m o v i n g , m o r e s p a c e b e t w e e n t h a n i n l i q u i d " . H e c o n t i n u e d t o t a l k a b o u t m o l e c u l e s i n l i q u i d s b e i n g ” s t i l l i n a r i g i d p a t t e r n , m o v i n g s l o w l y " . I n g a s e s , h e s a i d , ” I t h i n k t h e y a r e f a r t h e r a p a r t a n d a r e m o v i n g f a s t e r i n a i r . ” H i s c o r e c o n c e p t s f r o m t h e s e s t a t e m e n t s c o m p a r e d w i t h h i s w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s w e r e s i m i l a r : m a t t e r i s s o l i d , l i q u i d o r g a s , h e i s n o t s u r e o f m o l e c u l a r s i z e , a n d n o t s u r e o f m o l e c u l a r m o v e m e n t , b u t h e s e e m e d t o l i k e t h e ” r i g i d a r r a y o r p a t t e r n ” p h r a s e , a n d u s e d i t o u t o f c o n t e x t . O n h i s p o s t t e s t h e w r o t e t o e x p l a i n m o l e c u l e s , ” m o l e c u l e s a r e s o m e t i m e s f o r m e d i n a r i g i d a r r a y o r p a t t e r n " . A n t e i n a fi e n a m e e t i e n e g t w n t i n g . A n t o i n e h a d d o n e l i t t l e w r i t i n g b e f o r e c o m i n g i n t o s i x t h g r a d e , m o s t l y w r i t i n g j u s t i n E n g l i s h . H e l i k e d w r i t i n g s t o r i e s , b u t m o s t o f h i s w r i t i n g w a s d o n e a t s c h o o l . H e e x p r e s s e d t h a t h e t h o u g h t t h e f r e e w r i t i n g t a s k s w e r e e a s y a n d ” k i n d o f f u n “ , b u t t h e a c t i v i t y b o o k w r i t i n g w a s s o m e t i m e s h a r d b e c a u s e h e ” c a n ’ t c o m e u p w i t h s o m e o f t h e q u e s t i o n s ” . W h e n a s k e d h o w h e g o t r e a d y t o w r i t e i d e a s d o w n , h e s a i d " I j u s t w r i t e d o w n w h a t I r e m e m b e r " . H e e x p r e s s e d t h a t h e l i k e d t o w r i t e a n d f e l t ” I ’ m p r e t t y g o o d a t i t " . H e s a i d t h a t h e h a d n e v e r d o n e t h e k i n d o f w r i t i n g h e w a s a s k e d t o d o i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t s , a n d t h a t s o m e t i m e s h e h a d t r o u b l e g e t t i n g h i s i d e a s o n p a p e r , b u t t h a t h e j u s t w r o t e w h a t h e r e m e m b e r e d . W h e n a s k e d i f h e k n e w w h y h e h a d t r o u b l e s o m e t i m e s p u t t i n g h i s i d e a s o n p a p e r , h e s a i d h e d i d n o t k n o w . A t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , h o w e v e r , A n t o i n e s a i d t h a t h e t h o u g h t t h e w r i t i n g i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t s w a s e a s y a n d t h a t h e l i k e d i t , t h e r e w a s n ’ t a n y p a r t o f i t t h a t h e r e m e m b e r e d n o t l i k i n g . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n , I s u m m a r i z e 2 0 8 w h a t A n t o i n e w r o t e a b o u t c o n t e n t f o r e v i d e n c e o f r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d u s e o f l e a r n i n g s t r a t e g i e s . E u n e fi u e s t a n c e e a n d M i x t u L e s . A s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , A n t o i n e d e m o n s t r a t e d w e a k r e s t r u c t u r i n g . H e c h a n g e d h i s s c h e m a s l i g h t l y f r o m p u r e b e i n g a i r , a n d m i x t u r e s b e i n g u s e d t o m a k e a f o r m u l a , t o p u r e b e i n g c l e a r , a n d m i x t u r e s b e i n g s o m e t h i n g w e c a n n o t s e e t h r o u g h , b u t h i s c o n c e p t i o n s w e r e i n a c c u r a t e ( W 2 ) , h e a d d e d a n e w d o m a i n s t o h i s s c h e m a , c l e a r , ( R 2 ) b u t m o s t l y j u s t r e o r g a n i z e d h i s k n o w l e d g e t o f i t h i s n e w ” c l e a r ” d e f i n i t i o n ( W 6 ) . E v e n t h o u g h A n t o i n e s e e m e d t o u s e a n e w p r i n c i p l e a b o u t ” c l e a r ” t o o r g a n i z e h i s k n o w l e d g e , i t w a s i n c o r r e c t , a n d w a s n o t p a r t o f t h e i n s t r u c t i o n i n p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s ; i t l i k e l y r e s u l t e d f r o m h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e . A n t o i n e d i d n o t a t t a i n a n y o f t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s g o a l c o n c e p t i o n s , 1 , 1 a , o r 9 : S o l i d s , l i q u i d s a n d g a s e s a r e m a t t e r , a n d o t h e r t h i n g s a r e n o t ; p u r e s u b s t a n c e s c o n t a i n o n l y o n e k i n d o f m o l e c u l e o r s u b s t a n c e , a n d m i x t u r e s c o n t a i n m o r e t h a n o n e ; a n d a l l m a t t e r i s M e o f m o l e c u l e s . E v e n i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t w r i t i n g h e d i d n o t w r i t e t h e c o r r e c t d e f i n i t i o n s o f p u r e , m a t t e r a n d n o n - m a t t e r : m a t t e r w a s " l i q u i d o r g a s “ , n o n - m a t t e r w a s " l i q u i d o r g a s ” , a n d p u r e w a s " w a t e r ” . H e d i d n o t m e n t i o n t h e r e l a t i o n s h i p o f m o l e c u l e s t o p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s , e v e n d u r i n g i n s t r u c t i o n i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t . A n t o i n e c o m p l e t e d t h e l e s s o n c l u s t e r a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s w i t h s c h e m a a b o u t t h e m e a n i n g o f p u r e , t h a t i t i s ” c l e a r ‘ , a n d u s e d h i s n e w k n o w l e d g e t o c l a s s i f y r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s , b u t b e c a u s e h i s s c h e m a r e l i e d p r i m a r i l y o n h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , h e d e m o n s t r a t e d u s i n g S t r a t e g y 1 , o v e r r e l i a n c e o n p r i o r k n o w l e d g e , i n t e r p r e t i n g t h e i n s t r u c t i o n i n t e r m s o f h i s r e a l - w o r l d p r i o r k n o w l e d g e , a n d b e c a u s e d u r i n g “ a n u n m . u m » ! r e v . 2 0 9 i n s t r u c t i o n h e d i d n o t w r i t e a n s w e r s t h a t m a d e s e n s e , h e d e m o n s t r a t e d h a v i n g a g o a l t o f i n i s h t h e t a s k , r a t h e r t h a n t o l e a r n . l n t m d u g t i e t h L M e i e c n i e s . A f t e r i n s t r u c t i o n i n p o w e r s o f t e n a n d t h e b a s i c s o f m o l e c u l e s i n t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e l e s s o n c l u s t e r , A n t o i n e d e m o n s t r a t e d b o t h w e a k a n d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . H e b e g a n t h e i n s t r u c t i o n b y g u e s s i n g a b o u t m o l e c u l e s , b u t a f t e r i n s t r u c t i o n , h e k n e w m o r e a b o u t m o l e c u l e s . H e s e e m e d t o b e l i e v e t h a t m o l e c u l e s w e r e " i n " s o l i d s , l i q u i d s a n d g a s e s , a n d t h a t t h e i r m o v e m e n t a n d a r r a n g e m e n t i s d i f f e r e n t i n e a c h s t a t e , a n d t h a t m o l e c u l e s m o v e i n s u b s t a n c e s . H e u s e d h i s n e w k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l e s t o c l a s s i f y r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s . A n t o i n e c h a n g e d h i s c o r e c o n c e p t s ( R 1 ) , a n d a d d e d m o r e r e l a t i o n s a m o n g t h e c o n c e p t s ( R 2 ) , b u t d i d n o t s h o w u s e o f a n y n e w p r i n c i p l e s , o r t h e o r i e s i n v o l v i n g h i s k n o w l e d g e o f m o l e c u l e s ( W 4 ) . A t t h e p o s t t e s t w h e n e x p l a i n i n g m o l e c u l e s , h e s a i d , ” m o l e c u l e s a r e s o m e t i m e s f o r m e d i n a r i g i d a r r a y o r p a t t e r n ” , a n d h e d i d n o t k n o w i f m o l e c u l e s m o v e i n s t i l l a i r o r a r o c k , b u t h e t h o u g h t t h e y n e v e r s t o p m o v i n g . H i s u n d e r s t a n d i n g o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s w a s s t i l l i n c o m p l e t e f o r m o l e c u l e s . H e a t t a i n e d g o a l c o n c e p t i o n s 1 1 a n d 1 2 : A l l m o l e c u l e s a r e c o n s t a n t l y m o v i n g ; a n d m o l e c u l a r m o t i o n c o n t i n u e s i n d e p e n d e n t l y o f o b s e r v a b l e m o v e m e n t . H e d i d n o t e x p r e s s t h a t h e u n d e r s t o o d g o a l c o n c e p t i o n 1 0 : A l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s ( h e s t a t e d t h a t m o l e c u l e s a r e f o u n d “ i n ” m a t t e r , n o t t h a t t h e y ” m a k e u p " m a t t e r ) . A n t o i n e s e e m e d t o d e m o n s t r a t e u s i n g l e a r n i n g S t r a t e g y 2 f o r t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s i n f o r m a t i o n . H e p r o d u c e d a c c e p t a b l e a n s w e r s t o q u e s t i o n s d u r i n g i n s t r u c t i o n i n h i s I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s a c t i v i t y b o o k l e t , b u t t o t a l l y r e l i e d o n r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o a n s w e r r e a l - w o r l d p r o b l e m s a b o u t m o l e c u l e s i n s u b s t a n c e s — ” a m o l e c u l e i s a m a t t e r o f a s u b s t a n c e . “ A n t o i n e r e m e m b e r e d i s o l a t e d w o r d s f r o m t h e i n s t r u c t i o n , l i k e 2 1 0 " m o l e c u l e ” a n d " m a t t e r , a n d ” f o r m e d i n a r i g i d a r r a y o r p a t t e r n “ , a n d t h e n p a s t e d t h e s e w o r d s i n t o h i s s c h e m a a p p a r e n t l y w i t h o u t m a k i n g s e n s e o f t h e m . H e t e n d e d t o d r a w o n t e x t b o o k s c h e m a a n d ” b i g w o r d s " s u c h a s t h e m o v e m e n t a n d a r r a n g e m e n t o f m o l e c u l e s i n s u b s t a n c e s , b u t h e d i d n o t u s e t h i s i n f o r m a t i o n t o e x p l a i n r e a l - w o r l d p h e n o m e n a . W . A n t o i n e d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a s a r e s u l t o f t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n c l u s t e r . H e b e g a n t h e u n i t w i t h l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e f o r u n d e r s t a n d i n g m o l e c u l e s a n d t h e i r b e h a v i o r i n d i f f e r e n t s t a t e s o f m a t t e r . H e h a d s o m e s c h e m a a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l , s u c h a s h e a t c a u s e s w a t e r t o b o i l , b u t l i t t l e e l s e . A n t o i n e s h o w e d d i f f e r e n t r e l a t i o n s a m o n g h i s c o n c e p t s a t t h e p o s t t e s t ( R 2 ) , a n d i n v o l v e d n e w t h e o r i e s ( R 4 ) , t h a t i c e w i l l w e i g h t h e s a m e a s w a t e r w h e n i t m e l t s , a n d t h e b u b b l e s i n b o i l i n g w a t e r a r e g a s , a n d h a s s o m e t h i n g t o d o w i t h w a t e r v a p o r . H o w e v e r , A n t o i n e ’ s n e w s c h e m a w a s n o t y e t c o m p l e t e . H e w a s s t i l l f u z z y a b o u t w h y s o l i d s m e l t w h e n h e a t e d , a n d h a d d i f f i c u l t y e x p l a i n i n g w h y w e i g h t s t a y s t h e s a m e w h e n i c e m e l t s . H e s a i d a b o u t f r e e z i n g , ” w a t e r m o l e c u l e s c h a n g e i n t o i c e m o l e c u l e s " . A n t o i n e a t t a i n e d g o a l c o n c e p t i o n 3 : S u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d . H e s h o w e d n o e v i d e n c e o f u n d e r s t a n d i n g t h e o t h e r g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n , 2 , 9 , 1 4 , 1 7 , a n d 1 8 : M a t t e r i s c o n s e r v e d i n a l l p h y s i c a l c h a n g e s ; m a t t e r i e m a d e o f m o l e c u l e s ( r a t h e r t h a n m o l e c u l e s a r e i n m a t t e r ) ; t h e o n l y a f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s ; a n d h e a t i n g a n d c o o l i n g c a u s e c h a n g e s o f s t a t e b y m a k i n g m o l e c u l e s m o v e f a s t e r o r s l o w e r . A n t o i n e d e m o n s t r a t e d t h a t h e m i g h t h a v e u s e d a l e a r n i n g s t r a t e g y t h a t f o c u s e d o n d e t a i l s i n t h e i n s t r u c t i o n w i t h o u t m a k i n g s e n s e o f t h e i r m e a n i n g . H e u s e d i s o l a t e d w o r d s w i t h o u t r e l a t i n g t h e m t o w h a t t h e y m e a n , o r 2 1 1 u n d e r s t a n d i n g h o w t o e x p l a i n t h e m . F o r i n s t a n c e , o n t h e p o s t t e s t A n t o i n e s a i d t h a t w a t e r w e i g h s t h e s a m e a s i c e " b e c a u s e t h e i c e w a s w a t e r a n d i t h a d a w e i g h t a n d i t w i l l t u r n t o i c e i t w i l l s t i l l w e i g h t h e s a m e “ . P a r t o f t h e i n s t r u c t i o n e m p h a s i z e d t h a t W w h e n s u b s t a n c e s c h a n g e s t a t e , s o A n t o i n e p i c k e d t h a t u p . H e d i d n o t s e e m t o a s s i m i l a t e w h a t t h a t m e a n t i n t e r m s o f m o l e c u l e s , a n d c h a n g e o f s t a t e . A n t o i n e a d d e d f a c t s t o h i s m e m o r y , a n d i s o l a t e d w o r d s f r o m t h e i n s t r u c t i o n w i t h o u t a n y m e a n i n g f u l r e l a t i o n s h i p t o o n e a n o t h e r , S t r a t e g y 2 . Q i s s g i x i n g . A s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , A n t o i n e d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . H i s s c h e m a a t t h e p o s t t e s t w a s m o r e c o m p l e x , a n d p o s s e s s e d m o r e a n d d i f f e r e n t c o r e c o n c e p t s ( R 1 , R 2 , R 3 , R 4 ) . A t t h e p r e t e s t A n t o i n e p o s s e s s e d l i t t l e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g d i s s o l v i n g , b u t b y t h e p o s t t e s t h e a d d e d c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r , a n d u s e d t h i s n e w t h e o r y t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . H e s a i d a b o u t d i s s o l v i n g , ” T h e s u g a r w i l l m i x w i t h t h e w a t e r a n d t h e y w i l l b e a s u g a r m o l e c u l e s a n d a w a t e r m o l e c u l e s . . . W h e n s u g a r g e t s i n t o t h e h o t w a t e r i t w i l l c a u s e m o l e c u l e s t o m o v e f a r t h e r a p a r t a n d t h e y w i l l b r e a k d o w n ” . A n t o i n e h a d a n e w s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g d i s s o l v i n g , a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r d u r i n g d i s s o l v i n g . A n t o i n e a t t a i n e d d i s s o l v i n g g o a l c o n c e p t i o n 1 3 : M o l e c u l e s o f a s o l u t e b r e a k a w a y a n d m i x w i t h m o l e c u l e s o f a s o l v e n t . H e d i d n o t a t t a i n t h e o t h e r t w o g o a l c o n c e p t i o n s , 1 4 a n d 1 5 : T h e o n l y a f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r , a n d i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t . H e t a l k e d a b o u t h o w m o l e c u l e s m o v e f a r t h e r a p a r t , b u t h e l e f t o u t t h e s t e p t h a t h e a t c a u s e s t h e m o l e c u l e s t o m o v e t a s t e : a n d t h a t i s w h y d i s s o l v i n g g o e s f a s t e r . A n d h e d i d n o t a t t a i n g o a l c o n c e p t i o n 1 7 , s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s . H e d i d n o t 2 1 2 u s e t h i s c o n c e p t i o n f o r a n y o f h i s w r i t t e n o r v e r b a l e x p l a n a t i o n s a f t e r i n s t r u c t i o n . A n t o i n e c o m p l e t e d t h e d i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r w i t h a n e w s c h e m a a b o u t h o w d i s s o l v i n g o c c u r s , a n d u s e d h i s k n o w l e d g e o f m o l e c u l a r b e h a v i o r t o e x p l a i n t h e p r o c e s s , d e m o n s t r a t i n g a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y , S t r a t e g y 5 . W . D u r i n g i n s t r u c t i o n i n T h e r m a l E x p a n s i o n , A n t o i n e d e m o n s t r a t e d b o t h w e a k a n d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i n h i s w r i t i n g . H e p o s s e s s e d l i t t l e s c h e m a f o r m o l e c u l e s a n d t h e i r r o l e i n e x p a n s i o n a n d c o n t r a c t i o n a t t h e p r e t e s t . B y t h e p o s t t e s t h e h a d a d d e d c o n c e p t s f o r m o l e c u l e b e h a v i o r w h e n a i r a n d m e t a l g e t h e a t e d , a n d w h y t h a t c a u s e s e x p a n s i o n . H e s a i d t h e f o l l o w i n g a b o u t h e a t i n g a m e t a l b a l l , ” t h e h e a t e d b a l l w i l l b e l a r g e r , . . m e t a l c a n ’ t m e l t s o t h e m o l e c u l e s m o v e f a r t h e r a p a r t c a u s i n g t h e b a l l t o e x p a n d ” . H i s c o n c e p t u a l s y s t e m h a d g r e a t e r n u m b e r s o f c o n c e p t s ( R 1 ) , h i s k n o w l e d g e w a s r e l a t e d t o p r i n c i p l e s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r a n d e x p a n s i o n ( R 3 ) , a n d i n v o l v e d n e w c o r e c o n c e p t s a b o u t w h e n a n d w h y s u b s t a n c e s e x p a n d ( R 5 ) . B e c a u s e A n t o i n e r e t a i n e d s o m e a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l e s ( t h e m o l e c u l e s t h e m s e l v e s g e t l a r g e r X W Z ) , a n d a d d e d n e w r e l a t i o n s r a t h e r t h a n p r i n c i p l e s ( W 4 ) , h e d e m o n s t r a t e d s o m e w e a k e r f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g f o r c o n c e p t s . A n t o i n e u n d e r s t o o d t h e r m a l e x p a n s i o n g o a l c o n c e p t i o n 3 : S u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d . H e d i d n o t u s e g o a l c o n c e p t i o n s 1 4 , 1 5 , a n d 1 7 - t h e e f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t ; a n d d i f f e r e n t m o l e c u l a r a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n i n d i f f e r e n t s t a t e s . A n t o i n e c o n s i s t e m l y s t a t e d t h a t h e a t m a k e s m o l e c u l e s m o v e f a r t h e r a p a r t , b u t h e m i s s e d t h e s t e p i n b e t w e e n t h a t w h a t m a k e s t h e m o l e c u l e s m o v e f a r t h e r 3 * . ‘ - ’ Z I 5 . ’ a k p n a r t o w l i e s d t h e i g e a r b t u o a t s t m o e l n e g c t i u l a e r n w b e h h a e v n i h e i a n o r t e d . h e a t e d B e s c u a b u s s e A n t t a n c e s o t i o n e e x p w u l s a e i d n h h i e s r m t n a e l 2 1 3 T A B L E 4 . 5 s l l ' l fi k l ' t t 3 t ' 0 1 3 i ; i - 0 . : u n w e i z l z i i i z r 2 i - W t u m L e n o r - ' - g u m G o a l C o r r c e p l i o n s S I o r 8 m m N o t e s A l l , A n t o i n e I P i l e a l i s t W 2 w e { g e e k g l a m 5 H ? ” r e l - l o i 1 G o a l - 0 m o r g u e ] W W B M 8 5 i t t l e s c l r e n a i o r n o l a t p r e t ; G o a l - 1 1 , 1 2 V i e w b e fi t s n e w ; “ o d d s " t e a t k 2 l i l o - 9 . 1 0 8 2 8 4 2 5 i t t l e p r i o r I t a c h e - a : u n d e r s t G o a l — 3 l 5 ” “ m " w e . n o t m i c r o . " o d d s ' t e s t i t 2 l i e - 2 . 9 . 1 4 . 1 7 . 1 3 D ‘ m ' 8 1 8 2 8 3 8 4 c r e a t e s n e w e c h o - a f o r t i e s . B o o t - 1 3 u s e : t o n a p k i n 5 I l s e - 1 4 . 1 5 . 1 7 T h e r m a l E " , 8 1 H 3 8 5 a d d : n o l b a h t o s c I i e r o e . 5 E c o l - 3 W ‘ u s e : t o o m l fi l " 0 - 1 4 . 1 5 , 1 7 e x p a n s i o n , a n d i n c o r p o r a t e d t h e s e i d e a s i n t o h i s c o n c e p t u a l s t r u c t u r e f o r t h e r m a l e x p a n s i o n , e v e n t h o u g h h e m i s s e d s o m e o f t h e i m p o r t a n t s t e p s , a n d r e t a i n e d s o m e r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s i n c o n s i s t e n t w i t h t h e n e w c o n c e p t i o n s , h e d e m o n s t r a t e d u s i n g l e a r n i n g s t r a t e g y , S t r a t e g y 4 . T a b l e 4 . 5 s u m m a r i z e s A n t o i n e ’ s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d l e a r n i n g s t r a t e g y u s e d e m o n s t r a t e d i n h i s w r i t i n g a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s . J o s e T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r J o s e ’ s w r i t i n g a b o u t h i s i d e a s a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r c o n t e n t o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t a r e l o c a t e d i n A p p e n d i x G . I f o u n d t h a t J o s e ’ s m i t t e n a n d 1 a m e x p l a n a t i o n s b e t e r e ) l ) 3 ‘ i £ 9 S I ? : 7 , r 4 2 1 4 W o n w e r e s i m i l a r f o r a l l t h e l e s s o n c l u s t e r s , a n d h i s w r i t t e n a n d v e r b a l e x p r e s s i o n s a l t e r t h e i n s t m c t i n n w e r e s i m i l a r f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s a n d D i s s o l v i n g . H o w e v e r , f o r I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s , S t a t e s o f M a t t e r , a n d T h e r m a l E x p a n s i o n , J o s e ’ s v e r b a l s t a t e m e n t s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w w e r e m o r e e x p l i c i t a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r . H e m e a b o u t c h a n g e s o f s u b s t a n c e s a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l o n h i s p o s t t e s t , b u t d i d n o t w r i t e a b o u t m o l e c u l e s . F o r i n s t a n c e , w h e n t a l k i n g a b o u t s t a t e s o f m a t t e r b e f o r e i n s t r u c t i o n , h i s c o r e c o n c e p t s e x p r e s s e d i n m i t i n g w e r e w a t e r a n d i c e h a v e n o t h i n g t o d o w i t h m o l e c u l e s , a n d h e a t m a k e s w a t e r b u b b l e u p . H i s c o r e c o n c e p t s e x p r e s s e d m m w e r e b u b b l e s c o m e u p f r o m t h e b o t t o m w h e n w a t e r b o i l s , h e a t m a k e s t h i n g s w a n t t o m e l t , a n d s t e a m c o m e s f r o m a i r a n d w a t e r m s i m i l a r c o n c e p t i o n s i n w r i t i n g a n d s p e a k i n g a b o u t s t a t e s o f m a t t e r . O n t h e p o s t t e s t , J o s e w r o t e t h a t m e l t i n g c a u s e s m o l e c u l e s t o “ s l o w d o w n a n d g e t m o r e a n d m o r e s l o w i n g d o w n ' , a n d t h a t h e a t i n g w a t e r m a k e s w a t e r b o i l , a n d m o l e c u l e s a r e i n t h e b u b b l e s . W h e n h e s p o k e a b o u t m e l t i n g a n d b o i l i n g d u r i n g h i s p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , J o s e s a i d t h a t i n i c e “ m o l e c u l e s a r e s t u c k i n a r i g i d p a t t e r n ” a n d w h e n i c e m e l t s , m o l e c u l e s " m o v e a r o u n d f r e e l y , i t ’ s n o t a s o l i d a n y m o r e , t h e y ’ r e j u s t m o v i n g a r o u n d f r e e l y ' . H e e l a b o r a t e d m o r e o n w h a t t h e m o l e c u l a r b e h a v i o r c o n s i s t s o f i n i c e a n d w a t e r a n d h o w t h e m o l e c u l a r b e h a v i o r c h a n g e s w h e n i c e m e l t s . H e d i d n o t w r i t e i n t h i s d e t a i l o n h i s p o s t t e s t . S o m e v e r b a l s t a t e m e n t s h e m a d e a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w d i d m a t c h h i s w r i t t e n p o s t t e s t s t a t e m e n t s . W h e n h e t a l k e d a b o u t b o i l i n g w a t e r a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , h e t h o u g h t t h e r e m i g h t b e m o l e c u l e s o r a i r o r s t e a m i n t h e b u b b l e s , w h i c h i s s i m i l a r t o w h a t h e w r o t e o n t h e p o s t t e s t . O n h i s w r i t t e n p o s t t e s t h e d l d n o t e x p l a l n w h y h e a t i n g w a t e r m a k e s l t b o l l , b u t d u r i n g h i s p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , h e s t a t e d t h a t w h e n w a t e r b e l l s m o l e c u l e s g o u p i n 2 1 5 t h e a i r i n t h e f o r m o f s t e a m , a n d ' w a t e r v a p o r c o m e s t o t h e g l a s s a r o u n d t h e s i d e a n d t u r n s i n t o w a t e r " . H e r e t a i n e d s o m e r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s , t h a t w h e n w a t e r b o i l s t h e w a t e r l e v e l w i l l g o u p , a n d i f y o u f r e e z e i t , i t w i l l g o b a c k d o w n , b u t t h e i m p o r t a n t f e a t u r e o f J o s e ’ s w r i t i n g v e r s u s h i s v e r b a l e x p r e s s i o n w a s t h a t J o s e e x p r e s s e d h i m s e l f b e t t e r i n o r a l l a n g u a g e a b o u t m o l e c u l e s a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r t h a n h e d i d i n w r i t i n g . T h e r e a r e s e v e r a l p o s s i b l e r e a s o n s w h y t h i s m i g h t b e t h e c a s e : ( 1 ) J o s e m a y n o t h a v e u n d e r s t o o d t h a t h e s h o u l d t a l k a b o u t m o l e c u l e s o n h i s w r i t t e n p o s t t e s t , e v e n t h o u g h t h e t e s t i n s t r u c t i o n s s p e c i f i c a l l y a s k e d a b o u t m o l e c u l e s . T h i s i s n o t a s l i k e l y , s i n c e J o s e d i d m e n t i o n m o l e c u l e s i n s o m e o f h i s w r i t t e n a n s w e r s , b u t h e s e e m e d t o “ a d d “ m o l e c u l e s t o h i s e x p l a n a t i o n s r a t h e r t h a n u s e t h e m t o e x p l a i n p h e n o m e n a . F o r i n s t a n c e , w h e n a s k e d w h a t w a s i n t h e b u b b l e s i n b o i l i n g w a t e r , J o s e a n s w e r e d “ m o l e c u l e s “ , b u t t h e n h e d i d n o t u s e m o l e c u l e s t o e x p l a i n w h y w a t e r b o i l s w h e n i t i s h e a t e d . ( 2 ) J o s e m a y h a v e h a d d i f f i c u l t y e x p l a i n i n g m o l e c u l e s i n w r i t i n g b e c a u s e h e w a s s t i l l u n s u r e o f h i s u n d e r s t a n d i n g s i n t h i s a r e a , s o d i d n o t a t t e m p t t o e x p l a i n , m u c h l i k e A m m a n a n d A m m o n ( 1 9 8 7 ) f o u n d w h e n t h e i r s t u d e n t s ’ s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g s w e r e l i m i t e d , i t i n h i b i t e d t h e w r i t i n g t h e y c o u l d d o . T h e m o l e c u l e c o n t e n t m a y h a v e s t i l l b e e n d i f f i c u l t f o r J o s e t o u n d e r s t a n d s o t h a t h e s k i p p e d s t e p s i n h i s r e p o r t i n g i n w r i t i n g . R a t h e r t h a n e x p l a i n i n g , J o s e f o c u s e d m o r e o n b a c k g r o u n d d e s c r i p t i o n , j u s t a s A m m o n a n d A m m o n s u g g e s t e d s t u d e n t s w i l l d o w h e n t h e y a r e u n s u r e o f c o n t e n t . 3 W . 3 H m m W M 2 1 6 ( 3 ) J o s e m a y h a v e h a d d i f f i c u l t y p u t t i n g h i s i d e a s i n t o w r i t i n g , a n d s o e v e n t h o u g h h e u n d e r s t o o d m o r e a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r t h a n h e w r o t e , h e w a s u n a b l e t o p u t h i s t h o u g h t s i n t o w r i t i n g . T h e r e w a s e v i d e n c e t h a t t h i s m a y n o t b e t h e c a s e , h o w e v e r , b e c a u s e J o s e r e p o r t e d t h a t h e l i k e d t o w r i t e a n d c o n s i d e r e d h i m s e l f a g o o d w r i t e r . T h e o n l y t i m e s h e s t a t e d h e h a d t r o u b l e w i t h t h e w r i t i n g t a s k s w a s w h e n h e d i d n o t u n d e r s t a n d t h e c o n t e n t , o r u n d e r s t a n d w h a t h e w a s s u p p o s e d t o w r i t e . J o s e ’ s w r i t i n g m i g h t n o t t e l l a b o u t h i s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g b e c a u s e o f t h i s e v i d e n c e t h a t h e s a i d m o r e a b o u t m o l e c u l e s v e r b a l l y t h a n h e d i d i n w r i t i n g . B a s e d o n J o a ’ s w r i t t e n p o s t t e s t , h e u n d e r s t o o d s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s 2 , 3 , 9 , a n d 1 1 . H o w e v e r , b a s e d o n h i s v e r b a l s t a t e m e n t s a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , J o s e a l s o u n d e r s t o o d 1 0 a n d 1 2 : A l l m o l e c u l e s a r e c o n s t a n t l y m o v i n g ; a n d m o l e c u l a r m o t i o n c o n t i n u e s i n d e p e n d e n t l y o f o b s e r v a b l e m o v e m e n t . H e s e e m e d c l o s e t o u n d e r s t a n d i n g 1 3 ( m o l e c u l e s o f a s o l u t e b r e a k a w a y a n d m i x w i t h t h e m o l e c u l e s o f a s o l v e n t ) , b u t h e j u s t s a i d w a t e r m i x e s w i t h t h e s u g a r a n d h e w a s n o t c l e a r a b o u t w h a t h a p p e n s t o t h e m o l e c u l e s . ‘ W W . J o s e c l a i m e d t o d o a l o t o f w r i t i n g , a n d l i k e d t o w r i t e . H e s t a t e d t h a t h e a l w a y s g o t g o o d g r a d e s o n h i s w r i t i n g . H e d i d n o t f e e l i t w a s d i f f i c u l t t o p u t h i s i d e a s i n w r i t i n g d u r i n g t h e s c i e n c e w r i t i n g t a s k s . H e s t a t e d t h a t i s w h y h e l i k e d s c i e n c e . H e t h o u g h t w r i t i n g i n t h e s c i e n c e b o o k l e t s w a s e a s y , a n d s t a t e d t h a t h e d i d a l o t o f w r i t i n g a t h o m e , w r i t i n g l e t t e r s t o h i s c o u s i n i n F l o r i d a , h i s f r i e n d s , a n d h i s b r o t h e r s . H e t h o u g h t s o m e o f t h e q u i z z e s w e r e ' k i n d a e a s y a n d k i n d a h a r d ” , b e c a u s e ' s o m e o f i t l 5 2 ; ” ! 2 1 7 k n e w , a n d s o m e o f i t I d i d n ’ t . . . t h e p a r t s t h a t I d i d n ’ t u n d e r s t a n d s o m e o f t h e m e a n i n g s . . . m a t t e r , I d i d n ' t u n d e r s t a n d t o o g o o d " . J o s e s t a t e d t h a t h e d i d n o t u s e a n y w r i t i n g s t r a t e g i e s t o p u t h i s i d e a s i n w r i t i n g , h e j u s t “ p u t m y i d e a s d o w n ' . S o m e t i m e s h e h a d d i f f i c u l t y g e t t i n g i d e a s i n h i s h e a d a n d p u t t i n g t h e m o n p a p e r . H e s a i d , ( r e a l ! d i d n ’ t u n d e r s t a n d a b o u t t h i s b e c a u s e t h e n i t s a i d t o e x p i a n a n d i t d i d n ' t s a y , y o u k n o w , w r i t e y o u r o b s e r v a t i o n , a n d s o I l u s t s t a r t e d l o o k i n g , a n d t h e n e v e r y b o d y s a i d ' y o u ' v e g a t n g 3 3 5 2 9 5 ? ” o b s e r v a t i o n ' , a n d e v e r y t h i n g , a n d s o i J o s e o f t e n l i k e d t h e w r i t i n g h e d i d i n s c i e n c e e v e n t h o u g h i t w a s s o m e t i m e s d i f f i c u l t f o r h i m t o u n d e r s t a n d w h a t h e w a s s u p p o s e d t o w r i t e , o r t h e c o n t e n t h e n e e d e d t o k n o w . H e s a i d , ' T h i s o n e I k i n d a l i k e d t o o . . . e x c e p t t h a t y o u h a d t o w r i t e t h e o b s e r v a t i o n . I r e a l l y d o n ’ t u n d e r s t a n d t h a t , a b o u t t h e o b s e r v a t i o n , a s s u m p t i o n s . . . b u t I r e a l l y l i k e d t h i s o n e , a n d t h e s e t w o . . " ( f r e e w r i t e s a b o u t t h e s n o w b a l l m e l t i n g a n d e x p l a i n i n g m o l e c u l e s t o h i s d a d ) . J o s e e x p r e s s e d t h a t h e h a d t r o u b l e w i t h t h e w e i g h t a n d v o l u m e q u i z , i t w a s d i f f i c u l t f o r h i m . H e s a i d , " I d o n ’ t u n d e r s t a n d w e i g h t a n d v o l u m e . . . I n e v e r d i d " . J o s e e x p r e s s e d t h a t t h e f r e e w r i t e s w e r e e a s y , a n d m o s t o f t h e m h e e n j o y e d w r i t i n g . T h e f o l l o w i n g s e c t i o n s s u m m a r i z e J o s e ’ s w r i t i n g c o n t e n t t h a t s h o w e d h i s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d u s e o f l e a r n i n g s t r a t e g i e s . W m . A s a r e s u l t o f t h e i n s t r u c t i o n i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , J o s e d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . H e c h a n g e d h i s s c h e m a s l i g h t l y f r o m p u r e b e i n g ' a c t u a l l y p u r e “ , t o p u r e b e i n g a s u b s t a n c e w i t h o u t a n y o t h e r s u b s t a n c e a d d e d , a n d m i x t u r e a c o m b i n a t i o n o f s u b s t a n c e s — n e w p r i n c i p l e s , a n d n e w c o n c e p t s i n h i s s c h e m a ( R 1 , 8 3 , 8 5 ) . H e d i d n o t u s e h i s n e w d e fi n i t i o n t o e f f e c t i v e l y c l a s s i f y r e a l - w o r l d K ! 3 . ) ; " ‘ S ! I I n 2 1 8 s u b s t a n c e s . F o r e x a m p l e , a t t h e p o s t t e s t , J o s e w a s a b l e t o u s e h i s n e w d e fi n i t i o n o f p u r e a n d m i x t u r e s t o c o r r e c t l y c l a s s i f y w a t e r , s m e l l , m u d , h e l i u m , s a l t w a t e r , a n d l i g h t , w h e r e a s a t t h e p r e t e s t h e w a s u n a b l e t o c o r r e c t l y c l a s s i f y l i g h t . H e w a s s t i l l i n c o r r e c t a b o u t w h e t h e r s t e e l , a i r , h e l i u m , a n d h e a t w e r e p u r e o r m i x t u r e s a t t h e p o s t t e s t . J o s e u n d e r s t o o d g o a l c o n c e p t i o n s 1 a a n d 9 : P u r e s u b s t a n c e s c o n t a i n o n l y o n e k i n d o f m o l e c u l e o r s u b s t a n c e , m i x t u r e s c o n t a i n m o r e t h a n o n e ; a n d a l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s . H e w a s n o t c l e a r a b o u t 1 : S o l i d s , l i q u i d s a n d g a s e s a r e m a t t e r , a n d o t h e r t h i n g s a r e n o t . J o s e d i d n o t s t a t e t h e s e p r i n c i p l e s c o n s i s t e n t l y o r u s e t h e m e f f e c t i v e l y . I n h i s a c t i v i t y b o o k l e t w r i t i n g h e w r o t e t h e c o r r e c t d e f i n i t i o n s o f p u r e , m a t t e r a n d n o n - m a t t e r , b u t o n h i s p o s t t e s t , h e d i d n o t e x p r e s s t h e d e f i n i t i o n s v e r y w e l l , “ t h i n g s t h a t a r e p u r e a r e a s u b s t a n c e w i t h o u t a n y o t h e r s u b s t a n c e ' . V e r b a l l y , a t h i s p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , h e s a i d t h a t a “ p u r e s u b s t a n c e i s o n l y m a d e w i t h t h a t a n d n o t h i n g e l s e “ . H e s e e m e d t o u n d e r s t a n d t h e c o n c e p t , b u t h a d d i f fi c u l t y e x p r e s s i n g t h e i d e a s c o r r e c t l y . J o s e c o m p l e t e d t h e l e s s o n c l u s t e r a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s w i t h s c h e m a a b o u t t h e m e a n i n g o f p u r e , t h a t i t i s o n e s u b s t a n c e a l o n e , a n d u s e d h i s n e w k n o w l e d g e t o c l a s s i f y r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s , b u t b e c a u s e h e a n s w e r e d h i s a c t i v i t y b o o k q u e s t i o n s u s i n g s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n s , a n d a n s w e r e d r e a l - w o r l d q u e s t i o n s u s i n g h i s n e w s c h e m a o f r e a l - w o r l d e x p r e s s i o n s , h e d e m o n s t r a t e d u s i n g S t r a t e g y 3 , l e a r n i n g a l i s t o f f a c t s , b u t n o t i n t e g r a t i n g t h e m i n t o h i s p r i o r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , n o r u s i n g t h e m t o e x p l a i n r e a l - w o r l d e v e n t s . W W . A f t e r i n s t r u c t i o n i n p o w e r s o f t e n a n d t h e b a s i c s o f m o l e c u l e s i n t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e l e s s o n c l u s t e r , J o s e d e m o n s t r a t e d b o t h w e a k a n d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . H e b e g a n t h e i n s t r u c t i o n b y g u e s s i n g a b o u t m o l e c u l e s , a n d t h o u g h t t h e y h a d s o m e t h i n g t o d o w i t h t a U i ‘ l l 2 1 9 h e l p i n g u s b r e a t h e , s o w e r e f o u n d i n o n l y a i r a n d g a s e s . B y t h e p o s t t e s t h e s t a t e d t h a t m o l e c u l e s b u i l d t h i n g s , a n d t h e y a r e s m a l l . T h e y s t i l l s e e m t o e x i s t t o h e l p u s b r e a t h e , a n d m a k e a i r . H e m a d e a s l i g h t c h a n g e i n h i s s c h e m a b a s e d o n w h a t h e e n c o u n t e r e d i n t h e i n s t r u c t i o n , b u t d i d n o t s e e m t o u n d e r s t a n d t h e r o l e o f m o l e c u l e s i n m a t t e r . H e d i d n o t u s e h i s n e w k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l e s t o c l a s s i f y r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s c o r r e c t l y . A t t h e p r e t e s t , J o s e s a i d a i r , h e l i u m a n d w a t e r a r e m a d e o f m o l e c u l e s , a n d s m e l l i s n o t . H e a t a n d l i g h t a r e n o t m a d e o f m o l e c u l e s . H e d i d n o t k n o w a b o u t m u d o r s a l t w a t e r . A t t h e p o s t t e s t , h e c l a s s i f i e d a i r , h e l i u m , a n d w a t e r t h e s a m e a s h e d i d a t t h e p r e t e s t , h e m o v e d s a l t w a t e r t o m a t t e r , b u t n o t s t e e l , s m e l l a n d m u d , w h i c h h e s a i d w e r e n o t m a d e o f m o l e c u l e s . H e s a i d h e a t w a s m a d e o f m o l e c u l e s , e v e n t h o u g h h e h a d t h o u g h t h e a t w a s n o t m a d e o f m o l e c u l e s a t t h e p r e t e s t , a n d t h e i n s t r u c t i o n w a s e x p l i c i t a b o u t h e a t n o t b e i n g m a d e o f m o l e c u l e s . J o s e c h a n g e d h i s c o r e c o n c e p t s ( 8 1 ) , a n d a d d e d m o r e r e l a t i o n s a m o n g t h e c o n c e p t s ( 8 2 ) , b u t d i d n o t s h o w u s e o f a n y n e w p r i n c i p l e s , o r t h e o r i e s i n v o l v i n g h i s k n o w l e d g e o f m o l e c u l e s ( W 4 ) . H i s u n d e r s t a n d i n g o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s w a s s t i l l i n c o m p l e t e f o r m o l e c u l e s . J o s e u n d e r s t o o d I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s g o a l c o n c e p t i o n s 9 a n d 1 1 : A l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s , n o n - m a t t e r i s n o t ; a n d m o l e c u l e s a r e c o n s t a n t l y m o v i n g . H e d i d n o t e x p r e s s t h a t h e u n d e r s t o o d g o a l c o n c e p t i o n s 1 0 o r 1 2 : M o l e c u l e s a r e t o o s m a l l t o s e e , e v e n w i t h a m i c r o s c o p e ; a n d m o l e c u l a r m o t i o n c o n t i n u e s i n d e p e n d e n t l y o f o b s e r v a b l e m o v e m e n t . J o s e d e m o n s t r a t e d u s i n g l e a r n i n g S t r a t e g y 3 f o r t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s i n s t r u c t i o n . H e p r o d u c e d a c c e p t a b l e a n s w e r s t o q u e s t i o n s a b o u t i n s t r u c t i o n i n h i s I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s a c t i v i t y b o o k l e t , b u t r e l i e d o n h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o a n s w e r r e a l - w o r l d p r o b l e m s a b o u t m o l e c u l e s i n s u b s t a n c e s — m o l e c u l e s a r e a 2 2 0 s u b s t a n c e t h a t b u i l d s t h i n g s , b u t a r e n o t f o u n d i n s t e e l , s m e l l o r m u d . H e d i d n o t s e e m c l e a r a b o u t w h a t m a t t e r i s , o r t h e r e l a t i o n s h i p o f m o l e c u l e s t o m a t t e r . H e t e n d e d t o d r a w o n t e x t b o o k s c h e m a a n d ' b i g w o r d s ” s u c h a s t h e m o v e m e n t a n d a r r a n g e m e n t o f m o l e c u l e s i n s u b s t a n c e s , b u t h e d i d n o t u s e t h i s i n f o r m a t i o n t o e x p l a i n r e a l - w o r l d p h e n o m e n a . W . J o s e s h o w e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a s a r e s u l t o f t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n c l u s t e r . H e b e g a n t h e u n i t w i t h l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e f o r u n d e r s t a n d i n g m o l e c u l e s o r t h e i r b e h a v i o r i n d i f f e r e n t s t a t e s o f m a t t e r . H e h a d s o m e s c h e m a a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l , s u c h a s h e a t c a u s e s w a t e r t o b u b b l e u p , b u t l i t t l e e l s e . J o s e s h o w e d g r e a t e r n u m b e r s o f c o n c e p t s ( 8 1 ) a n d d i f f e r e n t r e l a t i o n s a m o n g h i s c o n c e p t s a t t h e p o s t t e s t ( 8 2 ) , a n d i n v o l v e d n e w t h e o r i e s ( 8 4 ) , t h a t i c e w i l l w e i g h t h e s a m e a s w a t e r w h e n i t m e l t s , a n d t h e b u b b l e s i n b o i l i n g w a t e r a r e m o l e c u l e s o f s o m e k i n d . l - l o w e v e r , J o s e ’ s n e w s c h e m a w a s n o t c o m p l e t e . H e w a s s t i l l u n c l e a r a b o u t w h y s o l i d s m e l t w h e n h e a t e d , a n d h a d d i f f i c u l t y e x p l a i n i n g w h y w e i g h t s t a y s t h e s a m e w h e n i c e m e l t s . H e s a i d w h e n e x p l a i n i n g w h y h e a t m a k e s s o l i d s m e l t ' t h e m o l e c u l e s a r e g o i n g t o s l o w d o w n a n d g e t m o r e a n d m o r e s l o w i n g d o w n ' . J o s e a t t a i n e d S t a t e s o f M a t t e r g o a l c o n c e p t i o n s 2 , 3 , a n d 9 : M a t t e r i s c o n s e r v e d i n a l l p h y s i c a l c h a n g e s ; s u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d ; a n d a l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s . H e s h o w e d n o e v i d e n c e o f u n d e r s t a n d i n g t h e o t h e r g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n , 1 4 , 1 7 , a n d 1 8 : T h e o n l y a f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s ; a n d h e a t i n g a n d c o o l i n g c a u s e c h a n g e s o f s t a t e b y m a k i n g m o l e c u l e s m o v e f a s t e r o r s l o w e r . J o s e d e m o n s t r a t e d t h a t h e m i g h t h a v e u s e d a l e a r n i n g s t r a t e g y t h a t f o c u s e d o n d e t a i l s i n t h e i n s t r u c t i o n w i t h o u t m a k i n g s e n s e o f t h e i r m e a n i n g . H e u s e d 2 2 1 i s o l a t e d w o r d s w i t h o u t r e l a t i o n s h i p t o w h a t t h e y m e a n , o r u n d e r s t a n d i n g h o w t o e x p l a i n t h e m . F o r i n s t a n c e , J o s e s a i d t h a t w a t e r w e i g h s t h e s a m e a s i c e ' b e c a u s e t h e s a m e i c e i s b e i n g m e l t e d a n d t h e s a m e w a t e r g o n n a t u r n i n t o w a t e r “ . P a r t o f t h e i n s t r u c t i o n e m p h a s i z e d t h a t W w h e n s u b s t a n c e s c h a n g e s t a t e , s o J o s e p i c k e d t h a t u p . H e d i d n o t s e e m t o a s s i m i l a t e w h a t t h a t m e a n t i n t e r m s o f m o l e c u l e s , a n d c h a n g e o f s t a t e . J o s e a d d e d f a c t s t o h i s m e m o r y , a n d u s e d t h e m t o a n s w e r q u e s t i o n s i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t , b u t r e v e r t e d t o h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o m a k e e x p l a n a t i o n s a b o u t r e a l - w o r l d p h e n o m e n a a b o u t c h a n g e s o f s t a t e i n w a t e r a n d m e l t i n g s o l i d s , S t r a t e g y 3 . E x p e r i e n c e s e e m e d t o i n fl u e n c e h i s e x p l a n a t i o n s . J o s e d e m o n s t r a t e d m o r e e v i d e n c e t h a t h e u s e d S t r a t e g y 3 t o a c c o m p l i s h h i s t a s k s w h e n h e w r o t e i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t t h a t a r e a s o n f o r t a k i n g l i q u i d w a t e r o n a s p a c e s h i p w a s t h a t w a t e r “ i s t h e m o s t a b u n d a n t l i q u i d o n e a r t h a n d i s n e e d e d b y a l l l i v i n g t h i n g s “ . H i s s t a t e m e n t w a s c o r r e c t , a n d c a m e r i g h t o u t o f t h e t e x t , b u t i t h a d l i t t l e r e l e v a n c e t o w h y h e m i g h t w a n t t o t a k e w a t e r i n l i q u i d f o r m t o s p a c e , r a t h e r t h a n w a t e r i n s o l i d o r g a s e o u s f o r m . H e u s e d t e x t a n s w e r s t o a n s w e r t e x t q u e s t i o n s , b u t d i d n o t s e e m t o a s s i m i l a t e m e a n i n g o f w h a t t h e t e x t w a s s a y i n g t o b u i l d n e w u n d e r s t a n d i n g w i t h t h e i n f o r m a t i o n . Q i s s g l e j n g . A s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , J o s e d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . H i s s c h e m a a t t h e p o s t t e s t w a s m o r e c o m p l e x , a n d p o s s e s s e d m o r e a n d d i f f e r e n t c o r e c o n c e p t s ( 8 1 , 8 2 , 8 4 ) . A t t h e p r e t e s t J o s e p o s s e s s e d l i t t l e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g d i s s o l v i n g , b u t b y t h e p o s t t e s t h e a d d e d c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r , a n d u s e d t h i s t h e o r y t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . J o s e c r e a t e d a n e w s c h e m e f o r u n d e r s t a n d i n g d i s s o l v i n g , b u t m o s t l y a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l . H e t a l k e d a b o u t m o l e c u l e s , b u t d i d n o t u s e h i s k n o w l e d g e o f m o l e c u l e s t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . H e s a i d 2 2 2 s u g a r d i s s o l v e s b e c a u s e “ t h e m o l e c u l e s s t a r t t o p u s h a g a i n s t t h e s u g a r w h i c h b r e a k s i t d o w n ' . . . a n d ‘ t h e t e m p e r a t u r e i s h o t a n d t h e h o t w a t e r d i s s o l v e s t h e s u g a r q u i c k e r “ . E v e n a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , J o s e m e n t i o n e d t h a t m o l e c u l e s g o i n a n d o u t o f t h e t e a b a g , b u t h e d i d n o t u s e m o l e c u l a r b e h a v i o r t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . H e r e l i e d p r i m a r i l y o n h i s m a c r o s c o p i c u n d e r s t a n d i n g , a n d r e a l - w o r l d e x p e r i e n c e s w i t h d i s s o l v i n g s u g a r . J o s e d i d n o t a t t a i n a n y o f d i s s o l v i n g g o a l c o n c e p t i o n s , s i n c e t h e y w e r e a l l a t t h e m o l e c u l a r l e v e l , a n d J o s e d i d n o t u s e m o l e c u l a r b e h a v i o r t o e x p l a i n d i s s o l v i n g a t t h e p o s t t e s t , p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , o r o n h i s f r e e w r i t e . H e m e n t i o n e d m o l e c u l a r b e h a v i o r a t t h e p o s t t e s t — m o l e c u l e s p u s h a g a i n s t t h e s u g a r b r e a k i n g i t d o w n - b u t h e d i d n o t r e l a t e t h i s b e h a v i o r t o s u g a r m i x i n g w i t h w a t e r , i n c r e a s e d m o t i o n o f t h e m o l e c u l e s , o r t h e d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s o f m o l e c u l e s i n t h e t w o s t a t e s o f m a t t e r . T h e g o a l c o n c e p t i o n s t h a t J o s e d i d n o t a t t a i n a r e 1 3 , 1 4 , 1 5 , a n d 1 7 : M o l e c u l e s o f a s o l u t e b r e a k a w a y a n d m i x w i t h m o l e c u l e s o f a s o l v e n t ; t h e o n l y e f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t ; a n d s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s . H e d i d n o t u s e t h e s e c o n c e p t i o n s f o r a n y o f h i s w r i t t e n o r v e r b a l e x p l a n a t i o n s a f t e r i n s t r u c t i o n . J o s e c o m p l e t e d t h e d i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r w i t h a n e w s c h e m e a b o u t h o w d i s s o l v i n g o c c u r s a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l , b u t d i d n o t u s e h i s k n o w l e d g e o f m o l e c u l a r b e h a v i o r t o e x p l a i n t h e p r o c e s s , d e m o n s t r a t i n g a l e a r n i n g s t r a t e g y 3 , o v e r r e l i a n c e o n u n r e l a t e d f a c t s , a n d s e p a r a t i o n o f d i s c i p l i n a r y k n o w l e d g e f r o m r e a l - w o r l d k n o w l e d g e . J o s e w a s a b l e t o a n s w e r t h e q u e s t i o n s i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t w i t h a c c e p t a b l e a n s w e r s a b o u t m o l e c u l e s i n d i s s o l v i n g , b u t t o t a l l y r e l i e d o n h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o a n s w e r q u e s t i o n s a b o u t r e a l - w o r l d p h e n o m e n a a t t h e p o s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w . “ 5 I I I . . ‘ m i . » M w w ! . l i U B i l 2 2 3 W . D u r i n g i n s t r u c t i o n i n T h e r m a l E x p a n s i o n , J o s e d e m o n s t r a t e d b o t h w e a k a n d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i n h i s w r i t i n g . H e p o s s e s s e d l i t t l e s c h e m a f o r m o l e c u l e s a n d t h e i r r o l e i n e x p a n s i o n a n d c o n t r a c t i o n a t t h e p r e t e s t . B y t h e p o s t t e s t h e a d d e d c o n c e p t s f o r m a c r o s c 0 p i c e v e n t s w h e n a i r a n d m e t a l g e t h e a t e d , a n d s o m e m o l e c u l a r u n d e r s t a n d i n g o f w h y h e a t i n g a m e t a l c a u s e s i t t o e x p a n d . H i s c o n c e p t u a l s y s t e m h a d g r e a t e r n u m b e r s o f c o n c e p t s ( 8 1 ) , a n d i n v o l v e d n e w c o r e c o n c e p t s a b o u t w h e n a n d w h y s u b s t a n c e s e x p a n d ( 8 5 ) . J o s e t a l k e d a b o u t t h e r m a l e x p a n s i o n m o s t l y a t a m i c r o s c o p i c l e v e l , a n d d i d n o t u s e h i s k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l e s t o e x p l a i n e x p a n s i o n , s o h e a d d e d n e w r e l a t i o n s r a t h e r t h a n p r i n c i p l e s ( W 4 ) , a n d h e d e m o n s t r a t e d s o m e w e a k e r f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g f o r c o n c e p t s . A t t h e p o s t t e s t , J o s e e x p l a i n e d w h y m e t a l e x p a n d s w h e n h e a t e d b y s a y i n g t h a t a h e a t e d m e t a l b a l l w o u l d b e l a r g e r ' b e c a u s e i t w o u l d n o t f i t t h r o u g h t h e r i n g a f t e r i t w a s h e a t e d “ . J o s e u n d e r s t o o d T h e r m a l E x p a n s i o n g o a l c o n c e p t i o n 3 : S u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d . H e d i d n o t u s e g o a l c o n c e p t i o n s 1 4 , 1 5 , a n d 1 7 - — t h e e f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e t h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t ; a n d d i f f e r e n t m o l e c u l a r a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n i n d i f f e r e n t s t a t e s - f o r a n y o f h i s e x p l a n a t i o n s a f t e r i n s t r u c t i o n . I n h i s w r i t i n g , J o s e s e e m e d t o u n d e r s t a n d t h e r m a l e x p a n s i o n a t t h e m a c r o s c o p i c l e v e l , a n d a n s w e r e d t h e q u e s t i o n s i n h i s a c t i v i t y b o o k c o r r e c t l y a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n t h e r m a l e x p a n s i o n . W h e n i t c a m e t o e x p l a i n i n g r e a l - w o r l d p h e n o m e n a , J o s e w a s s t i l l s t r o n g l y i n f l u e n c e d b y h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e . H e s t a t e d ' t h e b a l l o o n i s b i g g e r a n d w h e n y o u w a r m t h e b o t t l e w i t h y o u r h a n d s , t h e a i r i n t h e b o t t l e e x p a n d s a n d t h e b a l l o o n g e t s b i g g e r ' . W h e n J o s e s p o k e a b o u t t h e r m a l e x p a n s i o n a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w , h e a d d e d m o l e c u l a r b e h a v i o r t o h i s e x p l a n a t i o n s . H e s a i d , ' w h e n w e h i W m M . “ n : A : 2 4 h e a t i t u p [ c o o l b o t t l e ] , t h e m o l e c u l e s a r e g o i n g t o m o v e f a s t e r , a n d i t i s n o t g o i n g t o h a v e e n o u g h a i r a n d s o i t s g o i n g i n t o t h e b a l l o o n . . . t h e y [ m o l e c u l e s ] m o v e f a s t e r a n d e x p a n d , a n d l i k e i t ' s g o i n g u p , s o t h e y e x p a n d a n d t h e r e i s m o r e a i r t o g o i n t o t h e b a l l o o n " . H e s t i l l s e e m e d t o r e l y o n h i s r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s t o e x p l a i n t h e r m a l e x p a n s i o n - s o m e t h i n g i s n o t g o i n g t o h a v e e n o u g h a i r , a n d w i l l g o u p , a n d t h e r e i s “ m o r e a i r " f o r t h e b a l l o o n - e v e n t h o u g h h e a d d e d m o l e c u l a r b e h a v i o r t o t h e e x p l a n a t i o n s . J o s e s t i l l d e m o n s t r a t e d u s e o f S t r a t e g y 3 i n h i s l e a r n i n g : H e s e e m e d t o r e l y o n u n r e l a t e d f a c t s , a d d t h e m t o m e m o r y , a n d n o t i n t e g r a t e t h e m w i t h r e a l - w o r l d k n o w l e d g e , o r u s e t h e m t o e x p l a i n r e a l - w o r l d e v e n t s . T a b l e 4 . 6 s u m m a r i z e s J o s e ’ s w r i t i n g t h a t s h o w e d h i s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d l e a r n i n g s t r a t e g y u s e a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s . S u m m a r y T h e a b o v e s e c t i o n s p r e s e n t e d e v i d e n c e f o r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a t t a i n m e n t o f g o a l c o n c e p t i o n s , a n d k i n d s o f l e a r n i n g s t r a t e g i e s f o r e a c h o f t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s . A l l o f t h e s t u d e n t s s h o w e d s o m e f o r m o f r e s t r u c t u r i n g i n t h e i r w r i t i n g f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t . A l l s t u d e n t s s h o w e d w e a k r e s t r u c t u r i n g d u r i n g s o m e l e s s o n s . A r t i e s h o w e d w e a k r e s t r u c t u r i n g f o r t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , a n d I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s i n f o r m a t i o n , K e n n y s h o w e d w e a k r e s t r u c t u r i n g f o r t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s i n f o r m a t i o n , C a r o l f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , M e l i n d a f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s a n d I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s , a n d A n t o i n e f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s . I n f o u r o f t h e s e s e v e n i n s t a n c e s , s t u d e n t s p o s s e s s e d s o m e p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a , s o a d d e d t o a n d r e f i n e d t h e i r c o n c e p t u a l s y s t e m s t o a s s i m i l a t e t h e n e w i n f o r m a t i o n ( A r t i e a n d M e l i n d a , e a c h f o r b o t h l e s s o n c l u s t e r s ) . B o t h A r t i e J o s e l m ‘ m fl 8 1 " 3 6 W i c h i t a . ” " m ‘ l 3 G o a l - 9 I t o - 1 . 1 . 2 2 5 T A B L E 4 . 6 m l L e s s o n B M N o t e s s u m 6 | : d e " h o u n d w n w z w s m s t i s e e n e s r e l t o e i r n o - e 3 . 4 . 9 . 1 1 n 2 v u l u ® u n d e r s t m n o t u s e d 3 " 0 . 1 0 3 2 ) 5 . . . m u , m 9 2 n T ® m u m m o : s t i - n o t 3 G o a l - 2 . 3 . 9 c l e a r u n i ; e a p e r i n f h e n q n l f i e - 1 4 . 1 7 . 1 8 u m 8 1 8 2 8 4 W u n d e r s t a n d s m a c r o : d o e s n o t 3 G o a l - 0 m m l t o 0 d f i e - 1 3 . 1 4 . 1 5 . " n . . . “ E s p W 4 W 6 8 % u n d e r s t a n d s m a c r o : d o e s n o t 3 B o d - 3 w u s e n o t t o s e a l . a s p e n i t ] P i e - 1 4 . 1 5 . 1 7 a n d M e l i n d a a t t a i n e d m o s t o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e s e l e s s o n s , e v e n t h o u g h t h e y s h o w e d w e a k m o r e t h a n r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , d u e t o t h e i r p r i o r e x p e r i e n c e w i t h t h e i n f o r m a t i o n . I n t h e o t h e r t h r e e c a s e s w h e r e s t u d e n t s s h o w e d w e a k r e s t r u c t u r i n g , t h e s t u d e n t s m i s s e d b e i n g a b l e t o i n c o r p o r a t e s o m e o f t h e i n s t r u c t i o n i n t o t h e i r s c h e m a . I n K e n n y ’ s c a s e , h e w a s a b l e t o u s e t h e c o r r e c t “ b i g w o r d s " d u r i n g i n s t r u c t i o n i n h i s I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s a c t i v i t y b o o k l e t , b u t a t t h e p o s t t e s t a n d p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w h e u s e d h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o e x p l a i n m o l e c u l e s , a n d s e p a r a t e d h i s t e x t b o o k k n o w l e d g e f r o m h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e . F o r t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s l e s s o n , K e n n y u s e d S t r a t e g y 3 , w h i c h i s o v e r r e l i a n c e o n s e p a r a t e d f a c t s a n d s e p a r a t i o n o f d i s c i p l i n a r y k n o w l e d g e f r o m r e a l - w o r l d k n o w l e d g e . K e n n y a t t a i n e d l e s s t h a n h a l f o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . H e d i d n o t u s e S t r a t e g y 3 i n t h e o t h e r l e s s o n c l u s t e r s , w h e r e 2 2 6 h e u s e d m o r e c o n c e p t u a l c h a n g e - l i k e t h i n k i n g , S t r a t e g y 5 , a n d i n t h e o t h e r l e s s o n s h e a t t a i n e d m o r e o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s , e x c e p t i n u n d e r s t a n d i n g S t a t e s o f M a t t e r , w h e r e h e u s e d S t r a t e g y 5 , a n d a c c o m p l i s h e d s o m e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , b u t s t i l l d i d n o t u n d e r s t a n d o r u s e s o m e o f t h e c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n c h a n g e s o f s t a t e . C a r o l v i r t u a l l y i g n o r e d t h e i n s t r u c t i o n i n P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , a n d t h o u g h s h e p l a c e d a c c e p t a b l e a n s w e r s t o t h e q u e s t i o n s i n h e r a c t i v i t y b o o k l e t , s h e r e v e r t e d t o h e r r e a l - w o r l d s c h e m a a b o u t p u r e b e i n g ' c l e a n " a t t h e p o s t t e s t . S h e s e e m e d t o s e p a r a t e t h e b o o k k n o w l e d g e f r o m h e r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e a n d u s e a S t r a t e g y 3 l e a r n i n g a p p r o a c h f o r t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n . C a r o l w a s s t i l l a b l e t o a t t a i n t w o o f t h e t h r e e g o a l c o n c e p t i o n s f o r p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s e v e n t h o u g h s h e r e t a i n e d s o m e a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s . C a r o l u s e d a s i m i l a r l e a r n i n g s t r a t e g y ( 3 ) a p p r o a c h f o r t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n , b u t d e m o n s t r a t e d m o r e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a t t h a t l e s s o n , a n d w a s a b l e t o a t t a i n m o s t o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . I t w a s c o n f u s i n g f o r m e a t f i r s t t o f i n d t h a t C a r o l m i g h t h a v e u s e d a n i n e f f e c t i v e s t r a t e g y y e t s t i l l a t t a i n a l l o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s l e s s o n c l u s t e r . A f t e r f u r t h e r s t u d y , I i n t e r p r e t t e d t h a t t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s l e s s o n m i g h t h a v e b e e n a n e a s i e r l e s s o n f o r s t u d e n t s l i k e C a r o l t o l e a r n , s i n c e t h e w o r d s t o e x p l a i n t h e c o n c e p t s a n d a n s w e r a c t i v i t y b o o k q u e a i o n s a n d t e s t s r e q u i r e d o n l y t h a t s h e r e s t a t e t h e d e f i n i t i o n s f o r a c c e p t a b l e p e r f o r m a n c e . S h e w a s a b l e t o s t a t e c o n c e p t s s u c h a s i n w a t e r ' m o l e c u l e s a r e b u m p i n g a n d s l i d i n g p a s t e a c h o t h e r ‘ . W h e n s h e n e e d e d t o u s e t h e d e f i n i t i o n s t o e x p l a i n e v e n t s s u c h a s m e l t i n g , s h e h a d d i f f i c u l t y . F o r a l l t h e o t h e r l e s s o n s , C a r o l u s e d S t r a t e g y 5 , c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g , a n d a t t a i n e d a l l b u t o n e o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . U - J a s ) “ . _ . ( ( 1 . m . . . . . _ . . . , 2 2 7 A n t o i n e s h o w e d w e a k r e s t r u c t u r i n g f o r t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r b e c a u s e h e r e o r g a n i z e d h i s k n o w l e d g e t o f i t a n i n a c c u r a t e d e f i n i t i o n . H e s e e m e d t o u s e a l e a r n i n g s t r a t e g y t o j u s t f i n i s h t h e t a s k , a n d o v e r r e l i e d o n h i s r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o a c c o m p l i s h t h a t t a s k . A n t o i n e d i d n o t a t t a i n a n y o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s . H e c o n t i n u e d t o u s e a “ c o m p l e t e t h e t a s k " g o a l s t r a t e g y ( 2 ) i n t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s a n d S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n s , b u t a c c o m p l i s h e d s o m e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g o f h i s s c h e m a , r e t a i n e d s o m e r e a l - w o r l d u n d e r s t a n d i n g s , a n d a t t a i n e d l e s s t h a n h a l f o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . F o r t h e D i s s o l v i n g a n d T h e r m a l E x p a n s i o n l e s s o n s , A n t o i n e m o v e d c l o s e r t o d e m o n s t r a t i n g a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y b e c a u s e n o w h e a t t e m p t e d t o u s e t h e n e w i n f o r m a t i o n t o e x p l a i n t h e e v e n t s o f d i s s o l v i n g a n d t h e r m a l e x p a n s i o n , s o m e t h i n g h e h a d n o t a t t e m p t e d t o d o p r e v i o u s l y . A n t o i n e d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i n t h e s e l e s s o n s , a n d a t t a i n e d t h e m a c r o s c o p i c g o a l c o n c e p t i o n f o r t h e l e s s o n s , b u t n o t t h o s e a t t h e m i c r o s c o p i c l e v e l . J o s e d e m o n s t r a t e d s o m e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g f o r a l l t h e l e s s o n c l u s t e r s . B u t s i n c e h e u s e d a l e a r n i n g s t r a t e g y ( 3 ) i n w h i c h h e s e p a r a t e d h i s t e x t l e a r n i n g f r o m h i s r e a l - w o r l d u n d e r s t a n d i n g s , h e s h o w e d u n d e r s t a n d i n g o f l e s s t h a n h a l f o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . H e s t a r t e d b u i l d i n g n e w s c h e m a a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e , b u t m o s t o f h i s r e s t r u c t u r i n g w a s a t a m a c r o s c o p i c l e v e l — h e a t t a i n e d o n l y o n e m i c r o s c o p i c g o a l c o n c e p t i o n , 9 , t h a t a l l m a t t e r i s m a d e o f m o l e c u l e s . H e h a d y e t t o u n d e r s t a n d t h e n a t u r e o f m o l e c u l a r b e h a v i o r i n s u b s t a n c e s , a n d c h a n g e s o f s t a t e . R e s u l t s o f t h e a n a l y s i s o f t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s ’ w r i t i n g f o r e v i d e n c e t h a t t h e s t u d e n t s s h o w e d i n t h e i r w r i t i n g t h a t t h e y w e r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r " 3 8 m . . . “ _ 1 . » ( t ! a 3 a ! 8 : 9 $ 3 ! I ? 5 ’ ! 2 2 8 s c i e n c e k n o w l e d g e r e f l e c t e d t h a t s t u d e n t s ’ w r i t i n g c a n p r o v i d e a w i n d o w i n t o t h e i r t h i n k i n g . T h i s w a s c o n f i r m e d i n a l m o s t a l l c a s e s b y t h e s i m i l a r i t y o f s t u d e n t s ’ w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t c o n t e n t a n d t h e i r v e r b a l s t a t e m e n t s b e f o r e i n s t r u c t i o n , a n d a f t e r . W h e n a s t u d e n t s ’ v e r b a l s t a t e m e n t s w e r e n o t s i m i l a r t o h i s o r h e r w r i t t e n s t a t e m e n t s , i t w a s b e c a u s e t h e s t u d e n t v e r b a l l y a d d e d m o r e d e t a i l s , b u t i n v a r i a b l y t h e i r c o r e c o n c e p t s w e r e t h e s a m e , e x c e p t f o r o n e s t u d e n t , J o s e . F o r s o m e r e a s o n , a f t e r i n s t r u c t i o n , J o s e w a s b e t t e r a b l e t o e x p r e s s h i s i d e a s a b o u t m o l e c u l e s i n h i s v e r b a l s t a t e m e n t s t h a n h e w a s a b l e t o i n h i s w r i t t e n s t a t e m e n t s . H o w e v e r , f o r a l l t h e o t h e r t a r g e t s t u d e n t s , t h e i r w r i t t e n s t a t e m e n t s a b o u t t h e i r c o r e c o n c e p t s w e r e s i m i l a r t o t h e i r v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t t h e i r c o r e c o n c e p t s . T h e s e s t u d e n t s p r o v i d e d e v i d e n c e t h a t s t u d e n t s ’ w r i t i n g p r o v i d e s a “ w i n d o w “ i n t o t h e i r t h i n k i n g , a n d w e c a n a t l e a s t s e e t h e i r c o r e c o n c e p t s f o r o r g a n i z i n g a n d m a k i n g s e n s e o f t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e . T h e r e w a s e v i d e n c e i n s t u d e n t s ’ w r i t i n g o f h o w m u c h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t h e w e r e a c c o m p l i s h i n g , a s w e l l . W h e n t h e i r c o r e c o n c e p t s o r t h e i r n u m b e r o f c o n c e p t s , t h e i r t h e o r i e s a n d p r i n c i p l e s c h a n g e d f r o m p r e t e s t t o p o s t t e a t h e r e w a s e v i d e n c e o f r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . W h e n s t u d e n t s d i d r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e , t h e y c h a n g e d t h e i r w a y o f o r g a n i z i n g a n d e x p l a i n i n g s c i e n t i f i c e v e n t s . T h e y w e r e n o t a l w a y s c o r r e c t i n t h e i r e x p l a n a t i o n s , b u t t h e e v i d e n c e s h o w e d t h a t t h e y a r e a t t e m p t i n g t o m a k e s e n s e , b e c a u s e t h e y s e e m e d t o b e ' i n t h e p r o c e s s " o f c o n s t r u c t i n g n e w s c h e m e t o i n c o r p o r a t e a n d m a k e m e a n i n g f u l t h e n e w s c i e n t i f i c i n f o r m a t i o n . T a b l e 4 . 7 i s a c h a r t o f t h e k i n d s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , p e r c e n t g o a l c o n c e p t i o n s r e a c h e d , a n d l e a r n i n g s t r a t e g y u s e d f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r b y e a c h t a r g e t s t u d e n t . 2 2 9 W e . W h e n I a s k e d e a c h o f t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s t o t e l l m e a b o u t t h e p l a n s a n d s t r a t e g i e s t h e y u s e d t o a c c o m p l i s h t h e i r w r i t i n g t a s k s , m o s t o f t h e m r e p l i e d t h a t t h e y w o u l d j u s t w r i t e d o w n w h a t e v e r i d e a s c a m e t o m i n d . F o r e x a m p l e , w h e n I a s k e d A n t o i n e w h a t s t r a t e g i e s m i g h t h a v e u s e d t o g e t h i s i d e a s i n t o w r i t t e n f o r m , h e s a i d , “ I j u s t w r i t e d o w n w h a t I r e m e m b e r ” . O t h e r s t u d e n t s ’ r e s p o n s e s w e r e s i m i l a r : C a r o l s a i d , w h e n I a s k e d h e r t h e s a m e q u e s t i o n , s h e s a i d s h e w a s “ j u s t p u t t i n g m y i d e a s d o w n . " A n d K e n n y s a i d t h e s a m e , ’ I j u s t p u t t h e m [ m y i d e a s ] d o w n " . J o s e s a i d s i m i l a r t h i n g s a b o u t h i s s t r a t e g i e s . M e l i n d a a n d A r t i e w e r e s i m i l a r b u t s a i d t h e s a m e t h i n g i n d i f f e r e n t w o r d s . M e l i n d a s a i d , “ I t h i n k i t j u s t c a m e o u t a s I t h o u g h t i t " . O n l y A r t i e s a i d h e m a d e s o m e k i n d o f p l a n b e f o r e w r o t e . H e t h o u g h t o f w h a t h e w a s g o i n g t o w r i t e f i r s t , a n d t h e n w h a t h e w o u l d w r i t e s e c o n d . I a s k e d s t u d e n t s t o i n f o r m m e a b o u t w h e t h e r t h e y f o u n d t h a t w r i t i n g t h e i r i d e a s e v e r h e l p e d t h e m t h i n k . A r t i e , C a r o l , K e n n y , M e l i n d a , A n t o i n e , a n d J o s e a l l s a i d t h a t t h e y t h o u g h t t h a t w r i t i n g h e l p e d t h e m t h i n k . W h e n I a s k e d t h e m i f t h e y c o u l d t h i n k o f a t i m e t h a t h a p p e n e d s o t h e y c o u l d e x p l a i n i t t o m e , o r s h o w m e i n o n e o f t h e i r w r i t i n g s , m o s t o f t h e m s a i d t h e y c o u l d n o t r e m e m b e r a n e x a c t t i m e w h e n i t h a p p e n e d , b u t t h e y k n e w i t h a p p e n e d t o t h e m . E v e n w h e n l o o k i n g a t t h e i r w r i t i n g p i e c e s , m o s t o f t h e s t u d e n t s c o u l d n o t s h o w m e a p l a c e w h e r e t h e i r w r i t i n g h e l p e d t h e m t o t h i n k , a l t h o u g h t h e y t h o u g h t i t d i d , b u t m a y b e n o t a l l t h e t i m e . O n e s t u d e n t c o u l d s h o w m e a p l a c e w h e r e w r i t i n g h e l p e d h i m t h i n k . A r t i e e x p l a i n e d t h a t w h e n h e w a s w r i t i n g a b o u t e x p l a i n i n g s u g a r d i s s o l v i n g t o h i s l i t t l e b r o t h e r d u r i n g a f r e e w r i t e , h e r e m e m b e r e d t h a t h e f o r g o t t o w r i t e a b o u t s o m e t h i n g , h e s a i d , ’ I w a s s i t t i n g r i g h t t h e r e [ p o i n t s t o h i s d e s k ] , w r i t i n g d o w n a n e x p l a n a t i o n f o r s o m e t h i n g , a n d t h e n a l l o f a s u d d e n I r e m e m b e r e d s o m e o t h e r s t u f f . a n d I s t a r t e d w r i t i n g 2 3 0 T A B L E 4 . 7 8 E S U L T S F 0 8 T A R G E T S T U D E N T S L e s s o n C l u s t e r s K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g , G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t , a n d S t r a t e g y U s e A c r o s s fi r e 8 1 I n t r o t o S t a t e s o f T D l s s o l v l n T h e r m a l M i x t u r e s M o l e c u l M a t t e r E x p a n s A r t i e W e a k W e a k R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e A R e s t r u c t 1 , 1 a 1 0 . 1 1 . 1 2 2 . 3 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 6 6 % 7 5 % 5 0 % 7 5 % 7 5 % % P e r L e s s o n 3 4 5 5 5 S t r a t e g y U s e K e n n y R a d i c a l W e a k R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 3 1 1 . 1 2 2 . 3 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 6 6 % 5 0 % 5 0 % 7 5 % 7 5 % % P e r L e s s o n 5 3 5 5 5 S t r a t e g y U s e C a r o l W e a k R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 8 , 9 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 9 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 2 1 8 6 6 % 1 0 0 % 8 3 % 7 5 % 7 5 % % P e r L e s s o n 3 5 3 5 5 S t r a t e g y U s e M e l i n d a W e a k W e a k R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 a , 9 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 9 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 2 1 7 . 1 8 1 7 1 7 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % % P e r L e s s o n 5 5 5 5 5 S t r a t e g y U s e M o i n e W e a k W k / R a d R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t N o n e 9 . 1 1 3 1 3 3 G o a l C o n c e p t s 0 % 5 0 % 1 7 % 2 5 % 2 5 % % P e r L e s s o n 1 2 2 5 4 S t r a t e g y U s e J o s e R a d i c a l W k / R a d R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 3 9 . 1 1 2 . 3 . 9 N o n e 3 G o a l C o n c e p t s 3 0 % 5 0 % 5 0 % 0 % 2 5 % % P e r L e s s o n 3 3 t U s e 3 3 3 S t r a e g y m o r e " , W h e n s t u d e n t s w e r e a s k e d i f t h e y e v e r n o t i c e d t h a t t h e i r i d e a s c h a n g e d 8 3 t h e y w r o t e . T h r e e o f t h e s t u d e n t s s a i d t h e y t h o u g h t i t d i d . b u t n o n e o f t h e m c o u l d s h o w m e a t i m e i n t h e i r w r i t i n g w h e r e t h e y r e m e m b e r e d t h e i r t h i n k i n g c h a n g e d ( J o s e . A r t i e , a n d K e n n y ) . B u t a l l t h r e e r e p o r t e d . a t o n e t i m e o r 2 3 1 a n o t h e r , t h e i r t h i n k i n g w o u l d c h a n g e a s t h e y w r o t e . J o s e s a i d i t w a s e a s i e r f o r h i m t o r e m e m b e r h i s i d e a s b e c a u s e h e c o u l d l o o k b a c k a t w h a t h e j u s t w r o t e . A r t i e c a m e t h e c l o s e s t t o p r o v i d i n g a n e x a m p l e w h e n h e e x p l a i n e d h o w h e t h o u g h t o f m o r e t o w r i t e a s h e w a s w r i t i n g ( i n t h e q u o t e a b o v e ) . C a r o l s a i d d u r i n g t h e i n s t r u c t i o n t h a t s o m e t i m e s h e r i d e a s c h a n g e d a s s h e w r o t e . b u t a t t h e p o s t c l i n i c a l i n t e r v i e w s h e s a i d t h a t h e r i d e a s d i d n o t c h a n g e w h e n s h e w r o t e . M e l i n d a s a i d s h e d i d n o t t h i n k t h a t h e r i d e a s e v e r c h a n g e d m u c h a s s h e w a s w r i t i n g , a n d A n t o i n e s a i d h i s i d e a s d i d n o t c h a n g e w h e n h e w r o t e . S t u d e n t s ’ i d e a s a b o u t t h e p u r p o s e s f o r t h e i r w r i t i n g d u r i n g t h e l e s s o n u n i t s t a y e d a b o u t t h e s a m e f r o m t h e b e g i n n i n g o f i n s t r u c t i o n t o t h e e n d . I n t h e b e g i n n i n g , m o s t t h o u g h t t h a t t h e t e a c h e r h a d t h e m w r i t e s o s h e c o u l d s e e w h a t t h e y t h o u g h t , t o s e e i f t h e y w e r e p a y i n g a t t e n t i o n , t o s e e w h a t t h e y k n e w , a n d f o r g r a d e s . B y t h e e n d o f t h e u n i t . m o s t s t u d e n t s s a i d t h e s a m e t h i n g s a b o u t t h e w r i t i n g w i t h t h e e x c e p t i o n o f M e l i n d a , J o s e a n d K e n n y . M e l i n d a s a i d t h a t t h e t e a c h e r h a d h e r w r i t e t o s e e w h a t i s g o i n g o n i n h e r m i n d . w h i c h i s s i m i l a r t o w h a t s t u d e n t s s a i d i n t h e b e g i n n i n g . b u t M e l i n d a a d d e d t h a t t h e t e a c h e r h a d h e r w r i t e t o h e l p h e r l e a r n , t h a t w r i t i n g h e r i d e a s h e l p e d h e r c l e a r h e r m i n d . a n d t h e n h e l p e d h e r p i c k u p w h e r e s h e l e f t o f f i n h e r t h i n k i n g t h e n e x t d a y . S h e s a i d . i t c l e a r e d m y m i n d , a n d I c o u l d t h i n k f r e e l y a b o u t s c i e n c e a n d t h e n I w e n t t o r e a d i n g . I c o u l d c o m e b a c k i n a n d c o m e b a c k a n d f r e s h o p e n . . . j u s t l i k e a c a n o f s a r d i n e s ! J u s t a b o u t r e s t a t e m e n t - y g o ‘ p l l ’ r ‘ r ' r 5 1 3 2 9 3 3 3 2 1 2 ? 3 . 2 . 2 1 2 2 i i g r m r fi i i ' é i w a m n ‘ b p fi i r i é 2 2 5 % ? ” ' ' ° " " ’ ° " ° ° " J o s e s a i d t h a t h e t h o u g h t t h e t e a c h e r h a d h i m w r i t e t o s e e w h a t h e w a s l e a r n i n g . b u t a l s o t o h e l p h i m l e a r n m o r e . ' i t h e l p s y o u t h i n k m o r e b e t t e r . . . w h e n y o u w r i t e o n p a p e r i t h e l p s y o u t h i n k m o r e , b u t i f y o u ’ r e t h i n k i n g i n y o u r 2 3 2 b r a i n s , y o u k n o w , y o u d o n ’ t r e a l l y k n o w . . K e n n y t h o u g h t t h e t e a c h e r m i g h t b e h a v i n g t h e m w r i t e s o t h a t t h e y c o u l d l e a r n f r o m t h e n o t e s t h e y w r o t e o n t h e i r i d e a s . E s s e n t i a l l y . t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s d i d n o t u s e a n y s t r a t e g i e s t o p u t t h e i r i d e a s i n t o w r i t i n g . o r t h e y w e r e n o t a w a r e t h a t t h e y u s e d s t r a t e g i e s i f t h e y u s e d a n y . M o s t o f t h e s i x t h o u g h t t h a t t h e i r w r i t i n g h e l p e d t h e m t h i n k , e v e n t h o u g h f e w o f t h e m c o u l d s h o w m e o f a t i m e w h e n t h a t h a p p e n e d i n t h e i r w r i t i n g s . O n l y t h r e e o f t h e s i x s t u d e n t s t h o u g h t t h e i r i d e a s e v e r c h a n g e d a s t h e y w r o t e . A n d s t u d e n t s ’ p e r c e p t i o n s o f w h y t h e t e a c h e r h a d t h e m w r i t e s e e m e d t o s t a y t h e s a m e a c r o s s t h e l e s s o n u n i t : T h e t e a c h e r h a d t h e m w r i t e s o s h e c o u l d s e e w h a t t h e y w e r e t h i n k i n g , i f t h e y h a d l e a r n e d . a n d t o g i v e t h e m a g r a d e . T h r e e o f t h e s t u d e n t s s a w t h a t t h e t e a c h e r m i g h t b e h a v i n g t h e m w r i t e t o h e l p t h e m l e a r n . W W W S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s w e r e c o n s t r u c t e d f r o m e a c h o f t h e o t h e r s t u d e n t s ’ w r i t i n g a c r o s s t h e c l a s s , a n d t h e c o n c e p t s a n a l y z e d f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t . E a c h s t u d e n t ’ s s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r w a s a s s e s s e d b a s e d o n s t u d e n t s ’ p o s t t e s t s t a t e m e n t s . a n d b a s e d o n t h e i r s t a t e m e n t s f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t . a n d d u r i n g t h e l e s s o n s . I u s e d t h e s a m e s t a t e m e n t s t o a n a l y z e t h e l e a r n i n g s t r a t e g y s t u d e n t s d e m o n s t r a t e d b a s e d o n A n d e r s o n a n d R o t h ’ s ( 1 9 8 8 ) d e s c r i p t i o n s . I f s t u d e n t s a d d e d t h e n e w c o n c e p t i o n s t o t h e i r s c h e m a , a n d u s e d t h e i n f o r m a t i o n t o e x p l a i n r e a l - w o r l d e v e n t s . t h e y u s e d a c o n c e p t u a l c h a n g e s t r a t e g y , S t r a t e g y 5 . I f t h e y a d d e d n e w i n f o r m a t i o n t o t h e i r s c h e m a . a n d a t t e m p t e d t o u s e i t t o e x p l a i n r e a l - w o r l d p h e n o m e n a . b u t r e t a i n e d p r i o r . i n c o n s i s t e n t , c o n c e p t i o n s a n " . . . A d , . 5 . j T i 8 ’ ’ 5 ' 2 3 3 w i t h i n t h e i r s c h e m a , t h e y o v e r r e l i e d o n p r i o r k n o w l e d g e t o m a k e s e n s e o f t h e i r n e w k n o w l e d g e . S t r a t e g y 4 . W h e n s t u d e n t s w e r e a b l e t o a n s w e r t e x t q u e s t i o n s w i t h a c c e p t a b l e a n s w e r s . b u t t o t a l l y r e l i e d o n r e a l - w o r l d k n o w l e d g e t o a n s w e r r e a l - w o r l d q u e s t i o n s , t h e y d e m o n s t r a t e d u s i n g S t r a t e g y 3 , o v e r r e l i a n c e o n u n r e l a t e d f a c t s . a n d s e p a r a t i o n o f d i s c i p l i n a r y k n o w l e d g e f r o m r e a l - w o r l d k n o w l e d g e . W h e n s t u d e n t s ’ g o a l s a p p e a r e d t o b e t o “ f i n i s h t h e t a s k " , a n d t h e y e i t h e r r e l i e d o n t h e i r p r i o r k n o w l e d g e . o r t h e w o r d s i n t h e t e x t t o a n s w e r t h e q u e s t i o n s , t h e y d e m o n s t r a t e d S t r a t e g y 1 o r 2 . T h e f i n d i n g s a r e s u m m a r i z e d f o r e a c h s t u d e n t ’ s s u c c e s s w i t h e a c h o f t h e f i v e l e s s o n c l u s t e r s i n T a b l e 4 . 8 . I d i d n o t i n c l u d e t w o o f t h e 2 7 s t u d e n t s i n t h i s r e p o r t . F o r o n e s t u d e n t . I h a d o n l y h e r p r e t e s t . a c t i v i t y b o o k w r i t i n g s . a n d f r e e w r i t i n g , s o i t w a s d i f f i c u l t t o t e l l w h a t s h e m i g h t h a v e r e t a i n e d o n t h e p o s t t e s t . T h e o t h e r s t u d e n t t o o k n e i t h e r t h e p r e t e s t o r t h e p o s t t e s t . s o I w a s u n a b l e t o f o l l o w h i s t h i n k i n g v e r y e f f e c t i v e l y . e x c e p t t o o b s e r v e h i s a c t i v i t y b o o k w r i t i n g a n d f r e e w r i t i n g . B o t h o f t h e s e s t u d e n t s p e r f o r m e d e f f e c t i v e l y w r i t i n g i n t e r e s t i n g a n d a c c e p t a b l e i d e a s i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s a n d o n f r e e w r i t e s . a n d a p p e a r e d t o r e s t r u c t u r e t h e i r t h i n k i n g t o i n c o r p o r a t e a n d u s e m a n y o f t h e n e w c o n c e p t s . T h e i r w r i t i n g w a s a n a l y z e d f o r t h e c o n c e p t s t h e y i d e n t i f i e d . T h e f i r s t s t u d e n t , f o r w h o m I h a d n o p o s t t e s t . S u s a n . p o s s e s s e d s o m e s c h e m a f o r p u r e a n d m i x t u r e s . a n d m o l e c u l e s b e f o r e t h e i n s t r u c t i o n ; d u r i n g t h e i n s t r u c t i o n s h e d e m o n s t r a t e d u s i n g n e w i n f o r m a t i o n t o r e b u i l d h e r s c h e m a a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s . a n d m o l e c u l e s . S h e u s e d t h e n e w i n f o r m a t i o n t o e x p l a i n r e a l - d e p h e n o m e n a o n h e r f r e e w r i t e s . T h e o t h e r s t u d e n t , f o r w h o m I h a d n e i t h e r p r e t e s t o r p o s t t e s t . C h i c o . s e e m e d t o f o l l o w i n s t r u c t i o n s a n d w r i t e a c c e p t a b l e e x p l a n a t i o n s i n h i s a c t i v i t y b o o k l e t . H e u s e d s o m e o f h i s n e w i d e a s t o e x p l a i n r e a l - w o r l d p h e n o m e n a o n h i s f r e e w r i t e s . a s w e l l . F o r m e t o f e e l m o r e c o n f i d e n t a b o u t : 4 L o ! 1 ‘ 4 r " ! 2 3 4 w h e t h e r t h e s e t w o s t u d e n t s a c t u a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r s c h e m a s o t h a t i t w a s u s e f u l . a n d a t t a i n e d t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s . I n e e d e d m o r e i n f o r m a t i o n f r o m m o r e o f t h e i r w r i t i n g f o l l o w i n g i n s t r u c t i o n , o r a n i n t e r v i e w w i t h t h e s t u d e n t s , w h i c h I d i d n o t h a v e . - i ‘ , - - . A O . - O A l l l ' . " . A ' - I I . k l ' r - i " ~ e - ‘ 1 I . ' u ' I h - ' ' I C W A l l o f t h e s t u d e n t s w e r e s u c c e s s f u l w i t h s o m e k i n d o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d 2 0 o f t h e 2 5 s t u d e n t s a t t a i n e d a t l e a s t h a l f o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s a c r o s s t h e e n t i r e u n i t . A f e w s t u d e n t s h a d t r o u b l e o n i s o l a t e d l e s s o n s , a n d f i v e s t u d e n t s s e e m e d t o h a v e t r o u b l e i n g e n e r a l ( A n t o i n e . J o s e , W i n s t o n . A n i t a . a n d C a n d i c e ) . T h e s e f i v e s t u d e n t s u s e d i n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . a n d d i d n o t a t t a i n h a l f o f t h e i n t e n d e d g o a l c o n c e p t i o n s . I n g e n e r a l . w h e n a s t u d e n t d e m o n s t r a t e d a m o r e w e a k f o r m o f r e s t r u c t u r i n g o n e o f t w o c o n d i t i o n s e x i s t e d : T h e s t u d e n t s e i t h e r p o s s e s s e d s o m e p r i o r k n o w l e d g e a n d s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g t h e n e w i n f o r m a t i o n . o r t h e y p o s s e s s e d l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a . a n d h a d d i f f i c u l t y m a k i n g u s e o f t h e n e w i n f o r m a t i o n . O f t e n w h e n s t u d e n t s h a d d i f f i c u l t y , t h e y a l s o u s e d i n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . F o r i n s t a n c e . o f t h e t a r g e t s t u d e n t s . A r t i e a n d M e l i n d a d e m o n s t r a t e d w e a k r e s t r u c t u r i n g f o r t w o o f t h e l e s s o n c l u s t e r s b e c a u s e i n b o t h c a s e s . t h e y p o s s e s s e d s o m e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g t h e n e w i n f o r m a t i o n . T h e o t h e r t a r g e t s t u d e n t s w h o d e m o n s t r a t e d w e a k r e s t r u c t u r i n g f o r s o m e l e s s o n c l u s t e r s , K e n n y . C a r o l . A n t o i n e . a n d J o s e . i n a l l i n s t a n c e s , u s e d a n i n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y . a n d d i d n o t r e t a i n a l l o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . A c r o s s a l l o f t h e s t u d e n t s . w h e n t h e y d e m o n s t r a t e d a W a g t h e y o f t e n p o s s e s s e d s o m e p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a f o r t h e t o p i c t o b e l e a r n e d . W h e n t h e y d i d n o t p o s s e s s a s c h e m a f o r 2 3 5 T A B L E 4 . 8 R E S U L T S : K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g . G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t . a n d S t r a t e g y U s e A c r o s s L e s s o n C l u s t e r s W i r e & I n t r o t o S t a t e s o f fi l e s o l v l n g T h e r m a l M i x t u r e s M o l e c u l M a t t e r E x p a n s D o u g W e a k W e a k W e a k R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 , 1 a . 9 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 9 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 2 1 7 . 1 8 1 7 1 7 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % % P e r L e s s o n 4 5 3 5 5 S t r a t e g y U s e N o r m a n R a d i c a l W e a k W e a k R a d i c a l R a d i c a l K n o w l fi g e i e s t r u c t 1 . 1 a , 9 9 . 1 1 . 1 2 2 . 3 . 9 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 7 1 7 1 7 1 0 0 % 7 5 % 8 3 % 1 0 0 % 1 0 0 % % P e r L e s s o n 5 5 4 4 4 S t r a t e g y U s e W i n s t o n w x 7 R a d R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l k n o w i e n g R i s t r u c t 1 a 9 . 1 1 . 1 2 1 4 1 4 1 4 G o a l C o n c e p t s 3 3 % 7 5 % 1 6 % 2 5 % 2 5 % % P e r L e s s o n 1 2 3 3 4 S t r a t e g y U s e B l l l R a d i c a l W k / R a d R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 a , 9 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 9 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 2 1 4 . 1 7 . 1 8 1 7 1 7 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % % P e r L e s s o n 5 5 5 5 5 S t r a t e g y U s e R o n W e a k R a d i c a l R a d i c a l W k / R a d R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 , 1 a . 9 9 . 1 0 . 1 1 3 . 9 . 1 4 . 1 8 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 2 1 0 0 % 1 0 0 % 6 6 % 5 0 % 7 5 % % P e r L e s s o n 1 3 4 3 5 S t r a t e g y U s e P e t e r R a d i c a l R a d i c a l W k / R a d R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 9 9 . 1 0 . 1 1 3 . 9 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 2 1 7 . 1 B 3 3 % 1 0 0 % 8 3 % 7 5 % 7 5 % % P e r L e s s o n 3 5 4 4 5 S t r a t e g y U s e L u c y W e a k R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l M 7 R a d k n o w l e d g e R e s t r u c t 1 , 1 a . 9 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 9 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 4 G o e l C o n c e p t s 1 2 1 4 . 1 7 . 1 8 1 7 1 7 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % % P e r L e s s o n 1 5 4 5 3 / 5 S t r a t e g y U s e S a m R a d i c a l W e a k R a d i c a l R a d i c a l W k / R a d K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 a , 9 9 . 1 0 2 . 3 . 9 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 0 0 % 5 0 % 6 6 % 7 5 % 7 5 % % P e r L e s s o n 4 5 5 5 5 S t r a t e g y U s e 2 3 6 T A B L E 4 . 9 ( c o n t i n u e d ) R E S U L T S : K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g . G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t . a n d S t r a t e g y U s e A c r o s s L e s s o n C l u s t e r s ( c o n t i n u e d ) R i fl e & I n t r o t o S t a t e s o f ' T D I s s o l v l n M l M i x t u r e s M o l q u M a t t e r E x p a n s H o l l y W i c a l R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l R a d l c a l k n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 a , 9 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 9 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 2 1 4 . 1 7 . 1 8 1 7 1 7 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % % P e r L e s s o n 5 5 5 5 5 S t r a t e g y U s e L i n d a W e a k R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 a , 9 1 0 . 1 1 . 1 3 2 . 3 . 9 1 3 . 1 5 3 . 1 5 G o a l C o r i c e p t s 1 0 0 % 7 5 % 5 0 % 5 0 % 5 0 % % P e r L e s s o n 5 5 5 5 4 S t r a t e g y U s e S e t h W e a k W e a k R a d i c a l R a d i c a l R a d i c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t N o n e 1 0 . 1 1 . 1 2 2 . 3 . 1 7 1 3 . 1 5 . 1 7 3 . 1 5 . 1 7 G o a l C o n c e p t s 0 % 7 5 % 5 0 % 7 5 % 7 5 % % P e r L e s s o n 2 2 3 5 5 S t r a t e g y U s e A g n e s W e a k W k / R a d W k / R a d R a d i c a l R a d l c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 a , 9 9 . 1 0 2 . 3 . 9 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 0 0 % 5 0 % 6 6 % 7 5 % 7 5 % % P e r L e s s o n 5 4 5 5 5 S t r a t e g y U s e D e n n i s R a d i c a l W e a k W k / R a d R a d l c a l R a d l c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 a , 9 9 . 1 0 . 1 1 3 . 9 1 3 3 G o a l C o n c e p t s 1 0 0 % 7 5 % 3 3 % 2 5 % 2 5 % % P e r L e s s o n 5 4 2 5 4 S t r a t e g y U s e I r i n a R a d l c a l W k / R a d R a d l c a l R a d l c a l R a d l c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 a . 9 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 9 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n c e p t s 1 2 1 4 . 1 7 . 1 8 1 7 1 7 6 6 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 % % P e r L e s s o n 3 3 5 5 5 S t r a t e g y U s e C h a r l e s W i t / R a d W k / R a d J R a d l c a l R a d l c a l q u R a d K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 a , 9 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 1 4 1 3 . 1 4 3 . 1 4 G O I I C o n c e p t s 1 2 1 0 0 % 1 0 0 % 5 0 % 5 0 % 5 0 % % P e r L e s s o n 5 5 5 5 5 S t r a t e g y U s e S a m a n t h a R a d l c a l ‘ l ' R a d i c a ' i I f R a d i c a l — R a d l c a l R a d l c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t ‘ 1 . 3 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 9 . 1 4 1 3 . 1 4 . 1 5 3 . 1 4 . 1 5 G o a l C o n o e p t s 1 2 6 6 % 1 0 0 % 6 5 % 7 5 % 7 5 % % P e r L e s s o n 4 4 5 5 5 S t r a t e g y U s e A n i t a W k / R a d W k / R a d W k / R a d W k / R a d W k / R a d K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 a 1 0 . 1 1 . 1 2 N o n e N o n e N o n e G o a l C o n c e p t s 3 3 % 7 5 % 0 % 0 % 0 % % P e r L e s s o n 2 2 2 2 2 S t r a t e g y U s e 2 3 7 T A B L E 4 . 9 ( c o n t i n u e d ) R E S U L T S : K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g . G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t . a n d S t r a t e g y U s e A c r o s s L e s s o n C l u s t e r s ( c o n t i n u e d ) E u r o 8 : I n t r o t o S i t e s o f D i s s o l v l n T h e r m a l M i x t u r e s M o l e c u l e s ] M a t t e r E x p a n s E m i l y W e a k W k / R a d R a d l c a l R a d i c a l R a d l c a l K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 a . 9 9 . 1 0 . 1 1 2 . 3 . 9 . 1 7 1 5 . 1 7 3 . 1 5 . 1 7 G o a l C o n c e p t s 1 2 1 8 6 6 % 1 0 0 % 8 3 % 5 0 % 7 5 % % P e r L e s s o n 3 4 5 5 5 S t r a t e g y U s e C a n d i c e R a d i c a l R a d l c a l W i t / R a d W k / R a d W k / R a d K n o w l e d g e R e s t r u c t 1 . 1 a 1 2 N o n e 1 4 1 4 G o a l C o n c e p t s 6 6 % 2 5 % 0 % 2 5 % 2 5 % % P e r L e s s o n 4 3 3 3 2 S t r a t e g y U s e t h e t o p i c . s t u d e n t s w h o d e m o n s t r a t e d w e a k e r f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g u s e d a n i n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y . I n 2 3 o f t h e 2 5 t o t a l i n s t a n c e s o f w e a k r e s t r u c t u r i n g f o r s t u d e n t s w h o p o s s e s s e d l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e . t h e s e s t u d e n t s a l s o u s e d i n e f f e c t i v e s t r a t e g i e s . J u s t b e c a u s e a s t u d e n t u s e d a n i n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y d i d n o t m e a n h e o r s h e d i d n o t l e a r n t h e i n f o r m a t i o n a n d r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e . I n 2 5 i n s t a n c e s o f t h e t o t a l 8 0 i n s t a n c e s o f m o r e r a d i c a l f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g . s t u d e n t s r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e w h i l e s t i l l u s i n g a n a p p a r e n t l y i n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y . F o r 5 5 o f t h e 8 0 i n s t a n c e s o f r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , h o w e v e r . s t u d e n t s u s e d a n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y . w h i c h l e d m e t o t h i n k t h a t u s i n g a n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y m i g h t h e l p s t u d e n t s a c c o m p l i s h d i f f i c u l t r e s t r u c t u r i n g . T h e n u m b e r o f s t u d e n t s w h o h e l d l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s a n d r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e p e r l e s s o n c l u s t e r w a s c o r r e l a t e d w i t h t h e n u m b e r o f s t u d e n t s w h o a t t a i n e d m o r e t h a n 7 0 % o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s p e r l e s s o n . f o r a r e l a t i o n s h i p o f - . 1 0 . A b i l i t y t o r a d i c a l l y 2 3 8 r e s t r u c t u r e k n o w l e d g e w a s n o t r e l a t e d t o a t t a i n m e n t o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . T h i s m a y h a v e b e e n d u e t o t h e f a c t t h a t s t u d e n t s c o u l d r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e a n d a t t a i n s o m e o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . b u t n o t a l l o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . T h e n u m b e r o f s t u d e n t s w h o r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e p e r l e s s o n c l u s t e r w a s c o r r e l a t e d w i t h t h e n u m b e r o f s t u d e n t s w h o u s e d e f f e c t i v e s t r a t e g i e s p e r l e s s o n c l u s t e r , f o r a r e l a t i o n s h i p o f + . 8 8 . S t u d e n t s w h o r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e s t r o n g l y t e n d e d t o u s e a n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y . S t r a t e g y 5 . W h e n s t u d e n t s p o s s e s s e d a p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a . t h e y u s u a l l y a t t a i n e d a l l o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r a l e s s o n c l u s t e r a n d w e a k l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e . W h e n s t u d e n t s p o s s e s s e d l i t t l e s c h e m a f o r u n d e r s t a n d i n g m a t t e r a n d m o l e c u l e s . t h e y w e r e a b l e t o a t t a i n m o r e o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s i f t h e y ( 1 ) r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e . a n d ( 2 ) u s e d a n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y . O f t h e 2 5 i n s t a n c e s w h e r e s t u d e n t s b e g a n w i t h l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a a n d a t t a i n e d a l l o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r a l e s s o n c l u s t e r , a l l 2 5 r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e . A b i l i t y t o r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e k n o w l e d g e d i d n o t g u a r a n t e e t h a t s t u d e n t s w o u l d a t t a i n a l l o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . h o w e v e r . O f a l l t h e s t u d e n t s w h o d e m o n s t r a t e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g o f t h e i r k n o w l e d g e a l l a t t a i n e d a t l e a s t o n e g o a l c o n c e p t i o n f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r . T h e s e f i n d i n g s d o n o t i m p l y t h a t r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i s a n y m o r e v a l u e d o r m o r e d e s i r a b l e t h a n w e a k e r f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g . O f t e n w e a k r e s t r u c t u r i n g i s d e s i r a b l e w h e n t h e i n d i v i d u a l p o s s e s s e s p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a a n d e x p e r i e n c e . W h e n a n i n d i v i d u a l d o e s n o t p o s s e s s p r i o r k n o w l e d g e , r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g m a y b e a m o r e d e s i r a b l e o u t c o m e . S t u d e n t s d o i n g r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g m a y n e e d t o u n d e r g o s o m e c o n c e p t u a l c h a n g e a n d 2 3 9 m o d i f y e x i s t i n g s c h e m a w i t h n e w c o n c e p t s a n d p r i n c i p l e s . I n t h i s s t u d y . m o s t s t u d e n t s b e g a n t h e u n i t w i t h l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e f o r m a t t e r a n d m o l e c u l e s . s o r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e w a s a d e s i r a b l e o u t c o m e f o r t h e m . I t i s f o r t h i s r e a s o n t h a t t h e s t u d y f o c u s e d p r i m a r i l y o n r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i n t h e a n a l y s i s . O f t h e 4 0 i n s t a n c e s w h e r e s t u d e n t s a t t a i n e d a l l o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r a l e s s o n c l u s t e r . s t u d e n t s u s e d S t r a t e g y 5 . a n e f f e c t i v e s t r a t e g y f o r c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g . i n 2 8 i n s t a n c e s . F o r t h e o t h e r 1 2 i n s t a n c e s . s t u d e n t s u s e d a l e s s e f f e c t i v e s t r a t e g y . s e v e n s t u d e n t s u s e d S t r a t e g y 4 . t h r e e s t u d e n t s u s e d s t r a t e g y 3 , t w o s t u d e n t s u s e d S t r a t e g y 1 . T h u s . u s e o f a n i n e f f e c t i v e s t r a t e g y d i d n o t i n a l l c a s e s k e e p s t u d e n t s f r o m l e a r n i n g t h e g o a l c o n c e p t i o n s . e v e n w h e n t h e y h a d l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a . S t u d e n t s w e r e m o r e l i k e l y t o a t t a i n t h e g o a l c o n c e p t i o n s w h e n t h e y u s e d a n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y ( 2 8 o u t o f 4 0 i n s t a n c e s ) . T h e n u m b e r o f s t u d e n t s w h o a t t a i n e d m o r e t h a n 7 0 % g o a l c o n c e p t i o n s f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r w a s c o r r e l a t e d w i t h t h e n u m b e r o f s t u d e n t s u s i n g e f f e c t i v e s t r a t e g i e s f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r f o r a p o s i t i v e c o r r e l a t i o n o f . 3 8 . T h i s c o r r e l a t i o n i n d i c a t e d t h a t t h e r e w a s m i l d p o s i t i v e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a t t a i n i n g t h e g o a l c o n c e p t i o n s a n d u s i n g e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . I n o t h e r w o r d s . i f a s t u d e n t a t t a i n e d m o r e t h a n 7 0 % o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r a l e s s o n c l u s t e r . h e o r s h e t e n d e d t o h a v e u s e d a n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y a s w e l l . H o w D o t h e F i n d i n g s a b o u t K n o w l e d g e R e s t r u c t u r i n g . S t u d e n t s ’ S t r a t e g y U s e , a n d G o a l C o n c e p t i o n A t t a i n m e n t R e l a t e t o I n s t r u c t i o n ? T o a n s w e r t h e s e c o n d q u e s t i o n a b o u t s t u d e n t s ’ l e a r n i n g a n d w h a t m e c h a n i s m s f r o m c l a s s r o o m e v e n t s m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ ( “ C l 5 " : . J U ” E S E S t u ! 2 4 0 k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d w h a t s e e m e d t o m a k e t h e d i f f e r e n c e f o r t h o s e s t u d e n t s w h o r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e a n d t h o s e w h o h a v e d i f f i c u l t y , t h e r e s e a r c h e r a n a l y z e d t h e d i f f e r e n c e s i n t h e s t u d e n t s ’ s u c c e s s w i t h e a c h l e s s o n c l u s t e r f o r r e s t r u c t u r i n g . g o a l a t t a i n m e n t a n d s t r a t e g y u s e . I f a s t u d e n t a t t a i n e d m o r e t h a n 7 0 % o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s i n a l e s s o n c l u s t e r . h e o r s h e h a d a c c o m p l i s h e d m o r e t h a n t h e a v e r a g e f o r t h e c l a s s a s a w h o l e . T h e s t u d e n t s w h o h a d a t t a i n e d 1 0 0 % o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s w e r e o f t e n m o r e s u c c e s s f u l s t u d e n t s . a n d a l a r g e r c r o s s - s e c t i o n o f s t u d e n t s w a s m o r e d e s i r a b l e t o a s s i s t t h e a n a l y s i s . I f a s t u d e n t h a d a t t a i n e d m o s t . b u t n o t a l l . o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r a l e s s o n . t h e y w e r e c o n s i d e r e d t o b e s u c c e s s f u l w i t h t h a t l e s s o n c l u s t e r . S t u d e n t s w h o h a d b e e n a b l e t o a t t a i n m o r e t h a n 7 0 % o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r e a c h l e s s o n c l u s t e r w e r e c h a r e d t o g e t a p i c t u r e o f w h i c h l e s s o n s m i g h t h a v e b e e n m o r e s u p p o r t i v e f o r s t u d e n t s ’ l e a r n i n g t h e s c i e n t i f i c i d e a s . T h e r e s u l t s a r e s h o w n i n T a b l e 4 . 9 . S t u d e n t s h a d m o s t s u c c e s s w i t h t h e I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s . D i s s o l v i n g . a n d T h e r m a l E x p a n s i o n g o a l c o n c e p t i o n s . T h e r e m i g h t b e s o m e t h i n g a b o u t t h e s e t h r e e l e s s o n c l u s t e r s t h a t d i s t i n g u i s h e d t h e m f r o m t h e o t h e r s t h a t w a s w o r t h o b s e r v i n g m o r e c l o s e l y . T h e r e s e a r c h e r w a s a l s o i n t e r e s t e d i n f i n d i n g o u t w h i c h o f t h e l e s s o n c l u s t e r s m i g h t h a v e s u p p o r t e d s t u d e n t s ’ u s e o f s u c c e s s f u l l e a r n i n g s t r a t e g i e s m o r e t h a n o t h e r s . s o c h a r t e d t h e l e s s o n s i n w h i c h s t u d e n t s h a d m o r e s u c c e s s u s i n g e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . T h e r e s u l t s a r e s h o w n i n T a b l e 4 . 1 0 . P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s . I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s . a n d S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n s s h o w e d f e w e r s t u d e n t s u s i n g e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . M o r e s t u d e n t s u s e d e f f e c t i v e s t r a t e g i e s w i t h t h e D i s s o l v i n g a n d T h e r m a l E x p a n s i o n 2 4 1 l e s s o n s . T h e r e s e a r c h e r l o o k e d c l o s e l y a t t h e e v e n t s i n o n e o f t h e l e s s o n s i n w h i c h s t u d e n t s w e r e a b l e t o a t t a i n m o r e t h a n 7 0 % g o a l c o n c e p t i o n s . a n d u s e d T A B L E 4 . 9 R E S U L T S : S t u d e n t s A t t a i n i n g M o r e t h a n 7 0 % G o a l C o n c e p t i o n s b y L e s s o n R u r e & I n t r o t o T t a t e s o f i W W I n g T h e r m a l M i x t u r e s M o l e c u l e s M a t t e r E x p a n s i o n A g n e s A n i t a B l l l A g n e s A g n e s B l l l A r t i e C a r o l A r t i e A r t i e C h a r l e s B l l l D o u g B i l l B i l l D e n n i s C a r o l E m i l y C a r o l C a r o l D o u g C h a r l e s H o l l y D o u g D o u g H o l l y D e n n i s I r m a H o l l y E m i l y L i n d a D o u g L u c y I r i n a H o l l y L u c y E m i l y M e l i n d a K e n n y I r m a M e l i n d a H o l l y N o r m a n L u c y K e n n y N o r m a n I r m a P e t e r M e l i n d a L u c y R o n L i n d a ( 1 0 ) N o r m a n M e l i n d a S a m L u c y P e t e r N o r m a n ( 1 2 ) M e l i n d a S a m R o n N o r m a n S a m a n t h a P e t e r P e t e r S e t h S a m R o n ( 1 5 ) S a m a n t h a S a m a n t h a S e t h S e t h ( 1 7 ) ( 1 8 ) e f f e c t i v e s t r a t e g i e s , a n d c o m p a r e t h o s e e v e n t s w i t h t h e e v e n t s o f a l e s s o n i n w h i c h s t u d e n t s d i d n o t a t t a i n a s m a n y g o a l c o n c e p t i o n s . a n d w h e r e m o r e s t u d e n t s d i d n o t u s e e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . T h e c l a s s r o o m e v e n t s o f t h e D i s s o l v i n g l e s s o n ( m o s t s t u d e n t s a t t a i n e d t h e g o a l c o n c e p t i o n s a n d u s e d e f f e c t i v e s t r a t e g i e s ) w e r e c o m p a r e d w i t h t h e e v e n t s o f t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n ( f e w e r s t u d e n t s a t t a i n e d t h e g o a l c o n c e p t i o n s a n d f e w u s e d e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s ) . 2 4 2 T A B L E 4 . 1 0 R E S U L T S : S t u d e n t s ’ U s e o f E f f e c t i v e L e a m l n g S t r a t e g i e s b y L e s s o n F i r e 8 I n t r o t o S i t e s o f D T s s o l v i n g M l M i x t u r e s M o l e c u l e s M a t t e r E x p a n s i o n K e n n y C a r o l A r t i e A r t i e A r t i e M e l i n d a M e l i n d a K e n n y K e n n y K e n n y N o r m a n D o u g M e l i n d a C a r o l C a r o l B i l l N o r m a n B I I I M e l i n d a M e l i n d a H o l l y B i l l S a m A n t o i n e A n t o i n e L i n d a P e t e r H o l l y D o u g D o u g A g n e s L u c y L i n d a B i l l B i l l D e n n i s S a m A g n e s L u c y R o n C h a r l e s H o l l y I r i n a S a m L u c y ( 9 ) L i n d a C h a r l e s H o l l y S a m C h a r l e s S a m a n t h a L i n d a H o l l y ( 1 1 ) E m i l y S e t h S e t h ( 1 2 ) A g n e s A g n e s D e n n i s l r r n a I r m a C h a r l e s C h a r l e s S a m a n t h a S a m a n t h a E m i l y E m i l y ( 1 7 ) ( 1 3 ) T o a n s w e r t h e s e c o n d r e s e a r c h q u e s t i o n . a b o u t w h a t c l a s s r o o m e v e n t s s e e m t o b e a s s o c i a t e d w i t h s t u d e n t s ’ e f f e c t i v e s c i e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . a l l o f t h e a s p e c t s f o r t w o l e s s o n s t h a t m i g h t b e i m p o r t a n t e v e n t s w e r e c o m p a r e d b a s e d o n t h e l i t e r a t u r e r e v i e w o f t h e c l a s s r o o m e v e n t s t h a t s e e m e d t o e n c o u r a g e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g : I c o m p a r e d t h e e v e n t s f r o m o n e l e s s o n t h a t e n c o u r a g e d s t u d e n t s ’ r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e , t h e D i s s o l v i n g l e s s o n , w i t h t h e e v e n t s f r o m a l e s s o n t h a t w a s m o r e d i f f i c u l t f o r s t u d e n t s t o r e s t r u c t u r e k n o w l e d g e a n d a c c o m p l i s h c o n c e p t u a l c h a n g e . t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n t h e f i n d i n g s f r o m t h e t w o d i f f e r e n t l e s s o n c l u s t e r s . P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s . a n d D i s s o l v i n g a r e p r e s e n t e d . 2 4 3 W h a t M a d e t h e D i f f e r e n c e ? T h e D i f f e r e n c e s i n T w o L e s s o n s : P u r e S u b s t a n c e a n d M i x t u r e s , a n d D i s s o l v i n g B a s e d o n t h e l i t e r a t u r e r e v i e w e d i n C h a p t e r 2 . I i d e n t i f i e d s e v e r a l m e c h a n i s m s i n c l a s s r o o m e v e n t s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . A l l f o r m s o f c l a s s r o o m d i a l o g u e m i g h t b e i m p o r t a n t , i n s t a n c e s o f a r g u m e n t o r c o n t r o v e r s y , a n d s o c i a l i n t e r a c t i o n s b e t w e e n s t u d e n t s a n d t h e m a c h e r , a n d s t u d e n t s w i t h o t h e r s t u d e n t s . C e r t a i n f o r m s o f t e a c h e r t a l k m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . a s w e l l : S o c r a t i c d i a l o g u e . p r o v i d i n g c o g n i t i v e c o n f l i c t . s u r p r i s e . u s e o f m e t a p h o r a n d a n a l o g y . t h e s t r u c t u r e o f t h e t e a c h e r ’ s p r e s e n t a t i o n s . t h e t e a c h e r ’ s l a n g u a g e . h o w t h e t e a c h e r e x p l a i n s p h e n o m e n a t o t h e s t u d e n t s . a n d p r o v i d e s v e r b a l e x p l a n a t i o n s f o r s t u d e n t s ’ e x p e r i e n c e s a r e j u s t a f e w e v e n t s t h a t m i g h t t r i g g e r s t u d e n t s t o c h a n g e t h e i r c o n c e p t i o n s a b o u t n e w s c i e n c e i n f o r m a t i o n . S t u d e n t s ’ p r i o r k n o w l e d g e a n d t h e i r l e a r n i n g g o a l s m i g h t i n fl u e n c e w h a t s t u d e n t s t a k e f r o m t h e i n f o r m a t i o n a n d t h e m e a n i n g s t h e y m a k e . 3 T h e f o l l o w i n g s e c t i o n p r e s e n t s t h e e v i d e n c e g a t h e r e d f r o m t h e v i d e o t a p e d c l a s s r o o m r e c o r d s o f l e s s o n s , w h a t t h e t e a c h e r s a i d . s t u d e n t i n t e r a c t i o n s i n s m a l l g r o u p s , a n d t h e t e x t m a t e r i a l s t o s h o w t h e d i f f e r e n c e s i n e a c h o f t w o l e s s o n c l u s t e r s . t o s e e i f a n y i m p o r t a n t d i f f e r e n c e s e m e r g e d . A d d e d t o t h e s u g g e s t e d e v e n t s f r o m t h e l i t e r a t u r e r e v i e w w e r e e v e n t s P o s n e r , S t r i k e . H e w s o n . a n d G e r t z o g ( 1 9 8 2 ) . R o t h . A n d e r s o n . a n d S m i t h ( 1 9 8 6 ) . a n d M i n s t r e l l ( 1 9 8 4 ) s a i d w e r e i m p o r t a n t f e a t u r e s o f e f f e c t i v e i n s t r u c t i o n f o r c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g a n d l o o k e d a c r o s s t h e t w o l e s s o n s f o r e v i d e n c e o f c l a s s r o o m l e a r n i n g e v e n t s . T h e c h a r t i n T a b l e 4 . 1 1 s u m m a r i z e s t h e f i n d i n g s . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n t h e f e a t u r e s o f e a c h l e s s o n a r e r e v i e w e d . T h e r e a d e r 2 4 4 w i l l s e e m a n y f e a t u r e s i n t h e t w o l e s s o n c l u s t e r s t h a t w e r e s i m i l a r . F o r i n s t a n c e . b o t h c o n t a i n e d t h e s a m e n u m b e r o f i n s t r u c t i o n a l d a y s , a n d b o t h e n g a g e d s t u d e n t s i n a c t i v i t i e s r e l a t e d t o t h e l e s s o n s . T h e c u r r i c u l u m d e s i g n w a s s i m i l a r . B o t h l e s s o n s b e g i n w i t h a s t o r y t o e n g a g e s t u d e n t s ’ p r i o r c o n c e p t i o n s a b o u t r e a l - w o r l d p h e n o m e n a r e l a t e d t o t h e l e s s o n . B o t h l e s s o n c l u s t e r s e n g a g e d s t u d e n t s i n a c t i v i t i e s t h a t w e r e d i r e c t l y r e l a t e d t o w h a t t h e y w e r e l e a r n i n g . S t u d e n t s w r o t e a b o u t t h e i r i d e a s a n d p l a n s . a n d c o n f e r r e d w i t h p e e r s i n b o t h l e s s o n s . T h e t e a c h e r l e d g r o u p d i s c u s s i o n s . a s k e d s t u d e n t s q e u s t i o n s t h a t r e f l e c t e d c o n t e n t , e m p h a s i z e d m a i n p o i n t s . e n g a g e d s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s . a n d p r o v i d e d o p e n - e n d e d v e r b a l i n t e r a c t i o n s f o r s t u d e n t s t o e x p r e s s t h e i r r e a l - w o r l d n o t i o n s . T h e r e w e r e d i s c u s s i o n s i n b o t h l e s s o n s t h a t l e a d t o c l o s u r e a n d c o n s e n s u s a b o u t a c t i v i t i e s a n d i d e a s . F i n a l l y , s t u d e n t s p r a c t i c e d a p p l y i n g t h e i r n e w c o n c e p t i o n s w i t h c o n c r e t e a p p l i c a t i o n s i n b o t h . T h e d i f f e r e n c e s a t f i r s t s e e m e d m i n u t e . b u t u p o n c l o s e r i n v e s t i g a t i o n . t h e s e s e e m i n g l y s m a l l d i f f e r e n c e s h e l d a k e y t o s t u d e n t s ’ s u c c e s s w i t h t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r . A s c a n b e s e e n f r c m t h e c h a r t . t h e m a i n d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t w o l e s s o n s r e s i d e d i n ( 1 ) T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a c t i v i t i e s a n d s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s , ( 2 ) t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a c t i v i t i e s a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s s t u d e n t s w e r e t o l e a r n . a n d ( 3 ) s t u d e n t s ’ o p p o r t u n i t i e s t o u s e l a n g u a g e — w r i t i n g a n d s p e a k i n g — t o u s e t h e i r n e w c o n c e p t i o n s t o e x p l a i n p h e n o m e n a . 2 4 5 W h a t s t o o d o u t a s d i f f e r e n t i n t h i s a n a l y s i s w a s t h e k i n d s o f a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s i n w h i c h s t u d e n t s p a r t i c i p a t e d . a n d h o w c l o s e l y t h e a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s r e l a t e d t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s . T h e f o l l o w i n g s e c t i o n c o n t a i n s a r e v i e w o f t h e f i n d i n g s f r o m e a c h o f t h e t w o l e s s o n c l u s t e r s . I | I ' I I ' B o t h l e s s o n c l u s t e r s t o o k a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e a m o u n t o f t i m e . 8 d a y s . S o m e d a y s t h e l e s s o n s w e r e s h o r t e r . o t h e r s w e r e l o n g e r , d e p e n d i n g o n t h e a m o u n t o f b u s i n e s s a t t h e h o m e r o o m p e r i o d b e f o r e t h e c l a s s s t a r t e d . a n d o n f i n i s h i n g a n o t h e r l e s s o n c l u s t e r . a n d b e g i n n i n g a n e w o n e . ! l ' ' l ' E u L e _ s u b s 1 a n e e s _ a n d _ i j 1 u r e s . T h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r c o n t a i n e d t w o a c t i v i t i e s . I n t h e f i r s t a c t i v i t y . s t u d e n t s i d e n t i f i e d r e a l - w o r l d s u b s t a n c e s i n s m a l l p l a s t i c v i a l s a s t o w h a t t h e s u b s t a n c e m i g h t b e . w h e t h e r i t w a s m a t t e r o r n o n - m a t t e r . p u r e o r m i x t u r e , a n d h o w s u r e t h e y w e r e . S t u d e n t s d i d t h e a c t i v i t y f i r s t i n d i v i d u a l l y . w r i t i n g t h e a n s w e r s i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s . T h e y t h e n c o m p a r e d t h e i r a n s w e r s i n s m a l l g r o u p s . I n t h e s e c o n d a c t i v i t y s t u d e n t s a t t e m p t e d t o s e p a r a t e a m i x t u r e o f t h e i r c h o i c e f r o m t h e v i a l s i n t h e f i r s t a c t i v i t y . T h e y p l a n n e d f o r t h i s a c t i v i t y i n d i v i d u a l l y . t h e n c o n f e r r e d i n t h e i r s m a l l g r o u p s t o a t t e m p t t o s e p a r a t e s o m e o f t h e m i x t u r e s . T h e s t u d e n t s i n G r o u p 1 ( M e l i n d a . A r t i e . J o s e . a n d N o r m a n ) a t t e m p t e d t o s e p a r a t e o n l y t h e m u d m i x t u r e . T h e s t u d e n t s i n G r o u p 2 ( C a r o l . K e n n y . A n t o i n e . a n d D o u g ) a t t e m p t e d t o s e p a r a t e s a w d u s t a n d i r o n f i l i n g s . s a l t w a t e r . a n d m u d . T A B L E 4 . 1 1 2 4 6 C o m p a r i s o n : L e s s o n E l e m e n t s 1 ) p u r e / m i x t u r e s . m a t t e r / n o n - 1 ) _ 1 l n s t m c t l e n a l fl a v s 8 d a y s o f v a r y i n g l e n g t h . b e t w e e n 8 d a y s o f v a r y i n g l e n g t h , b e t w e e n 1 5 m i n u t e s a n d 4 0 m i n u t e s 1 5 m i n u t e s a n d 4 0 m i n u t e s A c t i x l t l a a T w o : T h r e e : W a n d c a r e f u l o b s e r v a t i o n m a t t e r 2 ) D i s s e b i l n n fl a c e s 2 ) 5 9 m m 3 ) W i n n o f d i s s o l v i n g r a c e s e x p l a n a t i o n s l l l l d t l n d a c t i x l t l e s 1 ) M i t e p u r e a n d e x a m p l e s o f p u r e 1 ) W e p l a n f o r g e t t i n g s u g a r o u t o f 2 ) fl u t e a n e w d e f i n i t i o n o f p u r e b a g . e x p l a n a t i o n . s u b s t a n c e a n d 3 ) W r i t e I d e n t i f i c a t i o n o f s u b s t a n c e s . m o l e c u l e s . I n d i v i d u a l I n d i v i d u a l 2 ) fl u t e p l a n f o r g e t t i n g s u g a r o u t o f 4 ) fl u t e I d e n t i f i c a t i o n o f s u b s t a n c e . b a g , e x p l a n a t i o n . s u b s t a n c e a n d c o u p m o l e c u l e s . g r o u p 5 ) fi n i t e s e p a r a t i n g m i x t u r e s p l a n s . 3 ) M i t e w h a t h a p p e n e d w h e n t r i e d t h e I n d i v i d u a l p l a n 6 ) u n i t e s e p a r a t i n g p l a n s . g r o u p 4 ) fl a t s a c a r e f u l o b s e r v a t i o n 7 ) M 1 8 f l o w I t w o r k e d 5 ) H a t e e x p l a n a t i o n o f o b s e r v a t i o n . 8 ) M n o n q u i z ' W h a t I H a v e L e a r n e d “ w h a t h a p p e n e d t o s u b s t a n c e . a n d 9 ) F r e e w r l t e fl a s k s s t o r y m o l e c u l e s . I n d i v i d u a l 6 ) M i l e e x p l a n a t i o n o f o b s e r v a t i o n . w h a t h a p p e n e d t o s u b s t a n c e . a n d m o l e c u l e s . g r o u p 7 ) M i t e p l a n s a n d e x p l a n a t i o n s f o r t h r e e d i s s o l v i n g r a c e s : s l o w . f a s t . a n d n o - t o u c h f a s t r a c e . i n d i v i d u a l 8 ) M i t e p l a n s a n d e x p l a n a t i o n s f o r t h r e e d i s s o l v i n g r a c e s : s l o w . f a s t . a n d n o - t o u c h f a s t r a c e , g r o u p 9 ) M i t e e x p l a n a t i o n s f o r d i s s o l v i n g . g r o u p o n o v e r h e a d 1 0 ) F r e e w r l t e a b o u t d i s s o l v i n g 1 1 ) M i t e e x p l a n a t i o n f o r e a c h d i s s o l v i n g r a c e . I n d i v i d u a l 2 4 7 T A B L E 4 . 1 1 ( c o n t i n u e d ) ( L a r g e C l a s s r o o m G r o u p ) 1 ) A n s w e r s t o ' T w o F l a s k s " s t o r y . D a y 1 1 ) S i z e s o f s u g a r g r a i n . t e a b a g h o l e . 2 ) W h a t I s ' p u r e ' ? E x a m p l e s ? D a y 2 s u g a r m o l e c u l e . g o o d e x p l a n a t i o n s . 3 ) R e v i e w I d e n t i f i c a t i o n o f s u b s t a n c e s . D a y 2 D a y 4 2 ) H o w d i d t h e p l a n w o r k ? W h a t d i d y o u 4 ) U n d e r s t a n d i n g s e p a r a t i n g m i x t u r e s . s e e ? D e b r l e f l n g . D a y 3 D a y 5 3 ) D e b r l e f l n g a b o u t o b s e r v a t i o n s . 5 ) S c i e n c e h i s t o r y / A r i s t o t l e a n d s u b s t a n c e s a n d m o l e c u l e s a f t e r m i s c o n c e p t i o n s , D a y 5 A c t i v i t y 1 g r o u p d i s c u s s i o n . D a y 3 6 ) D e b r l e f l n g o n s e p a r a t i n g m i x t u r e s . D a y 4 ) E x p l a i n i n g d i s s o l v i n g . D a y 3 6 5 ) E x p l a i n i n g h o w t o d r a w s u g a r c r y s t a l 7 ) H o w d o p e o p l e s e p a r a t e m i x t u r e s ? . a n d w a t e r m o l e c u l e s . D a y 3 D a y 6 6 ) H o w d i d s u g a r g e t o u t o f t e a b a g ? . 8 ) Q u e s t i o n s a b o u t c l e a r = p u r e . s e e i n g & c h o r a l r e s p o n s e s . D a y 3 m i x t u r e s . p u r e p o i s o n s . D a y 8 7 ) E x p l a n a t i o n s ( o b s , s u b s . m o l e ) . D a y 3 8 ) E x p l a n a t i o n s ( o b s . s u b s . m o l e ) . D a y 4 9 ) R e v i e w f o r r a c e s . a n d r u l e s . e x p l a n a t i o n s . D a y 5 1 0 ) G o o d e x p l a n a t i o n . D a y 5 1 1 ) P a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n a n d e x p l a i n i n g d i s s o l v i n g . D a y 6 1 2 ) F i n d i n g t h e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n . D a y s 7 8 r 8 W W 1 ) H o w t o b e s u r e ? ( B r a c e l e t ) . D a y 4 1 ) K e e p i n g f o o d h o t . k e e p i n g w a t e r 2 ) f o r A r i s t o t l e a n d m i s c o n c e p t i o n s . D a y 5 c o l d . w i t h o u t p u t t i n g I c e i n w a t e r . D a y 3 ) S e p a r a t i n g b a n a n a s f r o m j e l l o . f o r 6 s e p a r a t i n g m i x t u r e s . D a y 5 4 ) S e p a r a t i n g o t h e r m i x t u r e s . D a y 6 5 ) ' F l l t e r l n g ” t h r o u g h d e s k o r p l a s t i c v s . p a p e r . D a y 8 W i l l i ? ! ( f o r t a r g e t m m ) 1 ) M e l i n d a : l s a i r m a t t e r ? D a y 3 1 ) I n g r o u p : M e l i n d a a n d J o s e ( Y e s ) v s . A r t i e a n d N o r m a n ( N o ) : W h e n s u g a r d i s s o l v e s d o e s I t c h a n g e f r o m a s o l i d t o a l i q u i d ? 2 4 8 T A B L E 4 . 1 1 ( c o n t i n u e d ) A r g u m e n t ( f o r t a r g e t s t u d e n t s ) 1 ) S a n d . g r a v e l . o r d l r t ? ( A n t o i n e . L u c y . K e n n y . a n d D o u g ) D a y 3 2 ) S a l t w a t e r o r c h l o r i n e ? ( A n t o i n e v s . L u c y ) D a y 3 3 ) S a l t w a t e r o r c h l o r i n e ? ( M e l i n d a v s . J o s e ) D a y 3 4 ) I s a l r m a t t e r ? I s I t p u r e ? ( M e l i n d a v s . A r t i e . N o r m a n ) D a y 3 1 ) S u g a r d i s s o l v i n g o r c o m i n g o u t o f t e a b a g . w h o s e I d e a I s I t ? ( C a r o l v s . D o u g ) D a y 2 2 ) S i z e s o f s u g a r g r a i n . h o l e s I n t e a b a g . m o l e c u l e s ( M e l i n d a . A r t i e . J o s e . N o r m a n ) D a y 2 3 ) S u g a r d i s s o l v e s ( A r t i e . N o r m a n ) v s . b e c o m e s a l i q u i d ( M e l i n d a . J m e ) D a y 5 ) S a l t v s . s a n d ? ( J o s e v s . M e l i n d a . 3 N o r m a l a n d A r t i e ) D a y 3 6 ) S a w d u s t / s a n d v s . s a w d u s t / d i r t ( M e l i n d a , J o s e . A r t i e . N o r m a n ) D a y 3 7 ) S a w d u s t v s . w o o d c h i p s ( K e n n y v s . D o u g ) D a y 4 W i d g e t s N o t f o u n d I n t e a c h e r ’ s t a l k s p e c i f i c a l l y ; t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s w e r e d e s i g n e d t o h e l p s t u d e n t s f o r m g e n e r a l r u l e s f r o m k n o w n c a s e s , p l c k c o u n t e r e x a m p l e s . m a k e p r e d i c t i o n s . t e s t h y p o t h e s e s . f o r m u l a t e g e n e r a l r u l e s . a p p l y t o n e w s i t u a t i o n s . G e n e t a L t u l e s a b o u t w h a t l s p u r e . H o w c a n w t e l l ? H o w c a n w e s e p a r a t e m i x t u r e s ? S t u d e n t s m a d e m e d i e t i d n e a b o u t s e p a r a t i n g m i x t u r e s ; t e s t e d a W : W W a b o u t s e p a r a t i n g m i x t u r e s . i W a b o u t w h a t I s a g o o d e x p l a n a t i o n ; s t u d e n t s m a d e p t e d i e t i d n s a b o u t d i s s o l v i n g s u g a r i n w a t e r ; d i d n o t p i c k o o u n t e r e x a m p l e s ; t e s t e d t h e i r W a b o u t d i s s o l v i n g I n s l o w . f a s t r a c e s . t a m e d W . a s I n d i v i d u a l . s m a l l g o u p , a n d w h o l e c l a s s d i s c u s s i o n . S l i m l i n e ( f o r m e e t s t u d e n t s ! ) S e p a r a t i n g s a l t a n d w a t e r . D a y 5 ( D o u g . C a r o l . L u c y . K e n n y ) S e e i n g s u g a r g o I n t o w a t e r f r o m t e a b a g . D a y 2 ( B o t h s m a l l g r o u p s ) 2 4 9 T A B L E 4 . 1 1 ( c o n t i n u e d ) . l n a s t l v i t u n d fl e fl e c t l m 1 ) D u r i n g d i s c u s s i o n a b o u t g r o u p a c t i v i t y 1 ) D u r i n g q u e s t i o n i n g o f J o s e . a n d w h a t 1 . D a y 4 h e s a w . D a y 3 2 ) W r i t i n g p l a n s f o r s e p a r a t i n g m i x t u r e s ? 2 ) W r i t i n g w h a t t h e y o b s e r v e d a n d p a r t s . D a y 5 I n d i v i d u a l . D a y 3 3 ) D u r i n g q u i z . D a y 6 3 ) W r i t i n g i n d i v i d u a l p l a n s f o r r a c e s . 4 ) W r i t i n g m o s t I m p o r t a n t t h i n g t h e y D a y 4 l e a r n e d . D a y 7 4 ) F r e e w r l t e a b o u t d i s s o l v i n g . D a y 7 5 ) P l a y i n g w i t h v i a l s o f s u b s t a n c e s d u r i n g 5 ) W r i t i n g e x p l a n a t i o n s . D a y 7 8 r 8 f r e e t i m e . ( C a r o l . J o s e . A r t i e . M e l i n d a ) D a y 7 W e 1 ) M a t t e r = s o l l d . l l q u l d . g a s 1 ) P a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n D a y 1 N o n - m a t t e r = h e a t . l i g h t . l o v e . e m o t i o n s 2 ) P a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n D a y 2 D a y 2 3 ) P a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n a n d w h a t 2 ) M a t t e r = l i q u i d . s o l i d . g a s h a p p e n s t o s u g a r D a y 3 N o n - m a t t e r = h e a t . l i g h t . l i v e . e m o t i o n s 4 ) E x p l a n a t i o n s - e s p e c i a l l y m o l e c u l e D a y 4 b e h a v i o r a n d a r r a n g e m e n t D a y 4 3 ) m l x t u r e = 2 o r m o r e k i n d s o f m a t t e r . 2 o r 5 ) R u l e s f o r r a c e s . g o o d e x p l a n a t i o n m o r e s u b s t a n c e s D a y 5 p u r e = o n l y o n e k i n d o f m a t t e r . o n l y o n e 6 ) G o o d e x p l a n a t i o n s D a y 6 k i n d o f s u b s t a n c e D a y 5 7 ) P a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n a n d w h a t 4 ) m a t t e r . n o n - m a t t e r . p u r e a n d m i x t u r e h a p p e n e d I n r a c e s D a y 7 D a y 6 8 ) P a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n a n d w h a t 5 ) S e e i n g m i x t u r e s . s m e l l i n g m i x t u r e s ; h a p p e n e d I n r a c e s D a y 8 c l e a r a p u r e ? ; p u r e p o i s o n D a y 8 . : 1 0 m m : ( f o r t a r g e t s t u d e n t s ) 1 ) A n t o i n e : D i r t . s a l t . n o n - m a t t e r ? 1 ) M e l i n d a a n d N o r m a n : P o w e r s o f t e n m i x t u r e ? D a y 3 D a y 2 2 ) M e l i n d a : M a t t e r - c a n s e e i t ? I s a i r 2 ) M e l i n d a : S u g a r c h a n g e s f r o m s o l i d t o m a t t e r ? Y e s / N o D a y 3 l i q u i d ? D a y 3 3 ) D o u g . K e n n y . C a r o l . a n d L u c y : S a l t g o e s t h r o u g h fl l t e r ? D a y 5 2 5 0 T A B L E 4 . 1 1 ( c o n t i n u e d ) 1 ) W h a t w o u l d y o u d o t o fi n d o u t w h a t I s 1 ) W h a t I s d i s s o l v i n g ? E x p l a i n I n t h e fl a s k s ? D a y 1 o b s e r v a t i o n s . w h a t h a p p e n s t o 2 ) W h a t I s p u r e ? E x a m p l e s D a y 2 s u b s t a n c e . w h a t h a p p e n s t o 3 ) W h a t I s m a t t e r ? W h a t I s p u r e ? D a y 4 m o l e c u l e s / i n g r o u p s D a y 3 2 ) E x p l a n a t i o n s i n g r o u p p r e s e n t a t i o n s ; d e b r i e f i n g d i s c u s s i o n D a y 6 W i n n : 1 ) W h y I s a l r m a t t e r ? A m i x t u r e ? D a y 4 N o n e s p e c i f i c a l l y a s k e d 1 ) A i r : W h y m a t t e r . m i x t u r e D a y 4 1 ) P r a c t i c e e x p l a i n i n g . t e l l o u t l o u d h o w 2 ) S e p a r a t i n g s a l t 8 : I r o n D a y 6 d i d s u g a r c o m e o u t o f t e a b a g ? D a y 3 3 ) S e p a r a t i n g m u d D a y 8 2 ) S m a l l g r o u p d i s c u s s i o n o f p l a n s f o r d i s s o l v i n g r a c e s D a y 4 3 ) G r o u p w r i t i n g e x p l a n a t i o n f o r p r e s e n t a t i o n D a y 6 4 ) R e v i e w w h a t h a p p e n e d d u r i n g d i s s o l v i n g r a c e s D a y 7 1 ) C a n ’ t b e s u r e a b o u t s u b s t a n c e s b e i n g 1 ) O b s e r v a t i o n s f o r s u g a r c o m i n g o u t o f P U R E & w h a t e a c h s u b s t a n c e w a s . b a g ; r e a d i n g f r o m t e x t s c i e n t i f i c D a y 4 e x p l a n a t i o n D a y 3 2 ) S e p a r a t i n g s a l t a n d I r o n ; s a l t w a t e r ? . 2 ) E x p l a i n i n g w h a t h a p p e n e d w h e n s a l t a n d s a n d D a y 6 s u g a r c a m e o u t o f t e a b a g D a y 4 3 ) P u r e . m i x t u r e s . m a t t e r D a y 8 3 ) G r o u p p r e s e n t a t i o n s D a y 6 4 ) P r a c t i c e a p p l y i n g n e w c o n c e p t i o n s t o w h a t h a p p e n e d d u r l n j r a c e s D a y 7 W 1 ) C l a s s i f y i n g s u b fl a n c e s ; m a t t e r . p u r e . 1 ) D i s s o l v i n g A c t i v i t y 1 - G e t t i n g s u g a r m i x t u r e s . s u r e ? D a y 3 o u t o f t e a b a g a n d o b s e r v e D a y 2 2 ) P l a n n i n g . s e p a r a t i n g m i x t u r e s D a y 5 2 ) E x p l a i n i n g o b s e r v a t i o n s u s i n g 3 ) P r a c t i c e r e a l - w o r l d e x a m p l e s o f ' o b s e r v a t l o n s . s u b s t a n c e s a n d s e p a r a t i n g m i x t u r e s D a y 6 m o l e c u l e s ' D a y 3 4 ) Q u i z ? D a y 7 3 ) D i s s o l v i n g r a c e s D a y 5 5 ) A p p l y s e p a r a t i n g I d e a s t o m u d D a y 8 4 ) D i s s o l v i n g r a c e s e x p l a n a t i o n s D a y s 6 . 7 . 8 2 5 1 T A B L E 4 . 1 1 ( c o n t i n u e d ) 1 ) C l a s s i f y i n g s u b s t a n c e s ; p u r e . m a t t e r . 1 ) A c t i v i t y - G e t t i n g t h e s u g a r o u t o f t h e m i x t u r e s ( A l l s u b s t a n c e s a r e m a t t e r . t e a b a g D a y 2 m i x t u r e s ) D a y 3 2 ) E x p l a i n / d i s c u s s o b s e r v a t i o n s D a y 3 3 ) D i s s o l v i n g r a c e s D a y 5 4 ) G r o u p p r e s e n t a t i o n o f e x p l a n a t i o n s . o b s e r v a t i o n s o f r a c e s D a y 6 1 ) S e p a r a t i n g m i x t u r e s D a y 5 1 ) I d e a s a n d p l a n s f o r r a c e s D a y 4 2 ) I n d i v i d u a l p r a c t i c e e x p l a i n i n g r a c e s D a y 8 s t s d i x j n g . T h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r c o n t a i n e d t h r e e a c t i v i t i e s . I n t h e f i r s t p a r t o f A c t i v i t y 1 . s t u d e n t s m a d e a p l a n a n d a t t e m p t e d t o g e t s u g a r o u t o f a c l o s e d t e a b a g w i t h o u t o p e n i n g o r t e a r i n g t h e b a g . S t u d e n t s m a d e i n d i v i d u a l p l a n s f i r s t , t h e n c o n f e r r e d i n t h e i r s m a l l g r o u p s t o r e a c h a c o n s e n s u s o n a p l a n , a n d c a r r y i t o u t . F o r t h e s e c o n d p a r t o f A c t i v i t y 1 s t u d e n t s i n d i v i d u a l l y w r o t e a s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n f o r w h a t t h e y o b s e r v e d . T h e y h a d t o w r i t e f a c t s o r a s s u m p t i o n s f o r w h a t t h e y o b s e r v e d , a n d e x p l a i n w h a t h a p p e n e d t o t h e s u b s t a n c e s , s u g a r a n d w a t e r . a n d w h a t h a p p e n e d t o t h e m o l e c u l e s . T h e y t h e n c o n f e r r e d i n t h e i r s m a l l g r o u p s t o c o m e t o a c o n s e n s u s e x p l a n a t i o n f o r t h e i r o b s e r v a t i o n s . I n A c t i v i t y 2 . s t u d e n t s m a d e p l a n s f o r " D i s s o l v i n g R a c e s ’ m a s l o w r a c e . f a s t r a c e . a n d a n o - t o u c h f a s t r a c e . T h e y f i r s t w r o t e d o w n i n d i v i d u a l p l a n s f o r e a c h r a c e . w i t h a p l a n . a n d e x p l a n a t i o n f o r w h y i t w o u l d w o r k , t h e n t h e y c o n f e r r e d i n s m a l l g r o u p s t o m a k e a g r o u p p l a n a n d e x p l a i n w h y i t w o u l d w o r k . 2 5 2 I n A c t i v i t y 3 . s t u d e n t s m e t i n s m a l l g r o u p s t o p l a n a g r o u p e x p l a n a t i o n f o r w h a t h a p p e n e d d u r i n g t h e i r d i s s o l v i n g r a c e s . w h a t t h e y o b s e r v e d , a n d w h a t h a p p e n e d t o t h e s u b s t a n c e s a n d m o l e c u l e s . T h e y w r o t e t h e i r g r o u p e x p l a n a t i o n o n a n o v e r h e a d t r a n s p a r e n c y . a n d o n e m e m b e r f r o m t h e g r o u p p r e s e n t e d t h e e x p l a n a t i o n t o t h e r e s t o f t h e c l a s s . l i m i n g W W W - D u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r . s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d e i g h t s h o r t w r i t i n g s a b o u t t h e i r t h i n k i n g . a n d a c t i v i t i e s . T h e y w r o t e t h e i r r e a l - w o r l d d e f i n i t i o n o f p u r e . a n d e x a m p l e s . t h e n a f t e r c l a s s d i s c u s s i o n a n d t e x t u a l i n f o r m a t i o n a b o u t t h e s c i e n t i f i c d e f i n i t i o n o f p u r e . w r o t e a n e w d e f i n i t i o n o f p u r e i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s . A t t h e b e g i n n i n g o f A c t i v i t y 1 . s t u d e n t s w r o t e i n d i v i d u a l i d e a s a b o u t w h a t s u b s t a n c e s t h e y t h o u g h t w e r e c o n t a i n e d i n e a c h o f s e v e n v i a l s . a n d t h e n c l a s s i f i e d e a c h s u b s t a n c e a s m a t t e r o r n o n - m a t t e r . p u r e o r m i x t u r e . a n d w h e t h e r t h e y w e r e s u r e , o r n o t s u r e . A f t e r c o m p l e t i n g t h e i r i n d i v i d u a l i n v e s t i g a t i o n s . s t u d e n t s m e t i n s m a l l g r o u p s . a n d w r o t e t h e g r o u p i d e a s f o r e a c h v i a l . S t u d e n t s w r o t e i n d i v i d u a l p l a n s f o r s e p a r a t i n g o n e o f t h e m i x t u r e s i n t h e v i a l s . t h e n t r i e d o n e o f t h e p l a n s i n t h e s m a l l g r o u p . a n d w r o t e h o w t h e i r p l a n s w o r k e d . T h e i r l a s t t w o w r i t i n g s f o r t h e l e s s o n c l u s t e r w e r e w r i t i n g o n t h e q u i z t o d e f i n e p u r e . m i x t u r e . m a t t e r . a n d n o n - m a t t e r . a n d a n s w e r a p p l i c a t i o n q u e s t i o n s ; a n d a f r e e w r i t e t o f i n i s h t h e s t o r y o f t h e t w o f l a s k s . r e l a t i n g w h a t t h e y o u n g m a n d i d t o d e t e r m i n e w h i c h fl a s k c o n t a i n e d t h e w a t e r , a n d w h i c h t h e w a t e r m i x e d w i t h p o i s o n . S t u d e n t s w r o t e p r i m a r i l y d e f i n i t i o n s a n d e x a m p l e s . c l a s s i f i c a t i o n o f m i x t u r e s a n d p l a n s f o r s e p a r a t i n g m i x t u r e s . a n d a n s w e r s t o q u i z q u e s t i o n s a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s . T h e y d i d n o t w r i t e a n y e x p l a n a t i o n s f o r t h e i r a n s w e r s . 2 5 3 D i s s e n t i n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d e l e v e n s h o r t w r i t i n g a s s i g n m e n t s . M o s t o f t h e w r i t i n g i n v o l v e d e i t h e r ( 1 ) m a k i n g p l a n s f o r d i s s o l v i n g s u g a r . a n d m a k i n g p l a n s f o r d i s s o l v i n g r a c e s . f i r s t i n d i v i d u a l l y a n d t h e n i n s m a l l g r o u p s ; o r ( 2 ) w r i t i n g e x p l a n a t i o n s c o n t a i n i n g o b s e r v a t i o n s . s t a t e m e n t s a b o u t s u b s t a n c e s . a n d s t a t e m e n t s a b o u t m o l e c u l e s w h e n s u g a r d i s s o l v e s . T h e o n e o t h e r w r i t i n g i n v o l v e d a f r e e w r i t e w h e r e s t u d e n t s w e r e a s k e d t o e x p l a i n t o t h e i r l i t t l e b r o t h e r w h e t h e r h e s h o u l d u s e h o t o r c o l d w a t e r t o d i s s o l v e s u g a r . S t u d e n t s p r a c t i c e d w r i t i n g s c i e n t i f i c f o r m s o f e x p l a n a t i o n d u r i n g e i g h t o f t h e e l e v e n w r i t i n g e x e r c i s e s . 0 I ' I ' | ! Q l ' E u t e fi u e s t a n e e s a n d m x t u n e s . F r o m r e v i e w o f t h e v i d e o t a p e s f r o m t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n s . e v e r y q u e s t i o n i n g p e r i o d t h a t t h e t e a c h e r e n t e r t a i n e d w i t h t h e s t u d e n t s i n t h e w h o l e c l a s s r o o m s e s s i o n w a s r e v i e w e d . D u r i n g t h i s l e s s o n c l u s t e r . a s l i s t e d i n T a b l e 4 . 1 1 . t h e t e a c h e r h e l d a q u e s t i o n a n d a n s w e r p e r i o d o n D a y s 1 . 2 . 4 . 5 . 6 . a n d 8 . Q u e s t i o n s w e r e a l m o s t a l w a y s d i r e c t e d f r o m t h e t e a c h e r t o t h e s t u d e n t s a n d f e w q u e s t i o n s w e r e d i r e c t e d f r o m t h e s t u d e n t s t o t h e t e a c h e r . T h e t o p i c s t h e t e a c h e r c o v e r e d w e r e t h e t w o fl a s k s s t o r y ( D a y 1 ) , s t u d e n t s ’ r e a l - w o r l d d e f i n i t i o n s o f p u r e ( D a y 2 ) , q u e s t i o n s a b o u t t h e s u b s t a n c e s i n t h e v i a l s ( D a y 4 ) , h o w t o s e p a r a t e m i x t u r e s ( D a y 5 ) . s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g s a n d m i s c o n c e p t i o n s ( D a y 6 ) , a d e b r i e f i n g s e s s i o n o n s e p a r a t i n g m i x t u r e s ( D a y 6 ) . r e a l - w o r l d a p p l i c a t i o n s o f s e p a r a t i n g m i x t u r e s ( D a y 6 ) . a n d q u e s t i o n s a b o u t w h e t h e r o r n o t p u r e m e a n s c l e a r . w h e t h e r w e c a n s e e m i x t u r e s . a n d w h e t h e r t h e r e a r e s u c h t h i n g s a s p u r e p o i s o n s ( D a y 8 ) . D i s g u s t i n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n s , t h e r e w e r e t w e l v e i n s t a n c e s w h e r e t h e t e a c h e r p r o v i d e d a q u e s t i o n a n d a n s w e r s e s s i o n a b o u t t h e n e w 2 5 4 I n f o r m a t i o n w e r e l o c a t e d o n D a y s 2 . 3 , 4 . 5 . 6 . 7 , a n d 8 . Q u e s t i o n s w e r e a l m o s t a l w a y s d i r e c t e d f r o m t h e t e a c h e r t o t h e s t u d e n t s a n d f e w q u e s t i o n s w e r e d i r e c t e d f r o m t h e s t u d e n t s t o t h e t e a c h e r . T h e t o p i c s o f t h e t e a c h e r ’ s q u e s t i o n s t o t h e s t u d e n t s r e l a t e d t o r e v i e w i n g t h e s i z e s o f a s u g a r g r a i n a n d h o l e s i n a t e a b a g f r o m t h e p o w e r s o f t e n c h a r t ( D a y 2 ) . q u e s t i o n s a b o u t h o w s t u d e n t s ’ p l a n s w o r k e d w h e n t h e y t r i e d t o g e t t h e s u g a r o u t o f t h e t e a b a g . a n d w h a t t h e y d i d ( D a y 3 ) . d e b r i e f i n g q u e s t i o n s a f t e r A c t i v i t y 1 o n w h a t t h e y o b s e r v e d . a n d h o w t o w r i t e a g o o d e x p l a n a t i o n o f w h a t t h e y o b s e r v e d ( D a y 3 ) . d e b r i e f i n g a b o u t w h a t t h e y w r o t e i n t h e i r g r o u p s f o r t h e i r o b s e r v a t i o n s . a n d e x p l a n a t i o n s ( w h a t t h e y o b s e r v e d . w h a t h a p p e n e d t o t h e s u b s t a n c e s , w h a t h a p p e n e d t o t h e m o l e c u l e s . D a y 3 ) . h o w t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . a n d h o w t o d r a w t h e s u g a r c r y s t a l , a n d w a t e r m o l e c u l e s b r e a k i n g i t d o w n ( D a y 3 ) . h o w d i d t h e s u g a r g e t o u t o f t h e t e a b a g ( D a y 3 ) . a n d e x p l a n a t i o n s ( o b s e r v a t i o n s , t a l k a b o u t s u b s t a n c e s , t a l k a b o u t m o l e c u l e s ) f o r s u g a r g e t t i n g o u t o f t h e t e a b a g ( D a y 3 ) . w h a t a r e g o o d e x p l a n a t i o n s ? ( D a y 4 ) , r e v i e w f o r t h e r a c e s a n d r u l e s . h o w t o e x p l a i n p l a n s ( D a y 5 ) , w h a t a r e t h e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n ? ( D a y 5 ) . w h a t a r e t h e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n a n d h o w t o e x p l a i n d i s s o l v i n g ( D a y 6 ) . a n d f i n d i n g t h e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n i n m o d e l e x p l a n a t i o n s . a n d t h e i r o w n e x p l a n a t i o n s ( D a y s 7 & 8 ) . W W . A s t h e v i d e o t a p e s w e r e v i e w e d . e v e r y i n s t a n c e t h e t e a c h e r u s e d a m e t a p h o r o r a n a n a l o g y t o e x p l a i n c o n c e p t s f o r t h i s l e s s o n w a s r e v i e w e d . T h e t e a c h e r u s e d a n a l o g i e s t o e x p l a i n h o w s t u d e n t s c a n b e s u r e . a n d w h a t c o n s t i t u t e s e v i d e n c e b y u s i n g w h a t t h e y c o u l d a c t u a l l y w e a n d p r o v e o n D a y 4 . a n d t o e x p l a i n m i s c o n c e p t i o n s w h e n s h e t a l k e d a b o u t t h e h i s t o r y o f s c i e n c e a n d A r i s t o t l e ’ s t h i n k i n g ( D a y 5 ) . S h e u w d c o m m o n 2 5 5 h o u s e h o l d a n a l o g i e s s u c h a s r e m o v i n g t h e b a n a n a s f r o m j e l l o t o e x p l a i n s e p a r a t i n g m i x t u r e s ( D a y 5 ) . S h e h a d s t u d e n t s s u p p l y a n a l o g i e s f r o m t h e i r o w n e x p e r i e n c e s f o r s e p a r a t i n g m i x t u r e s o n D a y 6 . O n D a y 8 , t h e t e a c h e r u s e d a n a l o g i e s t o e x p l a i n f i l t e r i n g t o s e p a r a t e m i x t u r e s . s u c h a s w h i c h w o u l d w o r k b e t t e r t o f i l t e r m u d . t h e d e s k t o p o r fi l t e r p a p e r . a n d w h y ? ; a n d w h i c h w o u l d w o r k b e t t e r . f i l t e r p a p e r o r a K l e e n e x t i s s u e , a n d w h y ? D i s s e n t i n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n . I d e t e c t e d o n l y o n e t i m e t h a t t h e t e a c h e r u s e d m e t a p h o r o r a n a l o g y t o e x p l a i n a p h e n o m e n o n . O n D a y 6 . s h e t o l d s t u d e n t s h o w t o k e e p w a t e r v e r y c o l d f o r a s l o w d i s s o l v i n g r a c e b y p u t t i n g t h e j a r o f c o l d w a t e r i n a b o w l o f i c e . S h e u s e d t h e a n a l o g y o f k e e p i n g f o o d h o t o n a h o t t r a y t o h e l p t h e s t u d e n t s u n d e r s t a n d w h y t h i s m i g h t w o r k . 0 ' I ' D i l ' l l i l | l l | ] W a s . D u r i n g t h e v i d e o t a p e s o f t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n s . o n l y o n e a p p a r e n t i n s t a n c e o f c o g n i t i v e c o n fl i c t w a s l o c a t e d . f o r o n e t a r g e t s t u d e n t . M e l i n d a . C o g n i t i v e c o n fl i c t w a s a s s u m e d t o o c c u r i f a s t u d e n t s h o w e d v i s i b l e s i g n s o f d i s t u r b a n c e o v e r h i s o r h e r u n d e r s t a n d i n g s . s u c h a s q u e s t i o n i n g , a r g u i n g w i t h o t h e r s . a n d a p p e a r i n g u n s u r e a b o u t i d e a s i n s m a l l g r o u p c o n v e r s a t i o n s . D u r i n g h e r g r o u p d i s c u s s i o n i d e n t i f y i n g a n d c l a s s i f y i n g s u b s t a n c e s . M e l i n d a w a s u n s u r e o f w h e t h e r o r n o t a i r w a s m a t t e r ( s h e c o u l d n o t s e e i t ) . a n d i f i t w a s m a t t e r . i f i t w a s p u r e o r a m i x t u r e . T h e t e a c h e r h a d a c o n v e r s a t i o n w i t h M e l i n d a . u s i n g q u e s t i o n i n g . t o h e l p h e r r e s o l v e t h e c o n f l i c t . s i n c e M e l i n d a a l r e a d y k n e w t h a t t h e r e w e r e g a s e s s u c h a s o x y g e n a n d h y d r o g e n i n t h e a i r ( s e e p a r t i a l t r a n s c r i p t f r o m t h i s c o n v e r s a t i o n b e l o w i n t h e s e c t i o n t i t l e d , A r g u m e n t ) . D i s s e l x i n g . O n l y o n e i n s t a n c e o f a p p a r e n t c o g n i t i v e c o n f l i c t w a s d e t e c t e d f o r t h e t a r g e t s t u d e n t s w i t h i n t h e d i s s o l v i n g l e s s o n c o n t e n t . O n D a y 8 5 s o . . . “ a : a n s . . I n { a 2 5 6 3 . d u r i n g t h e i r s m a l l g r o u p d i s c u s s i o n . M e l i n d a a n d J o s e s e e m e d c o n v i n c e d t h a t w h e n s u g a r d i s s o l v e d i n w a t e r . t h e s u g a r t u r n e d f r o m a s o l i d i n t o a l i q u i d . A r t i e a n d N o r m a n a r g u e d t h a t t h e s u g a r m o l e c u l e s o n l y m i x e d w i t h t h e w a t e r m o l e c u l e s . t h a t t h e s u b s t a n c e . s u g a r . d i d n o t b e c o m e a l i q u i d . M e l i n d a a n d J o s e s e e m e d v i s i b l y u n c o m f o r t a b l e w i t h t h e d i s a g r e e m e n t , b u t n o t s u r e i f t h e y w e r e c o r r e c t . t h u s l i k e l y e x p e r i e n c i n g s o m e c o g n i t i v e c o n f l i c t . T h e r e w a s n o e v i d e n c e i n t h e v i d e o t a p e s t h a t t h i s c o n f l i c t w a s e v e r r e s o l v e d . A m u m e n L L t Q L t a r n e L s t u d a m a l E u L e _ S u n s t a n e e s _ a n d _ M i x t u L e s . T h e r e w e r e s e v e n i n s t a n c e s o f a r g u m e n t w i t h i n t h e t w o t a r g e t s m a l l g r o u p s d u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n . A r g u m e n t w a s c o n s i d e r e d t o b e v e r b a l i n t e r a c t i o n s w h e r e s t u d e n t s s h o w e d d i s a g r e e m e n t a b o u t c o n c e p t s . a n d v e r b a l l y c o n f r o n t e d o n e a n o t h e r w i t h t h e i r d i s s e n t i n g o p i n i o n s . O n D a y 3 . A n t o i n e . L u c y . K e n n y a n d D o u g ( G r o u p 1 ) a r g u e d o v e r w h e t h e r t h e s u b s t a n c e t h e y w e r e c l a s s i f y i n g w a s s a n d o r g r a v e l o r d i r t . A f t e r s e v e r a l e x c h a n g e s a b o u t w h e t h e r i t w a s g r a v e l . b e c a u s e “ s a n d c a n b e i n g r a v e l b e c a u s e g r a v e l c a n b r e a k u p “ ( D o u g ) . a n d ” y o u c a n ’ t b r e a k g r a v e l “ ( L u c y a n d K e n n y ) . a n d ’ i t l o o k s l i k e p e n c i l l e a d “ ( A n t o i n e ) . t h e g r o u p f i n a l l y r e s o l v e d t h e c o n fl i c t b y w r i t i n g a l l t h r e e . a f t e r K e n n y s a i d . ' T h e n p u t a l l t h r e e — r o c k s . d i r t a n d s a l t ! " A l s o o n D a y 3 i n t h e s a m e s m a l l g r o u p . L u c y a n d A n t o i n e a r g u e d o v e r w h e t h e r a l i q u i d s u b s t a n c e w a s c h l o r i n e ( A n t o i n e ) o r s a l t w a t e r ( L u c y ) . T h e y f i n a l l y r e s o l v e d t h e c o n f l i c t b y s h a k i n g t h e s u b s t a n c e a n d s m e l l i n g i t a g a i n , a n d L u c y s a i d . ' Y e a h . n u m b e r 3 . i t s c h l o r i n e . y o u g u y s “ . O n t h e s a m e d a y . D a y 3 . t h e o t h e r s m a l l g r o u p a l s o h a d a r g u m e n t s a b o u t t h e s u b s t a n c e s : A r t i e . J o s e . M e l i n d a . a n d N o r m a n a r g u e d a b o u t w h e t h e r t h e s u b s t a n c e i n v i a l # 3 w a s s a l t w a t e r o r c h l o r i n e . A f t e r s m e l l i n g i t , A r t i e s a i d , ’ I d o n ’ t s m e l l i t “ . a n d J o s e s a i d . " T h a t ’ s s a l t w a t e r ’ . t h e n " n u m b e r 7 i s 2 5 7 c h l o r i n e . . . . s m e l l i t “ . T h e y f i n a l l y r e s o l v e d t h i s a r g u m e n t n e a r t h e e n d o f t h e s e s s i o n w h e n J o s e s a i d , ' T h i s i s c h l o r i n e . I t o l d y o u ( r e f e r r i n g t o # 7 ) . . . T h i s i s s a l t w a t e r ! ( r e f e r r i n g t o # 3 ) “ . M e l i n d a s a i d . “ I c o u l d n ’ t s m e l l a n y c h l o r i n e l ’ , b u t w h e n J o s e s a i d . ' W e ’ r e t a l k i n g a b o u t n u m b e r 3 . s o w r i t e # 3 i s s a l t w a t e r “ . a n d t h e y a l l w r o t e t h a t # 3 w a s s a l t w a t e r . T h i s g r o u p h a d a n o t h e r a r g u m e n t o n D a y 3 a b o u t w h e t h e r a i r w a s m a t t e r , a n d i f i t w a s p u r e . M e l i n d a w a s c o n v i n c e d t h a t i f s h e c o u l d n o t s e e a i r . i t m u s t n o t b e m a t t e r . T h e f o l l o w i n g c o n v e r s a t i o n t r a n s p i r e d a b o u t t h e a i r i n v i a l # 1 : M e l i n d a : A r t i e : M e l i n d a : A r t i e : M e l i n d a : N o r m a n : A r t i e : N o r m a n : M e l i n d a : A r t i e : M e l i n d a : M a t t e r o r n o n - m a t t e r ? I s a y m a t t e r . A i r i s m a t t e r ? Y e a h , a n d i t ' s a m i x t u r e , t o o . . b e c a u s e . . . B u t y o u c a n ’ t s e e a i r , c a n y o u ? I p u t m a t t e r . T h e r e a r e m a n y g a s e s y o u c a n ’ t s e e . . . y o u c a n ' I s e e a g a s . . Y e a h , t h a t ' s t r u e . . T h e n h o w c o m e w h e n I l o o k o n t h e e l e m e n t s c h a r t a l l t h e t i m e , a n d I s e e t h e m ? ! Y o u c a n s e e a i r a n y t i m e . . . I f y o u h a v e a b a r - b - q u e . a n d t h e s u n ' 3 r i g h t o u t , y o u c a n s e e a i r ! Y O G h , . . t h a t ' s 8 8 1 0 1 1 9 . . . T h e c o n v e r s a t i o n c o n t i n u e d u n t i l t h e t e a c h e r w a l k e d o v e r t o t h e g r o u p . a n d h e l p e d r e s o l v e M e l i n d a ’ s c o n f l i c t . T h e c o n v e r s a t i o n w e n t l i k e t h i s : M e l i n d a : M r s . P e t e r s . w e ' r e u n a g r e e d . T h e y s a y w e ’ r e o u t v o t e d , b u t i s a i r a m a t t e r ? M r s . P e t e r s : W h a t ’ s t h e d e f i n i t i o n o f m a t t e r ? M e l i n d a : S o m e t h i n g y o u c a n s e e . 2 5 8 M r s . P e t e r s : N o , . . . m a t t e r i s a s o l i d , l i q u i d o r g a s . M e l i n d a : l d i d n ' t k n o w a i r w a s a g a s . . . I t h o u g h t a i r h a s o x y g e n a n d h y d r o g e n . . . M r s . P e t e r s : A r e t h o s e g a s e s ? M e l i n d a : Y e s . M r s . P e t e r s : S o a i r i s a m i x t u r e o r p u r e ? M e l i n d a : M i x t u r e . M r s . P e t e r s : W h y i s i t a m i x t u r e ? M e l i n d a : B e c a u s e i t ’ s g o t t w o d i f f e r e n t i n g r e d i e n t s i n i t . M r s . P e t e r s : I t s g o t m o r e t h a n o n e g a s , m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e . . . F r o m h e r e . M e l i n d a s e e m e d s a t i s f i e d t h a t a i r i s m a t t e r . a n d a m i x t u r e b e c a u s e o f t h e g a s e s s h e k n e w a r e i n a i r . T h i s g r o u p h a d o n e o t h e r a r g u m e n t o n D a y 3 . T h e y w e r e n o t s u r e w h e t h e r v i a l # 2 w a s s a l t o r s a n d , o r b o t h . a n d w h e t h e r v i a l # 4 c o n t a i n e d s a w d u s t a n d s a n d o r s a w d u s t a n d d i r t . T h e y s e e m e d t o r e s o l v e t h e s e a r g u m e n t s b y p u t t i n g w h a t e v e r t h e y e a c h t h o u g h t f o r t h e i r o w n a n s w e r . T h e q u e s t i o n s a b o u t t h e s u b s t a n c e s g o t c o n f u s i n g , a n d t h e g r o u p d i d n o t r e s o l v e w h a t s o m e o f t h e s u b s t a n c e s w e r e o n D a y 3 . F o r i n s t a n c e , t h e f o l l o w i n g c o n v e r s a t i o n s h o w e d t h e i r c o n f u s i o n : M e l i n d a : I w a n t t o s m e l l n u m b e r 7 . N o r m a n : O K , . . . n o w l e t m e u s e t h e e y e d r O p p e r . . . M e l i n d a : S m e l l s l i k e c h l o r i n e t o m e . . . N o r m a n : [ s m e l l s # 7 ] . . J o s e : [ r e f e r r i n g t o # 3 1 1 a n i s s a l t w a t e r ! N o r m a n : [ r e f e r r i n g t o # 5 ] T h i s I s m u d a n d w a t e r . . . . m u d a n d w a t e r . . . A r t i e : Y e a h , j u s t p u t m u d , . . . a n d i t ’ s m a t t e r . . . n o . t h a t ' s n u m b e r 4 I h e i s w r i t i n g I n t h e w r o n g s p a c e ] N o r m a n : N u m b e r 4 I s s a w d u s t . 2 5 9 A r t i e : H o l d o n . . . w h a t ' s n u m b e r 3 ? ! J o s e : S a l t a n d w a t e r . . . i t ’ s m a t t e r , . . . m i x t u r e . . . s a l t w a t e r a n d s m e l l . . . A r t i e : S a l t w a t e r d o e s n ' t h a v e a s m e l l . . J o s e : W e l l t o m e i t d o e s . N o r m a n : S a w d u s t a n d s a n d . . . J o s e : I p u t s a w d u s t a n d d i r t . A r t i e : Y e a h , i t ’ s s a n d . . . i t ’ s s a n d . . . i t ’ s w o o d a n d s a n d . . J o s e : W h a t i s i t ? . . . m a t t e r o r n o n - m a t t e r ? . . . A r t i e : H o l d o n ! W e ' r e n o t d o n e y e t . . . w h a t ’ s n u m b e r 5 ? M e l i n d a : T h i s i s r o c k ! J o s e : S m e l l i t . . . A r t i e : I t ’ s s a l t - « t a s t e i f ! [ T h e b e l l r i n g s a n d s t u d e n t s c l e a n u p t o l e a v e . ] T h e t e a c h e r r e s u m e d t h e g r o u p s t o c o m p l e t e t h e i r w o r k o n t h e f o l l o w i n g d a y . D a y 4 o f t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n , a n d m o r e a r g u m e n t s t r a n s p i r e d i n G r o u p 1 ( A n t o i n e . C a r o l , D o u g . a n d K e n n y ) . T h e y h a d t r o u b l e d e c i d i n g w h e t h e r # 2 w a s g r a v e l o r d i r t a n d s a l t . a n d w h e t h e r # 4 w a s w o o d c h i p s o r s a w d u s t . T h e y f i n a l l y r e s o l v e d b o t h a r g u m e n t s . b e c a u s e D o u g s a i d h i s d a d h a d a t a b l e s a w . a n d h e k n e w w h a t - s a w d u s t w a s . a n d t h e v i a l d i d n o t h a v e s a w d u s t i n i t . t h e y w e r e w o o d c h i p s . T h e o t h e r m e m b e r s o f t h e g r o u p a g r e e d . T h e y s e e m e d t o r e s o l v e t h e g r a v e l q u e s t i o n b y p u t t i n g w h a t e a c h o f t h e m t h o u g h t t h e v i a l c o n t a i n e d . g r a v e l o r d i r t a n d s a l t . O n D a y 4 . G r o u p 2 ( M e l i n d a . N o r m a n . A r t i e . a n d J o s e ) a g r e e d o n m o s t s u b s t a n c e s . a f t e r a s k i n g o n e a n o t h e r a f e w q u e s t i o n s . 2 6 0 D i s s e n t i n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r s e v e r a l a r g u m e n t s t r a n s p i r e d i n t h e t w o t a r g e t g r o u p s . O n D a y 2 l n G r o u p 1 ( C a r o l . D o u g . K e n n y , a n d A n t o i n e ) . C a r o l a n d D o u g h a d a s h o r t a r g u m e n t a b o u t w h o s e i d e a i t w a s t o w r i t e ' t h e s u g a r i s d i s s o l v i n g a n d c o m i n g o u t o f t h e t e a b a g " . A f t e r s o m e b a c k - a n d - f o r t h c o m m e n t s . t h e y w e n t o n w i t h f u r t h e r b u s i n e s s , w r i t i n g i n t h e i r a c t i v i t y b o o k s w h a t h a p p e n e d w h e n t h e y t r i e d t h e i r p l a n f o r g e t t i n g t h e s u g a r o u t o f t h e t e a b a g . A l s o o n D a y 2 , G r o u p 2 ( M e l i n d a . N o r m a n . A r t i e . a n d J o s e ) a r g u e d a b o u t t h e s i z e o f t h e s u g a r g r a i n s . a n d t h e s i z e o f t h e h o l e s i n a t e a b a g . M e l i n d a h a d w r i t t e n 1 0 a f o r t h e s i z e o f a s u g a r g r a i n . b u t A r t i e h a d 1 0 5 . J o s e h a d 1 0 " “ . a n d N o r m a n h a d 1 0 2 . A r t i e ’ s r e a s o n i n g w a s t h a t t w o g r a i n s o f s a l t w a s 1 0 ‘ 3 . s o o n e g r a i n o f s u g a r h a d t o b e s m a l l e r . t h u s 1 0 5 . T h e y r e s o l v e d t h e a r g u m e n t l i k e t h i s : A r t i e : S o o u r g r o u p a n s w e r i s 1 0 ' 5 . M e l i n d a : H o w b i g i s 1 0 5 a n y w a y ? A r t i e : I t s a y s t w o g r a i n s o f s a l t i s 1 0 - 3 . s o . . . M e l i n d a : S o w h y d i d y o u s a y I t w a s 1 0 - 5 ? N o r m a n : B e c a u s e w e w a n t e d t o ! . . . [ w r i t e s ] i t ' s s m a l l e r m y ; g r a i n s o f s a l t . . . [ a l l w r i t e t h e s a m e S h o r t l y t h e r e a f t e r , t h e t e a c h e r c a m e b y t h e g r o u p a n d r e c o g n i z e d t h e y w e r e o f f - b a s e f o r t h e i r c o n c e p t i o n s o f p o w e r s o f t e n . a n d t o l d t h e g r o u p t o r e t h i n k t h e i r n u m b e r s . T h e y r e v i s e d t o s a y s u g a r g r a i n s a r e 1 0 “ . T h e n e x t w e e k , D a y 4 . a s t h e s a m e g r o u p d i s c u s s e d w h a t h a p p e n e d w h e n t h e y t r i e d t h e i r p l a n . a n d a t t e m p t e d t o w r i t e a n e x p l a n a t i o n f o r w h a t t h e y s a w . a n a r g u m e n t e n s u e d . M e l i n d a a n d J o s e . w h o s a i d t h a t t h e s u g a r d i s s o l v e d a n d t u r n e d f r o m a s o l i d i n t o a l i q u i d , a r g u e d w i t h A r t i e a n d N o r m a n . w h o s a i d t h a t t h e s u g a r d i d n o t t u r n I n t o a l i q u i d , i t j u s t d i s s o l v e d a n d b r o k e d o w n i n t o l i t t l e 2 6 1 t i n y p i e c e s . b u t i t d i d n o t t u r n i n t o a l i q u i d . A f t e r s e v e r a l e x c h a n g e s , M e l i n d a w e n t t o a s k t h e t e a c h e r a b o u t t h e c o r r e c t a n s w e r . B e f o r e s h e c o u l d a s k . t h e t e a c h e r t o l d t h e s t u d e n t s t o b e g i n t h e i r n e x t a c t i v i t y , a n d b e g a n r e v i e w i n g t h e g u i d e l i n e s . s o M e l i n d a h a d t o g o b a c k a n d s i t d o w n w i t h h e r g r o u p . H e r d i l e m m a d i d n o t g e t r e s o l v e d o n D a y 4 . L a t e r t h e s a m e d a y , w h e n t h e t e a c h e r a s k e d e a c h g r o u p t o r e c i t e w h a t t h e y w r o t e i n t h e i r e x p l a n a t i o n , C a r o l , f r o m G r o u p 1 r e a d t h a t t h e i r g r o u p w r o t e ’ t h e s u g a r t u r n s i n t o a l i q u i d . " T h e t e a c h e r l e t t h a t p a s s . a n d m o v e d o n t o t h e n e x t s t u d e n t . M e l i n d a r a i s e d b o t h o f h e r a r m s i n v i c t o r y s i g n . a n d l o o k e d a t A r t i e a n d N o r m a n a s i f t o s a y , “ S e e . I t o l d y o u s o l “ . E u t e _ s u p s t a n e e s _ a n d _ i j t u r _ e s . S o c r a t i c D i a l o g u e i s t h e u s e o f q u e s t i o n i n g t e c h n i q u e t h a t a s k s s t u d e n t s t o f o r m u l a t e g e n e r a l r u l e s f r o m k n o w n e x a m p l e s . p i c k c o u n t e r e x a m p l e s . m a k e p r e d i c t i o n s b a s e d o n t h e i r g e n e r a l r u l e s . t e s t t h e i r h y p o t h e s e s . a n d a p p l y t h e i r i d e a s t o n e w s i t u a t i o n s . T h e t e a c h e r i n h e r t a l k w i t h t h e s t u d e n t s d i d n o t u s e a n y s p e c i f i c S o c r a t i c d i a l o g u e c o n s i s t e n t l y . T h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s w e r e d e s i g n e d t o o f f e r s o m e f o r m o f t h e t h i n k i n g t h a t o c c u r s d u r i n g S o c r a t i c d i a l o g u e b y a s k i n g s t u d e n t s t o f o r m s o m e g e n e r a l r u l e s w i t h r e g a r d t o ’ p u r e ” a n d “ s e p a r a t i n g m i x t u r e s " . a n d t e s t s o m e h y p o t h e s e s a b o u t h o w t h e y m i g h t s e p a r a t e m i x t u r e s . B u t t h e y d i d n o t p i c k c o u n t e r e x a m p l e s . m a k e p r e d i c t i o n s , o r f o r m u l a t e a n y g e n e r a l r u l e s t h a t t h e y t h e n a p p l y t o n e w s i t u a t i o n s i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r . Q i s s d l x i n g . T h e s a m e i d e a s f o r s o m e p a r t s o f S o c r a t i c d i a l o g u e a r e c o n t a i n e d w i t h i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r c u r r i c u l u m m a t e r i a l s . S t u d e n t s w e r e a s k e d t o f o r m g e n e r a l r u l e s a b o u t w h a t a g o o d e x p l a n a t i o n i n c l u d e s . a n d 2 6 2 m a k e p r e d i c t i o n s a n d t e s t h y p o t h e s e s a b o u t h o w t o d i s s o l v e s u g a r o u t o f a t e a b a g . t h e n h o w t o d i s s o l v e s u g a r v e r y s l o w l y , a n d v e r y q u i c k l y . T h e y f o r m u l a t e d s o m e g e n e r a l r u l e s a b o u t h o w s u g a r d i s s o l v e s i n h o t a n d c o l d w a t e r . B u t s t u d e n t s d i d n o t h a v e o p p o r t u n i t i e s t o c o n s i d e r c o u n t e r e x a m p l e s . o r a p p l y t h e i r n e w i d e a s t o n e w s i t u a t i o n s i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n . W i s e W m . S u r p r i s e o c c u r r e d w h e n a n y s t u d e n t w o r k i n g i n t h e t a r g e t g r o u p e x p r e s s e d t h a t w h a t t h e y s a w h a p p e n i n g o r h e a r d a b o u t t h a t w a s d i f f e r e n t t h a n w h a t t h e y e x p e c t e d . I n s o m e c a s e s . t h e s u r p r i s e s t u d e n t s e x p r e s s e d w a s m o r e o b v i o u s , a n d t h e y m a d e l o u d o u t b u r s t s a b o u t t h e i r n e w d i s c o v e r i e s . I n s o m e c a s e s . t h e s t u d e n t s e x p r e s s e d t h a t t h e o u t c o m e s w e r e d i f f e r e n t t h a n w h a t t h e y e x p e c t e d . a n d e v e n t h o u g h t h e y d i d n o t m a k e l o u d o u t b u r s t s . s u r p r i s e w a s c o n s i d e r e d t o b e a n y o c c u r r e n c e s w h e r e s t u d e n t s f o u n d s o m e t h i n g d i f f e r e n t t h a n w h a t t h e y e x p e c t e d . I o b s e r v e d a l l o f t h e v i d e o t a p e d r e c o r d s o f c l a s s r o o m d i s c u s s i o n . a n d g r o u p a c t i v i t y f o r e v e n t s I n w h i c h s t u d e n t s e x p r e s s e d s o m e k i n d o f s u r p r i s e . T h e r e w a s o n e i n s t a n c e i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r w h e n G r o u p 1 ( C a r o l . L u c y . D o u g , a n d K e n n y ) w e r e a t t e m p t i n g t o s e p a r a t e s a l t f r o m w a t e r u s i n g a f i l t e r p a p e r o n D a y 5 . T h e s t u d e n t s e x p r e s s e d s u r p r i s e w h e n t h e y d i s c o v e r e d t h a t t h e r e w a s s a l t i n t h e b o t t o m o f t h e c o n t a i n e r , a n d t h a t t h e s a l t h a d g o n e t h r o u g h t h e f i l t e r p a p e r w i t h t h e w a t e r . T h e f o l l o w i n g c o n v e r s a t i o n t r a n s p i r e d a f t e r D o u g h a d p u t t h e f i l t e r p a p e r o v e r t h e t o p o f t h e j a r . a n d p o u r e d t h e s a l t w a t e r i n t o t h e f i l t e r p a p e r : L u c y : T h e r e ' s n o t h i n g c a t c h i n g i t d o e s n ’ t l o o k l i k e . D o u g : S o u n d s l i k e i t t h o u g h . . . K e n n y : A n y t h i n g g o i n g t h r o u g h ? C a r o l : L u c y : D o u g : K e n n y : L u c y : K e n n y : L u c y : D o u g : L u c y : C a r o l : 2 6 3 D o n ’ t a d d a n y m o r e t h o u g h , o r t h i s i s t h e o n e m e w b I e k l u t z y . . . . l s e e s o m e t h i n g d o w n t h e r e a s a t . . . T h e m a g n e t w o r k e d f i n e [ r e f e r r i n g t o t h e i r f i r s t s e p a r a t i n g a t t e m p t , i r o n f i l i n g s f r o m s a w d u s t ] . G o g e t a m a g n e t . . . n o t a m a g n e t . b u t a m a g n i f y i n g g l a s s . T h e r e ’ s s o m e t h i n g d o w n i n t h e b o t t o m o f t h e g l a s s ! ' I g o t t h i s o n e . . . s o m e o n e g o . . O h , g o t e l l h e r [ t e a c h e r ] ! W e ' r e s u p p o s e d t o t e l l h e r . S o m e o n e t o r e a d t o h e r f o r m e . . . D i d s o m e o n e t e l l h e r ? T h e s a l t w e n t t h r o u g h , I t o l d y o u ! T h e r e ' s s a l t i n t h e b o t t o m o f t h e g l a s s . W a s i t t h e r e b e f o r e ? I d o n ' t t h i n k s o . I w a s h e d i t o u t . W e l l t h a t d i d n ’ t w o r k ! I t d i d n ' t w o r k . T h e r e w e r e n o o t h e r i n s t a n c e s o f s u r p r i s e t h a t I f o u n d f o r t h i s l e s s o n . D i s s d l x i n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n . t h e r e w e r e o n l y t w o i n s t a n c e s o n t h e v i d e o t a p e d r e c o r d s o f c l a s s r o o m i n t e r a c t i o n s w h e r e s t u d e n t s a p p e a r e d t o e x p r e s s s u r p r i s e . D u r i n g D a y 2 o f t h e l e s s o n , i n b o t h G r o u p s 1 a n d 2 . s t u d e n t s e x p r e s s e d s u r p r i s e a s t h e y w a t c h e d t h e s u g a r g o i n t o t h e w a t e r f r o m t h e t e a b a g . F o r i n s t a n c e , t h e f o l l o w i n g c o n v e r s a t i o n t r a n s p i r e d i n G r o u p 1 : C a r o l : K e n n y : D o u g : K e n n y : I t s a y s o n l y t o t h e r i m . . . t h a t ’ s h o w f a r y o u ’ r e s u p p o s e d t o p u t i t I n . . I k n o w h o w t o p u t i t i n , i t s a y s r i g h t h e r e . . . Y o u c a n s e e I t c o m i n g o u t a l r e a d y ! I t ' s w o r k i n g . . 2 6 4 D o u g : l k n o w . . . t h a t ’ s c o o l ! L a t e r K e n n y s a i d . “ L o o k a t i t t h r o u g h t h e m a g n i f y i n g g l a s s l ” . a n d ” I t ’ s a w e s o m e ! ’ . a n d C a r o l r e p e a t e d . " O h . t h a t ’ s a w e s o m e . . . c o o l ! “ l n G r o u p 2 . t h e s t u d e n t s e x p r e s s e d s i m i l a r s u r p r i s e t o s e e t h e s u g a r g o i n g i n t o t h e w a t e r . T h e y e x p r e s s e d s u r p r i s e b y s a y i n g t h i n g s l i k e . “ I t w o r k e d l . . . l o o k y o u g u y s . i t w o r k e d ! “ ( A r t i e ) . a n d ” S e e . . . i t ’ s c o m i n g o u t ! " ( J o s e ) . I d i d n o t f i n d a n y o t h e r e v i d e n c e o f s u r p r i s e i n t h e s t u d e n t s ’ c o n v e r s a t i o n s a b o u t c o n t e n t i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r . 0 I ' l ' t l | " | E i l l ' W . O p p o r t u n i t i e s f o r I n a c t i v i t y a n d r e fl e c t i o n w e r e a s s u m e d t o b e i n s t a n c e s w h e r e t h e s t u d e n t s m i g h t h a v e h a d a q u i e t t i m e t o r e f l e c t o r t h i n k b a c k o n t h e i r i d e a s . P o s s i b l e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o b e i n a c t i v e a n d r e f l e c t i v e w e r e i n s t a n c e s w h e r e t h e c l a s s r o o m w a s f a i r l y q u i e t . a n d s t u d e n t s w e r e i n d i v i d u a l l y t h i n k i n g o r w r i t i n g . D u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n . t h e r e w e r e f i v e i n s t a n c e s w h e r e s t u d e n t s m i g h t h a v e h a d s u c h o p p o r t u n i t i e s . O n D a y 4 . w h e n t h e t e a c h e r l e d a g r o u p d i s c u s s i o n a b o u t t h e f i r s t a c t i v i t y . s h e m o v e d a t a s l o w p a c e . a n d a s k e d q u e s t i o n s o f t h e s t u d e n t s a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s . a n d w h a t t h e y p l a n n e d t o d o d u r i n g t h e a c t i v i t y . S t u d e n t s h a d o p p o r t u n i t i e s t o l o o k o v e r t h e i r b o o k l e t s q u i e t l y a n d t h i n k a b o u t t h e i r p l a n s a s t h e d i s c u s s i o n p r o g r e s s e d . O n D a y 5 , s t u d e n t s w r o t e t h e i r i n d i v i d u a l p l a n s f o r s e p a r a t i n g m i x t u r e s . M o s t s t u d e n t s a p p e a r e d q u i e t . a n d c o u l d h a v e b e e n i n t h e p r o c e s s o f t h i n k i n g a b o u t t h e i r a n s w e r s . O n D a y 6 . d u r i n g t h e q u i z . s t u d e n t s w e r e e n g a g e d a n d q u i e t l y w r i t i n g t h e i r a n s w e r s . O n D a y 7 . t h e t e a c h e r h a d s t u d e n t s w r i t e a b o u t t h e m o s t i m p o r t a n t t h i n g t h e y h a d l e a r n e d s o f a r . M o s t s t u d e n t s w e r e q u i e t a n d w r i t i n g d u r i n g t h i s a c t i v i t y . T h e l a s t i n s t a n c e o f i n a c t i v i t y a n d p o s s i b l e r e f l e c t i o n I 2 6 5 o b s e r v e d w a s o n D a y 7 w h e n s o m e o f t h e s t u d e n t s h a d f i n i s h e d t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s . a n d t h e t e a c h e r l e t t h e m t a k e s o m e o f t h e v i a l s o f s u b s t a n c e s a n d p l a y w i t h t h e m . t h i n k i n g a b o u t h o w t h e y m i g h t s e p a r a t e t h e m i x t u r e s . T h o s e s t u d e n t s w h o p l a y e d w i t h t h e v i a l s d i d s o q u i e t l y a n d i n d i v i d u a l l y m o s t o f t h e t i m e . a n d s e e m e d t o b e e n g a g e d i n t h e m a t e r i a l s ( C a r o l . J o s e . A r t i e . a n d M e l i n d a ) . O c c a s i o n a l l y o n e s t u d e n t w o u l d q u i e t l y m o t i o n t o a n e i g h b o r t o l o o k a t s o m e t h i n g . s t s g l u i n g . T h e r e w e r e a l s o f i v e i n s t a n c e s d u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n w h e r e i t a p p e a r e d f r o m t h e v i d e o t a p e r e c o r d t h a t t h e r o o m w a s q u i e t e n o u g h t h a t s o m e s t u d e n t s m i g h t h a v e h a d O p p o r t u n i t y f o r i n d i v i d u a l r e f l e c t i o n . D u r i n g D a y 3 . t h e t e a c h e r s p e n t s e v e r a l m i n u t e s q u e s t i o n i n g J o s e a b o u t w h a t h e o b s e r v e d w h e n h e p u t t h e t e a b a g o f s u g a r i n t o t h e c u p o f w a t e r . S h e s t a y e d w i t h J o s e u n t i l s h e w a s a b l e t o h e a r h i m s a y w h a t h e a c t u a l l y o b s e r v e d , w h i l e t h e o t h e r s t u d e n t s w a t c h e d a n d l i s t e n e d t o w h a t t e a c h e r a n d J o s e w e r e s a y i n g . S t u d e n t s m i g h t h a v e b e e n r e f l e c t i n g o n t h e i r o w n t h i n k i n g a b o u t t h e e v e n t s . d u r i n g t h i s e x c h a n g e b e t w e e n t h e t e a c h e r a n d J o s e . L a t e r d u r i n g t h e s a m e d a y , t h e s t u d e n t s w r o t e i n d i v i d u a l o b s e r v a t i o n s a b o u t w h a t t h e y s a w . a n d e x p l a i n e d w h a t w a s h a p p e n i n g t o t h e s u b s t a n c e s . a n d t h e m o l e c u l e s . D u r i n g t h i s w r i t i n g , s t u d e n t s w e r e q u i e t a n d e n g a g e d w i t h w r i t i n g . T h e n e x t d a y , D a y 4 . s t u d e n t s w r o t e i n d i v i d u a l p l a n s f o r t h e d i s s o l v i n g r a c e s . T h e r o o m w a s r e l a t i v e l y q u i e t w h i l e t h e y w r o t e . a n d m o s t s t u d e n t s w e r e w r i t i n g . O n D a y 7 , s t u d e n t s c o m p l e t e d a f r e e w r i t e t o e x p l a i n w h a t t h e y w o u l d e x p l a i n t o t h e i r l i t t l e b r o t h e r a b o u t d i s s o l v i n g s u g a r . A g a i n . s t u d e n t s w e r e q u i e t l y w r i t i n g . S o m e t i m e s s t u d e n t s w o u l d w r i t e . t h e n s t o p t o l o o k a t w h a t t h e y w r o t e . s o m e t i m e s e r a s e . s o m e t i m e s s t a r e a w a y f o r a m o m e n t , t h e n c o n t i n u e w r i t i n g . a s o n e d o e s w h e n r e f l e c t i n g o n i d e a s t o w r i t e t h e m o n p a p e r . D u r i n g t h e l a s t 2 6 6 t w o d a y s o f t h e l e s s o n c l u s t e r . D a y 7 a n d D a y 8 . s t u d e n t s w r o t e i n d i v i d u a l e x p l a n a t i o n s f o r w h a t h a p p e n e d d u r i n g t h e d i s s o l v i n g r a c e s . T h e y u s e d c o l o r e d m a r k e r s t o r e v i e w w h a t t h e y w r o t e . u n d e r l i n i n g t h e i r w r i t t e n o b s e r v a t i o n s i n r e d . t h e i r s t a t e m e n t s a b o u t s u b s t a n c e i n b l u e , a n d s t a t e m e n t s a b o u t m o l e c u l e s i n g r e e n . S t u d e n t s w e r e q u i e t , a n d e n g a g e d i n t h i n k i n g . w r i t i n g . a n d r e v i e w i n g d u r i n g t h i s a c t i v i t y . Q g d e t u n i t j e s j e L L e fl e e t i d a n L g u g a n t i n g . T h e f a c t t h a t s i x t a r g e t s t u d e n t s r e p o r t e d w i t h o u t f a i l t h a t w r i t i n g h e l p e d t h e m t h i n k s u g g e s t s t h a t t h e t i m e s s t u d e n t s w r o t e a t v a r i o u s p o i n t s i n b o t h l e s s o n s m a y h a v e o f f e r e d t h e m o p p o r t u n i t i e s f o r t h i n k i n g a n d r e f l e c t i o n . T h e w r i t i n g i t s e l f c o u l d b e a m e c h a n i s m t h a t i s a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . b u t t h e r e w a s l i t t l e e v i d e n c e f o r t h a t o t h e r t h a n t h e v e r b a l r e p o r t s o f t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s . T h e s e s i x s t u d e n t s p r o v i d e d r e p o r t s t h a t w r i t i n g “ s o m e t i m e s " h e l p e d t h e m t h i n k . a n d “ a l i t t l e “ . O n l y o n e o f t h e s t u d e n t s c o u l d t e l l m e o f a s p e c i f i c t i m e w h e n h i s w r i t i n g h e l p e d h i m t h i n k . e v e n w h e n s t u d e n t s w e r e l o o k i n g b a c k a t p r e v i o u s w r i t i n g p i e c e s . I f w r i t i n g i s a m e c h a n i s m t h a t c a n b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , i t m a y b e b e c a u s e w r i t i n g p r o v i d e s s t u d e n t s w i t h o p p o r t u n i t i e s f o r r e f l e c t i n g o n t h e i r t h i n k i n g . A l l o f t h e s i x t a r g e t s t u d e n t s r e p o r t e d t h a t w r i t i n g h e l p e d t h e m t h i n k . a n d t h r e e o f t h e m r e p o r t e d t h a t t h e i r i d e a s s o m e t i m e s c h a n g e d a s t h e y w r o t e . M e l i n d a . K e n n y . a n d J o s e t h o u g h t t h e t e a c h e r h a d t h e m w r i t e b e c a u s e i t w o u l d h e l p t h e m l e a r n . I f s o m e o f t h e s t u d e n t s w e r e b e g i n n i n g t o s e e a v a l u e i n w r i t i n g f o r l e a r n i n g . t h e y m a y h a v e b e e n a w a r e t h a t w r i t i n g w a s h e l p i n g t h e m l e a r n . p r o v i d i n g e v i d e n c e t h a t w r i t i n g a n d r e fl e c t i n g o n i d e a s t h r o u g h w r i t i n g w a s a m e c h a n i s m t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . 2 6 7 I | , E l . . I l l W i s e . T e a c h e r e m p h a s i s w a s I n t e r p r e t e d a s i n s t a n c e s w h e n t h e t e a c h e r r e p e a t e d i d e a s . o r u s e d s p e c i a l v o i c e i n f l e c t i o n s t o c u e s t u d e n t s t o p a y a t t e n t i o n t o w h a t s h e w a s s a y i n g . a n d t i m e s w h e n s h e h a d t h e s t u d e n t s j o i n i n c h o r u s - s t y l e t o h e l p h e r f i n i s h h e r s e n t e n c e s , a n d a n s w e r h e r q u e s t i o n s . T h e t e a c h e r e m p h a s i z e d t h e s e k e y i d e a s d u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r : M a t t e r i s a s o l i d . l i q u i d . o r g a s ; n o n - m a t t e r i s h e a t . l i g h t . l o v e . o r e m o t i o n s ; m i x t u r e s c o n t a i n t w o o r m o r e k i n d s o f m a t t e r , o r k i n d s o f s u b s t a n c e s ; p u r e c o n t a i n s o n l y o n e k i n d o f m a t t e r , o r o n e k i n d o f s u b s t a n c e . S h e e m p h a s i z e d t h e s e k e y p o i n t s a t l e a s t t h r e e t i m e s d u r i n g t h e l e s s o n . O n t h e l a s t d a y . s h e a l s o e m p h a s i z e d t h a t s t u d e n t s m i g h t n o t b e a b l e t o s e e o r s m e l l m i x t u r e s . o r k n o w w h e n s o m e t h i n g i s p u r e . Q i s s d m n g . T h e m a i n t h i n g s t h a t t h e t e a c h e r e m p h a s i z e d d u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n w e r e t h e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n ( f a c t s . a s s u m p t i o n s , o r o b s e r v a t i o n s . s t a t e m e n t s a b o u t t h e s u b s t a n c e s . a n d s t a t e m e n t s a b o u t t h e m o l e c u l e s ) , w h i c h s h e e m p h a s i z e d a t l e a s t o n c e e a c h d a y . S h e a l s o e m p h a s i z e d w h a t h a p p e n s t o s u g a r w h e n i t d i s s o l v e s ( o n D a y 3 ) . m o l e c u l e b e h a v i o r a n d a r r a n g e m e n t i n d i s s o l v i n g ( D a y 4 ) . a n d w h a t h a p p e n e d w h e n s u g a r d i s s o l v e d d u r i n g t h e r a c e s ( D a y s 5 , 6 . 7 8 r 8 ) . W . W h e n s t u d e n t s a m a s s e d s o m e c o n f u s i o n . o r n o n - b e l i e f e i t h e r a b o u t t h e i r o w n o r o t h e r s ’ i d e a s a b o u t c o n t e n t w i t h i n c o n v e r s a t i o n s i n t h e s m a l l t a r g e t g r o u p s t h e y w e r e s u p p o s e d t o b e e x p r e s s i n g s o m e d i s s a t i s f a c t i o n w i t h t h e i r e x i s t i n g c o n c e p t i o n s . O f t e n t h e y w o u l d a r g u e a b o u t t h e i d e a s . o r a s k q u e s t i o n s o f o n e a n o t h e r t o e x p r e s s t h e i r c o n f u s i o n . D u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r . t h e r e 2 6 8 w e r e t h r e e s u c h i n s t a n c e s : O n D a y 3 . i n G r o u p 1 , A n t o i n e a s k e d a s h e w a s w r i t i n g a b o u t c h l o r i n e . ' W h a t i s i t ? . . . m a t t e r o r n o n - m a t t e r ? . [ n o o n e a n s w e r e d h i m ] . . . M a t t e r “ H e r e s o l v e d h i s i n s e c u r i t y a f t e r s o m e t h o u g h t a n d a n s w e r e d h i s o w n q u e s t i o n . O n t h e s a m e d a y i n G r o u p 2 . M e l i n d a w a s u n s u r e o f w h a t a i r w a s , b e c a u s e s h e c o u l d n o t s e e i t . a n d t h o u g h t a i r m i g h t b e n o n - m a t t e r . A f t e r s o m e c o a c h i n g f r o m t h e t e a c h e r . M e l i n d a s e e m e d t o a c c e p t a n e w c o n c e p t i o n . t h a t b e c a u s e a i r c o n t a i n e d o x y g e n a n d h y d r o g e n , w h i c h s h e k n e w . i t m u s t b e m a t t e r , a n d a m i x t u r e ( s e e p a r t o f t h e t r a n s c r i p t i n t h e a b o v e s e c t i o n t i t l e d . A r g u m e n t ) . O n e o t h e r t i m e d u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n t h a t s t u d e n t s s h o w e d s o m e d i s s a t i s f a c t i o n w i t h t h e i r e x i s t i n g c o n c e p t i o n s w a s i n G r o u p 1 . w h e n t h e s t u d e n t s a t t e m p t e d t o f i l t e r s a l t w a t e r t h r o u g h f i l t e r p a p e r o n D a y 5 . E a c h s t u d e n t s e e m e d t o d i s b e l i e v e t h a t s a l t c o u l d g o t h r o u g h t h e f i l t e r p a p e r a t f i r s t . b u t a f t e r f u r t h e r i n v e s t i g a t i o n . e a c h s e e m e d t o b e a b l e t o r e s o l v e t h e c o n f l i c t b y s e e i n g t h e s a l t i n t h e b o t t o m o f t h e c u p ( s e e p a r t i a l t r a n s c r i p t i n t h e a b o v e s e c t i o n . t i t l e d S u t p t i s e ) . D i s s e n t i n g . T a r g e t s t u d e n t s e x p r e s s e d d i s s a t i s f a c t i o n w i t h t h e i r e x i s t i n g c o n c e p t i o n s d u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n w e r e M e l i n d a a n d N o r m a n ( G r o u p 2 ) o n D a y 2 . a n d M e l i n d a o n D a y 3 . I n t h e f i r s t i n s t a n c e . M e l i n d a a n d N o r m a n w e r e u n s u r e w h e t h e r t h e p o w e r s o f t e n a n s w e r s t h a t A r t i e a n d J o s e w a n t e d t o w r i t e w e r e c o r r e c t . N o r m a n q u i c k l y s w i t c h e d t o a g r e e i n g w i t h A r t i e . s o M e l i n d a w e n t a l o n g . b u t d i d n o t s e e m c o n v i n c e d t h a t t h e o t h e r s w e r e c o r r e c t a b o u t t h e i r a n s w e r s . L a t e r . w h e n t h e t e a c h e r c a m e b y t h e g r o u p a n d c o r r e c t e d t h e m . t h e y r e v i s e d t h e i r a n s w e r s c l o s e r t o w h a t h e r o r i g i n a l i d e a h a d b e e n . I n t h e s e c o n d i n s t a n c e , M e l i n d a s e e m e d u n s u r e w h e t h e r s u g a r b e c a m e a l i q u i d t o m i x w i t h t h e w a t e r I n d i s s o l v i n g . o r w h e t h e r t h e s u g a r g r a i n s j u s t b r o k e u p a n d m i x e d w i t h t h e w a t e r . S h e s e e m e d m o r e s u r e o f h e r o w n c o n c e p t i o n a b o u t 2 6 9 s u g a r b e c o m i n g a l i q u i d . a n d t h e r e w a s n o e v i d e n c e t h a t s h e d i d n o t r e t a i n t h a t i d e a . E u t e _ s . u n s t a n e e s _ a n d _ M i x t u [ e s . T h e t e a c h e r p r o v i d e d a t l e a s t t h r e e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o d i s c u s s t h e i r a l t e r n a t i v e o r r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s d u r i n g t h i s l e s s o n c l u s t e r . A n o p e n - e n d e d v e r b a l i n t e r a c t i o n w a s o n e i n w h i c h t h e t e a c h e r e l i c i t e d s t u d e n t s ’ i d e a s a n d o p i n i o n s a b o u t a c o n c e p t o r t o p i c , a n d l e t a l l t h e i d e a s s t u d e n t s h a d c o m e o u t i n t o t h e d i s c u s s i o n . E a c h t i m e s h e d i d t h i s , t h e i n t e r a c t i o n s w e r e o p e n - e n d e d . a l l o w i n g s t u d e n t s t o v e r b a l i z e a n y i d e a s t h e y h a d t h a t m i g h t a n s w e r t h e q u e s t i o n s . o r p r o v i d e m o r e i n f o r m a t i o n . O n D a y 1 . s h e a s k e d s t u d e n t s w h a t t h e y w o u l d d o t o f i n d o u t w h i c h f l a s k i n t h e ' T w o F l a s k s “ s t o r y c o n t a i n e d t h e w a t e r a n d w h i c h c o n t a i n e d t h e w a t e r m i x e d w i t h p o i s o n . S h e e n t e r t a i n e d i d e a s f r o m t h e c l a s s w i t h o u t m a k i n g j u d g m e n t s u n t i l s h e h a d e x h a u s t e d a l l o f t h e s t u d e n t s ’ i d e a s . S h e u s e d t h e d i s c u s s i o n a s a p o i n t o f d e p a r t u r e t o t a l k i n g a b o u t “ w h a t i s a p u r e s u b s t a n c e ? “ . O n D a y 2 . t h e t e a c h e r s o l i c i t e d s t u d e n t s ’ r e a l - w o r l d i d e a s a b o u t w h a t t h e y t h o u g h t p u r e w a s . a n d t h e i r e x a m p l e s f o r p u r e . S h e m o v e d a r o u n d t h e r o o m f r o m s t u d e n t t o s t u d e n t a n d g o t a l l p o s s i b l e i d e a s f r o m t h e s t u d e n t s o u t i n t h e o p e n . S h e u s e d t h i s d i s c u s s i o n a s a p o i n t o f d e p a r t u r e t o r e a d i n g a n d t a l k i n g a b o u t t h e s c i e n t i f i c d e f i n i t i o n o f p u r e . O n D a y 4 . s h e h e l d a n o p e n - e n d e d d i s c u s s i o n f o r s t u d e n t s t o t h r o w o u t i d e a s a b o u t w h a t i s m a t t e r . a n d w h a t i s p u r e . a n d w h a t t h e y t h o u g h t w a s i n e a c h v i a l t h e y I n v e s t i g a t e d . S h e m o v e d a r o u n d t h e r o o m . a n d a s k e d s e v e r a l s t u d e n t s w h a t t h e y t h o u g h t t h e y f o u n d . a n d w h a t t h e y t h o u g h t i t w a s . S h e a s k e d s t u d e n t s f o r a n y o t h e r i d e a s . u n t i l s h e h a d e x h a u s t e d t h e p o s s i b l e I d e a s s t u d e n t s h a d . S h e u s e d t h e d i s c u s s i o n a s a p o i n t o f d e p a r t u r e t o s h o w i n g s t u d e n t s w h a t t h e 2 7 0 s u b s t a n c e s i n t h e v i a l s a c t u a l l y w e r e . a n d d i s c u s s i n g w h e t h e r t h e s u b s t a n c e s w e r e p u r e . m i x t u r e s , a n d h o w t h e y c o u l d b e s u r e . O n D a y 6 . t h e t e a c h e r a s k e d s t u d e n t s h o w t h e y s e p a r a t e d m i x t u r e s , w h a t t h e y s e p a r a t e d . a n d h o w i t w o r k e d . S h e h a d s o m e o n e f r o m e a c h g r o u p t e l l w h a t t h e g r o u p d i d . a n d w h a t t h e y f o u n d o u t . S t u d e n t s v o i c e d t h e i r i d e a s a b o u t t h e i r s e p a r a t i n g m i x t u r e s a c t i v i t i e s w i t h o u t j u d g m e n t s p l a c e d f r o m t h e t e a c h e r . A l l I d e a s w e r e a c c e p t e d i n a n o p e n - e n d e d f a s h i o n . D i s s e n t i n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n . I l o c a t e d t w o i n s t a n c e s w h e r e t h e t e a c h e r h e l d O p e n - e n d e d d i s c u s s i o n s a b o u t t h e s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s . O n D a y 3 , s h e a s k e d f o r s t u d e n t s ’ s t a t e m e n t s t h e y h a d w r i t t e n a b o u t t h e i r o b s e r v a t i o n s . w h a t h a p p e n e d t o t h e s u b s t a n c e , a n d w h a t h a p p e n e d t o t h e m o l e c u l e s a f t e r t h e y t r i e d t h e i r p l a n f o r g e t t i n g t h e s u g a r o u t o f t h e t e a b a g . S h e s o l i c i t e d a l l t h e e x p l a n a t i o n s t h a t w e r e d i f f e r e n t u n t i l s t u d e n t s h a d n o n e w i d e a s . S h e u s e d t h i s d i s c u s s i o n a s a p o i n t o f d e p a r t u r e t o e x p l a i n i n g h o w a s c i e n t i s t w o u l d e x p l a i n w h a t w a s h a p p e n i n g w h e n t h e s u g a r d i s s o l v e d i n t h e w a t e r . T h e t e a c h e r h a d a n o t h e r o p e n - e n d e d d i s c u s s i o n o n D a y 6 . a f t e r t h e d i s s o l v i n g r a c e s . a s a d e b r i e f i n g s e s s i o n , w h e r e s t u d e n t s f r o m e a c h g r o u p t o l d w h a t t h e i r e x p l a n a t i o n w a s f o r w h a t h a p p e n e d d u r i n g t h e d i s s o l v i n g r a c e s i n t h e i r g r o u p s . S h e g a v e e a c h g r o u p a c h a n c e t o t a l k a b o u t t h e i r o b s e r v a t i o n s , w h a t h a p p e n e d t o s u b s t a n c e s . a n d w h a t h a p p e n e d t o m o l e c u l e s d u r i n g t h e d i s s o l v i n g r a c e s . S h e u s e d t h i s d i s c u s s i o n a s a p o i n t o f d e p a r t u r e t o r e m i n d s t u d e n t s o f t h e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n . a n d h o w a s c i e n t i s t w o u l d e x p l a i n e a c h o f t h e r a c e s . W i n e s W i n e . T h e r e w a s o n l y o n e i n s t a n c e d u r i n g t h e v i d e o t a p e r e c o r d s o f c l a s s r o o m i n t e r a c t i o n s i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d 2 7 1 M i x t u r e s l e s s o n w h e n t h e t e a c h e r a s k e d t h e s t u d e n t s “ w h y " q u e s t i o n s t o e n g a g e t h e i r t h i n k i n g a b o u t r e a s o n s f o r t h e i r a n s w e r s i n w h o l e c l a s s d i s c u s s i o n s . T h i s w a s d u r i n g D a y 4 . w h e n s h e w a s c l a r i f y i n g p u r e a n d m i x t u r e s . a n d a s k i n g s t u d e n t s f o r e x a m p l e s o f e a c h . W h e n s t u d e n t s t a l k e d a b o u t a i r b e i n g i n t h e f i r s t v i a l . t h e t e a c h e r a s k e d i f a i r i s m a t t e r . t h e n a s k e d t h e m ' w h y " . a n d a s k e d i f a i r w a s a m i x t u r e , t h e n a s k e d t h e m “ w h y “ . A r t i e a n s w e r e d t h a t a i r i s m a t t e r b e c a u s e i t I s a g a s . C h a r l e s a n s w e r e d t h a t a i r i s n o n - m a t t e r , b u t c o u l d n o t b a c k u p h i s a n s w e r w i t h r e a s o n s . a n d n o o t h e r s t u d e n t i n t h e c l a s s a g r e e d w i t h h i m . H e c h a n g e d h i s m i n d . A r t i e s a i d t h a t a i r w a s a m i x t u r e b e c a u s e i t h a s o x y g e n a n d c a r b o n d i o x i d e i n i t a n d t h o s e a r e g a s e s , a n d N o r m a n s a i d t h a t a i r i s a m i x t u r e b e c a u s e i t ’ s a g a s . m a d e u p o f g a s e s . T h e o t h e r s t u d e n t s a g r e e d . T h e r e w e r e n o o t h e r i n s t a n c e s o f t h e t e a c h e r a s k i n g “ w h y " q u e s t i o n s t o t h e l a r g e g r o u p t h a t I c o u l d f i n d d u r i n g t h i s l e s s o n . s t d e n g . T h e r e w e r e n o i n s t a n c e s o f t h e t e a c h e r a s k i n g “ w h y " q u e s t i o n s d u r i n g t h e l a r g e g r o u p d i s c u s s i o n i n t h i s l e s s o n c l u s t e r . E u r e s u b s t a n e e s _ a n d _ M i x t u r _ e s . T h e r e w a s e v i d e n c e t h a t t h e t e a c h e r h e l d d i s c u s s i o n o p p o r t u n i t i e s t o r e s o l v e d i s c r e p a n c i e s . T h e r e w e r e d i s c u s s i o n s w h e r e t h e t e a c h e r r e v i e w e d i d e a s . o r h a d s t u d e n t s r e v i e w i d e a s i n t h e i r s m a l l g r o u p s t o r e s o l v e d i s c r e p a n c i e s b e t w e e n w h a t t h e y w e r e t h i n k i n g , a n d w h a t t h e r i g h t d i r e c t i o n f o r t h e i r t h i n k i n g m i g h t b e . T h e r e w e r e t h r e e t i m e s d u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r t h a t s t u d e n t s w e r e a b l e t o d i s c u s s t h e i r i d e a s a n d t h i n k a b o u t h o w t h e i r i d e a s m a t c h e d t h e i d e a s o f t h e t e a c h e r a n d o t h e r s t u d e n t s . O n D a y 4 . t h e t e a c h e r h a d t h e s t u d e n t s d i s c u s s w h y a i r I s m a t t e r a n d a m i x t u r e t o r e s o l v e a n y s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s 2 7 2 a b o u t a i r b e i n g o t h e r w i s e . S h e a l s o e n g a g e d s t u d e n t s i n t h i n k i n g a b o u t “ w h y " d u r i n g t h i s d i s c u s s i o n . a n d w h e n o n e s t u d e n t , C h a r l e s . s a i d h e t h o u g h t a i r w a s n o n - m a t t e r . b u t c o u l d n o t s t a t e a r e a s o n . s h e q u e s t i o n e d w h e t h e r t h e o t h e r m e m b e r s o f t h e c l a s s a g r e e d w i t h h i m . N o o n e d i d . O t h e r s t u d e n t s o f f e r e d r e a s o n s w h y a i r i s m a t t e r , a n d a m i x t u r e . T h e t e a c h e r e m p h a s i z e d t h a t t h e i r r e a s o n s w e r e g o o d r e a s o n s . a n d t h a t a i r i s m a t t e r . a n d a m i x t u r e . O n D a y 6 . t h e t e a c h e r r e s o l v e d s t u d e n t d i s c r e p a n c i e s a b o u t s t u d e n t s ’ a b i l i t i e s t o s e p a r a t e s a l t f r o m i r o n w i t h a m a g n e t . S h e r e v i e w e d w i t h t h e g r o u p s w h o t r i e d i t . w h a t t h e y d i d , a n d w h a t h a p p e n e d , a n d s t a t e d t h a t a m a g n e t w o r k s t o s e p a r a t e t h e i r o n f r o m t h e s a l t , f o r a n y g r o u p t h a t m i g h t n o t h a v e e x p e r i e n c e d t h a t s e p a r a t i o n e x p e r i m e n t . O n t h e l a s t d a y , D a y 8 . t h e t e a c h e r p r o v i d e d r e s o l u t i o n t o t h e d i s c r e p a n c i e s a b o u t w h a t m u d i s . S h e s h o w e d t h e s t u d e n t s t h a t t h e m u d c o n t a i n e d b o t h l i q u i d a n d s o l i d p a r t i c l e s . t h a t i t w a s m a t t e r . a m i x t u r e . r e v i e w e d w h a t t h e s t u d e n t s f o u n d w h e n t h e y a t t e m p t e d t o s e p a r a t e t h e m u d f r o m t h e w a t e r , a n d t h a t t h e y w e r e a b l e t o s e p a r a t e m o s t o f t h e m u d f r o m t h e w a t e r . b u t t h e w a t e r t h a t h a d b e e n f i l t e r e d w a s s t i l l g r e e n i s h . e v i d e n c e t h a t t h e f i l t e r d i d n o t s e p a r a t e a l l o f t h e m u d p a r t i c l e s o u t o f t h e w a t e r . S h e u s e d t h i s d i s c u s s i o n a s a p o i n t o f d e p a r t u r e t o a d i s c u s s i o n o f t h e s m a l l e s t p a r t i c l e s i n w a t e r . m o l e c u l e s . D i s s e n t i n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r . t h e t e a c h e r p r o v i d e d f o u r o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o r e s o l v e t h e i r d i s c r e p a n c i e s a b o u t d i s s o l v i n g s u g a r . O n D a y 3 . s h e a s k e d s t u d e n t s f r o m e a c h g r o u p t o t e l l t h e r e s t o f t h e c l a s s h o w t h e s u g a r c a m e o u t o f t h e t e a b a g . S h e c o a c h e d s o m e s t u d e n t s . a n d p r o v i d e d s u p p o r t i v e h e l p f o r t h e i r e x p l a n a t i o n s t o h e l p t h e m r e s o l v e f o g g y t h i n k i n g a b o u t w h a t m i g h t h a v e h a p p e n e d . F o r e x a m p l e . w h e n a s k e d h o w d i d w e k n o w t h e s u g a r g o t o u t o f t h e t e a b a g . E m i l y r e s p o n d e d t h a t s h e s a w i t d i s s o l v e . a n d t h e t e a c h e r c o a c h e d h e r t o s a y e x a c t l y w h a t s h e s a w , t h e w a v y l i n e s t h r o u g h t h e w a t e r . a n d h e r o b s e r v a t i o n t h a t t h e w a t e r t a s t e d s w e e t . s o E m i l y a n d t h e o t h e r s t u d e n t s w o u l d r e a l i z e t h a t t h e y d i d n o t r e a l l y " s e e " s u g a r d i s s o l v e , b u t s a w e x i d e n d e t h a t t h e s u g a r w a s d i s s o l v i n g . O n D a y 4 . s t u d e n t s d i s c u s s e d t h e i r p l a n s f o r t h e d i s s o l v i n g r a c e s i n s m a l l g r o u p s . a n d w e r e a b l e t o r e s o l v e s o m e o f t h e i r u n c l e a r i d e a s a b o u t h o w s u g a r m i g h t d i s s o l v e f a s t e r o r s l o w e r b y s h a r i n g i d e a s a n d r e c e i v i n g f e e d b a c k f r o m o t h e r g r o u p m e m b e r s . F o r e x a m p l e . t h e m e m b e r s o f G r o u p 1 s h a r e d t h e i r i d e a s a n d r e s o l v e d t h e d i f f e r e n c e s i n t h e i r i d e a s a b o u t t h e i r p r o c e d u r e s f o r d i s s o l v i n g s u g a r s l o w l y a s 2 7 3 f o l l o w s ( A n t o i n e w a s a b s e n t ) : K e n n y : D o u g : K e n n y : D o u g : K e n n y : D o u g : C a r o l : D o u g : K e n n y : C a r o l : C a r o l : D o u g : C a r o l : D o u g : I k n o w h o w t o d o i t t h e f a s t w a y . i t ’ s e a s y . e a s y . . . I k n o w . L e t ' s s e e y o u r p l a n s [ l o o k s a t D o u g ’ s b o o k l e t ] . [ t o C a r o l ] W h a t d o y o u h a v e f o r y o u r s l o w o n e ? C o l d w a t e r . C o l d w a t e r . . . I s a i d p u t t h e c u p o f w a t e r I n t o a b o w l o f i c e . I t o K e n n y ] W h a t d i d y o u p u t ? C o l d w a t e r . . . p u t I t i n c o l d w a t e r . . . . m e l t . . . I t w o u l d n o t m e l t . O K , . . p u t i t i n t o a b o w l o f i c e . . . y o u ' d b e t t e r b e r i g h t . . . n o , p u t t h e s u g a r c u b e - - w e c a n ’ t u s e p r o n o u n s . . . P u t c u p o f w a t e r i n t o b o w l o f i c e . W h a t ? P u t c u p o f w a t e r I n t o b o w l o f i c e . 2 7 4 C a r o l : I d o n ’ I g e t i t . D o u g : I t ’ s i n g t o b e i n a c u p o f w a t e r . t o o . . t h a t ' s h o w m y I p l a t e i s . . . t h e s u g a r w i l l b e i n a c u p . C a r o l : W e l l , . . O K . D o u g : [ w r i t i n g ] P u t s u g a r c u b e i n t o c o l d w a t e r . C a r o l : P u t s u g a r c u b e [ w r i t i n g ] i n t o c o l d w a t e r . . . w i t h i c e i n i t ? D o u g : W e l l . w e c a n ' t h a v e a n y t h i n g i n t h e c u p , b u t w e c a n s e t t h e c u p i n a b o w l o f i c e . C a r o l : P u t t h e c u p . . . D o u g : i n a b o w l o f i c e , t h e n p u t s u g a r c u b e i n i t . . . . [ w r i t i n g ] F a c t s o r o b s e r v a t i o n s . . . c o l d w a t e r d i s s o l v e s s u g a r s l o w l y . A s t h e c o n v e r s a t i o n c o n t i n u e d . t h e s t u d e n t s r e s o l v e d t h e i r d i f f e r e n c e s a b o u t t h e i r p l a n s . c a m e t o a c o n s e n s u s . a n d w r o t e t h e i d e a s i n t h e i r b o o k l e t s . S t u d e n t s h a d t h e o p p o r t u n i t y t o v e r b a l l y e x p r e s s t h e i r i d e a s a b o u t h o w s u g a r d i s s o l v e s . s u c h a s i n D o u g ’ s c a s e w h e n h e s a i d . ’ c o l d w a t e r d i s s o l v e s s u g a r s l o w l y ” . a n d t h e n h a d a c h a n c e t o h e a r w h a t o t h e r s t u d e n t s t h o u g h t o f h i s i d e a . T h e o t h e r g r o u p . G r o u p 2 . h a d a s i m i l a r c o n v e r s a t i o n . c h e c k i n g e a c h o t h e r s ’ i d e a s . s t r a i g h t e n i n g o n e a n o t h e r o u t a b o u t t h e r u l e s , a n d p r o c e d u r e s , t h e n w r i t i n g t h e i r i d e a s i n t h e a c t i v i t y b o o k l e t . S t u d e n t s h a d a n o t h e r o p p o r t u n i t y t o r e s o l v e d i s c r e p a n c i e s a b o u t t h e i r e x p l a n a t i o n s o f w h a t h a p p e n e d d u r i n g d i s s o l v i n g I n t h e i r s m a l l g r o u p s o n D a y 6 . T h e y m e t i n s m a l l g r o u p s t o p l a n a n d w r i t e e x p l a n a t i o n s f o r o n e o f t h e r a c e s o n a n o v e r h e a d t r a n s p a r e n c y t h a t o n e m e m b e r o f t h e g r o u p w o u l d t h e n p r e s e n t t o t h e w h o l e c l a s s . D u r i n g t h e g r o u p d i s c u s s i o n . s t u d e n t s v e r b a l l y t e s t e d t h e i r e x p l a n a t i o n s . a n d g o t f e e d b a c k f r o m t h e o t h e r s t u d e n t s a s t h e y t r i e d t o c o m e t o a c o n s e n s u s a b o u t w h a t t o w r i t e o n 2 7 5 t h e o v e r h e a d . D u r i n g t h e G r o u p 2 c o n v e r s a t i o n b e t w e e n A r t i e . M e l i n d a . N o r m a n . a n d J o s e , t h e f o l l o w i n g o c c u r r e d : M e l i n d a : S o . w e p u t t h e s u g a r c u b e i n f r o z e n w a t e r . . . W h a t i s o u r p l a n ? A r t i e : [ w r i t i n g o n o v e r h e a d ] O K , n o w w h a t i s i t ? . . . P u t t h e s u g a r c u b e i n f r o z e n w a t e r . r i g h t ? J o s e : I c e c o l d . A r t i e : P u t . . [ w r i t i n g ] N o r m a n : . . s u g a r c u b e . . P u t s u g a r c u b e i n f r e e z i n g c o l d w a t e r . . . M e l i n d a : Y o u g o t t a p m a l i t t l e d a s h . . . A r t i e : U h . . . f a c t s a n d o b s e r v a t i o n s . . . N o r m a n : W e a s s u m e t h e t e m p e r a t u r e w i l l s l o w d o w n t h e p r o c e s s ? M e l i n d a : T h e t e m p e r a t u r e w i l l a m t h e p r o c e s s . A r t i e : S o , w e a s s u m e t h a t t h e t e m p e r a t u r e w i l l a f f e c t t h e p r o c e s s . A r t i e : O K . . . t h e p r o c e s s . . . w h a t ' s a f a c t ? N o r m a n : T h a t t h e s u g a r c u b e w a s g o i n g i n t o t h e c o l d w a t e r . A r t i e : W e ’ l l p u t a n o b s e r v a t i o n . . . t h a t t h e s u g a r c u b e d i s s o l v e d . . . M e l i n d a : D i s s o l v e d i n w a t e r . A r t i e : T h e s u g a r c u b e c a n d i s s o l v e i n w a t e r . T h e s t u d e n t s w e n t o n t o d i s c u s s . A r t i e w r o t e . u n t i l t h e y h a d l i s t e d t h e i r o b s e r v a t i o n s a n d f a c t s . w h a t h a p p e n e d t o t h e s u b s t a n c e s . a n d w h a t h a p p e n e d t o t h e m o l e c u l e s d u r i n g t h e s l o w d i s s o l v i n g r a c e . E a c h s t u d e n t h a d o p p o r t u n i t i e s t o v e r b a l l y e x p r e s s h i s o r h e r i d e a s a b o u t d i s s o l v i n g a n d g e t f e e d b a c k f r o m t h e o t h e r m e m b e r s o f t h e g r o u p a b o u t t h e a p p r o p r i a t e n e s s o f 2 7 6 t h e i d e a . A r t i e d r e w a p i c t u r e o n t h e o v e r h e a d t r a n s p a r e n c y , t o d e p i c t w h a t t h e s u g a r l o o k e d l i k e w h e n t h e c u b e d i s s o l v e d i n t h e w a t e r . W i t h i n t h i s o n g o i n g c o n v e r s a t i o n t o a c c o m p l i s h w r i t i n g t h e o v e r h e a d a s a g r o u p , t h e i n d i v i d u a l s t u d e n t s v e r b a l l y r e h e a r s e d w h a t t h e y t h o u g h t d e s c r i b e d t h e d i s s o l v i n g p r o c e s s i n c o l d w a t e r , t h e f a c t s a n d o b s e r v a t i o n s . s t a t e m e n t s a b o u t s u b s t a n c e s . a n d s t a t e m e n t s a b o u t m o l e c u l e s . h a v i n g a n o p p o r t u n i t y t o r e s o l v e s o m e o f t h e i r d i s c r e p a n c i e s a b o u t t h e i r u n d e r s t a n d i n g s . T h e r e w e r e s o m e c o n f u s i o n s t h a t r e m a i n e d . h o w e v e r . M e l i n d a a n d N o r m a n d i s a g r e e d a b o u t w h e t h e r t h e s u g a r g o e s i n t o t h e w a t e r t o b e c o m e o n e s u b s t a n c e . o r a m i x t u r e . N o r m a n i n s i s t e d t h a t h e h e a r d s o m e o n e s a y t h a t t h e s u g a r g o e s i n t o t h e w a t e r a n d b e c o m e s o n e s u b s t a n c e . a n d t h a t w a s c o r r e c t . M e l i n d a i n s i s t e d t h a t s u g a r a n d w a t e r b e c a m e a m i x t u r e . T h e g r o u p w r o t e N o r m a n ’ s i d e a o n t h e o v e r h e a d t r a n s p a r e n c y . O n e l a s t o p p o r t u n i t y a r o s e f o r t h e s t u d e n t s t o e n t e r i n t o d i s c u s s i o n f o r r e s o l v i n g d i s c r e p a n c i e s d u r i n g D a y 7 . T h e t e a c h e r l e a d a w h o l e c l a s s d i s c u s s i o n t o t a l k a b o u t w h a t h a p p e n e d d u r i n g t h e d i s s o l v i n g r a c e s . S h e r e v i e w e d w h a t s t u d e n t s h a d d o n e f o r e a c h r a c e . w h a t t h e y h a d o b s e r v e d . a n d h o w t h e y s h o u l d t a l k a b o u t t h e p r o c e s s i n t h e i r e x p l a n a t i o n s . S h e q u e s t i o n e d s t u d e n t s a b o u t w h a t t h e y h a d w r i t t e n . S h e a s k e d s u c h q u e s t i o n s a s " W h a t a r e o u r t w o s u b s t a n c e s ? ’ . “ H o w a b o u t t h e m o l e c u l e s ? ’ . a n d ’ D i d t h e s u g a r d i s a p p e a r ? ’ . “ H o w d i d t h e s u g a r b r e a k d o w n ? ’ . “ H o w a r e t h e m o l e c u l e s i n a s u g a r c u b e a r r a n g e d ? ’ , a n d ' W h a t ’ s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n h o t a n d c o l d w a t e r ? “ S o m e t i m e s t h e s t u d e n t s w o u l d a n s w e r a s a g r o u p i n c h o r a l r e s p o n s e . a n d s o m e t i m e s i n d i v i d u a l s t u d e n t s w o u l d g i v e a n a n s w e r . D u r i n g D a y 7 . t h e s t u d e n t s a n a l y z e d m o d e l s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n s o f e a c h d i s s o l v i n g r a c e f r o m t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s , a n d f o u n d t h e ’ f a c t s o r o b s e r v a t i o n s " a n d u n d e r l i n e d 2 7 7 t h e m w i t h r e d m a r k e r , t h e “ s t a t e m e n t s a b o u t t h e s u b s t a n c e s ” a n d u n d e r l i n e d t h e n w i t h b l u e m a r k e r . a n d t h e " s t a t e m e n t s a b o u t t h e m o l e c u l e s ’ a n d u n d e r l i n e d t h e m w i t h g r e e n m a r k e r . R e a d i n g a n d a n a l y z i n g t h e s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n s , a n d t h a n w r i t i n g a n d a n a l y z i n g t h e i r o w n e x p l a n a t i o n s p r o v i d e d o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o c o m p a r e t h e i r o w n t h i n k i n g w i t h t h e t h i n k i n g o f e x p e r t s . a n d m i g h t h a v e h e l p e d t h e m r e s o l v e s o m e d i s c r e p a n c i e s i n t h e i r t h i n k i n g . [ 1 ' . l I ' | G I l 0 W i n e s . E v i d e n c e o f d i s c u s s i o n s l e a d i n g t o c l o s u r e a n d c o n s e n s u s w e r e i n s t a n c e s w h e r e t h e t e a c h e r c a l l e d t h e g r o u p t o g e t h e r a n d r e v i e w e d a n a c t i v i t y . o r r e v i e w e d w h a t t h e s t u d e n t s f o u n d . b e f o r e m o v i n g o n t o a n o t h e r a c t i v i t y . D u r i n g t h e s e d i s c u s s i o n s t h e t e a c h e r o f t e n r e v i e w e d m a i n p o i n t s , a n d t h e c o n c e p t i d e a s s h e w a n t e d s t u d e n t s t o r e m e m b e r . T h e r e w e r e t h r e e i n s t a n c e s o f t h i s k i n d o f d i s c u s s i o n d u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r . O n D a y 4 . t h e t e a c h e r l e a d a d i s c u s s i o n w h e r e s t u d e n t s t o l d w h a t t h e y f o u n d i n t h e s e v e n v i a l s t h e y i n v e s t i g a t e d , t h e t e a c h e r t o l d t h e s t u d e n t s w h a t w a s i n t h e v i a l s . a n d t h e y d i s c u s s e d w h e t h e r t h e s u b s t a n c e s w e r e m a t t e r . p u r e . m i x t u r e s . a n d w h e t h e r t h e y w e r e s u r e . S h e p r o v i d e d c l o s u r e t o t h e a c t i v i t y b y t e l l i n g t h e s t u d e n t s w h a t t h e y s h o u l d h a v e f o u n d . a n d h o w t h e y n e e d e d t o p r o v i d e r e a s o n s f o r b e l i e v i n g i n w h a t t h e y f o u n d . S h e e m p h a s i z e d t h a t w e o f t e n c a n n o t b e s u r e w h e t h e r a s u b s t a n c e w e o b s e r v e i s p u r e o r a m i x t u r e . O n D a y 6 . t h e t e a c h e r l e a d a d i s c u s s i o n t o p r o v i d e c l o s u r e t o t h e s e p a r a t i n g m i x t u r e s a c t i v i t y . S h e r e v i e w e d w i t h t h e s t u d e n t s w h a t s o m e s m a l l g r o u p s h a d f o u n d w h e n t h e y a t t e m p t e d t o s e p a r a t e s a l t a n d i r o n w i t h a m a g n e t , o r s a l t w a t e r w i t h f i l t e r p a p e r . o r m u d f r o m w a t e r . S h e a s k e d s t u d e n t s t o t h i n k a b o u t I d e a s f o r 2 7 8 s e p a r a t i n g s a l t a n d s a n d . a n d h o w t h e y m i g h t s e p a r a t e s a l t f r o m w a t e r . a s p o s s i b l e e x t r a c r e d i t p r o j e c t s t h e y c o u l d d o a f t e r s c h o o l . O n D a y 8 . t h e t e a c h e r p r o v i d e d m o r e d i s c u s s i o n w i t h a r e v i e w o f t h e m e a n i n g o f p u r e . m i x t u r e . a n d m a t t e r . f o r r e v i e w a n d c l o s u r e t o t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n . b e f o r e g o i n g o n t o t h e n e x t l e s s o n c l u s t e r . I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s . D i s s e n t i n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , t h e r e w e r e f o u r i n s t a n c e s o f d i s c u s s i o n f o r c l o s u r e a n d c o n s e n s u s . O n D a y 3 . t h e t e a c h e r l e a d a d i s c u s s i o n o f s t u d e n t s ’ o b s e r v a t i o n s o f t h e s u g a r c o m i n g o u t o f t h e t e a b a g w h e n i t w a s p l a c e d i n w a t e r . T h e y r e v i e w e d h o w s o m e o f t h e s t u d e n t s e x p l a i n e d w h a t t h e y s a w . t h e n r e a d w h a t s c i e n t i s t s w o u l d s a y a b o u t t h e s a m e p h e n o m e n o n i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s t o p r o v i d e c l o s u r e f o r h o w t h e y s h o u l d t h i n k a b o u t w h a t t h e y s a w i n s c i e n t i f i c t e r m s . T h e n e x t d a y . D a y 4 . t h e t e a c h e r r e v i e w e d s t u d e n t s ’ o b s e r v a t i o n s o f t h e s u g a r c o m i n g o u t o f t h e t e a b a g a g a i n . a n d p r o v i d e d o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o p u t t h e i r t h i n k i n g i n t o s i m i l a r t e r m s a s t h e s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s h a d d e m o n s t r a t e d f o r t h e m . T h e r e w a s m o r e o p p o r t u n i t y f o r s t u d e n t s t o b r i n g t h e i r t h i n k i n g o u t b e f o r e t h e g r o u p a n d e s t a b l i s h c o n s e n s u s a n d c l o s u r e w h e n e a c h g r o u p p r e s e n t e d t h e i r e x p l a n a t i o n f o r a d i s s o l v i n g r a c e o n t h e o v e r h e a d . A s e a c h g r o u p p r e s e n t e d i n f o r m a t i o n , t h e t e a c h e r a s k e d i f t h e r e w e r e a n y q u e s t i o n s f r c m t h e c l a s s , t h e n a s k e d q u e s t i o n s h e r s e l f i f s h e t h o u g h t c l a r i f i c a t i o n w a s n e c e s s a r y f o r a n y o f t h e e x p l a n a t i o n s . O n D a y 7 . s t u d e n t s r e c e i v e d a n o t h e r o p p o r t u n i t y t o b r i n g t h e i r i d e a s i n t o c o n s e n s u s w i t h s c i e n t i f i c t h i n k i n g . T h e s t u d e n t s p r a c t i c e d a p p l y i n g t h e i r n e w c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g t o e x p l a i n i n g w h a t h a p p e n e d d u r i n g t h e d i s s o l v i n g r a c e s . p l a c i n g t h e i r e x p l a n a t i o n s i n w r i t t e n f o r m . t h e n r e f l e c t i n g o n a n d a n a l y z i n g w h a t t h e y w r o t e t o s e e i f t h e y h a d i n c l u d e d a l l t h e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n i n t h e i r w r i t i n g . 2 7 9 E l ' ! I . l l 0 l ' E u L e _ S _ u t 2 s t a n e e s _ a n d _ i j t u L e s . A n y t i m e s t u d e n t s e x p l a i n e d t o o n e a n o t h e r , e x p l a i n e d t o t h e t e a c h e r . p l a n n e d a n d c a r r i e d o u t l a b o r a t o r y a c t i v i t i e s . a n d d e s c r i b e d a n d e x p l a i n e d t h e i r l a b o r a t o r y a c t i v i t i e s . s t u d e n t s s h o w e d t h a t t h e y w e r e p r a c t i c i n g w i t h n e w c o n c e p t i o n s . U s i n g t h i s a s c r i t e r i a f o r i n s t a n c e s o f p r a c t i c e , t h e r e w e r e f i v e i n s t a n c e s d u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r t h a t s t u d e n t s h a d p r a c t i c e a p p l y i n g t h e i r n e w i d e a s a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s . O n D a y 3 , w h e n s t u d e n t s i n v e s t i g a t e d t h e v i a l s o f d i f f e r e n t s u b s t a n c e s . t h e y p r a c t i c e d t a l k i n g a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s a n d m a t t e r . a n d u s e d t h e i r n e w d e f i n i t i o n s t o h e l p t h e m c l a s s i f y t h e s u b s t a n c e s . A l l o f t h e s u b s t a n c e s w e r e m a t t e r . s o t h e y h a d n o a p p l i c a t i o n t o n o n - m a t t e r , a n d a l l o f t h e s u b s t a n c e s w e r e m i x t u r e s . s o t h e y d i d n o t a p p l y t h e i r t h i n k i n g t o p u r e s u b s t a n c e s . O n D a y 5 . s t u d e n t s m a d e p l a n s t o s e p a r a t e m i x t u r e s . s o h a d o p p o r t u n i t i e s t o t a l k a b o u t h o w t h e y m i g h t s e p a r a t e t h e v a r i o u s s u b s t a n c e s i n t h e v i a l s . T h e y a p p l i e d t h e i r n e w i d e a s a b o u t m i x t u r e s t o t h e i r d i s c u s s i o n s a b o u t p l a n s . O n D a y 7 . t h e s t u d e n t s t o o k a q u i z o v e r t h e l e s s o n c l u s t e r . a n d h a d p r a c t i c e a p p l y i n g t h e i r n e w i d e a s a b o u t p u r e . m i x t u r e . a n d m a t t e r t o t h e q u i z q u e s t i o n s . s o m e o f w h i c h w e r e n e w p r o b l e m s t h e y h a d n o t e n c o u n t e r e d b e f o r e . s u c h a s a q u e s t i o n a b o u t w h e t h e r t h e y c o u l d m a k e w a t e r m o l e c u l e s o u t o f g l a s s . a n d w h y o r w h y n o t . O n D a y 8 . s t u d e n t s a p p l i e d t h e i r n e w i d e a s a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s t o t a l k a b o u t h o w t h e y m i g h t s e p a r a t e m u d . D i s n g n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , s t u d e n t s h a d a t l e a s t t h r e e o p p o r t u n i t i e s t o p r a c t i c e a p p l y i n g t h e i r n e w c o n c e p t i o n s a b o u t t h e b e h a v i o r o f s u b s t a n c e s a n d m o l e c u l e s d u r i n g d i s s o l v i n g . O n D a y 2 . s t u d e n t s p l a n n e d a n d e x e c u t e d t h e i r p l a n s t o g e t s u g a r o u t o f a t e a b a g w i t h o u t t e a r i n g o r o p e n i n g t h e b a g . S t u d e n t s u s e d t h e k n o w l e d g e t h e y h a d a b o u t h o w i — 2 8 0 m o l e c u l e s b e h a v e i n l i q u i d s a n d s o l i d s . a n d t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e a b o u t h o w s u g a r d i s s o l v e s , t o c a r r y o u t a p l a n . O n t h e f o l l o w i n g d a y . D a y 3 . s t u d e n t s a g a i n u s e d t h e i r n e w c o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c q u b e h a v i o r i n s o l i d s a n d l i q u i d s b y e x p l a i n i n g t h e i r o b s e r v a t i o n s o f d i s s o l v i n g s u g a r u s i n g s c i e n t i f i c f o r m s o f e x p l a n a t i o n — t a l k i n g a b o u t t h e i r o b s e r v a t i o n s , a n d t h e f a c t s o r a s s u m p t i o n s . e x p l a i n i n g w h a t h a p p e n e d t o t h e s u b s t a n c e s . s u g a r a n d w a t e r . a n d e x p l a i n i n g w h a t h a p p e n e d t o t h e m o l e c u l e s , d u r i n g d i s s o l v i n g . O n D a y 5 . s t u d e n t s p r a c t i c e d a p p l y i n g t h e i r n e w c o n c e p t i o n s a b o u t t h e m o l e c u l a r b e h a v i o r o f s u g a r a n d w a t e r i n d i s s o l v i n g t o a n e w s i t u a t i o n : H o w c o u l d t h e y g e t t h e s u g a r t o d i s s o l v e a s s l o w l y a s p o s s i b l e ? . a n d H o w c o u l d t h e y g e t t h e s u g a r t o d i s s o l v e a s q u i c k l y a s p o s s i b l e ? A n d w h a t i f t h e y c o u l d n o t t o u c h t h e s u g a r , c o u l d t h e y s t i l l g e t t h e s u g a r t o d i s s o l v e q u i c k l y ? W h e n t h e y w r o t e t h e i r e x p l a n a t i o n s a s a g r o u p o n t h e o v e r h e a d t r a n s p a r e n c y o n D a y 6 . t h e y p r a c t i c e d a p p l y i n g t h e i r n e w c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g . O n D a y s 7 a n d 8 . t h e s t u d e n t s p r a c t i c e d a p p l y i n g t h e i r n e w c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g b y w r i t i n g e x p l a n a t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g . t h e n a n a l y z i n g t h e i r w r i t t e n e x p l a n a t i o n f o r t h e t h r e e e s s e n t i a l p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n . W m . A c t i v i t i e s t h a t s t u d e n t s p e r f o r m e d t h a t a l l o w e d t h e m s o m e “ h a n d s o n ’ e x p e r i e n c e m a n i p u l a t i n g s u b s t a n c e s a b o u t w h i c h t h e y w e r e l e a r n i n g . a n d t h a t a l l o w e d t h e m t o ” m a n i p u l a t e " t h e I n f o r m a t i o n i n o t h e r w a y s s u c h a s e x p l a i n i n g . c l a s s i f y i n g . a n d t r y i n g o u t n e w a c t i v i t i e s w i t h t h e n e w i n f o r m a t i o n w e r e c o n s i d e r e d t o b e c o n c r e t e . a c c e s s i b l e e x p e r i e n c e s . A n i m p o r t a n t c r i t e r i a f o r s e l e c t i n g t h e s e c o n c r e t e a c t i v i t i e s w a s h o w c l o s e l y r e l a t e d t h e a c t i v i t y w a s t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t s . F o r i n s t a n c e . [ — 2 8 1 o n e i n i t i a l c o n c e p t t h a t s t u d e n t s h a d a b o u t m i x t u r e s , w a s t h a t a m i x t u r e c o n t a i n e d m a n y t h i n g s m i x e d t o g e t h e r . a n d w a s t h e o p p o s i t e o f p u r e , w h i c h m e a n t c l e a n o r c l e a r , s o m i x t u r e m i g h t m e a n u n c l e a n o r n o t c l e a r . D u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , o n e a c t i v i t y t h a t a l l o w e d s t u d e n t s t o u s e t h e i r n e w i d e a s a b o u t m i x t u r e s b e i n g m a d e o f m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e i n c o n c r e t e . a c c e s s i b l e w a y s w a s t h e c l a s s i f y i n g s u b s t a n c e s a c t i v i t y . S t u d e n t s h a d s e v e n v i a l s w i t h u n k n o w n s u b s t a n c e s . t h a t t h e y i n v e s t i g a t e d a n d c l a s s i f i e d . A l l o f t h e s u b s t a n c e s w e r e m a t t e r . a n d a l l w e r e m i x t u r e s . s o t h e y c o u l d s e e t h a t s o m e m i x t u r e s , l i k e a i r , w e r e n o t u n c l e a n . n o r u n c l e a r . b u t w e r e m a d e o f m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e . A n o t h e r m i x t u r e w a s s a l t w a t e r , a n e x a m p l e o f a m i x t u r e t h a t w a s n o t u n c l e a r . n o r u n c l e a n . b u t c o n t a i n e d m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e . s a l t a n d w a t e r . A n o t h e r a c t i v i t y t h a t p r o v i d e d s t u d e n t s w i t h c o n c r e t e . a c c e s s i b l e i d e a s d i r e c t l y r e l a t e d t o t h e i r i n i t i a l c o n c e p t s w a s t h e s e p a r a t i n g m i x t u r e s a c t i v i t y , w h i c h g a v e s t u d e n t s m o r e o p p o r t u n i t i e s t o w o r k w i t h m i x t u r e s . T h i s d i r e c t l y r e l a t e d t o t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s a b o u t w h a t s u b s t a n c e s a r e m i x t u r e s . a n d h o w e a s i l y m i x t u r e s c a n b e s e p a r a t e d . F o r t h o s e w h o w e r e n ’ t s u r e a b o u t w h e t h e r s a l t w a t e r . o r m u d w e r e m i x t u r e s i n t h e b e g i n n i n g t h e r e w a s n o w o p p o r t u n i t y t o t r y t o s e p a r a t e t h e m , a n d t a l k a b o u t h o w t o a c c o m p l i s h s e p a r a t i o n . T h e y c o u l d s e e t h a t s e p a r a t i n g m i x t u r e s w a s n o t v e r y e a s y . a n d s o m e t i m e s i t w a s d i f f i c u l t t o k n o w i f t h e y e v e n h a d a m i x t u r e . T h e s e w e r e t h e o n l y c o n c r e t e a c t i v i t i e s t h a t r e l a t e d d i r e c t l y t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . D i s s o l v i n g . I f o u n d s t u d e n t s h a d O p p o r t u n i t i e s t o a p p l y t h e i r n e w i d e a s t o f o u r c o n c r e t e , a c c e s s i b l e e x p e r i e n c e s d i r e c t l y r e l a t e d t o t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r . T h e f i r s t a c t i v i t y o n D a y 2 . G e t t i n g t h e S u g a r o u t o f t h e T e a b a g , w a s c o n c r e t e a n d a c c e s s i b l e a n d d i r e c t l y , 7 — 2 8 2 r e l a t e d t o s t u d e n t s ’ i d e a s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n s o l i d s a n d l i q u i d s . I t t i e d t h e i r n e w k n o w l e d g e a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r w i t h t h e i r r e a l - w o r l d k n o w l e d g e a b o u t h o w s u g a r d i s s o l v e s i n w a t e r . a n d d i s s o l v e s f a s t e r i n h o t w a t e r t h a n i n c o l d . D a y 3 ’ s e x p e r i e n c e s . w h e r e s t u d e n t s e x p l a i n e d a n d d i s c u s s e d w h a t t h e y o b s e r v e d w h e n t h e y p u t t h e s u g a r i n w a t e r . w a s a l s o c o n c r e t e a n d a c c e s s i b l e . a n d r e l a t e d n e w i n f o r m a t i o n a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r t o t h e i r r e a l - w o r l d u n d e r s t a n d i n g a b o u t d i s s o l v i n g . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g R a c e s . D a y s 4 a n d 5 , s t u d e n t s a g a i n h a d a n o p p o r t u n i t i e s t o u s e t h e i r n e w i d e a s w i t h c o n c r e t e . a c c e s s i b l e e x p e r i e n c e s a s t h e y u s e d t h e i r n e w i d e a s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n s o l i d s . l i q u i d s , a n d t h e d i s s o l v i n g p r o c e s s t o m a k e a n d c a r r y o u t p l a n s t o d i s s o l v e s u g a r s l o w l y . q u i c k l y . a n d q u i c k l y w i t h o u t t o u c h i n g . W h e n t h e s t u d e n t s p r e s e n t e d t h e i r e x p l a n a t i o n s o f w h a t h a p p e n e d d u r i n g t h e r a c e s . t h e y h a d a n o t h e r c o n c r e t e . a c c e s s i b l e e x p e r i e n c e t h a t r e l a t e d t o t h e i r n e w i d e a s a n d h o w t h e s e i d e a s f i t w i t h t h e i r r e a l - w o r l d e x p e r i e n c e s . . - - - . . . . - . ‘ ‘ - . - - V - ‘ . - . - I | - ' . ' . - ' i ' l ' l ' A ' l I - ~ ' e - i n . 5 v i i ' i n - i n ' I I L ' I I . ‘ I ' - i ' I L . o n " I L 5 A a . I 3 . 1 W . S t u d e n t s h a d o p p o r t u n i t i e s t o r e u s e n e w i d e a a r g u m e n t s . a n d r e v i e w a n d a p p l y t h e m i n n e w c o n t e x t s w h e n t h e y u s e d i d e a s a b o u t w h a t w a s p u r e , w h a t w a s a m i x t u r e . a n d w h a t w a s m a t t e r o r n o n - m a t t e r i n n e w s i t u a t i o n s . A f t e r s t u d e n t s c l a s s i f i e d t h e s u b s t a n c e s i n t h e s e v e n v i a l s ( a l l w e r e m i x t u r e s ) . a n d a t t e m p t e d s e p a r a t i n g s o m e o f t h e m i x t u r e s - - b o t h o p p o r t u n i t i e s t o u s e t h e i r n e w i d e a a r g u m e n t s a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s . m a t t e r a n d n o n - m a t t e r — t h e r e w e r e n o o t h e r o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o r e u s e t h e i r n e w i d e a s a b o u t w h a t w a s p u r e . o r m i x t u r e . m a t t e r o r n o n - m a t t e r . E v e n d u r i n g s u b s e q u e n t l e s s o n c l u s t e r s . a l t h o u g h t h e t e a c h e r v e r b a l l y r e v i e w e d w h a t w a s p u r e . a n d w h a t w a s m i x t u r e i n r e l a t i o n t o m o l e c u l e s . t h e s t u d e n t s 2 8 3 h a d n o f u r t h e r e x p e r i e n c e s d i r e c t l y r e l a t e d t o t h e i r i n i t i a l c o n c e p t s o f p u r e a n d m i x t u r e , m a t t e r a n d n o n - m a t t e r . T h e r e w e r e n o f u r t h e r a c t i v i t i e s o r o p p o r t u n i t i e s t o e x p l a i n o r u s e t h e i r n e w i d e a s a b o u t p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s i n t h e o t h e r l e s s o n c l u s t e r , w i t h o n e e x c e p t i o n . D u r i n g t h e d i s s o l v i n g l e s s o n . s t u d e n t s u s e d t h e c o n c e p t ’ m i x " t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . a n d r e f e r r e d t o t h e s u g a r a n d w a t e r s u b s t a n c e a s a “ m i x t u r e " . T h e y d i d n o t e x p l i c i t l y e x p l a i n h o w t h i s “ m i x t u r e " f i t w i t h t h e p r e v i o u s l e s s o n i n p u r e s u b s t a n c e s a n d m i x t u r e s . D i s s e n t i n g . S t u d e n t s h a d o p p o r t u n i t i e s t o r e u s e n e w i d e a a r g u m e n t s . a n d r e v i e w a n d a p p l y t h e m i n n e w c o n t e x t s w h e n t h e y u s e d i d e a s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n s o l i d s a n d l i q u i d s d u r i n g d i s s o l v i n g i n n e w s i t u a t i o n s . T h e r e w e r e t w o i n s t a n c e s i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r w h e r e t h i s o c c u r r e d . O n D a y 4 . w h e n t h e s t u d e n t s p l a n n e d t h e D i s s o l v i n g R a c e s . t h e y c o u l d r e u s e t h e i r n e w i d e a s a b o u t h o w m o l e c u l e s b e h a v e w h e n s u g a r i s d r o p p e d i n t o w a t e r t o p l a n . d i s c u s s a n d e x p l a i n h o w t o a c c o m p l i s h t h e r a c e s . O n D a y 8 w h e n t h e s t u d e n t s p r a c t i c e d e x p l a i n i n g w h a t h a p p e n e d d u r i n g t h e r a c e s . t h e y a g a i n h a d e x p e r i e n c e r e u s i n g t h e i r n e w i d e a s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r i n d i s s o l v i n g . E v e r y o t h e r t i m e t h a t s t u d e n t s p r a c t i c e d e x p l a i n i n g w h a t t h e y s a w a n d w h a t h a p p e n e d d u r i n g t h e r a c e s . w h i c h w a s a t l e a s t o n e o p p o r t u n i t y e v e r y d a y o f t h e l e s s o n . t h e y r e u s e d t h e i r n e w a r g u m e n t s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r d u r i n g d i s s o l v i n g . T h e y h a d n o f u r t h e r o p p o r t u n i t i e s t o r e u s e t h e i r i d e a s w i t h o t h e r s u b s t a n c e s t h a n s u g a r a n d w a t e r . S u m m a r y M a n y f e a t u r e s i n t h e t w o l e s s o n c l u s t e r s w e r e s i m i l a r . T h e c u r r i c u l u m d e s i g n w a s s i m i l a r . B o t h l e s s o n s e n g a g e d s t u d e n t s ’ p r i o r c o n c e p t i o n s a b o u t r e a l - w o r l d p h e n o m e n a r e l a t e d t o t h e l e s s o n a n d e n g a g e d t h e s t u d e n t s i n a c t i v i t i e s t h a t w e r e r e l a t e d t o w h a t t h e y w e r e l e a r n i n g . S t u d e n t s w r o t e a b o u t 2 8 4 t h e i r i d e a s . a n d c o n f e r r e d w i t h p e e r s i n b o t h l e s s o n s . S t u d e n t s h a d o p p o r t u n i t i e s t o p a r t i c i p a t e i n d i s c u s s i o n s . a n s w e r q u e s t i o n s . a n d e x p r e s s t h e i r r e a l - w o r l d n o t i o n s a s t h e y r e l a t e d t o t h e n e w i n f o r m a t i o n . T h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t w o l e s s o n s w a s l o c a t e d i n t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a c t i v i t i e s a n d s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s . a n d i n s t u d e n t s ’ o p p o r t u n i t i e s t o m a n t l e s u s i n g t h e i r l a n g u a g e t o e x p l a i n a c t i v i t i e s a n d e v e n t s . T h e p r i m a r y d i f f e r e n c e s I f o u n d w e r e ( 1 ) T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s t u d e n t s ’ a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s . a n d t h e i r i n t i a l c o n c e p t i o n s , ( 2 ) t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s t u d e n t s ’ a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s . a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e l e s s o n , a n d ( 3 ) s t u d e n t s ’ o p p o r t u n i t i e s t o u s e t h e i r n e w k n o w l e d g e i n n e w c o n t e x t s . e s p e c i a l l y i n t h e f o r m o f u s i n g t h e i r l a n g u a g e t o e x p l a i n a n d p r e d i c t e v e n t s u s i n g t h e i r n e w s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g . I n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r t h e a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s w e r e d i r e c t l y r e l a t e d t o t h e i n f o r m a t i o n t h a t s t u d e n t s w e r e t o l e a r n . a n d s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s . T h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c o n t a i n e d s o m e a c t i v i t i e s o f t h i s n a t u r e . b u t s o m e i m p o r t a n t p i e c e s w e r e m i s s i n g : I n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r . t h e i d e a s s t u d e n t s w e r e t o l e a r n b y t h e p o s t t e s t , t h e l e a r n i n g o b j e c t i v e s , w e r e t h a t s o l i d s . l i q u i d s . a n d g a s e s a r e m a t t e r . o t h e r t h i n g s ( e . g . . h e a t , l i g h t ) a r e n o t m a t t e r ; a n d p u r e s u b s t a n c e s a r e m a d e o f o n e k i n d o f s u b s t a n c e . a n d m i x t u r e s a r e m a d e o f t w o o r m o r e k i n d s o f s u b s t a n c e s . S t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s f o r p u r e a n d m i x t u r e s r a n g e d f r o m p u r e b e i n g c l e a n o r c l e a r . t o p u r e b e i n g m a d e o f o n e k i n d o f t h i n g b y i t s e l f . T h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s o f m i x t u r e r a n g e d f r o m m i x t u r e b e i n g u n c l e a r o r 2 8 5 u n c l e a r . t o m a d e o f m a n y t h i n g s m i x e d t o g e t h e r . T h e f o l l o w i n g a c t i v i t i e s a r e t h o s e t h a t d i r e c t l y r e l a t e d t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p i t o n s a n d t h e l e a r n i n g g o a l s : ( 1 ) A c t i v i t i e s : I d e n t i f y i n g m i x t u r e s . m a t t e r ; S e p a r a t i n g m i x t u r e s ; ( 2 ) W r i t i n g : d e f i n i t i o n s a n d e x a m p l e s o f p u r e i d e n t i f i c a t i o n o f m i x t u r e s s e p a r a t i n g m i x t u r e s p l a n s , a n d o b s e r v a t i o n s ; ( 3 ) A r g u m e n t s / o r c n i t i v e c o n f l i c t ( f o r t a r g e t s t u d e n t s ) : l s a i r m a t t e r ? I s i t p u r e . ( M e l i n d a D a y 3 ) ; ( 4 ) S u r p r i s e : s e p a r a t i n g s a l t f r o m w a t e r . G r o u p 1 D a y 5 ; ( 5 ) R e s o l v i n g d i s c r e p a n c i e s f o r a i r . s e p a r a t i n g s a l t a n d i r o n . a n d s e p a r a t i n g m u d ; a n d ( 6 ) O p p o r t u n i t i e s t o r e u s e n e w i d e a s f o r m i x t u r e s b y s e p a r a t i n g m i x t u r e s . A c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s f o c u s e d p r i m a r i l y o n m a t t e r t h a t w a s i n m i x t u r e f o r m . a n d s e p a r a t i n g m i x t u r e s , a n d n o t f o r s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s o r t h e g o a l c o n c e p t i o n s o f ’ p u r e ” a n d " n o n - m a t t e r " . F o r t h e D i s s o l v i n g l e s s o n . t h e o b j e c t i v e s f o r s t u d e n t s ’ l e a r n i n g w e r e g o a l c o n c e p t i o n s 1 3 . 1 4 . 1 5 . a n d 1 7 : M o l e c u l e s o f a s o l u t e b r e a k a w a y a n d m i x w i t h m o l e c u l e s o f s o l v e n t ; t h e o n l y e f f e c t o f h e a t o n s u b s t a n c e s i s t o m a k e i t s m o l e c u l e s m o v e f a s t e r ; i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t ; a n d s t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d m o t i o n s o f m o l e c u l e s . e s p e c i a l l y s o l i d s ( s u g a r ) — v i b r a t e i n r i g i d a r r a y — a n d l i q u i d s ( w a t e r ) — m o l e c u l e s t a k e o n r a n d o m m o t i o n . G o a l c o n c e p t i o n s 1 4 a n d 1 7 h a d b e e n t a u g h t i n t h e S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n c l u s t e r . a s w e l l . S t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g r a n g e d f r o m s u g a r d i s a p p e a r i n g i n w a t e r t o s u g a r b e i n g a b s o r b e d b y t h e w a t e r o r s o m e h o w b e c o m i n g p a r t o f t h e w a t e r o r g o i n g t o t h e b o t t o m o f t h e c u p . T h e f o l l o w i n g a c t i v i t i e s f r o m t h e D i s s o l v i n g l e s s o n d i r e c t l y r e l a t e d t o 2 8 6 t h e s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g . a n d t h e l e s s o n l e a r n i n g g o a l s : ( 1 ) A c t i v i t i e s : G e t t i n g t h e S u g a r o u t o f t h e t e a b a g , a n d c a r e f u l o b s e r v a t i o n ; D i s s o l v i n g R a c e s . a n d G r o u p P r e s e n t a t i o n o f d i s s o l v i n g r a c e s e x p l a n a t i o n s ; ( 2 ) W r i t i n g : p l a n s f o r g e t t i n g t h e s u g a r o u t o f t h e t e a b a g e x p l a i n i n g w h a t h a p p e n e d c a r e f u l o b s e r v a t i o n , e x p l a n a t i o n . s u b s t a n c e s a n d m o l e c u l e s - p l a n s a n d e x p l a n a t i o n s f o r t h r e e d i s s o l v i n g r a c e s e x p l a n a t i o n s f o r d i f f e r e n c e s I n d i s s o l v i n g r a c e s e x p l a n a t i o n s f o r g r o u p p r e s e n t a t i o n o n o v e r h e a d t r a n s p a r e n c y f r e e w r i t e a b o u t d i s s o l v i n g i n d i v i d u a l e x p l a n a t i o n s f o r e a c h d i s s o l v i n g r a c e . a n a l y z i n g t h e w r i t i n g f o r a l l t h e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n ; ( 3 ) A r g u m e n t s / o r c o g n i t i v e c o n fl i c t ( f o r t a r t s t u d e n t s ) : F r a u 9 2 : S u g a r d i s s o l v e s a n d c h a n g e s r o m s o l i d t o l q u i . ; ( 4 ) S u r p r i s e : s e e i n g s u g a r g o i n t o w a t e r , b o t h G r o u p s . D a y 2 ; ( 5 ) R e s o l v i n g d i s c r e p a n c i e s f o r e x p l a i n i n g . o b s e r v i n g , d i s s o l v i n g p r o c e s s ; a n d ( 6 ) O p p o r t u n i t i e s t o r e u s e n e w i d e a s a b o u t d i s s o l v i n b y p l a n n i n g a n d r u n n i n g d i s s o l v i n g r a c e s . a n d b y i n i v i d u a l p r a c t i c e i n c a r e f u l e x p l a n a t i o n o f w h a t s t u d e n t s o b s e r v e d . a n d w h a t h a p p e n e d t o s u b s t a n c e a n d m o l e c u l e s . A c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s f o r t h e D i s s o l v i n g l e s s o n f o c u s e d o n ( 1 ) w h a t h a p p e n e d t o s u g a r w h e n i t d i s s o l v e d i n w a t e r . ( 2 ) t h e s u b s t a n c e b e h a v i o r , ( 3 ) m o l e c u l a r b e h a v i o r . a n d ( 4 ) h o w t o e x p l a i n t h e e v e n t s i n s c i e n t i f i c l a n g u a g e . S t u d e n t s w e r e d i r e c t l y c o n f r o n t e d w i t h a c t i v i t i e s t h a t e n c o u r a g e d n e w w a y s o f t h i n k i n g a b o u t d i s s o l v i n g a n d p r o v i d e d t h e s c i e n t i f i c l a n g u a g e t o e x p l a i n w h a t t h e y o b s e r v e d . T h i s l e s s o n c l u s t e r t h e n p r o v i d e d s t u d e n t s w i t h o p p o r t u n i t i e s t o w r i t e a n d v e r b a l l y u s e t h e i r n e w s c i e n t i f i c w o r d s t o p r e d i c t a n d e x p l a i n i n n e w c o n t e x t s . M o s t o f t e n s t u d e n t s ’ r e f l e c t i n g a n d w r i t i n g a c t i v i t i e s w e r e f o c u s e d o n w r i t i n g a n e x p l a n a t i o n e i t h e r f o r t h e i r p l a n o r f o r w h a t t h e y h a d 2 8 7 o b s e r v e d . S t u d e n t s h a d t o t h i n k o f t h e i r i d e a s a b o u t t h e d i s s o l v i n g p r o c e s s a n d p u t t h e i r w o r d s o n p a p e r s o t h a t t h e y m a d e s e n s e a n d w e r e a c c u r a t e a b o u t t h e p r o c e s s . T h e i r e x p l a n a t i o n s n e e d e d t o f i t t h e t h r e e e s s e n t i a l p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n — a s t a t e m e n t o f t h e f a c t s o r o b s e r v a t i o n s a n d a s s u m p t i o n s . a s t a t e m e n t a b o u t w h a t h a p p e n e d t o t h e s u b s t a n c e s . a n d a s t a t e m e n t a b o u t w h a t h a p p e n e d t o t h e m o l e c u l e s . S t u d e n t s ’ c o n s i s t e n t w r i t i n g a b o u t t h e t h r e e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n o f f e r e d m a n y o p p o r t u n i t i e s f o r t h e m t o m a k e s e n s e o f t h e n e w i n f o r m a t i o n a b o u t m o l e c u l e s a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r i n d i s s o l v i n g . W h e n l a t e r a s k e d t o e x p l a i n d i s s o l v i n g , s t u d e n t s w e r e a b l e t o t a l k a b o u t i t . b e c a u s e t h e y h a d s e v e r a l o p p o r t u n i t i e s t o p r a c t i c e p r o d u c i n g t h e i r t h o u g h t s i n l a n g u a g e . b o t h w r i t t e n a n d v e r b a l . T h e s e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o p r a c t i c e e x p r e s s i n g t h e i r o w n i d e a s i n w r i t t e n a n d v e r b a l f o r m e n c o u r a g e d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e a b o u t d i s s o l v i n g . W r i t i n g d o w n o n e ’ s i d e a s , t h e n r e f l e c t i n g o n t h e m t o r e p r o d u c e n e w w r i t i n g . a n d t a l k i n g a b o u t t h e i d e a s w i t h o t h e r s t u d e n t s a p p e a r e d t o b e i m p o r t a n t m e c h a n i s m s f o r s t u d e n t s ’ r a d i c a l k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . L I S ' I D I I I I " I I D I F o r a b e t t e r u n d e r s t a n d i n g o f s t u d e n t s ’ l e a r n i n g i n t h i s s i x t h g r a d e c l a s s r o o m . h e r e i s a b r o a d v i e w o f t h e s o c i a l c o n t e x t i n t h e w h o l e c l a s s a n d t h e t w o s m a l l t a r g e t g r o u p s . S t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g o f s u b j e c t m a t t e r d e v e l o p s w i t h i n a s o c i a l c o n t e x t t h a t i n f l u e n c e s t h e m e a n i n g s t u d e n t s b u i l d . T h e s o c i a l p e r s p e c t i v e p r e s e n t e d i n t h i s s e c t i o n f o l l o w s E r i c k s o n ' s ( 1 9 8 2 ) a p p r o a c h f o r s t u d y i n g l e a r n i n g f r o m i n s t r u c t i o n f r o m t h r e e a n g l e s w i t h i n a “ p e d a g o g i c a l e n c o u n t e r “ . T h e p e d a g o g i c a l e n c o u n t e r s e r v e s a s a u n i t o f a n a l y s i s a n d c o n t a i n s t h r e e p a r t s : 2 8 8 ( t ) T h e s e q u e n c e o f t h e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n t e a c h e r a n d s t u d e n t s a n d t h e i r o r g a n i z a t i o n , n o t w i t h s t a n d i n g t h e c u r r i c u l u m m a t e r i a l s w i t h w h i c h s t u d e n t s i n t e r a c t ; ( 2 ) c h a n g e s o v e r t i m e i n t h e i n t e r a c t i o n s a n d t h e o r g a n i z a t i o n o f t h e i n t e r a c t i o n s ; a n d ( 3 ) t h e m e a n i n g s t h e t e a c h e r a n d s t u d e n t s m a k e o f t h e i r l e a r n i n g i n t e r a c t i o n e x p e r i e n c e s . W . T h e u n d e r l y i n g o r g a n i z a t i o n o f t h e s t u d e n t s ’ e n c o u n t e r , t h e c u r r i c u l u m o r g a n i z a t i o n , w a s d e s c r i b e d i n C h a p t e r 3 i n t h e s e c t i o n t i t l e d W E B p a g e 8 7 . E s s e n t i a l l y , i n e a c h o f t h e f i v e l e s s o n s i n t h e u n i t t h e t e a c h e r b e g a n w i t h a s t o r y o r a n e c d o t e , e l i c i t e d s t u d e n t s ’ a l t e r n a t e o r r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s , p r e s e n t e d s c i e n t i f i c i n f o r m a t i o n , a n d p r o v i d e d o p p o r t u n i t i e s f o r l e c t u r e , c l a s s r o o m d i s c u s s i o n , w r i t i n g a n d g r o u p w o r k t o c l a r i f y i d e a s , b r o u g h t t h e d i s u c s s i o n t o c o n s e n s u s , a n d p r o v i d e d p r a c t i c e u s i n g t h e n e w s c i e n t i f i c i d e a s . T h e i n t e r a c t i o n s t h a t o c c u r r e d b e t w e e n t h e t e a c h e r a n d t h e s t u d e n t s a n d t h e i r s e q u e n c e w e r e d e t e r m i n e d b y t h e c u r r i c u l u m , b u t w e r e i n f l u e n c e d b y t h e t e a c h e r ’ s a p p r o a c h t o p r e s e n t i n g l e s s o n s . M o s t s c i e n c e l e s s o n s f o l l o w a s e q u e n c e o f a c t i v i t y s t r u c t u r e s ( L e m k e , 1 9 9 0 ) . A n a c t i v i t y s t r u c t u r e i s a “ s e q u e n c e o f p r e d i c t a b l e o p t i o n s f o r w h o w i l l s a y o r d o w h a t s o r t o f t h i n g n e x t " ( p . 4 9 ) . F o l l o w i n g L e m k e ’ s r e s e a r c h i n t o t h e d i a l o g u e s t r u c t u r e i n s c i e n c e c l a s s r o o m s , t h e r e s e a r c h e r f o u n d m a n y o f t h e s a m e e v e n t s i n t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s l e s s o n s . T h e m o r e o u t s t a n d i n g o f t h e s e e v e n t s i s o u t l i n e d h e r e . O n e o f t h e m o r e c o m m o n a c t i v i t y s t r u c t u r e s t h a t L e m k e f o u n d w a s t r i a d i c d i a l o g u e , a t h r e e - p a r t Q u e s t i o n - A n s w e r - E v a l u a t i o n p a t t e r n t h a t f u n c t i o n s t o e n g a g e s t u d e n t s i n d i a l o g u e . l n t r i a d i c d i a l o g u e t h e t e a c h e r a s k s 2 8 9 a q u e s t i o n , a s t u d e n t a n s w e r s , a n d t h e t e a c h e r e v a l u a t e s a n d e l a b o r a t e s o n t h e I n f o r m a t i o n . T r i a d i c d i a l o g u e w a s e v i d e n t t h r o u g h o u t t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s l e a r n i n g e n c o u n t e r s . F o r i n s t a n c e , t h e t e a c h e r c o n d u c t e d s u c h a d i a l o g u e a t p o i n t s d u r i n g s i x o f t h e e i g h t d a y s o f t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n , a n d e a c h o f t h e e i g h t d a y s o f t h e D i s s o l v i n g l e s s o n . T h e t e a c h e r u s e d t r i a d i c d i a l o g u e f o r r e v i e w o f t h e s c i e n t i f i c i n f o r m a t i o n , f o r b e g i n n i n g d i s c u s s i o n o f n e w t o p i c s , f o r g o i n g o v e r s t u d e n t w o r k , a n d f o r w o r k i n g s t e p - b y - s t e p t h r o u g h p r o b l e m s . A n o t h e r c o m m o n a c t i v i t y s t r u c t u r e i s t e a c h e r m o n o l o g u e / t e a c h e r n a r r a t i v e / r e v i e w , w h e n t e a c h e r s t e l l a s t o r y t o c r e a t e s t u d e n t i n t e r e s t , i n t r o d u c e a t o p i c , o r r e v i e w i n f o r m a t i o n f r o m p r e v i o u s l e s s o n s . T h e t e a c h e r i n t h i s s t u d y u s e d t h e t e a c h e r m o n o l o g u e a c t i v i t y s t r u c t u r e d u r i n g e a c h d a y o f b o t h t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s a n d D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r s . S h e m o s t o f t e n u s e d m o n o l o g u e a s a n a r r a t i v e t o t e l l a s t o r y , o r t o r e v i e w p r e v i o u s i n f o r m a t i o n . S o m e t i m e s s h e u s e d t h e m o n o l o g u e t o i n t r o d u c e n e w i n f o r m a t i o n . A n o t h e r c o m m o n a c t i v i t y s t r u c t u r e f o u n d i n t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t o f t h i s s t u d y w a s e x t e r n a l t e x t d i a l o g u e , w h i c h i s a v a r i a t i o n o n t r i a d i c d i a l o g u e i n w h i c h w r i t t e n t e x t s u b s t i t u t e s f o r t h e t e a c h e r ’ s v o i c e . T h e t e x t s f o r t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t o f t e n p r e s e n t e d i n f o r m a t i o n a n d a s k e d s t u d e n t s q u e s t i o n s t h e y w e r e t o t h i n k a b o u t , o r t o w r i t e a n s w e r s f o r i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s , m u c h l i k e t h e Q u e s t i o n - A n s w e r — E v a l u a t i o n / E l a b o r a t i o n s e q u e n c e f o u n d i n t r i a d i c d i a l o g u e . O c c a s i o n a l l y , d u r i n g a l e s s o n , t h e t e a c h e r e n g a g e d i n t e a c h e r - s t u d e n t i u o l o g w i t h a s t u d e n t i n a n e x t e n d e d o n e - o n - o n e e x c h a n g e . I n a l l c a s e s , t h e : e a c h e r h e l d t h e i n i t i a t i v e m u c h l i k e s h e d i d i n t r i a d i c d i a l o g u e . T h e r e w a s n o 2 9 0 r i g h t f o r s t u d e n t s t o q u e s t i o n t h e t e a c h e r . T h e t e a c h e r m o s t o f t e n u s e d t e a c h e r - s t u d e n t d u o l o g u e s t o m a k e s u r e t h a t a s t u d e n t u n d e r s t o o d a n d m a k e a p a r t i c u l a r p o i n t w i t h t h e c l a s s . D u e t o t h e s m a l l g r o u p i n t e r a c t i o n s , a n o t h e r a c t i v i t y s t r u c t u r e w a s e v i d e n t i n t h i s c l a s s r o o m , t h e c r o s s - d i s c u s s i o n . C r o s s - d i s c u s s i o n i s d i a l o g u e d i r e c t l y b e t w e e n s t u d e n t s , i n w h i c h t h e t e a c h e r p l a y s o n l y a m o d e r a t i n g r o l e o r h a s a n e q u a l s t a n d i n g w i t h t h e s t u d e n t s . I n t h e c l a s s r o o m i n t h i s s t u d y , t h e t e a c h e r a l w a y s p l a y e d a m o d e r a t i n g r o l e . C r o s s - d i s c u s s i o n w a s e v i d e n t e v e r y t i m e s t u d e n t s p e r f o r m e d a c t i v i t i e s i n s m a l l g r o u p s . O t h e r a c t i v i t y s t r u c t u r e s f o u n d b y L e m k e ( 1 9 9 0 ) i n s c i e n c e c l a s s r o o m s w e r e r a r e i n t h i s s i x t h g r a d e c l a s s r o o m : T r u e d i a l o g u e , a g i v e a n d t a k e b e t w e e n t w o p a r t i c i p a n t s w a s r a r e i n t h e w h o l e c l a s s l e s s o n s . T r u e d i a l o g u e t e n d s t o o c c u r i n s c i e n c e c l a s s r o o m s o n l y w h e n t h e s u b j e c t i s n o t s c i e n c e . T a n c h o r - s t u d e n t d e b a t e a n d s t u d e n t q u e s t i o n i n g d i a l o g u e w e r e n o t e v i d e n t . T h e r e w e r e n o i n s t a n c e s w h e r e t h e t e a c h e r e n g a g e d i n d e b a t e o r a r g u m e n t w i t h a n y o f t h e s t u d e n t s , a n d n o i n s t a n c e s w h e r e t h e s t u d e n t s i n t h e c l a s s c a r r i e d o n q u e s t i o n i n g o f t h e t e a c h e r a b o u t t h e s u b j e c t m a t t e r . W i m p . T h e r e w e r e n o m a j o r c h a n g e s o v e r t i m e w i t h i n t h e t e a c h e r ’ s a c t i v i t y s t r u c t u r e s , o r t h e c u r r i c u l u m s t r u c t u r e . T h e f i r s t l e s s o n c l u s t e r f o l l o w e d s i m i l a r s t r u c t u r e a s t h e l a s t l e s s o n c l u s t e r . H o w e v e r , i n t h e l a s t t w o l e s s o n c l u s t e r s s o m e n e w a c t i v i t y s t r u c t u r e s w e r e a d d e d t h a t L e m k e d i d n o t a d d r e s s . S t u d e n t s h a d m o r e o p p o r t u n i t i e s t o t a l k i n g r o u p s i n c r o s s - d i a l o g u e — - — t h r e e t i m e s d u r i n g t h e e i g h t d a y s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s a n d s i x t i m e s d u r i n g t h e e i g h t d a y s f o r D i s s o l v i n g . S t u d e n t s a l s o b e g a n u s i n g m o r e w r i t i n g a s p a r t o f t h e i r d i a l o g u e i n t h e l a s t t w o l e s s o n c l u s t e r s . D u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n , s t u d e n t s w r o t e t h e i r d e f i n i t i o n o f “ p u r e ” 2 9 1 a n d g a v e a n e x a m p l e , w r o t e p l a n s f o r s e p a r a t i n g m i x t u r e s i n d i v i d u a l l y a n d i n g r o u p s , a n d w r o t e s o m e i d e a s a b o u t w h a t t h e y l e a r n e d . I n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n , s t u d e n t s m a d e p l a n s a n d e x p l a i n e d i n w r i t i n g e a c h t i m e b e f o r e e n t e r i n g i n t o d i a l o g u e w i t h t h e i r g r o u p s . T h e n g r o u p s c o n s t r u c t e d w r i t t e n p l a n s a n d e x p l a n a t i o n s a s p a r t o f t h e i r a c t i v i t i e s . W r i t t e n d i a l o g u e b y i n d i v i d u a l s a n d g r o u p s m i g h t h a v e a d d e d a n o t h e r d i m e n s i o n t o t h e d i a l o g u e w h e n i t t o o k p l a c e v e r b a l l y . L e m k e ' s r e s e a r c h d i d n o t a d d r e s s a c t i v i t y s t r u c t u r e s t h a t i n v o l v e d w r i t i n g . T h e r e m i g h t h a v e b e e n s o m e t h i n g a b o u t t h e w r i t i n g i n t e g r a t e d i n t o t h e a c t i v i t y s t r u c t u r e s d u r i n g t h e l a t e r l e s s o n s t h a t e n c o u r a g e d s t u d e n t s ’ l e a r n i n g . I d i s c u s s e d t h e w r i t i n g a c t i v i t i e s i n a p r e v i o u s s e c t i o n , W r i t i n g , o n p a g e 2 3 9 . W . G r o u p s a c c o m p l i s h e d t h e f o l l o w i n g a c t i v i t i e s d u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r . T h e f i r s t a c t i v i t y w a s t o i d e n t i f y s u b s t a n c e s c o n t a i n e d i n s e v e n v i a l s . A l l s u b s t a n c e s i n t h e v i a l s w e r e m i x t u r e s , a n d a l l w e r e f o r m s o f m a t t e r . T h e s e c o n d a c t i v i t y i n v o l v e d c h o o s i n g o n e o r m o r e o f t h e m i x t u r e s i n t h e v i a l s a n d a t t e m p t i n g t o s e p a r a t e i t u s i n g f i l t e r p a p e r , a m a g n e t , o r t w e e z e r s . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r s t u d e n t s h a d t o m a k e p l a n s f o r g e t t i n g s u g a r o u t o f a t e a b a g , t r y t h e p l a n s , a n d m a k e o b s e r v a t i o n s a b o u t w h a t h a p p e n e d . I n a n o t h e r a c t i v i t y , s t u d e n t s m a d e p l a n s f o r d i s s o l v i n g r a c e s , a s l o w r a c e , f a s t r a c e , a n d a n o - t o u c h f a s t r a c e . I n o t h e r g r o u p a c t i v i t i e s s t u d e n t s p l a n n e d a g r o u p p r e s e n t a t i o n , a n d d i s c u s s e d g r o u p e x p l a n a t i o n s f o r w h a t t h e y o b s e r v e d d u r i n g d i s s o l v i n g . B e f o r e t h e u n i t b e g a n , t h e t e a c h e r s p e n t a w e e k i n s t r u c t i n g s t u d e n t s i n t h e s o c i a l n o r m s f o r w o r k i n g i n g r o u p s ( A n d e r s o n & P a l i n s c a r , 1 9 9 0 ) . T h e n o r m s t h a t s t u d e n t s w e r e e x p e c t e d t o f o l l o w w e r e t h a t a l l m e m b e r s c o n t r i b u t e 2 9 2 i d e a s , t h e y l i s t e n t o o n e a n o t h e r ’ s i d e a s , c l a r i f y a n d a s k q u e s t i o n s o f o n e a n o t h e r t o u n d e r s t a n d , a n d b u i l d o n o n e a n o t h e r ’ s i d e a s . S t u d e n t s w e r e r e m i n d e d o f t h e s e n o r m s p e r i o d i c a l l y d u r i n g t h e u n i t g r o u p w o r k . D u r i n g t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t g r o u p w o r k , t h e t w o g r o u p s c a r r i e d o u t t h e i r b u s i n e s s i n t h e f o l l o w i n g w a y s . G r o u p 1 c o n s i s t e d o f C a r o l , K e n n y , A n t o i n e , a n d D o u g . T h r o u g h o u t t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n , w h i c h o c c u r r e d i m m e d i a t e l y f o l l o w i n g i n s t r u c t i o n i n t h e s o c i a l n o r m s , e a c h s t u d e n t c o u l d b e s e e n t a l k i n g a n d c o n t r i b u t i n g i d e a s t o t h e g r o u p . N o l e a d e r e m e r g e d a t f i r s t , a n d t h e s t u d e n t s f o l l o w e d t h e s o c i a l g r o u p n o r m s t h e y h a d r e c e i v e d d u r i n g p r e v i o u s i n s t r u c t i o n . T o w a r d t h e e n d o f t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , D o u g b e g a n t o e m e r g e a s t h e s t u d e n t w h o o f t e n h a d t h e “ r i g h t " o r “ g o o d " a n s w e r s , a n d t h e o t h e r s t u d e n t s b e g a n t o l i s t e n t o h i m p a r t i c u l a r l y . A t t h e e n d o f t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n , t h e s t u d e n t s w e r e a l l s t i l l t a l k i n g a n d c o n t r i b u t i n g t h e i r i d e a s , b u t n o w s o m e r o l e s w e r e s t a r t i n g t o e m e r g e . D o u g w a s s e e n b y t h e o t h e r s a s o f t e n b e i n g “ r i g h t " a n d C a r o l b e g a n p u s h i n g h e r i d e a s m o r e . K e n n y b e c a m e m o r e q u i e t , l i s t e n i n g t o w h a t C a r o l a n d D o u g s a i d , b u t i n t e r j e c t i n g h i s i d e a s w h e n h e h a d t h e m , o r s a w a n O p e n i n g . K e n n y w a s o n e o f t h e m o r e s h y s t u d e n t s i n t h e c l a s s . A n t o i n e a n d C a r o l w e r e b o t h a b s e n t d u r i n g o n e o f t h e t h r e e g r o u p m e e t i n g s i n t h i s l e s s o n c l u s t e r . S t u d e n t s l e a r n e d t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r f o u r w e e k s a f t e r t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r . S t u d e n t s h a d b e e n w o r k i n g i n t h e s a m e g r o u p s d u r i n g t h i s t i m e t o l e a r n a b o u t m o l e c u l e s a n d s t a t e s o f m a t t e r . B y t h e D i s s o l v i n g l e s s o n , c l e a r r o l e s e m e r g e d i n G r o u p 1 . S t u d e n t s r e c o g n i z e d t h a t D o u g u s u a l l y " g e t s h i s w a y " ( K e n n y ) b e c a u s e “ m o s t l y h e ’ s r i g h t " ( C a r o l ) . C a r o l a n d D o u g d i d m o s t o f t h e t a l k i n g , b u t K e n n y c h i m e d i n a n d s o m e t i m e s 2 9 3 c h a l l e n g e d t h e i r i d e a s i f h e d i d n o t a g r e e . A n t o i n e h a d o f t e n b e e n a b s e n t f r o m t h e g r o u p , d u e t o i l l n e s s , t r u a n c y , a n d s u s p e n s i o n s . H e m i s s e d t w o o f t h e s i x g r o u p s e s s i o n s , a n d w a s u n p r e p a r e d t o p a r t i c i p a t e i n o n e . M o s t o f t h e t i m e A n t o i n e w a s o f f - t a s k a n d t r i e d t o g e t t h e o t h e r s t o g i v e h i m t h e a n s w e r s . T h e s t u d e n t s c o n t i n u e d t o c o n t r i b u t e i d e a s , e x c e p t f o r A n t o i n e . K e n n y b e g a n t o t a k e o n d a r i n g a s s i g n m e n t s t o e s t a b l i s h a p l a c e f o r h i m s e l f i n t h e g r o u p . F o r e x a m p l e , d u r i n g t h e “ G e t t i n g t h e S u g a r O u t o f t h e T e a b a g " a c t i v i t y , w h e n s o m e o n e n e e d e d t o t a s t e t h e w a t e r , K e n n y v o l u n t e e r e d , w h i l e C a r o l a n d D o u g t h o u g h t i t w a s “ g r o s s " . O f t e n D o u g a n d C a r o l i g n o r e d K e n n y ’ s s t a t e m e n t s . A t o n e p o i n t n e a r t h e e n d o f t h e l e s s o n , D o u g a n d C a r o l a c k n o w l e d g e d s o m e t h i n g K e n n y s a i d : K e n n y s a i d , “ W a t e r h i t a g a i n s t t h e s u g a r a n d b r o k e t h e s u g a r d o w n “ , a n d D o u g s a i d , " Y e s “ , C a r o l n o d d e d “ y e s " . K e n n y e x c i t e d l y s a i d , ' I w a s r i g h t ! “ A n t o i n e h a d c o n t r i b u t e d s o l i t t l e t h a t t h e g r o u p e s s e n t i a l l y i g n o r e d h i m t o w a r d t h e e n d o f t h e l e s s o n c l u s t e r . T h e g r o u p d i d n o t f o l l o w t h e s o c i a l g r o u p n o r m s o f t h e i r i n s t r u c t i o n d u r i n g t h r e e o f t h e s i x g r o u p s e s s i o n s , b u t d u r i n g t h r e e o f t h e s e s s i o n s , a l l c o n t r i b u t e d i d e a s , l i s t e n e d , a n d b u i l t o n o n e a n o t h e r ’ s i d e a s . G r o u p 2 c o n s i s t e d o f M e l i n d a , A r t i e , J o s e , a n d N o r m a n . D u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , t h e g r o u p f u n c t i o n e d a c c o r d i n g t o t h e s o c i a l n o r m s t h e y h a d b e e n t a u g h t . A l l c o n t r i b u t e d a n d e a c h l i s t e n e d t o t h e i d e a s o f t h e o t h e r s . N o l e a d e r o r o t h e r r o l e s e m e r g e d u n t i l l a t e r i n t h e l e s s o n c l u s t e r w h e n A r t i e b e g a n t o m o v e t h e g r o u p a l o n g b y g e t t i n g t h e o t h e r s t o v o t e o n i d e a s , a n d p u s h i n g t h e m t o c o m p l e t e t h e t a s k s . F o u r w e e k s l a t e r d u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , e a c h c o n t i n u e d t o t a l k e q u a l l y a n d c o n t r i b u t e i d e a s . A r t i e s t i l l p u s h e d t h e g r o u p t o a c c e p t h i s a n s w e r s a n d c o m p l e t e t h e t a s k . S o m e t i m e s t h e o t h e r s f o l l o w e d a n d s o m e t i m e s t h e y d i d n o t . O f t e n A r t i e 2 9 4 a n d N o r m a n s i d e d t o g e t h e r a g a i n s t M e l i n d a a n d J o s e i n d e b a t e s . E v e n t h o u g h A r t i e p u s h e d t h e g r o u p , M e l i n d a a n d N o r m a n w e r e i n t e r e s t e d i n g e t t i n g t h e i r a n s w e r s r i g h t . D u r i n g a r g u m e n t s , a l l c o n t r i b u t e d a n d a t t e m p t e d t o s u p p o r t t h e i r i d e a s . A s t h e g r o u p w o r k e d d u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n , A r t i e c o n t i n u e d t o p u s h t h e g r o u p t o c o m p l e t e t a s k s a n d a c c e p t h i s a n s w e r s , M e l i n d a a n d N o r m a n k e p t t r y i n g t o g e t t h e r i g h t a n s w e r s , a n d J o s e c o n t r i b u t e d , e v e n t h o u g h t h e g r o u p d i d n o t o f t e n u s e h i s i d e a s . T h e m e m b e r s o f G r o u p 2 c o n t i n u e d t o u s e t h e s o c i a l n o r m s t h r o u g h o u t t h e l e s s o n c l u s t e r . T h e s e s t u d e n t s t o o k t u r n s l e a d i n g t h e d i s c u s s i o n , o r b r i n g i n g t h e g r o u p b a c k o n t a s k f o l l o w i n g a s i d e d i s c u s s i o n . W . T h e t e a c h e r b e l i e v e d i t w a s i m p o r t a n t t o a c k n o w l e d g e s t u d e n t s ’ a l t e r n a t e c o n c e p t i o n s , a n d e n g a g e t h e m i n d i a l o g u e t o h e l p t h e m u n d e r s t a n d t h e n e w s c i e n t i f i c i d e a s . S h e a l s o b e l i e v e d i t w a s i m p o r t a n t t o p r o v i d e s t u d e n t s w i t h t h e k i n d s o f s c i e n t i f i c v e r b a l e x p r e s s i o n s t h a t r e f l e c t e d t h e i r k n o w l e d g e a c c u r a t e l y . F o r i n s t a n c e , s h e t h o u g h t i t w a s i m p o r t a n t t h a t s t u d e n t s l e a r n t h a t w h e n s u b s t a n c e s a r e h e a t e d , t h e m o l e c u l e s t h e m s e l v e s d o n o t g e t h o t , b u t o n l y b e g i n t o m o v e f a s t e r . C o n s e q u e n t l y , s h e o f t e n s a i d t o t h e s t u d e n t s , “ M o l e c u l e s d o n ’ t c h a n g e , o n l y t h e i r b e h a v i o r c h a n g e s . “ S h e k n e w t h a t s t u d e n t s p o s s e s s e d l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d h a d a s h e r g o a l t h a t a l l o f t h e s t u d e n t s w o u l d b e g i n t o u n d e r s t a n d t h e c o n c e p t s e v e n t h o u g h t h e y m i g h t n o t a t t a i n a l l o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e l e s s o n . T h e r e s e a r c h e r d i d n o t f o r m a l l y r e q u e s t t h a t t h e t e a c h e r p r o v i d e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e m e a n i n g s s h e w a s m a k i n g f r o m t h e l e s s o n a s i t p r o g r e s s e d , a n d o n l y i n f o r m a l l y d e b r i e f e d h e r f o l l o w i n g t h e u n i t , s i n c e h e r i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e t e a c h i n g w e r e n o t a f o c u s o f t h i s s t u d y . 2 9 5 T h i s s t u d y w a s c o n c e r n e d p r i m a r i l y w i t h t h e m e a n i n g s s t u d e n t s m a d e o f t h e n e w s c i e n c e i n f o r m a t i o n . T h e r e s e a r c h e r d i d n o t e x p l i c i t l y a s k s t u d e n t s a b o u t t h e m e a n i n g s t h e y m a d e i n t h e s o c i a l c o n t e x t . T h e r e a r e s o m e m e a n i n g s i m p l i c i t i n t h e i r w r i t i n g a n d v e r b a l s t a t e m e n t s a b o u t t h e l e s s o n i n f o r m a t i o n . S t u d e n t s t h o u g h t t h e y w e r e s u p p o s e d t o c o m e u p w i t h " r i g h t a n s w e r s “ i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s a n d o n q u i z z e s , e v e n t h o u g h t h e t e a c h e r a c c e p t e d m a n y i d e a s d u r i n g d i s c u s s i o n s . F r o m t h e i r p r e v i o u s s c h o o l i n g e x p e r i e n c e a n d t h e d i a l o g i c a c t i v i t y s t r u c t u r e s w i t h i n t h e c l a s s r o o m , s t u d e n t s g o t t h e i d e a t h a t t h e r e w a s o n l y o n e r i g h t w a y t o t a l k a b o u t m o l e c u l e s a n d m o l e c u l a r b e h a v i o r , a n d t h e y a t t e m p t e d t o r e p r o d u c e t h a t t a l k , e v e n a t t h e e x p e n s e o f t h e i r u n d e r s t a n d i n g . A n e x a m p l e o f t h i s w a s M e l i n d a ’ s s t a t e m e n t t h a t t h e w r i t i n g w a s d i f f i c u l t w h e n s h e “ c o u l d n ’ t t h i n k o f t h e w o r d s " . T h i s w a s l i k e l y d u e t o k n o w l e d g e t h a t p r o d u c i n g t h e r i g h t w o r d s w o u l d g e t s t u d e n t s a g o o d g r a d e r e g a r d l e s s o f w h e t h e r t h e y u n d e r s t o o d w h a t t h e y t a l k e d a b o u t . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g a n d T h e r m a l E x p a n s i o n l e s s o n c l u s t e r s , s t u d e n t s ’ s t a t e m e n t s c o n t a i n i n g t h e p r o p e r p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n c o u l d g e t t h e m a g o o d g r a d e . S t u d e n t s l e a r n e d t o w r i t e t h e t h r e e p a r t s o f a g o o d e x p l a n a t i o n w i t h s o m e o f t h e i r o w n i n t e r p r e t a t i o n s o f h o w t o s c i e n t i f i c a l l y e x p l a i n w h a t t h e y s a w . A s e v i d e n t i n t h e t a r g e t s t u d e n t s ’ i n t e r v i e w s , s t u d e n t s t h o u g h t t h e y h a d a c c o m p l i s h e d t h e l e a r n i n g n e c e s s a r y w h e n t h e y c o u l d c o m p l e t e t h e a c t i v i t i e s a n d w r i t e t h e r i g h t p h r a s e s i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s . F o r e x a m p l e , w h e n a s k e d i f t h e y w e r e g o o d a t s c i e n c e , e a c h t a r g e t s t u d e n t s a i d h e o r s h e w a s . T h e y a l l e x p l a i n e d t h a t t h e w r i t i n g s w e r e e a s i e r w h e n t h e y “ k n e w t h e a n s w e r " o r k n e w w h a t t o w r i t e . S u m . T h e s o c i a l c o n t e x t i n t h e c l a s s r o o m o f t h i s s t u d y c o n s i s t e d o f a c u r r i c u l u m o r g a n i z a t i o n i n w h i c h l e s s o n s b e g a n w i t h a s t o r y o r a n e c d o t e , 2 9 6 t h e n h e l p e d s t u d e n t s r e a l i z e t h e i r i n t i a l c o n c e p t i o n s a b o u t t h e i n f o r m a t i o n t o b e l e a r n e d . N e w i n f o r m a t i o n w a s p r e s e n t e d a n d s t u d e n t s t h e n p r a c t i c e d u s i n g t h e n e w i n f o r m a t i o n i n n e w c o n t e x t s d u r i n g d i s c u s s i o n a n d a c t i v i t i e s . T h e s o c i a l s t r u c t u r e w a s a l s o i n f l u e n c e d b y t h e a c t i v i t y s t r u c t u r e s i n t h e t e a c h e r ’ s d i a l o g u e . M o s t o f h e r d i a l o g u e s w e r e e i t h e r t r i a d i c d i a l o g u e s , m o n o l o g u e s , a n d e x t e r n a l t e x t d i a l o g u e s . O c c a s i o n a l l y s h e e n t e r e d i n t o t e a c h e r - s t u d e n t d u o l o g t o m a k e a p o i n t o r b e s u r e a s t u d e n t u n d e r s t o o d . C r o s s - d i s c u s s i o n b e t w e e n s t u d e n t s o c c u r r e d i n s m a l l g r o u p d i s c u s s i o n s . T h e r e w e r e n o i n s t a n c e s o f t r u e d i a l o g u e , t e a c h e r - s t u d e n t d e b a t e , o r s t u d e n t q u e s t i o n i n g d i a l o g u e i n t h i s t e a c h e r ’ s a c t i v i t y s t r u c t u r e s . O v e r t i m e , t h e a c t i v i t y s t r u c t u r e a d d e d m o r e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o w r i t e b e f o r e d i s c u s s i o n i n t h e i r g r o u p s , a n d m o r e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o e n t e r i n t o c r o s s - d i a l o g u e i n s m a l l g r o u p s . i n s m a l l g r o u p i n t e r a c t i o n s , o n e g r o u p e s t a b l i s h e d r o l e s a n d b e c a m e m o r e e f f e c t i v e a t d e a l i n g w i t h e a c h o t h e r s ’ i d e a s . T h e o t h e r g r o u p h a d d i f f i c u l t y c o n t i n u i n g t h e i r u s e o f t h e s o c i a l n o r m s , a n d e s t a b l i s h e d r o l e s t h a t a l l o w e d t w o s t u d e n t s t o m o n o p o l i z e t h e i d e a - g i v i n g a n d l e a d e r s h i p . B a s u l t s fi u m m a n r T h i s f i r s t p a r t o f t h i s c h a p t e r p r e s e n t e d t h e r e s u l t s f r o m a n a l y z i n g s t u d e n t w r i t i n g a b o u t c o n t e n t a n d t h e e v i d e n c e t o a n s w e r t h e f i r s t r e s e a r c h q u e s t i o n . S t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l s t r u c t u r e s p i c t u r e d b y t h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s s h o w e d d i f f e r e n c e s i n s t u d e n t s c h e m a a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n a l o n g a c o n t i n u u m f r o m w e a k t o r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g . W h e n s t u d e n t s s h o w e d a w e a k e r f o r m o f r e s t r u c t u r i n g i n t h e i r c o n c e p t u a l f r a m e w o r k s , t h e y w e r e m o r e l i k e l y t o e i t h e r p o s s e s s m o r e e x p e r i e n c e i n a d o m a i n , o r h a v e h a d d i f f i c u l t y l e a r n i n g t h e c o n t e n t . W h e n s t u d e n t s s h o w e d a m o r e r a d i c a l f o r m o f 2 9 7 r e s t r u c t u r i n g i n t h e i r c o n c e p t u a l f r a m e w o r k s , t h e y w e r e a d d i n g n e w c o n c e p t s t o t h e i r s c h e m a a n d u s i n g t h e m t o e x p l a i n n e w p h e n o m e n a ; b u t t h e y h a d n o t n e c e s s a r i l y r e a c h e d c o m p l e t e c o n c e p t u a l c h a n g e t o a t t a i n a l l o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s . W h e n s t u d e n t s d i d a t t a i n a l l o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r a l e s s o n c l u s t e r , t h e y u s u a l l y h a d a l s o r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e , o r , i f t h e y a l r e a d y p o s s e s s e d a w e l l - d e v e l o p e d s c h e m a f o r t h e c o n c e p t s , t h e y d e m o n s t r a t e d a w e a k e r f o r m o f r e s t r u c t u r i n g . W h e n s t u d e n t s h a d r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e , t h e y a l s o t e n d e d t o u s e e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s ( r = + . 8 8 ) . T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n s t u d e n t s w h o a t t a i n e d s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s a n d t h o s e w h o h a d d i f f i c u l t y s e e m e d r e l a t e d n o t t o t h e a m o u n t o f r e s t r u c t u r i n g a s t u d e n t a c c o m p l i s h e d ( r = - . 1 0 ) , b u t m o r e t o t h e l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s t h e s t u d e n t m i g h t h a v e u s e d ( r = + 3 8 ) . T h e r e s e a r c h e r a n a l y z e d t h e l e s s o n s i n r e l a t i o n t o a m o u n t o f s t u d e n t s ’ r e s t r u c t u r i n g , s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d l e a r n i n g s t r a t e g y u s e t o g e t a b e t t e r p i c t u r e o f w h a t l e s s o n s m i g h t h a v e b e e n m o r e s u p p o r t i v e f o r s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . M o r e t h a t h a l f o f t h e s t u d e n t s w e r e a b l e t o a t t a i n m o s t o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s , D i s s o l v i n g , a n d T h e r m a l E x p a n s i o n l e s s o n c l u s t e r s . L e s s t h a n h a l f o f t h e s t u d e n t s a t t a i n e d t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , a n d S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n c l u s t e r s . T h e l e s s o n c l u s t e r s i n w h i c h s t u d e n t s s e e m e d t o u s e m o r e e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s , a n d t h a t m i g h t h a v e s u p p o r t e d s t u d e n t s ’ u s e o f s u c h s t r a t e g i e s w e r e t h e D i s s o l v i n g , a n d T h e r m a l E x p a n s i o n l e s s o n s , i n w h i c h o n l y a t h i r d o r l e s s o f t h e s t u d e n t s h a d d i f f i c u l t y u s i n g e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . 2 9 8 T h e l a s t s e c t i o n o f t h i s c h a p t e r p r e s e n t e d t h e e v i d e n c e t o a n s w e r t h e s e c o n d r e s e a r c h q u e s t i o n . T h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t w o l e s s o n c l u s t e r s w e r e a n a l y z e d . T h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r f o r w h i c h m o r e t h a n h a l f o f t h e s t u d e n t s a t t a i n e d a t l e a s t 7 0 % o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s , a n d u s e d e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s w a s c o m p a r e d w i t h t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , f o r w h i c h l e s s t h a n h a l f o f t h e s t u d e n t s a t t a i n e d 7 0 % o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s , a n d l e s s t h a n h a l f o f t h e s t u d e n t s u s e d e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . T h e l e s s o n s w e r e s i m i l a r i n m a n y a s p e c t s : T h e n u m b e r o f i n s t r u c t i o n a l d a y s w e r e s i m i l a r i n n u m b e r . D u r i n g b o t h l e s s o n s s t u d e n t s e n g a g e d i n a c t i v i t i e s r e l a t e d t o l e a r n i n g , a n d w r o t e t h e i r i d e a s a b o u t t h e n e w c o n c e p t i o n s . S t u d e n t s c o n f e r r e d w i t h p e e r s a b o u t p r o b l e m s a n d t h e i r i d e a s i n b o t h l e s s o n s . T h e t e a c h e r l e d g r o u p d i s c u s s i o n s , p r o v i d e d o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o a n s w e r q u e s t i o n s a n d h a v e t h e i r q u e s t i o n s a n s w e r e d . T h e r e w e r e o p p o r t u n i t i e s f o r a r g u m e n t w i t h i n s m a l l g r o u p i n t e r a c t i o n s i n b o t h l e s s o n s . T h e c u r r i c u l u m f o r b o t h l e s s o n s p r o v i d e d p r a c t i c e w i t h S o c r a t i c d i a l o g u e k i n d s o f t h i n k i n g - f o r m i n g g e n e r a l r u l e s , m a k i n g p r e d i c t i o n s , a n d t e s t i n g h y p o t h e s e s . T h e r e w e r e e l e m e n t s o f s u r p r i s e i n b o t h l e s s o n s . S t u d e n t s h a d o p p o r t u n i t i e s f o r i n a c t i v i t y a n d r e f l e c t i o n , m o s t l y t h r o u g h t h e i r w r i t i n g a c t i v i t i e s , i n b o t h l e s s o n s . T h e t e a c h e r e m p h a s i z e d t h e m a i n p o i n t s v e r b a l l y , a n d p r o v i d e d c l o s u r e a n d c o n s e n s u s a b o u t t h e m a i n c o n c e p t s s t u d e n t s w e r e t o l e a r n , i n b o t h l e s s o n s . S t u d e n t s p r a c t i c e d a p p l y i n g t h e i r n e w i d e a s i n b o t h l e s s o n s , a n d h a d l i m i t e d o p p o r t u n i t i e s t o r e p e a t r e u s i n g t h e i r i d e a s i n n e w c o n t e x t s . M u c h w i t h i n t h e t w o l e s s o n s w a s s i m i l a r . W h e r e w e r e t h e d i f f e r e n c e s t h a t s h o w e d u p i n s t u d e n t s ’ u s e s o f e f f e c t i v e s t r a t e g i e s a n d l e a r n i n g ? T h e d i fl e m m e s b e t w e e n t h e t w o l e s s o n s w e r e l o c a t e d w i t h i n t h e f o l l o w i n g : 2 9 9 ( 1 ) T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s , a n d s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t s ; ( 2 ) t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s , a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s t o b e l e a r n e d ; a n d ( 3 ) i n t h e o p p o r t u n i t i e s s t u d e n t s h a d t o r e u s e t h e i r n e w i d e a s v e r b a l l y — w r i t t e n a n d s p o k e n - - i n n e w c o n t e x t s . D u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , t h e a c t i v i t i e s r e l a t e d t o m i x t u r e s a n d s e p a r a t i n g m i x t u r e s , b u t t h e r e w a s l i t t l e d i r e c t r e l a t i o n s h i p t o p u r e s u b s t a n c e s , a n d n o n - m a t t e r . T h e r e w e r e f e w o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o r e u s e t h e i r n e w i d e a s i n n e w c o n t e x t s , o r t o e x p l a i n v e r b a l l y o r i n w r i t i n g a n y s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g s o f p u r e a n d m i x t u r e s . I n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , t h e a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s r e l a t e d d i r e c t l y t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s , t h e i r r e a l - w o r l d i d e a s a b o u t d i s s o l v i n g , a n d d i r e c t l y t o t h e g o a l c o n c e p t i o n s t h a t s t u d e n t s w e r e e x p e c t e d t o l e a r n . I n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n , s t u d e n t s w e r e p r o v i d e d r e p e a t e d o p p o r t u n i t i e s t o e x p l a i n t h e i r i d e a s a b o u t d i s s o l v i n g i n s c i e n t i f i c a l l y s t r u c t u r e d e x p l a n a t i o n s , b o t h v e r b a l l y w i t h i n t h e i r s m a l l g r o u p s , a n d c l a s s d i s c u s s i o n s , a n d i n w r i t i n g . S t u d e n t s h a d a n o t h e r o p p o r t u n i t y d i r e c t l y r e l a t e d t o c o n c e p t s w h e n t h e y u s e d t h e i r i d e a s a n d o b s e r v a t i o n s t o e x p l a i n t h e d i s s o l v i n g p r o c e s s a n d r e u s e d t h e i r i d e a s t o p l a n a n d o b s e r v e t h e D i s s o l v i n g R a c e s a n d e x p l a i n t h o s e e v e n t s . M o r e s t u d e n t s w e r e s u c c e s s f u l u s i n g a c o n c e p t u a l c h a n g e s t r a t e g y f o r l e a r n i n g f o r t h i s l e s s o n c l u s t e r b e c a u s e t h e y w e r e g u i d e d a n d c o a c h e d t o u s e s u c h a s t r a t e g y a s t h e y l e a r n e d . R e c a l l t h a t w h e n a s t u d e n t u s e s a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y s h e a b a n d o n s a l t e r n a t i v e o r c o n f l i c t i n g i d e a s a n d i n t e g r a t e s n e w k n o w l e d g e i n t o h e r s c h e m a . T h e s t u d e n t b e g i n s t o u s e h e r n e w k n o w l e d g e t o e x p l a i n r e a l - w o r l d p h e n o m e n a . D u r i n g t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , t h e 3 0 0 t e a c h e r p r o v i d e d s t u d e n t s w i t h l a n g u a g e a n d e x p l a n a t i o n s t r a t e g i e s t o u s e w h e n s c i e n t i f i c a l l y e x p l a i n i n g d i s s o l v i n g p h e n o m e n a . S t u d e n t s w e r e a s k e d t o e x p l a i n s c i e n t i f i c p h e n o m e n a b y t a l k i n g f i r s t a b o u t f a c t s o r o b s e r v a t i o n s , t h e n m a k i n g s t a t e m e n t s a b o u t t h e s u b s t a n c e s , a n d s t a t e m e n t s a b o u t t h e m o l e c u l e s . S t u d e n t s p r a c t i c e d u s i n g t h e i r n e w l a n g u a g e a b o u t d i s s o l v i n g a n d t h e e x p l a n a t i o n s t r a t e g i e s o v e r a n d o v e r a g a i n i n n e w c o n t e x t s . T h e y u s e d t h e i r l a n g u a g e t o m a k e p l a n s f o r d i s s o l v i n g s u g a r a n d e x p l a i n w h a t t h e y o b s e r v e d . S t u d e n t s u s e d t h e i r l a n g u a g e t o m a k e p l a n s f o r d i s s o l v i n g r a c e s a n d e x p l a i n w h a t t h e y o b s e r v e d . S t u d e n t s u s e d t h e i r l a n g u a g e t o p r e s e n t t h e i r o b s e r v a t i o n s t o t h e c l a s s . T h e y p r a c t i c e d w r i t i n g g o o d e x p l a n a t i o n s a n d s h a r e d t h e m w i t h t h e m e m b e r s o f t h e i r g r o u p . A t t h e e n d o f t h e l e s s o n , m o s t s t u d e n t s h a d r e t a i n e d a n a b i l i t y t o u s e s c i e n t i f i c l a n g u a g e t o e x p l a i n d i s s o l v i n g . I n t h e n e x t c h a p t e r , C h a p t e r 5 , I d i s c u s s t h e f i n d i n g s p r e s e n t e d h e r e a n d d r a w c o n c l u s i o n s t o a n s w e r t h e r e s e a r c h q u e s t i o n s . I e x t e n d t h e d i s c u s s i o n t o i m p l i c a t i o n s f o r f u r t h e r r e s e a r c h a n d c l a s s r o o m t e a c h i n g . C h a p t e r 5 D I S C U S S I O N A N D C O N C L U S I O N S m e n t i o n W T h e s u b j e c t o f t h i s s t u d y w a s s t u d e n t s ’ s c i e n c e l e a r n i n g . I c h o s e t h i s s u b j e c t a s a r e s u l t o f m y e x p e r i e n c e a s a t e a c h e r , a n d w h a t I l e a r n e d f r o m o t h e r t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s : S t u d e n t s o f t e n h a v e d i f f i c u l t y l e a r n i n g n e w s c i e n c e c o n c e p t s ( A n d e r s o n & R o t h , 1 9 8 8 ; A n d e r s o n & S m i t h , 1 9 8 3 ; C a r e y , 1 9 8 6 ; G l a s e r , 1 9 8 2 ; P o s n e r , S t r i k e , H e w s o n . & G e r t z o g , 1 9 8 2 ) . W h e n s t u d e n t s l e a r n n e w c o n c e p t s , t h e y e i t h e r f i t t h e n e w k n o w l e d g e w i t h i n t h e i r e x i s t i n g k n o w l e d g e s t r u c t u r e s , o r t h e y n e e d t o m o d i f y t h e i r p r i o r k n o w l e d g e t o f i t t h e n e w i n f o r m a t i o n ( B r a n s f o r d , 1 9 7 9 ; R u m e l h a r t & N o r m a n , 1 9 8 1 ) . R e s e a r c h e r s r e p o r t t h a t t h e k i n d o f l e a r n i n g t h a t r e q u i r e s l e a r n e r s t o m o d i f y t h e i r e x i s t i n g k n o w l e d g e t o f i t w i t h n e w i n f o r m a t i o n i s d i f f i c u l t , a n d s t u d e n t s o f t e n d o n o t m a k e t h e s h i f t a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n ( C a r e y , 1 9 8 6 ; D r i v e r & E a s l e y , 1 9 7 8 ; R o t h , 1 9 8 9 ; S m i t h & L o t t , 1 9 8 3 ) . i t i s i m p o r t a n t t h a t s c i e n c e s t u d e n t s l e a r n s c i e n c e a s a m e a n i n g f u l s y s t e m o f u s e f u l c o n c e p t s , r a t h e r t h a n a m e m o r i z e d l i s t o f u n r e l a t e d f a c t s , b u t i n o r d e r f o r s t u d e n t s t o a c c o m p l i s h t h i s , t h e y n e e d t o c h a n g e t h e i r e x i s t i n g r e a l - w o r l d a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t p h e n o m e n a t o a m o r e s c i e n t i f i c o u t l o o k . T h i s c h a n g e o f t e n r e q u i r e s r a d i c a l k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d c o n c e p t u a l c h a n g e , a n d m a y r e q u i r e t h a t s t u d e n t s a b a n d o n t h e i r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s , a n d t a k e u p n e w t h e o r i e s a b o u t h o w t h e w o r l d w o r k s . I ; o o o ; I I ' I 0 : I 0 I L : I I G l 3 , l . l l 3 . . ' . $ : 1 0 , I , I o ‘ : ‘ o o : r e s t r u c t u r i n g . B e c a u s e c o n c e p t u a l c h a n g e i n s c i e n c e s e e m s 3 0 1 3 0 2 d i f f i c u l t f o r s t u d e n t s t o a c c o m p l i s h , s t u d e n t s ’ l e a r n i n g p r o c e s s e s d e s e r v e c l o s e o b s e r v a t i o n t o u n d e r s t a n d a n d a s s i s t t h e n e c e s s a r y c h a n g e s s t u d e n t s n e e d t o m a k e . W i t h t h i s s t u d y , t h e r e s e a r c h e r s o u g h t t o l e a r n m o r e a b o u t t h e u s e f u l n e s s o f s t u d e n t s ’ w r i t i n g t o i n f o r m t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s a b o u t s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g s . A n d t h e r e s e a r c h e r a l s o a t t e m p t e d t o o b s e r v e t h e i n s t r u c t i o n f o r e v e n t s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h e f f e c t i v e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d u n d e r s t a n d t h e s t r a t e g i e s t h a t s u c c e s s f u l a n d u n s u c c e s s f u l s t u d e n t s d e m o n s t r a t e w h e n t h e y a t t e m p t t o l e a r n a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s . L e a r n e r s ’ k n o w l e d g e s t r u c t u r e s a r e d i f f i c u l t t o s t u d y b e c a u s e w e a r e u n a b l e t o " s e e “ t h o s e s t r u c t u r e s . K n o w l e d g e a s a s t r u c t u r e i s a u s e f u l m e t a p h o r f o r u n d e r s t a n d i n g h o w k n o w l e d g e m i g h t b e s t o r e d a n d p r o c e s s e d a n d h o w i n d i v i d u a l s a c c u m u l a t e a n d u s e n e w k n o w l e d g e , b u t v i e w i n g t h o s e s t r u c t u r e s h a s a l w a y s b e e n a m a t t e r o f i n f e r e n c e b a s e d o n w h a t i n d i v i d u a l s s a y a b o u t c o n t e n t , a n d w h a t t h e y s a y a l o u d w h e n s o l v i n g p r o b l e m s . ; _ 3 1 . . b e , H . . . ; . o . z . . , ; : . . . , . : n - . ; m e e n e m § r n e _ 1 n r e u g n _ _ s t u g e n 1 _ w r n 1 n g I n t h i s s t u d y t h e r e s e a r c h e r u s e d l e a r n e r s ’ w r i t i n g a b o u t c o n t e n t t o m a k e i n f e r e n c e s a b o u t t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . D u r i n g s c i e n c e i n s t r u c t i o n , w h e n t h e w r i t i n g t a s k i s n o t d i f f i c u l t , s t u d e n t s w r i t e a b o u t w h a t t h e y u n d e r s t a n d a n d e x p l a i n r e l a t i o n s h i p s a m o n g c o n c e p t s . S t u d e n t s ” w r i t i n g m i g h t p r o v i d e a " w i n d o w “ i n t o t h e i r t h i n k i n g . T h e r e s e a r c h e r s t u d i e d t h e i d e a s s t u d e n t s w r o t e b e f o r e , d u r i n g , a n d a f t e r i n s t r u c t i o n t o o b s e r v e w h a t m i g h t b e t h e s t r u c t u r e o f t h e i r k n o w l e d g e , a n d a t t e m p t e d t o a n s w e r t h e f o l l o w i n g q u e s t i o n s : ( 1 ) D o s t u d e n t s s h o w i n t h e i r w r i t i n g t h a t t h e y a r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e , a n d h o w m u c h r e s t r u c t u r i n g s e e m s t o o c c u r f o r s t u d e n t s d u r i n g a t y p i c a l l e s s o n u n i t ? 3 0 3 ( 2 ) W h a t m e c h a n i s m s f r o m c l a s s r o o m e v e n t s s e e m t o b e a s s o c i a t e d w i t h s c i e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d w h a t s e e m s t o m a k e t h e d i f f e r e n c e f o r s t u d e n t s w h o r e s t r u c t u r e t h e i r s c i e n c e k n o w l e d g e a n d t h o s e s t u d e n t s w h o h a v e d i f f i c u l t y ? I n t h i s s t u d y I o b s e r v e d s i x t h g r a d e s t u d e n t s a s t h e y a t t e m p t e d t o l e a r n a b o u t t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e d u r i n g a t w e l v e - w e e k l e s s o n u n i t . T h e s t u d e n t s w e r e h e t e r o g e n e o u s f o r a b i l i t y a n d e t h n i c i t y , a n d c a m e f r o m a n u r b a n m i d d l e s c h o o l w i t h i n a l o w t o m i d d l e s o c i o e c o n o m i c n e i g h b o r h o o d . T h i s s t u d y u s e d s t u d e n t s ’ w r i t i n g t o m a k e i n f e r e n c e s a b o u t t h e i r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s o v e r t h e c o u r s e o f a l e a r n i n g u n i t , B a s e d o n t h e k n o w l e d g e c h a n g e s o b s e r v e d , t h e c l a s s r o o m e v e n t s t h a t o c c u r r e d i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e k n o w l e d g e c h a n g e s w e r e a n a l u z e d t o u n d e r s t a n d h o w t h e c l a s s r o o m e v e n t s m i g h t h a v e i n f l u e n c e d s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d c o n c e p t u a l c h a n g e . I 3 I l . 3 I . . . ' 0 ) . ] . o I n . “ s o n ; : . I o z I o “ L : l 3 ] . I I . T h e p u r p o s e o f t h i s s t u d y w a s t o a n a l y z e s t u d e n t s ’ w r i t i n g i n s c i e n c e a s a r e p r e s e n t a t i o n o f t h e i r k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . T h e r e s e a r c h e r a s k e d : W o u l d t h e w r i t i n g t h a t o c c u r s w i t h i n o r d i n a r y c l a s s r o o m l e s s o n s r e v e a l s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g a n d m i s u n d e r s t a n d i n g o f s c i e n c e c o n c e p t s ? O n c e t h e r e s e a r c h e r f o u n d t h a t w r i t i n g r e v e a l e d s t u d e n t s u n d e r s t a n d i n g , s h e l o o k e d f o r c l a s s r o o m e v e n t s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d c o n t e n t u n d e r s t a n d i n g . D u r i n g t h e i n s t r u c t i o n a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s i n t h i s s t u d y , s t u d e n t s w r o t e a b o u t t h e i r i d e a s . T h e y w r o t e a b o u t c o n c e p t s , t h e i r p l a n s f o r a c t i v i t i e s , a n d e x p l a n a t i o n s o f r e a l - w o r l d p h e n o m e n a i n s c i e n t i f i c t e r m s . T h i s w r i t i n g w a s a n a l y z e d t o a n s w e r t h e r e s e a r c h q u e s t i o n s . T h e f o l l o w i n g d a t a w a s c o l l e c t e d : S t u d e n t w r i t i n g , c l i n i c a l i n t e r v i e w s b e f o r e a n d 3 0 4 a f t e r i n s t r u c t i o n w i t h s i x t a r g e t s t u d e n t s , i n t e r v i e w s w i t h t h e s a m e s i x t a r g e t s t u d e n t s a b o u t t h e i r p e r c e p t i o n s o f w r i t i n g , v i d e o t a p e s o f t h e c l a s s r o o m l e s s o n s a n d t w o t a r g e t s m a l l g r o u p i n t e r a c t i o n s , t e a c h e r i n t e r v i e w , a n d a l l o f t h e t e x t m a t e r i a l s . T o a n s w e r t h e q u e s t i o n a b o u t w h e t h e r s t u d e n t s s h o w i n t h e i r w r i t i n g t h a t t h e y a r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e , i t w a s i m p o r t a n t f o r t h e a n a l y s e s t o a s s u r e t h a t w h a t s t u d e n t s w r o t e w a s c l o s e t o w h a t t h e y w e r e t h i n k i n g . T a r g e t s t u d e n t s ’ w r i t i n g o n t h e i r p r e t e s t a n d p o s t t e s t w a s c o m p a r e d w i t h t h e v e r b a l s t a t e m e n t s t h e y m a d e d u r i n g t h e i r c l i n i c a l i n t e r v i e w s . T h e r e s e a r c h e r ’ s r e a s o n i n g w a s t h a t I f t h e i d e a s s t u d e n t s e x p r e s s e d i n t h e p r e t e s t a n d p o s t t e s t , a n d c l i n i c a l i n t e r v i e w s , w e r e s i m i l a r , w h a t t h e y w r o t e m i g h t h a v e b e e n a c l o s e a p p r o x i m a t i o n t o w h a t s t u d e n t s t h o u g h t a b o u t t h e c o n c e p t s . T h e s e s a m e s i x s t u d e n t s w e r e i n t e r v i e w e d a b o u t t h e i r p e r c e p t i o n s o f t h e w r i t i n g t a s k s t o s e e i f t h e y p e r c e i v e d a n y d i f f i c u l t y w i t h t h e t a s k s , o r w r i t i n g t h e i r i d e a s . I f s t u d e n t s e x p r e s s e d t h a t t h e w r i t i n g t a s k s w e r e r e l a t i v e l y e a s y , a n d t h e y c o u l d w r i t e t h e i r i d e a s w i t h o u t h i n d r a n c e f r o m t h e w r i t i n g t a s k , w h a t s t u d e n t s w r o t e a b o u t a c o n c e p t m i g h t h a v e b e e n a c l o s e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e i r t h i n k i n g . S t u d e n t s ’ w r i t t e n s t a t e m e n t s w e r e t r a n s c r i b e d i n t o a s p r e a d s h e e t p r o g r a m , a n d f i l e s c r e a t e d f o r e a c h s t u d e n t ’ s i d e a s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s . S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s w e r e c o n s t r u c t e d f o r s t u d e n t s ’ s t a t e m e n t s a b o u t s i m i l a r c o n c e p t s a c r o s s t i m e f r o m p r e t e s t t o p o s t t e s t . S t u d e n t s ’ s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s w e r e c o m p a r e d , l o o k i n g f o r c h a n g e s i n n u m b e r o f c o r e c o n c e p t s , d i f f e r e n c e s i n c o r e c o n c e p t s , o r g a n i z a t i o n , a n d p r i n c i p l e s . O n c e I u n d e r s t o o d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n w h a t s t u d e n t s w r o t e a n d w h a t s t u d e n t s s a i d v e r b a l l y , a n d t h a t t h e w r i t i n g t a s k s w e r e n o t p e r c e i v e d b y t h e s t u d e n t s t o b e d i f f i c u l t , I u s e d t h e s e m a n t i c n o d e — l i n k n e t w o r k s t o 3 0 5 d e t e r m i n e h o w m u c h r e s t r u c t u r i n g t h e s t u d e n t s m i g h t h a v e a c c o m p l i s h e d , f o c u s i n g o n w h e t h e r t h e y a t t a i n e d t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e u n i t . J u d g m e n t s w e r e m a d e a b o u t t h e l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s s t u d e n t s m i g h t h a v e u s e d b a s e d o n t h e i r w r i t i n g a c r o s s t h e u n i t . E v i d e n c e o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , g o a l c o n c e p t i o n a t t a i n m e n t , a n d l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s s h o w e d w h i c h l e s s o n c l u s t e r s w i t h i n t h e u n i t w e r e m o r e s u p p o r t i v e f o r s t u d e n t s ’ l e a r n i n g , a n d w h i c h l e s s o n c l u s t e r s w e r e l e s s s u p p o r t i v e . T h e r e s e a r c h e r s t u d i e d t h e d i f f e r e n c e s i n t w o l e s s o n c l u s t e r s t o b e t t e r u n d e r s t a n d w h a t c l a s s r o o m e v e n t s m i g h t h a v e s e r v e d a s k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g m e c h a n i s m s a n d s e e m e d a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e c h a n g e s . S u m m a r y o f t h e F i n d i n g s o f t h e S t u d y W i n 8 1 T h e f i r s t r e s e a r c h q u e s t i o n a s k e d w h e t h e r s t u d e n t s s h o w i n t h e i r w r i t i n g i f t h e y a r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e . I f s o , h o w m u c h r e s t r u c t u r i n g s e e m s t o o c c u r d u r i n g a l e s s o n u n i t ? E a c h s t u d e n t s h o w e d s o m e f o r m o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i n t h e i r w r i t i n g a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s , a l o n g a c o n t i n u u m f r o m w e a k t o m o r e r a d i c a l f o r m s o f r e s t r u c t u r i n g . W h e n s t u d e n t s s h o w e d w e a k r e s t r u c t u r i n g , t h e y w e r e l i k e l y t o e i t h e r h a v e p r i o r e x p e r i e n c e i n t h e d o m a i n , o r t o h a v e h a d d i f f i c u l t y l e a r n i n g t h e c o n t e n t . W h e n s t u d e n t s s h o w e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g i n t h e i r c o n c e p t u a l f r a m e w o r k s , t h e y a d d e d n e w c o n c e p t s t o t h e i r s c h e m a . H o w e v e r , j u s t b e c a u s e s t u d e n t s r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r s c h e m a d i d n o t m e a n t h a t t h e y h a d a t t a i n e d a l l o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r t h e l e s s o n . S t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e w a s o f t e n n o t c o m p l e t e f o r a l l t h e c o n c e p t i o n s , b u t w h e n s t u d e n t s ’ s c h e m a s h o w e d r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g , t h e y u n d e r s t o o d a t l e a s t o n e g o a l c o n c e p t i o n f r o m t h e 3 0 6 i n s t r u c t i o n . W h e n s t u d e n t s u n d e r s t o o d a l l o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s f o r a l e s s o n c l u s t e r , t h e y h a d a l s o r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e , u n l e s s t h e y p o s s e s s e d p r i o r k n o w l e d g e s c h e m a f o r t h e c o n c e p t s b e f o r e i n s t r u c t i o n . W T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s t u d e n t s w h o w e r e a b l e t o a t t a i n t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s , a n d t h o s e w h o h a d d i f f i c u l t y s e e m e d r e l a t e d n o t a s m u c h t o t h e a m o u n t o f r e s t r u c t u r i n g a s t u d e n t a c c o m p l i s h e d , a s i t w a s t o s t u d e n t s ’ p r i o r k n o w l e d g e , a n d / o r s t u d e n t s ’ u s e o f e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . M o r e t h a n h a l f o f t h e t w e n t y - f i v e s t u d e n t s w e r e s u c c e s s f u l i n l e a r n i n g m o r e t h a n 7 0 % o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s o n t h r e e l e s s o n c l u s t e r s : I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s , D i s s o l v i n g , a n d T h e r m a l E x p a n s i o n . M o r e t h a n h a l f o f t h e t w e n t y - f i v e s t u d e n t s u s e d e f f e c t i v e l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s f o r t w o l e s s o n s : D i s s o l v i n g a n d T h e r m a l E x p a n s i o n . M o r e t h a n h a l f o f t h e t w e n t y - f i v e s t u d e n t s u s e d l e s s e f f e c t i v e l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s o n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s , a n d S t a t e s o f M a t t e r l e s s o n c l u s t e r s , a n d a t t a i n e d l e s s t h a n 7 0 % o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , a n d S t a t e s o f M a t t e r . T w o l e s s o n c l u s t e r s t h a t s e e m e d d i f f e r e n t i n t h e i r s u p p o r t o f s t u d e n t s ’ l e a r n i n g w e r e i d e n t i f i e d f o r f u r t h e r a n a l y s i s : T h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , f o r w h i c h f e w e r t h a n h a l f t h e s t u d e n t s a t t a i n e d 7 0 % g o a l c o n c e p t i o n s , a n d u s e d l e s s t h a n e f f e c t i v e s t r a t e g i e s ; a n d t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , f o r w h i c h m o r e t h a n h a l f o f t h e s t u d e n t s a t t a i n e d t h e g o a l c o n c e p t i o n s , a n d m o s t s t u d e n t s ( a l l b u t e i g h t ) u s e d e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . F o r e a c h l e s s o n , a l l o f t h e c l a s s r o o m e v e n t s t h a t m i g h t h a v e i n f l u e n c e d k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g w e r e c o m p a r e d . 3 0 7 T h e l e s s o n s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s , a n d D i s s o l v i n g , w e r e s i m i l a r i n m a n y a s p e c t s . T h e y b o t h c o n t a i n e d t h e s a m e n u m b e r o f i n s t r u c t i o n a l d a y s . S t u d e n t s e n g a g e d i n a c t i v i t i e s d u r i n g b o t h l e s s o n c l u s t e r s . S t u d e n t s w r o t e a b o u t t h e i r i d e a s a n d u s e d t h e i r n e w c o n c e p t i o n s i n b o t h . I n b o t h l e s s o n s e t s , s t u d e n t s c o n f e r r e d w i t h p e e r s i n s m a l l g r o u p s a n d h a d o p p o r t u n i t i e s t o c h e c k o u t d i s c r e p a n c i e s i n t h i n k i n g , a r g u i n g , a n d t a l k i n g a b o u t t h e i r i d e a s . T h e t e a c h e r l e a d g r o u p d i s c u s s i o n s i n b o t h l e s s o n s e t s t o p r o v i d e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o e n g a g e i n o p e n - e n d e d v e r b a l i n t e r a c t i o n s e x p r e s s i n g a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a n d r e s o l v i n g d i s c r e p a n c i e s t o r e a c h c l o s u r e a n d c o n s e n s u s . T h e c u r r i c u l u m f o r b o t h l e s s o n s p r o v i d e d p r a c t i c e w i t h S o c r a t i c d i a l o g u e f o r m s o f t h i n k i n g , s u c h a s f o r m i n g g e n e r a l r u l e s , m a k i n g p r e d i c t i o n s , a n d t e s t i n g h y p o t h e s e s . S t u d e n t s h a d o p p o r t u n i t i e s f o r q u i e t r e f l e c t i o n i n b o t h l e s s o n s , p r i m a r i l y t h r o u g h t h e i r i n d i v i d u a l w r i t i n g t a s k s . T h e t e a c h e r e m p h a s i z e d m a i n p o i n t s v e r b a l l y i n b o t h l e s s o n s , a n d s t u d e n t s p r a c t i c e d a p p l y i n g t h e i r n e w i d e a s i n b o t h . T h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t w o l e s s o n c l u s t e r s i n v o l v e d t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n ( 1 ) s t u d e n t s ’ a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s , a n d t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s , ( 2 ) s t u d e n t s ’ a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s , a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s t o b e l e a r n e d , ( 3 ) s t u d e n t s ’ o p p o r t u n i t i e s t o r e u s e t h e i r n e w k n o w l e d g e i n n e w c o n t e x t s , a n d ( 4 ) s t u d e n t s ’ o p p o r t u n i t i e s t o e x p l a i n , v e r b a l l y o r i n w r i t i n g , t h e i r s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g o f n e w c o n c e p t s . 3 0 8 I n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , t h e l e s s e f f e c t i v e o f t h e t w o c l u s t e r s , s t u d e n t s ’ a c t i v i t i e s r e l a t e d o n l y p a r t i a l l y t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s . S t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a b o u t p u r e r a n g e d f r o m p u r e b e i n g c l e a n o r c l e a r , t o p u r e b e i n g m a d e o f o n e k i n d o f t h i n g b y i t s e l f . S t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s o f m i x t u r e s r a n g e d f r o m m i x t u r e s b e i n g u n c l e a r o r u n c l e a n t o m a d e o f m a n y t h i n g s m i x e d t o g e t h e r . T h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s t h a t s t u d e n t s w e r e t o l e a r n w e r e : ( 1 ) M a t t e r i s s o l i d , l i q u i d o r g a s , a n d n o n - m a t t e r i s n o t s o l i d , l i q u i d o r g a s ; a n d ( 2 ) p u r e i s m a d e o f o n e k i n d o f s u b s t a n c e , a n d m i x t u r e s a r e m a d e o f m o r e t h a n o n e k i n d o f s u b s t a n c e . A n a c t i v i t y t h a t r e l a t e d t o b o t h s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s e n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s , f o r i n s t a n c e , w o u l d h a v e s t u d e n t s e x p e r i e n c e p u r e s u b s t a n c e s t h a t w e r e n o t c l e a r , a n d e x p l a n a t i o n s f o r w h y p u r e s u b s t a n c e s w e r e c o n s i d e r e d p u r e i n s t e a d o f m i x t u r e s . S t u d e n t s w o u l d h a v e e x p e r i e n c e w i t h c l e a r m i x t u r e s t h a t w e r e m a d e w i t h m o r e t h a n o n e s u b s t a n c e . S t u d e n t s w o u l d h a v e d i r e c t e x p e r i e n c e s w i t h d i f f e r e n t k i n d s o f n o n - m a t t e r , a n d h a v e o p p o r t u n i t i e s t o e x p l a i n t h e i r n e w s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g i n s p e a k i n g a n d w r i t i n g . I n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r , s t u d e n t s ’ h a d e x p e r i e n c e s w i t h m a t t e r , a n d m i x t u r e s - u t a l k i n g a b o u t m i x t u r e s , i n v e s t i g a t i n g , s e p a r a t i n g m i x t u r e s , a n d e x p l a i n i n g w h a t t h e y d i d a n d w h a t h a p p e n e d . B u t t h e y h a d n o d i r e c t e x p e r i e n c e s i n c l a s s r o o m a c t i v i t i e s , w r i t i n g , o r e x p l a i n i n g , w i t h “ p u r e “ o r " n o n - m a t t e r " e x c e p t t h r o u g h t h e t e a c h e r ’ s v e r b a l d e f i n i t i o n s d u r i n g c l a s s d i s c u s s i o n s . I n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r , i n c o n t r a s t , s t u d e n t s ’ a c t i v i t i e s r e l a t e d d i r e c t l y t o t h e i r i n i t i a l a l t e r n a t i v e o r r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g , 3 0 9 a n d t h e c o n c e p t i o n s w e r e d i r e c t l y l i n k e d t o t h e g o a l c o n c e p t i o n s t h a t s t u d e n t s w e r e e x p e c t e d t o l e a r n . S t u d e n t s ” i n i t i a l c o n c e p t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g r a n g e d f r o m s u g a r d i s a p p e a r i n g i n t h e w a t e r , t o s u g a r b e i n g a b s o r b e d b y t h e w a t e r o r s o m e h o w b e c o m i n g p a r t o f t h e w a t e r , o r t o s u g a r g o i n g t o t h e b o t t o m o f t h e g l a s s . T h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r s t u d e n t s ’ l e a r n i n g w e r e : ( 1 ) S u g a r b r e a k s d o w n i n t o m o l e c u l e s a n d m i x e s w i t h t h e w a t e r m o l e c u l e s ; ( 2 ) t h e e f f e c t o f h e a t i s t o m a k e m o l e c u l e s o f t h e w a t e r m o v e f a s t e r ; ( 3 ) i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t ; a n d ( 4 ) t h e d i f f e r e n t s t a t e o f s u g a r i s d u e t h e a r r a n g e m e n t a n d m o t i o n o f t h e m o l e c u l e s , e s p e c i a l l y t h a t i n s o l i d s , l i k e s u g a r , m o l e c u l e s a r e a r r a n g e d i n a r i g i d p a t t e r n , a n d v i b r a t e i n p l a c e , a n d i n l i q u i d s , l i k e w a t e r , t h e m o l e c u l e s m o v e r a n d o m l y . I n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n , s t u d e n t s o b s e r v e d s u g a r g o i n g i n t o w a t e r . T h e t e a c h e r e x p l a i n e d h o w t h e s o l i d , s u g a r , b r o k e d o w n i n t o s u g a r m o l e c u l e s , w h i c h m i x e d w i t h t h e w a t e r m o l e c u l e s . T h i s o b s e r v a t i o n r e l a t e d d i r e c t l y t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s b e c a u s e t h e y c o u l d o b s e r v e t h e s u g a r g o i n g i n t o t h e w a t e r . T h e o b s e r v a t i o n r e l a t e d d i r e c t l y t o t h e g o a l c o n c e p t i o n s b e c a u s e t h e i n s t r u c t i o n p r o v i d e d s t u d e n t s w i t h s c i e n t i f i c w o r d s t o d e s c r i b e t h e i r o b s e r v a t i o n s . S t u d e n t s w e r e p r o v i d e d w i t h r e p e a t e d o p p o r t u n i t i e s t o e x p l a i n t h e i r i d e a s a b o u t d i s s o l v i n g i n s c i e n t i f i c a l l y s t r u c t u r e d e x p l a n a t i o n s , b o t h v e r b a l l y w i t h i n t h e i r s m a l l g r o u p s a n d i n w r i t i n g . S t u d e n t s h a d o t h e r o p p o r t u n i t i e s t o r e u s e t h e i r n e w i d e a s w h e n t h e y p l a n n e d , o b s e r v e d , a n d e x p l a i n e d t h e D i s s o l v i n g R a c e s . N o t o n l y w e r e t h e a c t i v i t i e s d i f f e r e n t f o r t h e t w o l e s s o n s , b u t t h e w r i t i n g a n d s p e a k i n g t h a t s t u d e n t s d i d w a s a l s o d i f f e r e n t . D u r i n g t h e P u r e S u b s t a n c e s 3 1 0 a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r s t u d e n t s w r o t e d e f i n i t i o n s o f " p u r e " w i t h e x a m p l e s . T h e y s h a r e d t h i s w r i t i n g o n l y b r i e f l y i n w h o l e c l a s s d i s c u s s i o n . T h e y w r o t e t h e i r i d e a s a b o u t i d e n t i f i c a t i o n o f s u b s t a n c e s i n s e v e n v i a l s a s m a t t e r / n o n - m a t t e r a n d p u r e / m i x t u r e . T h e y s h a r e d t h e s e w r i t t e n i d e a s w i t h t h e i r s m a l l g r o u p s a n d c a m e t o a c o n s e n s u s w i t h i n t h e g r o u p a b o u t e a c h s u b s t a n c e t h e y c l a s s i f i e d . S t u d e n t s w r o t e p l a n s f o r s e p a r a t i n g o n e o r m o r e o f t h e m i x t u r e s , s h a r e d t h e i r p l a n s i n s m a l l g r o u p s , t h a n w r o t e a b o u t h o w t h e p l a n w o r k e d . T h e i r l a s t w r i t i n g w a s t o l i s t s o m e o f t h e i d e a s t h e y h a d l e a e r a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s . S t u d e n t s d i d l i t t l e w r i t i n g t o e x p l a i n t h e i r i d e a s a b o u t p u r e / m i x t u r e s o r m a t t e r / n o n - m a t t e r . T h e y h a d f e w o p p o r t u n i t i e s t o e n g a g e i n c r o s s - d i a l o g u e t o e x p l a i n t h e c o n c e p t s . T h e w r i t i n g f o r D i s s o l v i n g w a s o f a d i f f e r e n t s o r t . M o s t o f t h e w r i t i n g f o r t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r i n v o l v e d w r i t i n g a n d t a l k i n g a b o u t e x p l a n a t i o n s f o r w h a t t h e y p l a n n e d o r o b s e r v e d w h e n s u g a r w a s p l a c e d i n w a t e r . T h e y w e r e t a u g h t t o s p e c i f i c a l l y w r i t e p l a n s o r e x p l a n a t i o n s t h a t i n c l u d e d a s t a t e m e n t o f t h e f a c t s o r a s s u m p t i o n s , a s t a t e m e n t a b o u t t h e s u b s t a n c e s , a n d a s t a t e m e n t a b o u t t h e m o l e c u l e s . S t u d e n t s w r o t e s u c h e x p l a n a t i o n s s e v e r a l t i m e s d u r i n g t h e l e s s o n : T h e y w r o t e c o m p l e t e e x p l a n a t i o n s i n d i v i d u a l l y t o s u p p o r t t h e i r p l a n f o r g e t t i n g t h e s u g a r o u t o f t h e t e a b a g . T h e y w r o t e a g r o u p e x p l a n a t i o n t o s u p p o r t t h e g r o u p ’ s p l a n f o r g e t t i n g t h e s u g a r o u t o f t h e t e a b a g . T h e y w r o t e a n i n d i v i d u a l e x p l a n a t i o n o f w h a t t h e y o b s e r v e d w h e n t h e y p u t t h e t e a b a g i n t o w a t e r , a n d t h e y w r o t e a g r o u p c o n s e n s u s e x p l a n a t i o n f o r w h a t t h e y o b s e r v e d . W h e n s t u d e n t s m a d e p l a n s f o r t h e d i s s o l v i n g r a c e s , t h e y p r a c t i c e d w r i t i n g c o m p l e t e e x p l a n a t i o n s f o r e a c h r a c e p l a n , t h e n s h a r e d t h e i r p l a n s w i t h t h e g r o u p . E a c h g r o u p r e a c h e d a c o n s e n s u s o n t h e p l a n s f o r t h e r a c e s , a n d w r o t e a g r o u p c o m p l e t e e x p l a n a t i o n t o s u p p o r t t h e i r p l a n s . F o l l o w i n g t h e r a c e s , e a c h 3 1 1 i n d i v i d u a l a g a i n w r o t e c o m p l e t e e x p l a n a t i o n s t o s u p p o r t w h a t t h e y o b s e r v e d d u r i n g t h e r a c e s . T h e g r o u p s e a c h c o m p o s e d a g r o u p e x p l a n a t i o n f o r o n e o f t h e r a c e s t h a t w a s p l a c e d o n a n o v e r h e a d a n d p r e s e n t e d t o t h e c l a s s . S t u d e n t s p r a c t i c e d w r i t i n g c o m p l e t e e x p l a n a t i o n s f o r w h a t t h e y o b s e r v e d i n e a c h r a c e , w i t h c o l o r e d p e n c i l s t o m a r k e a c h p a r t o f t h e e x p l a n a t i o n , t o c h e c k i f t h e y h a d i n c l u d e d t h e e s s e n t i a l p i e c e s . S t u d e n t s p r a c t i c e d w r i t i n g c o m p l e t e e x p l a n a t i o n s e a c h d a y o f t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r . W h e n s t u d e n t s t o o k t h e i r i n d i v i d u a l w r i t i n g i n t o t h e g r o u p t o r e a c h a c o n s e n s u s f o r a g r o u p e x p l a n a t i o n , t h e y h a d a c h a n c e t o c h e c k t h e i r i d e a s w i t h o n e a n o t h e r , a n d h e a r t h e m s e l v e s s a y t h e w o r d s . T h e y h e a r d o t h e r s u s e s i m i l a r w o r d s t o m a k e n e w e x p l a n a t i o n s , a n d c o n s i d e r e d t h e c o r r e c t n e s s o f t h e e x p r e s s i o n s t o f i t a c o m p l e t e s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n . S t u d e n t s u s e d c r o s s - d i a l o g u e t o p r a c t i c e v e r b a l i z i n g w h a t h a p p e n s d u r i n g d i s s o l v i n g t o t h e s u b s t a n c e s s u g a r a n d w a t e r , a n d t h e m o l e c u l e s . T h e y p r a c t i c e d u s i n g o n e a n o t h e r ’ s w o r d s t o c o n s t r u c t a g r o u p e x p l a n a t i o n , a n d w r o t e t h e e x p l a n a t i o n i n t h e i r a c t i v i t y b o o k l e t s . S t u d e n t s r e f l e c t e d o n t h e i r l a n g u a g e a s t h e y w r o t e t o e x p l a i n d i s s o l v i n g , t h e n u s e d t h e i r l a n g u a g e i n g r o u p c r o s s - d i a l o g u e . T h e s t u d e n t s u s e d t h e i r v e r b a l e x p l a n a t i o n s t o c o n s t r u c t n e w w r i t t e n e x p l a n a t i o n s t h a t e a c h c o u l d u s e t o c o n s t r u c t h i s o r h e r o w n n e w v e r b a l i z a t i o n s a b o u t d i s s o l v i n g . C o n s e q u e n t l y , a t t h e p o s t t e s t , m o r e t h a n 6 0 % o f t h e s t u d e n t s h a d a t t a i n e d m o s t o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s — s t u d e n t s h a d l e a r n e d h o w t o e x p l a i n m o l e c u l a r b e h a v i o r d u r i n g d i s s o l v i n g . A n d m o r e t h a n 7 0 % o f t h e s t u d e n t s w e r e e n c o u r a g e d t o u s e e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s — t h e i n s t r u c t i o n g u i d e d s t u d e n t s i n u s i n g t h e i r n e w k n o w l e d g e t o e x p l a i n r e a l - w o r l d p h e n o m e n a . I t s e e m e d l i k e l y t h a t t h e d i f f e r e n c e s i n s t u d e n t s ’ l e a r n i n g w a s d u e t o t h e i r e n g a g e m e n t i n a c t i v i t i e s r e l a t e d t o t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s a n d w h a t t h e y 3 1 2 w e r e t o l e a r n , a n d r e l a t e d t o t h e i r o p p o r t u n i t i e s t o v e r b a l i z e t h e i r i d e a s i n w r i t i n g a n d o r a l s p e e c h . E n g a g i n g i n c l o s e l y r e l a t e d a c t i v i t i e s , w r i t i n g a n d r e f l e c t i n g o n i d e a s , a n d o p p o r t u n i t i e s t o v e r b a l i z e i d e a s m a y b e i m p o r t a n t m e c h a n i s m s a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . Q u a l i fi e a i i g m r e e u n e , T h e r e a r e o t h e r r e a s o n s t h a t s h o u l d b e m e n t i o n e d , a s w e l l , f o r w h y s t u d e n t s m i g h t h a v e d o n e b e t t e r o n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n . F i r s t , t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s a n d D i s s o l v i n g l e s s o n s c o n t a i n e d d i f f e r e n t s u b j e c t m a t t e r . U n d e r s t a n d i n g w h a t i s p u r e a n d w h a t i s m i x t u r e a r e a b s t r a c t t e r m s , e s p e c i a l l y w h e n t h e r e a r e f e w c o n c r e t e w a y s f o r s t u d e n t s t o t e l l i f a s u b s t a n c e c o n t a i n s o n e o r m o r e s u b s t a n c e s o r k i n d s o f m o l e c u l e s . I t w a s d i f f i c u l t t o p r o v i d e c o n c r e t e e x p e r i e n c e s f o r n o n - m a t t e r , f o r i n s t a n c e , b e c a u s e n o n - m a t t e r s u c h a s h e a t a n d l i g h t a r e n o t t a n g i b l e . T h e a b s t r a c t n a t u r e o f t h e p u r e a n d m i x t u r e s s u b j e c t m a t t e r m a y h a v e b e e n m o r e d i f f i c u l t f o r s t u d e n t s t o u n d e r s t a n d . D i s s o l v i n g , o n t h e o t h e r h a n d , a t l e a s t a t t h e m a c r o s 0 0 p i c l e v e l , w a s t a n g i b l e a n d c o n c r e t e . S t u d e n t s c o u l d s e e t h e r e s u l t s o f t h e s u g a r g r a i n s b r e a k i n g d o w n i n t o m o l e c u l e s a n d s p r e a d i n g o u t i n t h e w a t e r . S e c o n d , t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r w a s t h e f i r s t l e s s o n i n t h e u n i t , w h e r e a s t h e D i s s o l v i n g c l u s t e r c a m e l a t e r i n t h e u n i t , f o l l o w i n g s t u d e n t s ’ e x p e r i e n c e s w i t h I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s a n d S t a t e s o f M a t t e r . I t c o u l d h a v e b e e n t h a t s t u d e n t s h a d l e a e r h o w t o l e a r n t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s s u b j e c t m a t t e r , a n d b e g a n t o b e m o r e s u c c e s s f u l w i t h i t . T h e y h a d m o r e e x p e r i e n c e w r i t i n g a b o u t t h e i r i d e a s , a n d m o r e e x p e r i e n c e t a l k i n g w i t h t h e i r g r o u p m e m b e r s . T h e y m a y h a v e b e c o m e “ w i s e r “ a b o u t h o w t o m a k e s e n s e o f m o l e c u l a r b e h a v i o r . T h i s a r g u m e n t i s n o t a s s t r o n g a s t h e f i r s t q u a l i f i c a t i o n f o r s u b j e c t m a t t e r d i f f e r e n c e s , h o w e v e r . T h e s u b j e c t m a t t e r o f 3 1 3 p u r e a n d m i x t u r e s d i d n o t r e q u i r e t h a t s t u d e n t s m a s t e r k n o w l e d g e o f m o l e c u l e s . T h e r e w a s e v i d e n c e t h a t o n e o f t h e g r o u p s i n t e r a c t e d b e t t e r d u r i n g t h e p u r e a n d m i x t u r e s l e s s o n s t h a n t h e y d i d d u r i n g d i s s o l v i n g , a n d s t u d e n t s s t i l l d i d n o t u n d e r s t a n d p u r e a n d m i x t u r e s i d e a s m o r e t h a n t h e y u n d e r s t o o d d i s s o l v i n g i d e a s a s a r e s u l t o f g r o u p c r o s s - d i a l o g u e . T h e r e m a y b e s o m e c r e d e n c e t o s t u d e n t s ’ i n c r e a s e d a b i l i t y t o l e a r n t h e s u b j e c t m a t t e r i n t i m e o v e r t h e u n i t . B u t r e g a r d l e s s o f t h e e f f e c t o f s u b j e c t m a t t e r a n d l e s s o n t i m i n g o n t h e r e s u l t s , s t u d e n t s ’ i n c r e a s e d o p p o r t u n i t i e s t o c o n f r o n t t h e i r a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a n d u s e n e w i d e a s i n w r i t i n g a n d s p e a k i n g s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n s w e r e p r e s e n t i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n a n d n o t p r e s e n t i n t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n . S t u d e n t s w r i t t e n a n s w e r s o n t h e p o s t t e s t r e f l e c t e d t h e i r w r i t t e n a n d v e r b a l e x p l a n a t i o n s f r o m c l a s s l e s s o n s , l e a d i n g t h i s r e s e a r c h e r t o b e l i e v e t h a t c l a s s r o o m o p p o r t u n i t i e s f o r u s i n g l a n g u a g e i n w r i t i n g v e r b a l i z a t i o n w e r e i n f l u e n t i a l f o r s t u d e n t s ’ l e a r n i n g . L i m i t a i i e n e g n n e r e e u i t e . H o w s h o u l d w e v i e w t h e s e r e s u l t s i n l i g h t o f t h e m a n y l i m i t a t i o n s o f t h e m e t h o d s ? I n C h a p t e r 2 t h e l i m i t a t i o n s t o t h i s s t u d y w e r e d i s c u s s e d . T h i s s e c t i o n r e t u r n s t o t h e m n o w t o q u a l i f y t h e r e s u l t s a n d t h e c o n c l u s i o n s d r a w n f r o m t h e r e s u l t s . O n e l i m i t a t i o n o f t h e w a y s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g w a s s t u d i e d w a s t h e u s e o f s t u d e n t s ’ w r i t i n g t o r e p r e s e n t s t u d e n t s ’ t h i n k i n g . E v e n t h o u g h t h e i r w r i t i n g w a s c o m p a r e d w i t h t h e i r v e r b a l s t a t e m e n t s , a n d c a r e w a s t a k e n t o a s s u r e t h a t t h e w r i t i n g t a s k s d i d n o t i n t e r f e r e w i t h s t u d e n t s ’ a b i l i t y t o w r i t e t h e i r i d e a s , t h e f a c t r e m a i n s t h a t s o m e s t u d e n t s m a y n o t e x p r e s s t h e i r i d e a s v e r y w e l l i n w r i t i n g . T h u s , u s i n g s u c h w r i t i n g t o m a k e i n f e r e n c e s a b o u t s t u d e n t s ’ t h i n k i n g m a y h a v e m i s s e d i m p o r t a n t i d e a s t h a t s t u d e n t s d i d n o t m e n t i o n w h e n t h e y w r o t e . I a t t e m p t e d t o m o d i f y t h i s l i m i t a t i o n b y c o m p a r i n g w h a t s i x t a r g e t s t u d e n t s s a i d a b o u t t h e 3 1 4 s a m e c o n c e p t s t h e y w r o t e , t o b e m o r e c o n f i d e n t t h a t t h e i r w r i t t e n i d e a s w e r e s i m i l a r t o t h e i r v e r b a l e x p r e s s i o n s . B u t t h i s d i f f e r e n c e w a s c h e c k e d f o r o n l y s i x s t u d e n t s . F o r t h e o t h e r t w e n t y - o n e s t u d e n t s w h o s e w r i t i n g w a s a n a l y z e d , t h e r e w e r e n o v e r b a l s t a t e m e n t s w i t h w h i c h t o v e r i f y t h e i n t e r p r e t a t i o n s , a n d s o m a n y o f t h e i n t e r p r e t a t i o n s c o u l d b e o f f t h e m a r k . I f w e a s s u m e t h a t i s t h e c a s e , a n d t h e i n t e r p r e t a t i o n s a r e s o m e t i m e s i n c o r r e c t a b o u t s t u d e n t s ’ t h i n k i n g , s o m e s t u d e n t s m a y h a v e a c c o m p l i s h e d m o r e r a d i c a l r e s t r u c t u r i n g t h a n I g a v e t h e m c r e d i t f o r . I t c o u l d m e a n t h a t s o m e s t u d e n t s r e a c h e d g o a l c o n c e p t i o n s t h a t t h e y w e r e n o t g i v e n c r e d i t f o r , o r t h a t t h e y u s e d s t r a t e g i e s t h a t w e r e m o r e o r l e s s e f f e c t i v e t h a n p r e s u m e d . I f t h i s i s t h e c a s e , t h e m e t h o d s o f l o o k i n g a c r o s s s t u d e n t s f o r p a t t e r n s m i g h t s t i l l h a v e y i e l d e d s i m i l a r r e s u l t s . B u t w e s h o u l d n o t b a s e f u t u r e j u d g m e n t s a b o u t s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d i n s t r u c t i o n o n t h i s s t u d y a n d i n t e r p r e t a t i o n s a l o n e . I t i s i m p o r t a n t t o r e m e m b e r t h a t t h i s s t u d y f o u n d t h a t s t u d e n t w r i t i n g c a n p r o v i d e t e a c h e r s w i t h a " w i n d o w “ i n t o s t u d e n t s ’ t h i n k i n g , b u t t h a t i s q u a l i f i e d b y t h e d i f f i c u l t y o f t h e w r i t i n g t a s k , w h e t h e r t h e t a s k i n t e r f e r e s w i t h s t u d e n t s ’ i d e a g e n e r a t i o n , a n d w h e t h e r s t u d e n t s a r e a b l e t o e x p r e s s t h e i r i d e a s i n w r i t i n g . T e a c h e r s o r r e s e a r c h e r s w h o d e c i d e t o u s e s t u d e n t w r i t i n g t o u n d e r s t a n d k n o w l e d g e c h a n g e s w i l l n e e d t o s u p p o r t t h e i r m e t h o d s w i t h o t h e r m e a n s o f d e t e r m i n i n g s t u d e n t t h i n k i n g , t o v e r i f y t h e i r r e s u l t s . A n d b e c a u s e l e a r n i n g i s r e c u r s i v e a n d d y n a m i c , I m a y h a v e t a p p e d s t u d e n t t h i n k i n g a t a t i m e w h e n a s t u d e n t w a s r e c o n s i d e r i n g o l d i d e a s i n l i g h t o f n e w , a n d s o h i s o r h e r t h i n k i n g d i d n o t r e f l e c t f u l l u n d e r s t a n d i n g o f t h e c o n c e p t s . A n y t i m e w r i t i n g w i l l b e u s e d t o u n d e r s t a n d s t u d e n t s ’ t h i n k i n g , i t s h o u l d b e v e r i f i e d w i t h s p o t c h e c k s o f o t h e r k i n d s , s u c h a s v e r b a l s t a t e m e n t s , o b s e r v a t i o n s , a n d l i s t e n i n g t o s t u d e n t s ’ e x p l a n a t i o n s , o r u s i n g m o r e w r i t i n g a b o u t s i m i l a r c o n c e p t s . 3 1 5 T h e s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k m e t h o d u s e d t o p i c t u r e s t u d e n t c o n c e p t i o n s h a s l i m i t a t i o n s i n t h e n u m b e r o f c o n c e p t s t h a t c o u l d b e f o l l o w e d . D u e t o t h e s t r u c t u r e o f t h e c u r r i c u l u m , t e x t , a n d p r e t e s t a n d p o s t t e s t , s t u d e n t s ’ w r i t i n g f o l l o w e d t h a t s t r u c t u r e a n d l i m i t e d c o n c e p t i o n s w e r e a s k e d f o r b y t h e t e a c h e r a n d t h e c u r r i c u l u m . S t u d e n t s m a y h a v e k n o w n m o r e a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s t h a n w e w e r e a b l e t o a s k , a n d m o r e t h a n w a s f o l l o w e d w i t h t h e l i m i t e d w r i t i n g t h a t s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d w i t h i n t h e c o n s t r a i n t s o f c o m p l e t i n g l e s s o n s a n d c u r r i c u l u m . S t u d e n t s m a y h a v e r e c o g n i z e d a n d i d e n t i f i e d c o n c e p t s t h a t d e m o n s t r a t e d t h e i r u n d e r s t a n d i n g a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , b u t d i d n o t m e n t i o n t h e c o n c e p t s w h e n t h e y w r o t e o r s p o k e a b o u t t h e m . T h i s l i m i t a t i o n w a s m o d i f i e d f o r t h e t a r g e t s t u d e n t s , b e c a u s e I w a s a b l e t o i n t e r v i e w t h e m i n d i v i d u a l l y , a n d p r o b e t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f t h e c o n c e p t s . B u t f o r t h e o t h e r t w e n t y - o n e s t u d e n t s , I m a y h a v e m i s s e d s o m e u n d e r s t a n d i n g s b e c a u s e o f t h e s t r u c t u r e o f t h e p o s t t e s t , a n d t h e q u e s t i o n s w e a s k e d . S t u d e n t s m a y h a v e u n d e r s t o o d t h i n g s w e d i d n o t a s k , t h a t w o u l d s h o w b e t t e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e c o n c e p t s . T h i s l i m i t a t i o n i s m o d i f i e d t o a d e g r e e b e c a u s e t h e p r e t e s t / p o s t t e s t h a s b e e n u s e d i n p r i o r s t u d i e s , r e v i e w e d , a n d m o d i f i e d t o i m p r o v e r e l i a b i l i t y f o r r e l a t i n g s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g o f m a t t e r a n d m o l e c u l e s . T h e t e s t s s e e m t o r e l i a b l y m e a s u r e s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g s o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s , a s l o n g a s s t u d e n t s a r e a b l e t o w r i t e t h e i r i d e a s , a n d u n d e r s t a n d t h e d i r e c t i o n s f o r t h e t e s t . i n t e r p r e t a t i o n s o f t h e r e s t r u c t u r i n g e v i d e n c e d i n s t u d e n t s ’ w r i t i n g i s a n o t h e r l i m i t a t i o n o f t h e m e t h o d s a n d t h e s e r e s u l t s . I n t e r p r e t a t i o n s w e r e b e a d o n t h i s r e s e a r c h e r ’ s p r i o r k n o w l e d g e a n d e x p e r i e n c e w i t h l e a r n e r s , s o t h e i n t e r p r e t a t i o n s a r e b i a s e d t o t h e d e g r e e t h a t h e r b e l i e f s a b o u t h o w s t u d e n t s l e a r n i n f l u e n c e d t h e i n t e r p r e t a t i o n s . T h i s l i m i t a t i o n w a s m o d i f i e d b y p r o v i d i n g 3 1 6 a s m u c h i n f o r m a t i o n a s p o s s i b l e g i v e n t h e c o n s t r a i n t o f t h e s e p a g e s , t o s h o w w h a t w a s d o n e , a n d h o w t h e s t u d e n t s ’ w r i t i n g w a s i n t e r p r e t e d , s o t h a t o t h e r s c a n r e v i s i t t h e d a t a , a n d a t t e m p t s i m i l a r a n a l y s e s t o s e e i f t h e i r i n t e r p r e t a t i o n s a r e s i m i l a r o r d i f f e r e n t . T h e i n t e r p r e t a t i o n s w e r e c h e c k e d w i t h t w o o t h e r r e s e a r c h e r s i n m a t t e r a n d m o l e c u l e s a n d c h i l d r e n ’ s l e a r n i n g t o s e e i f t h e i n t e r p r e t a t i o n s w e r e s i m i l a r t o t h e i r s , a n d t h u s m o r e r e l i a b l e . E v e n w i t h t h e s e c h e c k s o n t h e i n t e r p r e t a t i o n s a n d b i a s e s , t h e i n t e r p r e t a t i o n s r e m a i n a l i m i t a t i o n o f t h i s s t u d y , a n d t h e r e s u l t s s h o u l d b e c o n s i d e r e d i n l i g h t o f t h i s . O n l y a n a r r o w c r o s s - s e c t i o n o f s t u d e n t s w a s o b s e r v e d i n t h i s s t u d y , w i t h l i m i t e d a c c e s s t o t h e i r t h i n k i n g p r o c e s s e s , l i m i t e d b y s t u d e n t s ’ a b i l i t y t o w r i t e t h e i r i d e a s , a n d m y a b i l i t y t o i n t e r p r e t s t u d e n t s ’ w r i t i n g . i t a l m o s t s o u n d s a s i f w e c a n n o t w a r r a n t a n y t h i n g t h a t a r o s e f r o m t h i s s t u d y , g i v e n t h e l i m i t a t i o n s . O n t h e c o n t r a r y , t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y n o w b e c o m e p a r t o f a g r o w i n g b o d y o f k n o w l e d g e t h a t d e s c r i b e s t h e l e a r n i n g p r o c e s s e s t h a t s i x t h g r a d e s t u d e n t s g o t h r o u g h w h e n l e a r n i n g a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d t h e k i n d o f i n s t r u c t i o n t h a t s e e m s t o s u p p o r t t h e i r l e a r n i n g . A s t e a c h e r s a n d r e s e a r c h e r s , w e c a n n o t t a k e t h e r e s u l t s o f o n e s t u d y , a n d m a k e t h e m l a w , b u t w e c o m b i n e a n d c o m p a r e t h e r e s u l t s w i t h t h e r e s u l t s o f m a n y o t h e r s i m i l a r s t u d i e s t o g e t a c o m p o s i t e p i c t u r e o f w h a t t h e l e a r n i n g p r o c e s s e s l o o k l i k e , a n d w h a t g o o d , s u p p o r t i v e i n s t r u c t i o n l o o k s l i k e i n t h e n a t u r e o f m a t t e r a n d p h y s i c a l c h a n g e . C O N C L U S I O N S B a s e d o n t h e f i n d i n g s , a n d w h a t w a s l e a r n e d f r o m t h i s s t u d y , t h e f o l l o w i n g c o n c l u s i o n s w e r e d r a w n . W i t h r e g a r d t o t h e fi r s t q u e s t i o n , w h e t h e r s t u d e n t s s h o w i n t h e i r w r i t i n g t h a t t h e y a r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e , m y c o n c l u s i o n i s a r e s o u n d i n g ' y e s " . W h e n s t u d e n t s r e p o r t e d v e r b a l l y s i m i l a r c o n c e p t i o n s t h a t t h e y i d e n t i f i e d i n t h e i r w r i t i n g , s t u d e n t s ’ w r i t i n g w a s a c l o s e M a r . 3 1 7 r e p r e s e n t a t i o f t h e i r t h i n k i n g . A n d w h e n t h e y r e p o r t e d t h a t t h e w r i t i n g t a s k s g y m - 4 6 " . “ " w e r e r e l a t i v e l y e a s y , e x c e p t w h e n t h e y h a d t r o u b l e t h i n k i n g o f i d e a s t o w r i t e , w h a t s t u d e n t s w r o t e m i g h t r e p r e s e m n w t v w h a t t h e y w e r e t h i n k i n g . T h i s w a s a l s o W s t a t e m e n t s a b o u t t h e i r w r i t i n g , s u c h a s “ i j u s t p u t d o w n m y i d e a s “ , a n d " I k n e w e v e r y t h i n g I w a s g o i n g t o w r i t e " . W h e n a s t u d e n t h a d d i f f i c u l t y w i t h t h e w r i t i n g , h e o r s h e o f t e n s t a t e d t h a t t h e r e a s o n w a s d u e t o d i f f i c u l t y w i t h t h e c o n c e p t s . F o r e x a m p l e , A r t i e s a i d t h a t o n e o f t h e w r i t i n g t a s k s w a s m o r e d i f f i c u l t b e c a u s e , ” I d i d n ’ t u n d e r s t a n d t h e s e v e r y w e l l s o I c o u l d n ’ t f i g u r e o u t w h a t w e w e r e s u p p o s e d t o . . [ w r i t e ] " . A n d J o s e s a i d t h a t o n e o f t h e w r i t i n g t a s k s w a s d i f f i c u l t f o r h i m , b e c a u s e " s o m e o f i t I k n e w , a n d s o m e o f i t I d i d n ’ t . . . t h e p a r t s t h a t I d i d n ’ t u n d e r s t a n d s o m e o f t h e m e a n i n g s . . . m a t t e r , l d i d n ’ t u n d e r s t a n d t o o g o o d " . T h e w r i t i n g t a s k s s e e m e d t o b e e a s y a n d s t r a i g h t - f o r w a r d e n o u g h t h a t s t u d e n t s c o u l d g r a p p l e w i t h f i n d i n g t h e r i g h t i d e a s a n d w o r d s , w i t h o u t w o r r y i n g a b o u t h o w t o w r i t e t h e m d o w n c o r r e c t l y f o r t h e t a s k . T h u s , i t w a s l i k e l y t h a t t h e y p l a c e d t h e i r t h i n k i n g o n t h e p a g e i n t h e i r w o r d s . A n d t h e i r w o r d s s h o w e d t h a t o v e r t i m e , a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n , s t u d e n t s w e r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e . I f o u n d n o d i s c o n f i r m i n g e v i d e n c e i n s t u d e n t s ’ w r i t i n g t o s h o w t h a t t h e r e w a s n o c h a n g e i n s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e s t r u c t u r e s . S t u d e n t s w h o d e m o n s t r a t e d a w e a k e r f o r m o f r e s t r u c t u r i n g d i d s o b e c a u s e t h e y a l r e a d y p o s s e s s e d w e l l - d e v e l o p e d s c h e m a a n d p r i o r e x p e r i e n c e i n t h e d o m a i n , o r b e c a u s e t h e y h a d d i f f i c u l t y l e a r n i n g t h e i n f o r m a t i o n . A l l s t u d e n t s w h o s h o w e d a m o r e r a d i c a l f o r m o f r e s t r u c t u r i n g u n d e r s t o o d a t l e a s t o n e g o a l c o n c e p t i o n f o r a l e s s o n c l u s t e r . o r t h e s t u d e n t s w h o u n d e r s t o o d a l l o f t h e s c i e n t i f i c g o a l c o n c e p t i o n s , m o s t e i t h e r p o s s e s s e d s o m e p r i o r 3 1 8 k n o w l e d g e a n d s h o w e d w e a k r e s t r u c t u r i n g f o r m s , o r r a d i c a l l y r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e . W h e t h e r s t u d e n t s s h o w e d a m o r e w e a k o r r a d i c a l f o r m o f r e s t r u c t u r i n g m a y n o t b e i m p o r t a n t i n l i g h t o f w h e t h e r t h e y a t t a i n e d t h e g o a l s f o r t h e i r l e a r n i n g . A s a t e a c h e r t h i s r e s e a r c h e r i s a l s o i n t e r e s t e d i n w h e t h e r s t u d e n t w r i t i n g c a n s h o w t h e i r t h i n k i n g a b o u t t h e g o a l c o n c e p t i o n s . T h e e v i d e n c e i n t h i s s t u d y s h o w e d t h a t s t u d e n t w r i t i n g a b o u t t h e i r s c i e n c e c o n c e p t i d e a s c a n p r o v i d e t e a c h e r s w i t h a " w i n d o w " i n t o s t u d e n t s ’ t h i n k i n g , t h e i r u n d e r s t a n d i n g , U ‘ i ' fl fl ‘ — ' . H . . . ' " - C I . “ * m - f ” m . . . “ fl a n d t h e i r m i s u n d e r s t a n d i n g . W e m a y n e e d t o k e e e e t p t h e W r u c t u r e a t ( W a m m e c e m p l i s h l e v e l t o b g s u r e w t a g o o d p i c t u r e o f " 2 7 " — W W s t u d e n t s ’ t a n d i n g s , a s A m m o n a n d A m m o n ( 1 9 8 7 ) s u g g e s t e d . T h i s r e s e a r c h e r d i d n o t a d d r e s s t h e q u e s t i o n o f w h e t h e r m o r e d i f f i c u l t w r i t i n g t a s k s m i g h t i n t e r f e r e w i t h s t u d e n t s ’ w r i t i n g a b o u t t h e i r i d e a s a s A m m o n a n d A m m o n d i d . T h e r e s e a r c h e r w a s m o r e i n t e r e s t e d i n k e e p i n g t h e w r i t i n g t a s k s s i m p l e , s o s t u d e n t s a p p r o x i m a t e d t h e i r t h i n k i n g i n t h e i r w r i t i n g , t o s e e i f s t u d e n t w r i t i n g p r o v i d e d c l u e s a b o u t s t u d e n t s ’ k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a n d t h e m e c h a n i s m s a s s o c i a t e d . T h e f i n d i n g s o f t h i s s t u d y p o i n t t o a n i m p o r t a n t p h e n o m e n o n a b o u t l e a r n i n g . T h e s t u d e n t s i n t h i s s t u d y w e r e a l l i n t h e p r o c e s s o f r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e t o s o m e d e g r e e a s a r e s u l t o f i n s t r u c t i o n . E n c o u n t e r i n g t h e t e x t , l i s t e n i n g t o t h e t e a c h e r , t r y i n g o u t a c t i v i t i e s , a n d t a l k i n g w i t h p e e r s e n g a g e d s t u d e n t s ’ t h i n k i n g p r o c e s s e s t o t h e e x t e n t t h a t a l l o f t h e m w e r e p r o c e s s i n g i n f o r m a t i o n a n d a p p a r e m e a t t e m p t i n g t o m a k e s e n s e o f t h e n e w i n f o r m a t i o n . T h e l i t e r a t u r e r e v i e w s h o w e d t h a t c o n c e p t u a l c h a n g e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i s o f t e n d i f f i c u l t f o r s t u d e n t s t o a c c o m p l i s h ( C a r e y , 1 9 8 6 ; D r i v e r 8 : 3 1 9 E a s l e y , 1 9 7 8 ; R o t h , S m i t h , & A n d e r s o n , 1 9 8 3 ; S m i t h & L o t t , 1 9 8 3 ; W e s t & P i n e s , 1 9 8 5 ) , a n d s o m e r e s e a r c h e r s h a v e s u g g e s t e d t h a t c o n c e p t u a l c h a n g e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i s a d e v e l o p m e n t a l p r o c e s s t h a t t a k e s a l o n g t i m e i n s o m e d o m a i n s , e v e n u n d e r c o n d i t i o n s o f g o o d i n s t r u c t i o n ( N u s s b a u m & N o v i c k , 1 9 8 2 ) . T h e r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s t h a t t h e s t u d e n t s i n t h i s s t u d y d e m o n s t r a t e d s u p p o r t e d t h e s e c o n t e n t i o n s . A s a r e s u l t o f t w e l v e w e e k s o f g o o d i n s t r u c t i o n , s t u d e n t s , o n t h e a v e r a g e , a t t a i n e d o n l y h a l f o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s , u n l e s s t h e y a l r e a d y p o s s e s s e d s o m e p r i o r k n o w l e d g e , a n d t h e n t h e y a t t a i n e d m o r e . S t u d e n t s w h o h a d l i t t l e p r i o r k n o w l e d g e a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s b e g a n r a d i c a l l y r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e , b u t a t t a i n e d o n l y s o m e o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s . T h i s m a y b e b e c a u s e s t u d e n t s w e r e s t i l l i n t h e p r o c e s s o f u n d e r s t a n d i n g t h e n e w c o n c e p t i o n s a b o u t h o w t h e w o r l d w o r k s . W e m a y n e e d t o b e m o r e p a t i e n t w i t h s t u d e n t s ’ d i f f i c u l t r e s t r u c t u r i n g c h a n g e s , a n d e i t h e r t a k e t i m e t o p r o v i d e t h e m w i t h m o r e r i c h e x p e r i e n c e s , o r s e t t l e f o r f e w e r g o a l s a t t a i n e d i n a l e s s o n u n i t o f t w e l v e w e e k s d u r a t i o n . T h e s e c o n d r e s e a r c h q u e s t i o n a s k e d i f s t u d e n t s s h o w i n t h e i r w r i t i n g t h a t t h e y a r e r e s t r u c t u r i n g t h e i r k n o w l e d g e , w h a t m e c h a n i s m s f r o m c l a s s r o o m e v e n t s s e e m e d t o b e a s s o c i a t e d w i t h t h a t k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , a n d w h a t s e e m e d t o m a k e t h e d i f f e r e n c e f o r s t u d e n t s w h o r e s t r u c t u r e t h e i r k n o w l e d g e a n d t h o s e w h o h a v e d i f f i c u l t y ? T h e a n s w e r t o t h i s q u e s t i o n i s m o r e c o m p l e x . S o m e o f t h e s t u d e n t s s e e m e d t o a t t e m p t t o m a k e s e n s e m o r e t h a n o t h e r s , a n d t h i s c o u l d b e o n e m i t i g a t i n g f a c t o r f o r w h e t h e r s t u d e n t s w e r e s u c c e s s f u l i n t h e i r l e a r n i n g . F o r t h o s e s t u d e n t s w h o a p p e a r e d t o u s e u n s u c c e s s f u l l e a r n i n g s t r a t e g i e s , f o u r s t u d e n t s u s e d t h e m c o n s i s t e n t l y a c r o s s t h e l e s s o n c l u s t e r s . O t h e r s t u d e n t s o c c a s i o n a l l y u s e d u n s u c c e s s f u l s t r a t e g i e s , b u t s e e m e d t o e m p l o y m o r e e f f e c t i v e s t r a t e g i e s a s t h e l e s s o n u n i t p r o g r e s s e d , w i t h t h e 3 2 0 e x c e p t i o n o f o n e s t u d e n t w h o a p p e a r e d t o u s e l e s s e f f e c t i v e s t r a t e g i e s a s t h e l e s s o n p r o g r e s s e d . M o s t s t u d e n t s t e n d e d t o u s e m o r e e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s a s t h e l e s s o n u n i t p r o g r e s s e d . T h i s c o u l d h a v e b e e n d u e t o s t u d e n t s b e c o m i n g “ w i s e r “ a b o u t h o w t o l e a r n t h e m a t t e r a n d m o l e c u l e s i n f o r m a t i o n . S t u d e n t s ’ i m p r o v e d s t r a t e g i e s m i g h t a l s o b e a t t r i b u t e d t o t h e c u r r i c u l u m d e s i g n t h a t g u i d e d t h e i r u s e o f m o r e e f f e c t i v e s t r a t e g i e s i n t h e l a t e r l e s s o n s . S t u d e n t s ’ w h o u s e d e f f e c t i v e s t r a t e g i e s w e r e m o r e l i k e l y t o h a v e a t t a i n e d m o s t o f t h e g o a l c o n c e p t i o n s ( r = + 3 8 ) . S t u d e n t s ’ u s e o f a n e f f e c t i v e s t r a t e g y s e e m e d t o b e a m i t i g a t i n g f a c t o r i n s t u d e n t s ’ a b i l i t y t o l e a r n n e w i n f o r m a t i o n , a n d m a y t e n d t o o f f s e t t h e m e c h a n i s m s i n f l u e n c i n g k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i n t h e c l a s s r o o m e v e n t s . T h e c u r r i c u l u m f o r t h e t w o l a t e r l e s s o n s , D i s s o l v i n g , a n d T h e r m a l E x p a n s i o n , s e e m e d t o s u p p o r t t h e u s e c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g g o a l s a n d s t r a t e g i e s . T h e d e f i n i t i o n o f a c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g y i s t h a t s t u d e n t s p a t h e i r n e w i d e a s t o e x p l a i n a n d p r e d i e t r e a l - w o r l d e v e n t s . T h e i n s t r u c t i o n f o r D i s s o l v i n g a n d T h e r m a l E x p a n s i o n t a u g h t t h e s t u d e n t s n e w t o m e t h e l a n g u a g e o f s c i e n c e t o e x p l a i n w h a t h a p p e n e d t o t h e s u b s t a n c e s a n d t h e m o l e c u l e s d u r i n g r e a l - w o r l d e v e n t s s u c h a s s u g a r d i s s o l v i n g , m e t a l e x p a n d i n g , a n d h e a t e d a i r e x p a n d i n g t o f i l l a b a l l o o n . T h e i n s t r u c t i o n t a u g h t s t u d e n t s W t h e s c i e n t i f i c i d e a s a n d w o r d s t o m a k e s e n s e o f r e a l - w o r l d e v e n t s , a n d g u i d e d t h e m t h r o u g h t h e p r o c e s s o f a p p l y i n g t h a t e x p e r i e n c e o f m a k i n g s e n s e . T h e s e l a s t t w o l e s s o n c l u s t e r s s e e m e d t o g u i d e s t u d e n t s i n t h e u s e o f a c o n c e p t u a l c h a n g e s t r a t e g y . ‘ m H fl ' “ ‘ 0 . - , M . . W h e n t h i s s t u d y b e g a n , I b e l i e v e g t n a t s t u d e m s n e e d e d c o n c r e t e fl - w ‘ l fi ’ k ' l - — “ " t h a t t h e t e a c h e r ’ 3 t a l k - h o w s h e e x p l a l n e d M d r e w w c o n c l u s i o n s , a n d p u t 3 2 1 c o r r e c t s c i e n t i f i c w o r d s o n s t u d e n t s ’ _ _ e x p e r i e n c e s f o r t h e m - a w a s a n i m p o r t a n t v _ . . _ . . _ _ p a r t o f t h e i r l s t r u c t i o r L t o e n c o u r a g e k n o w l e d r ' n S o I e x p e c t e d t h a t I m i g h t f i n d t h e s e t w o e v e n t s — c o n c r e t e a c t i v i t i e s a n d t e a c h e r t a l k - - i n f l u e n c i n g k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . A n d t h e y m a y h a v e . I t i s d i f f i c u l t f o r m e t o a s s e r t f r o m t h e r e s u l t s t h a t t h e y d i d n o t i n f l u e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g , o r t h a t t h e y d i d i n f l u e n c e i t e i t h e r . T h e r e w e r e o p p o r t u n i t i e s i n b o t h l e s s o n c l u s t e r s f o r s t u d e n t s t o h a v e c o n c r e t e e x p e r i e n c e s . A n d t h e t e a c h e r ’ s t a l k p r o v i d e d c l o s u r e , c o n s e n s u s , a n d g a v e t h e s t u d e n t s w o r d s t h e y c o u l d p u t o n t h e i r e x p e r i e n c e s t o e x p l a i n e v e n t s . T h e r e s u l t s a r e t h e s a m e f o r t h e o t h e r c l a s s r o o m e v e n t s t h a t I s u p p o s e d m i g h t i n f l u e n c e k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . M o s t o f t h e s e e l e m e n t s w e r e p r e s e n t t o s o m e d e g r e e i n b o t h l e s s o n s , s o i t w a s d i f f i c u l t t o t e a s e o u t a n y d i f f e r e n c e s h e r e a n d s a y o n e w a y o r a n o t h e r t h a t a n y d i s t i n c t f e a t u r e s o f t h e c l a s s r o o m d i a l o g u e h a d a n e f f e c t o r n o n - e f f e c t o n l e a r n i n g . I t i s l i k e l y t h e y d i d e f f e c t l e a r n i n g , b u t i c o u l d n o t l o c a t e a n y s p e c i f i c e v i d e n c e f o r o n e k i n d o f c l a s s r o o m d i a l o g u e b e i n g a n y m o r e c l o s e l y a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g t h a n a n y o f t h e o t h e r s , e x c e p t f o r s t u d e n t s ’ c r o s s - d i a l o g u e . S t u d e n t s h a d t w i c e a s m a n y o p p o r t u n i t i e s f o r c r o s s - d i a l o g u e a c t i v i t y s t r u c t u r e i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r . H e r e w a s t h e s u r p r i s e : T h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e t w o l e s s o n s w e r e s o m i n u t e , t h a t a n i m p o r t a n t p i e c e o f i n s t r u c t i o n t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g w a s m a d e e v i d e n t . T h e s e fi n d i n g s w e r e b a s e d o n t h e e v i d e n c e t h a t a l l o t h e r c l a s s r o o m e v e n t s b e i n g s i m i l a r , t h e a c t i v i t i e s a n d w r i t i n g t a s k s w e r e d i f f e r e n t i n t h e D i s s o l v i n g l e s s o n c l u s t e r — s t u d e n t s h a d m o r e o p p o r t u n i t i e s f o r e x p l a i n i n g , w r i t i n g , a n d c r o s s - d i a l o g u e . T h e s e d i f f e r e n c e s m i g h t h a v e c o n t r i b u t e d t o b e t t e r l e a r n i n g . S t u d e n t s m i g h t h a v e n e e d e d c o n c r e t e e x p e r i e n c e s w i t h t h e n e w i d e a s , a n d t e a c h e r ’ s t a l k t o h e l p 3 2 2 t h e m p u t w o r d s w i t h t h o s e e x p e r i e n c e , b u t t h e e x p e r i e n c e s m i g h t h a v e n e e d e d t o b e d i r e c t l y r e l a t e d t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a b o u t t h e c o n c e p t s , a n d d i r e c t l y r e l a t e d t o t h e g o a l c o n c e p t i o n s t h e s t u d e n t s n e e d e d t o l e a r n . A n d b e y o n d t h a t , s t u d e n t s m i g h t h a v e n e e d e d o p p o r t u n i t i e s t o p r a c t i m t h e w o r d s t h a t t h e i r t e a c h e r ( o r t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y ) h a d p l a c e d o n t h e i r e x p e r i e n c e s . I t d i d n o t s e e m t o b e e n o u g h t h a t t h e t e a c h e r s a i d i t : T h e s t u d e n t s m a y a l s o h a v e n e e d e d t o s a y i t , a n d p r a c t i c e e x p l a i n i n g t h e i r n e w i d e a s i n n e w c o n t e x t s w i t h n e w p r o b l e m s . T h i s s t u d y s h o w e d t h a t s t u d e n t s w h o r e s t r u c t u r e d t h e i r k n o w l e d g e a n d u n d e r s t o o d t h e g o a l c o n c e p t i o n s w e r e m o r e l i k e l y t o h a v e u s e d a n e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y . m u m t o c l a s s r o o m d i a l o g u e e v e n t s , s t u d e n t s m i g h t h a v e n e e d e d t o b e e n g a g e d a n d p e r s u a d e d t o u s e e f f e c t i v e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . I n s t r u c t i o n t h a t s e e m e d t o e n c o u r a g e t h a t e n g a g e m e n t a n d p r o d u c t i v e t h i n k i n g i n v o l v e s s t u d e n t s i n a c t i v i t i e s t h a t w e r e d i r e c t l y r e l a t e d t o t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s o f t h e l e s s o n , a n d p r o v i d e d t h e m w i t h t h e w o r d s t o e x p l a i n a n d p r a c t i e e a p p l y i n g a n d e x p l a i n i n g . S t u d e n t s w e r e b e t t e r a b l e t o e x p l a i n a n d m a k e m e a n i n g f u l u s e o f t h e i r k n o w l e d g e o f d i s s o l v i n g t h a n t h e y w e r e t h e i r k n o w l e d g e a b o u t p u r e a n d m i x t u r e s . C O N T R I B U T I O N S O F T H E S T U D Y T h i s s t u d y c o n t r i b u t e s t o t h e b o d y o f c o n c e p t u a l c h a n g e l i t e r a t u r e b y s u p p o r t i n g t h o s e s t u d i e s t h a t h a v e s h o w n t h a t c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g i s d i f f i c u l t f o r s t u d e n t s t o a c c o m p l i s h , e v e n u n d e r c o n d i t i o n s o f g o o d i n s t r u c t i o n . T h e r e s u l t s s u p p o r t t h e s t u d i e s t h a t h a v e s u g g e s t e d t h a t c o n c e p t u a l c h a n g e i s a d e v e l o p m e n t a l p r o c e s s t h a t t a k e s t i m e . T h i s r e s e a r c h a l s o s u p p o r t s w h a t L e e , E i c h i n g e r , A n d e r s o n , a n d B l a k e s l e e ( 1 9 9 0 ) f o u n d w i t h r e g a r d t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s , a n d s t u d e n t s r e s u l t a n t l e a r n i n g 3 2 3 a f t e r t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s u n i t . T h e s t u d e n t s i n t h i s s t u d y h a d s i m i l a r c o n c e p t i o n s b e f o r e a n d a f t e r i n s t r u c t i o n a s t h o s e i n L e e a n d h e r c o l l e a g u e s ’ s t u d i e s . T h e s t u d y a l s o s u p p o r t s a n d c o n t r i b u t e s t o t h e c o n c e p t u a l c h a n g e l i t e r a t u r e b y d e m o n s t r a t i n g t h a t s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s a r e u s e f u l f o r s t u d y i n g a n i n d i v i d u a l ’ s c o n c e p t u a l u n d e r s t a n d i n g a n d s c h e m e c h a n g e s . S e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s h a d p r e v i o u s l y b e e n u s e d o n l y f o r s u b j e c t s ’ v e r b a l s t a t e m e n t s . T h i s ' s t u d y s h o w e d t h a t s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s m i g h t a l s o b e u s e f u l f o r s t u d y i n g s u b j e c t s ’ w r i t t e n s t a t e m e n t s . T h e r e i s s u p p o r t f r o m t h i s s t u d y f o r t h e c o n c e p t u a l c h a n g e t e a c h i n g s t u d i e s t h a t s h o w e d t h e n e e d t o c o n f r o n t s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e o r r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s a n d e n g a g e s t u d e n t s i n a c t i v i t i e s r e l a t e d t o t h o s e c o n c e p t i o n s a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s ( R o t h , A n d e r s o n a n d S m i t h , 1 9 8 6 ; M i n s t r e l l , 1 9 8 4 ) . T h e r e i s a l s o s u p p o r t f o r t h e w r i t i n g s t u d i e s t h a t s h o W e d t h a t ' s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g o f c o n t e n t c a n i n t e r f e r e w i t h t h e i r a b i l i t y t o w r i t e t h e i r i d e a s ( A m m o n & A m m o n , 1 9 8 7 ) . F o r e x a m p l e , s t u d e n t s i n t h i s s t u d y r e p o r t e d t h a t w h e n t h e y w e r e u n s u r e o f t h e c o n t e n t t h e y h a d d i f f i c u l t y w r i t i n g a b o u t i t . F u r t h e r m o r e , t h e r e s u l t s s u p p o r t s t u d i e s t h a t h a v e s h o w n t h a t W 9 3 ‘ 1 " } h e l g s t u a n e r & A p p l e b e e , 1 9 8 7 ) . I n t h i s s t u d y , i n c r e a s e d w r i t i n g w a s u s e d t o e x p l a i n t h a t w h a t s t u d e n t s a c c o m p l i s h e d d u r i n g o n e l e s s o n c l u s t e r a p p e a r e d t o i n f l u e n c e t h e i r a b i l i t y t o r e m e m b e r h o w t o e x p l a i n t h e c o n c e p t s . ‘ T h i s s t u d y c o n t r i b u t e s t o t h e c u r r e n t b o d y o f s c i e n c e l e a r n i n g r e s e a r c h b y s h o w i n g t h a t s t u d e n t s ’ l a n g u a g e e x p e r W t b e a n i m p o r t a n t E ” o f W I c h a n g e . L a w x p e r i e n n e s p r o v i d e s t u d e n t s w i t h t h e n . . . M — — . . . . _ - " ' " " - - v — - - - . M “ a s . . . . _ “ N N " \ _ 3 2 4 p g c t i c e f o r a p p l y i n g t h e N E W “ v e r b e l i n t e r a c t i o n w i t h ” p e e r s . , I M P L I C A T I O N S F O R R E S E A R C H O n e o f t h e p u r p o s e s o f t h i s s t u d y w a s t o f i n d t h e m e c h a n i s m s t h a t c o u l d b e a s s o c i a t e d w i t h k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g . A s d e f i n e d i n C h a p t e r 1 a n d 2 , t h e m e c h a n i s m s f o r k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a r e t h o s e e x t e r n a l e v e n t s t h a t o c c u r i n a n i n d i v i d u a l ’ s e x p e r i e n c e t h a t t r i g g e r s s o m e i n t e r n a l c h a n g e i n t h e i r t h i n k i n g . E v e n t h o u g h I w a s a b l e t o f i n d c e r t a i n k i n d s o f c l a s s r o o m a c t i v i t i e s t h a t h e l p e d s t u d e n t s e n g a g e i n m o r e e f f e c t i v e s c i e n c e l e a r n i n g , s u c h a s t h e a c t i v i t i e s d i r e c t l y r e l a t e d t o t h e g o a l c o n c e p t i o n s , i t i s s t i l l d i f f i c u l t t o p i n p o i n t d i r e c t l y t h e m e c h a n i s m s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g a s a r e s u l t o f t h i s s t u d y . F u t u r e s t u d i e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g m e c h a n i s m s m i g h t b e m o r e f r u i t f u l i f s t u d e n t s w e r e f o l l o w e d i n c a s e s t u d y - l i k e a n a l y s e s , u s i n g t h e i r w r i t i n g a n d v e r b a l s t a t e m e n t s t o u n d e r s t a n d t h e i r t h i n k i n g p r o c e s s e s , a t a v e r y c l o s e l e v e l d u r i n g a n i n s t r u c t i o n a l u n i t - t a l k i n g t o t h e m b e f o r e a l e s s o n , d i r e c t l y a f t e r a l e s s o n , l e t t i n g t h e m s t u d y a n d w r i t e , a n d d e b r i e f i n g t h e m a g a i n a b o u t t h e i r t h i n k i n g b e f o r e t h e n e x t l e s s o n , a n d s o o n . F u t u r e r e s e a r c h n e e d s t o o b s e r v e i n s t r u c t i o n t h a t e n g a g e s s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s i n c o n c r e t e a c t i v i t i e s d i r e c t l y r e l a t e d t o t h o s e i d e a s . T h i s r e s e a r c h s h o u l d o b s e r v e s t u d e n t s u s i n g w o r d s t o e x p l a i n a n d p r a c t i c e e x p l a i n i n g t h e i r e x p e r i e n c e s t o p r o v i d e m o r e s u p p o r t f o r t h e s e t e c h n i q u e s a s e f f e c t i v e p i e c e s o f i n s t r u c t i o n . A m o d i f i e d v e r s i o n o f t h e P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s l e s s o n c l u s t e r c o u l d b e t e s t e d a g a i n s t t h e c u r r e n t v e r s i o n . T h e m o d i f i e d v e r s i o n w o u l d h a v e n e w a c t i v i t i e s , o r p a r t s o f a c t i v i t i e s t h a t h e l p s s t u d e n t s a d d r e s s t h e i r c o n c e p t i o n s o f ' p u r e " a n d " n o n - 3 2 5 m a t t e r " , a n d p r o v i d e s t h e m w i t h t h e d e f i n i t i o n s i n s c i e n t i f i c t e r m s t o a p p l y a n d e x p l a i n i n n e w c o n t e x t s . T h i s m i g h t c o n f i r m t h a t t h e a d d i t i o n o f d i r e c t l y r e l a t e d c o n c r e t e a c t i v i t i e s , a n d t h e l a n g u a g e t o t a l k a b o u t t h e m , i s m o r e e f f e c t i v e f o r s u p p o r t i n g s t u d e n t s ’ l e a r n i n g . I t m i g h t b e i n t e r e s t i n g t o o b s e r v e l e a r n i n g t h a t r e s u l t s f r o m t h e D i s s o l v i n g l e s s o n w i t h m o r e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o a p p l y t h e i r i d e a s a n d s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n s i n n e w c o n t e x t s w i t h s o l u t i o n s o t h e r t h a n s u g a r a n d w a t e r . F u r t h e r r e s e a r c h u s i n g w r i t i n g t o u n d e r s t a n d s t u d e n t s ’ t h i n k i n g p r o c e s s e s s h o u l d b e u n d e r t a k e n t o f u r t h e r t e a s e o u t t h e c o n d i t i o n s u n d e r w h i c h s t u d e n t w r i t i n g i s a v a l i d i n d i c a t o r o f s t u d e n t s ’ t h i n k i n g , a n d w h e n i t i s n o t . W e a l r e a d y k n o w t h a t t h e d i f f i c u l t y o f t h e c o n t e n t , a n d t h e d i f f i c u l t y o f t h e w r i t i n g t a s k , c a n i n t e r f e r e w i t h s t u d e n t s ’ a b i l i t i e s t o w r i t e t h e i r i d e a s . W h a t o t h e r v a r i a b l e s d o w e n e e d t o b e a w a r e o f w h e n w e u s e s t u d e n t w r i t i n g a s a n i n d i c a t o r o f s t u d e n t p r o g r e s s ? A n d h o w c a n t e a c h e r s t e l l i f s t u d e n t s a r e a b l e t o e x p r e s s t h e i r i d e a s i n w r i t i n g a n d w h e n t h e y c a n n o t ? W h a t o t h e r m e a n s a r e a v a i l a b l e t o t e a c h e r s t o u n d e r s t a n d s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s ? H o w m u c h c a n w r i t i n g i n s c i e n c e h e l p s t u d e n t s m a k e s e n s e o f t h e i n f o r m a t i o n ? I n t h i s s t u d y s t u d e n t s w r o t e t h e i r i d e a s a b o u t e x p l a n a t i o n s f o r s c i e n t i f i c p h e n o m e n a , w r o t e p l a n s a n d a n s w e r e d q u e s t i o n s a b o u t t h e n e w i n f o r m a t i o n . S o m e t e a c h e r s a r e n o w h a v i n g s t u d e n t s w r i t e a b o u t t h e i r s c i e n c e i d e a s i n d i a l o g u e j o u r n a l s , i n w h i c h t h e t e a c h e r r e s p o n d s t o s t u d e n t s ’ t h o u g h t s ( R o t h 8 . R o s e e n , 1 9 9 0 ; S t a t o n , 1 9 8 2 , 1 9 8 8 ) . T e a c h e r s a r e a l s o b e g i n n i n g t o p r o v i d e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o c r o s s - d i a l o g u e i n g r o u p s a b o u t t h e i r l e a r n i n g . R e s e a r c h t h a t o b s e r v e s s t u d e n t s ’ a t t e m p t s t o m a k e s e n s e o f n e w s c i e n c e i n f o r m a t i o n t h r o u g h w r i t i n g a n d o t h e r f o r m s o f l a n g u a g e i n t h e 3 2 6 c l a s s r o o m m i g h t h e l p s u p p o r t t h e i m p o r t a n c e f o r s t u d e n t s ’ u s e o f l a n g u a g e i n v a r i o u s f o r m s a s t h e y l e a r n t o u s e n e w s c i e n t i f i c i n f o r m a t i o n a n d m a k e i t t h e i r R e s e a r c h t h a t c o n t i n u e s t o f o l l o w s t u d e n t s l o n g i t u d i n a l l y a c r o s s t h e i r k n o w l e d g e d e v e l o p m e n t a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s i n s c i e n c e t h r o u g h m i d d l e s c h o o l , h i g h s c h o o l a n d c o l l e g e w o u l d b e i n t e r e s t i n g a n d m i g h t s h e d m o r e l i g h t o n h o w i m p o r t a n t s t u d e n t s ’ e x p e r i e n c e w i t h t h e s u b j e c t m a t t e r i s d u r i n g t h e i r s i x t h g r a d e s c i e n c e l e s s o n s . I M P L I C A T I O N S F O R T E A C H I N G A N D T E A C H E R E D U C A T I O N I e a e n j n g . T h e r e a r e s e v e r a l i d e a s f o r t e a c h i n g t h a t a r i s e f r o m t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y . F i r s t a r e t h e i m p l i c a t i o n s t h a t w r i t i n g h a s f o r s t u d e n t l e a r n i n g , s e c o n d t h e i m p l i c a t i o n s f o r t e a c h e r a s s e s s m e n t o f s t u d e n t l e a r n i n g i n t h e s c i e n c e c l a s s r o o m , a n d t h i r d , t h e i m p l i c a t i o n s f o r w a y s t o p r o v i d e s t u d e n t s w i t h o p p o r t u n i t i e s t o e x p r e s s t h e i r n e w i d e a s a n d r e u s e t h e m i n n e w c o n t e x t s . T h i s s t u d y s h o w e d t h a t t e a c h e r s c a n f i n d o u t w h a t s t u d e n t s m i g h t b e t h i n k i n g a b o u t a c o n c e p t b y h a v i n g s t u d e n t s w r i t e a b o u t t h e c o n c e p t . S o m e o f t h e e f f e c t i v e a c t i v i t i e s o f t h e D i s s o l v i n g l e s s o n w e r e a c t i v i t i e s w h e r e s t u d e n t s p r a c t i c e d w r i t i n g g o o d s c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n s , a n d r e f l e c t i n g o n w h a t t h e y w r o t e t o o b s e r v e h o w w e l l t h e y h a d d o n e , l e a r n i n g t o s e l f - e v a l u a t e a n d s e l f - r e g u l a t e t h e i r l e a r n i n g . B e l o w a r e s u g g e s t i o n s o f w a y s t e a c h e r s m i g h t u s e w r i t i n g i n s c i e n c e c l a s s e s t o s u p p o r t s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g : y ( 1 ) T e a c h e r s c a n u s e s t u d e n t w r i t i n g t o a s s e s s s t u d e n t s ’ r e a l - w o r l d a n d a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s a b o u t t h e s c i e n c e t o p i c b e f o r e i n s t r u c t i o n b e g i n s . T h i s c a n h e l p t h e t e a c h e r p l a n i n s t r u c t i o n t h a t w i l l d i r e c t l y r e l a t e t o s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g s , a n d t h e g o a l s f o r t h e i r l e a r n i n g . Q J o u r n e l w r i t i n g o r l e a r n i n g M 3 2 7 m ' w e 3 9 : 9 2 : 1 9 ; s t a m e n s — m m m w m a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s . T h i s w r i t i n g c a n a l s o i n f o r m t h e t e a c h e r o f t h e v a r i o u s i n i t i a l c o n c e p t i o n s t h a t s t u d e n t s m i g h t h a v e . ( 2 ) O n c e t e a c h e r s h a v e o u t l i n e d t h e g o a l c o n c e p t i o n s f o r s t u d e n t s ’ l e a r n i n g , t h e y c a n h a v e s t u d e n t s p e r i o d i c a l l y w r i t e a b o u t t h e c o n c e p t s i n n e w a n d n o v e l s i t u a t i o n s , t o s e e h o w t h e s t u d e n t s a r e m a k i n g s e n s e o f t h e n e w i n f o r m a t i o n a s i t r e l a t e s t o t h e i r r e a l - w o r l d c o n c e p t i o n s , a n d s e e i f t h e y a r e u s i n g s c i e n t i f i c l a n g u a g e f o r t h e i r e x p l a n a t i o n s . T h i s i s a n o t h e r p l a c e w h e r e s t u d e n t s ’ w r i t i n g i n j o u r n a l s c o u l d b e u s e d t o h e l p s t u d e n t s w r i t e a n d t a l k a b o u t t h e i r n e w i d e a s fi l e i n g t h i s w r i t i n g , t h e t e a c h e r c a n g e t a p i c t u r e o f ” w k _ ‘ s t u d e n t t h i n k i n g a n d t h e e f f g c t i v e n e s s o f h e r l e s s o n s o v e r t i m e . v M W . . . » . . - - — - « w e - . . . . . . . _ . M . u . W M ( 3 ) T e a c h e r s c a n u s e w r i t i n g f o r s t u d e n t s t o 9 7 2 9 3 1 9 2 3 ? ? n g t h e i r n e w i d e a s fl . . . \ ‘ - ” . w w t o w a n d p r e d i c t r e a l - w o r l d p h e n o m e r i e . T h i s w r i t i n g c a n t h e n b e u s e d M m m fl ’ f o r s t u d e n t s t o m a k e p r e s e n t a t i o h s v t o t h e c l a s s , o r t o t h e i r s m a l l g r o u p s , a l l o w i n g t h e m o n e m o r e a v e n u e f o r W p r a c t i c e o f t h e i r n e w i d e a s . M ( 4 ) T e a c h e r s c a n u s e s t u d e n t w r i t i n g f o r e s t a b l i s h i n g c o n s e n s u s a n d c l o s u r e , b y h a v i n g s t u d e n t s w r i t e w h a t t h e y t h i n k i s t h e g e n e r a l r u l e , o r t h e m a i n p o i n t , t h e n h a v i n g s t u d e n t s s h a r e t h e i r w r i t i n g , w i t h t h e t e a c h e r s e r v i n g t o e m p h a s i z e t h e u s i n g s c i e n t i f i c l a n g u a g e f o r t h e i r e x p l a n a t i o n s a n d e x p r e s s i o n s . W h e n t e a c h e r s u s e s t u d e n t s ’ w r i t i n g t o a s e s s t h e i r l e a r n i n g , t h e r e a r e i m p o r t a n t i m p l i c a t i o n s f o r t e a c h e r s ’ a b i l i t y t o g u a g e l e a r n i n g , a n d t h e i r u s e o f t e a c h i n g t i m e . U s i n g s t u d e n t w r i t i n g t o a s s e s t h e i r i d e a s n e e d s t o b e s u p p o r t e d w i t h o t h e r m e a n s o f p r o b i n g s t u d e n t s ’ u n d e r s t a n d i n g s , a s w a s d e m o n s t r a t e d i n t h i s s t u d y . T e a c h e r s n e e d t o a s k s t u d e n t s v e r b a l q u e s t i o n s , l i s t e n t o s t u d e n t s ’ q u e s t i o n s , a n d l i s t e n t o w h a t s t u d e n t s s a y t o o n e a n o t h e r t o h e l p a s s e s s s t u d e n t u n d e r s t a n d i n g s . R e a d i n g s t u d e n t s ’ w r i t i n g r e q u i r e s m o r e 1 1 3 7 ; . — 3 2 8 t i m e t h a n m a n y t e a c h e r s h a v e a v a i l a b l e g i v e n t h e i r p r e s e n t s c h e d u l e s . W i t h 9 0 s t u d e n t s i n h e r s i x t h g r a d e , i t w o u l d b e d i f f i c u l t f o r t h e t e a c h e r i n t h i s s t u d y t o r e a d e v e r y t h i n g e v e r y s t u d e n t w r o t e e v e r y e v e n i n g a f t e r d i n n e r . T h e r e m i g h t b e o t h e r w a y s t o a p p r o a c h t h i s e n o r m o u s t a s k , a n d w e t e a c h e r s n e e d t o b e g i n t h i n k i n g o f c r e a t i v e w a y s t o h a n d l e t h e p a p e r l o a d w h e n w e a s k o u r s t u d e n t s t o d o m o r e w r i t i n g . W e m i g h t h a v e s t u d e n t s i n d i f f e r e n t c l a s s e s w r i t e o n d i f f e r e n t d a y s . R a t h e r t h a n r e a d i n g e v e r y t h i n g , w e c a n s p o t c h e c k s t u d e n t s ’ w r i t i n g f o r t h e i r i d e a s . W e c a n h a v e s t u d e n t s r e a d a n d r e s p o n d t o o n e a n o t h e r s ’ w r i t t e n i d e a s , a n d g e t f e e d b a c k o c c a s i o n a l l y f r o m p e e r s r a t h e r t h a n f r o m t e a c h e r s . I t w i l l b e i n d e e d a c h a l l e n g e t o f i n d n e w w a y s t o m a n a g e t h e h e a v y r e a d i n g l o a d , i f t e a c h e r s b e g i n t o u s e m o r e w r i t i n g i n t h e t e a c h i n g o f s c i e n c e . T h e r e a r e i m p l i c a t i o n s f r o m t h i s s t u d y f o r c l a s s r o o m l e s s o n e v e n t s , a s w e l l . F r o m t h e r e s u l t s c o m p a r i n g t h e t w o l e s s o n s c l u s t e r s , t h e D i s s o l v i n g l e s s o n f o r m a t s e e m e d m o s t s u p p o r t i v e o f s t u d e n t s ’ c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g . T h i s l e s s o n c o n t a i n e d m a n y o f t h e f e a t u r e s s u g g e s t e d b y R o t h , A n d e r s o n , a n d S m i t h ( 1 9 8 6 ) , a n d M i n s t r e l l ( 1 9 8 4 ) a s n e c e s s a r y p a r t s o f e f f e c t i v e t e a c h i n g f o r c o n c e p t u a l c h a n g e . T h e f e a t u r e s t h e y m e n t i o n e d t h a t w e r e p a r t i c u l a r l y e v i d e n t f o r e f f e c t i v e n e s s i n t h i s s t u d y a r e t h i n g s t h a t t e a c h e r s c a n a t t e m p t t o i n c o r p o r a t e i n t h e i r l e s s o n s : I ( 1 ) E l i c i t s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n c h ‘ h a I l e n g e t h e m , a n d b e a w a r e o f “ a “ “ I ‘ - h o w t h e s e c o n c e p t i o n s m i g h t i n f l u e n c e s t u d e n t s ’ r e s p o n s e s . S m a l l g r o u p d i s c u s S i o n s c a n p r o V I d e s o m e o f t h e s e p r a c t i c e c h a l l e n g e s . ( 2 ) . P r o v i d e e e x e r a l a c t i v i t i e s , a n d o t h e r e x p e r i e n c e s t h a t a r e d i r e c t l y r e l a t e d t o s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s ; m a k e . t h e m f i r s t h a n d , a n d c o n c r e t e ; ‘ a n d r e l a t e t h e m t o t h e g o a l c o n c e p t i o n s . S t u d e n t s c a n p e r f o r m a n d d i s c u s s 3 2 9 t h e a c t i v i t i e s W W s t o u s e l a n g u a g e a s t h e y a t t e m p t a n m — < . _ r . - l ~ ~ , . . a - - t o u n d e r s t a n d t h e n e w i n f o r m a t i o h w ( r — W m * M , _ _ _ _ _ . . « - ( 3 ) P r o v i d e s t u d e n t s w i t h t h e w o r d s t o p u t t h e i r e x p e r i e n c e s i n t o s c i e n t i f i c l a n g u a g e t h a t t h e y c a n u n d e r s t a n d , t h a t i s s c i e n t i f i c a l l y a c c e p t a b l e , t h e n g i v e t h e m o p p o r t u n i t i e s t o p r a c t i c e u s i r ; g , t h e s e w o r d s t o e x p W i c t n e w " M a g - p " o p p o r t u n i t i e s t fl n h e i r t h i n k i n g . ( 4 P r o v i d e s t u d e n t s w i t h r e p e a t e d o p p o r t u n i t i e s t o r e u s e t h e i r n e w i d e a a r g u m e n t s , r e v i e w t h e m , a n d a p p l y t h e m i n n e w c o n t e x t s . W h t i h g j e j l e e t i n g , - _ a h d t a l k i n g a b o u u d e a s j n s m e I L g r o u p s 3 0 9 1 0 9 w h e I e e l a s s p r o v i d e s i m p o r t a h t o p p o r t u n i t i e s t o r s s t u d e n t u g s p f 9 2 ! ! i d e a a r g u m e n t s . A n i m p o r t a n t p a r t o f t h e s e a c t i v i t i e s a n d s t u d e n t s t ' u s e m i g h t b e s t u d e n t s ’ o l t e e t o d i s c u s s t h e i r _ i d e a s K I W I I I I t h e ‘ r s , h e D i s s o l v i n g l e s s o n p r o v i d e d s e v e r a l o p p o r t u n i h t i e s f o r S t u d e n t s t o I s . — a m t ; W o r k i n g i n s m a l l g r o u p s m i g h t p r o v i d e s t u d e n t s w i t h m e a n i n g f u l s h a r e t h e i r e x p l a n a t i o n s w i t h o n e a n o t h e r , l i s t e n t o t h e i r o w n w o r d s , t h e w o r d s / . 5 » \ o f o t h e r s , a n d u s e b o t h t o c o n s t r u c t n e w m e a n i n g s a n d e x p l a n a t i o n . T h e e m n t s w r o t e a n d d l s c u s s e d w e r e p a r t o f t h e i r l a n g u a g e a t t h e p o s t t e s t , s h o w i n g t h a t s t u d e n t s ’ u s e o f l a n g u a g e m i g h t h a v e i n f l u e n c e d m o r e s u c c e s s f u l l e a r n i n g f o r t h e m . T e a c h e r s c a n p r o v i d e m o r e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t s t o d i s c u s s t h e i r i d e a s i n s m a l l g r o u p s , a n d t o p r e s e n t t h e i r i d e a s m u t t o t r e m a t m e s l a s s N T h i s l i s t o f r e c o m m e n d a t i o n s s u g g e s t s w a y s t e a c h e r s c a n u s e w r i t i n g a n d c r o s s - d i a l o g u e i n t h e i r s c i e n c e c l a s s r o o m t o e n h a n c e t h e i r u n d e r s t a n d i n g o f . s t u d e n t t h i n k i n g , a n d ' e n c O u r a g e s t u d e n t s t o e n g a g e i n m o r e c o n c e p t u a l c h a n g e k i n d s o f l e a r n i n g s t r a t e g i e s . ' B y p r o p o s i n g t h i s l i s t o f r e c o m m e n d a t i o n s , t h i s r e s e a r c h e r p r o p o s e s , a l s o , t h a t t e a c h e r s m a y n e e d t o 3 3 0 c h a n g e t h e s t r u c t u r e o f t h e i r C l a s s r o o m t i m e , a n d t h e k i n d s o f t i m e t h e y s p e n d r e v i e w i n g s t u d e n t s ’ p r o g r e s s . C l a S s r o o m t i m e w i l l n e e d t o b e r e s t r u c t u r e d s o t h a t t e a c h e r s s p e n d l e s s t i m e i n t r i a d i c d i a l o g u e o r t e x t d i a l o g u e , a n d t e a c h e r m o n o l o g u e t h a n t h e y d o n o w , a n d s p e n d m o r e c l a s s r o o m t i m e h a v i n g s t u d e n t s w r i t e , r e f l e c t , a n d t a l k a b o u t t h e i r i d e a s i n p e e r g r o u p s . T e a c h e r s w i l l l i k e l y h a v e t o t e a c h t h e i r s t u d e n t s h o w t o b e h a v e a c c o r d i n g t o t h e s o c i a l n o r m s o f g r o u p b e h a v i o r t o m a k e t h e g r o u p i n t e r a c t i o n s f r u i t f u l . A s i n t h i s s t u d y , s t u d e n t s w i l l n e e d t o b e r e m i n d e d f r o m t i m e t o t i m e a b o u t t h e s o c i a l n o r m s . A l l o f t h e s e a c t i v i t i e s - « h a v i n g s t u d e n t s w r i t e , s p e a k t o o n e a n o t h e r , r e a d i n g s t u d e n t s ’ w r i t i n g , a n d l i s t e n i n g t o t h e i r v e r b a l i z a t i o n s - t a k e a l o t o f t i m e . A s k a n y t e a c h e r w h o h a s i n t e g r a t e d p e e r g r o u p w o r k i n t h e i r c l a s s r o o m a n d t h e y w i l l t e l l o f t h e i n c r e a s e d t i m e n e c e s s a r y t o c o v e r t h e s a m e a m o u n t o f c u r r i c u l u m t h e y c o U l d c o v e r i n a m o n o l o g u e - t r i a d i c d i a l o g u e a c t i v i t y s t r u c t u r e d c l a s s r o o m . B u t s t u d e n t s d o n o t l e a r n a n y b e t t e r j u s t l i s t e n i n g t o t h e t e a c h e r ’ s ' d i a l o g u e , a s w a s s h o w n i n t h i s a n d n u m e r o u s o t h e r s t u d i e s ( o f . M i n s t r e l l , 1 9 8 4 ) , s o c o v e r i n g a l a r g e r a m o u n t o f c u r r i c u l u m d o e s n o t t r a n s l a t e t o s t u d e n t s ’ l e a r n i n g a l a r g e r a m o u n t . S t u d e n t s ’ l e a r n i n g , a s i n d i c a t e d i n t h i s s t u d y , s e e m e d m o r e e f f e c t i v e w h e n t h e y c o u l d ( 1 ) p a r t i c i p a t e i n a c t i v i t i e s r e l a t e d t o t h e c o n c e p t i o n s ; a n d ( 2 ) w r i t e , r e f l e c t a n d t a l k a b o u t t h e i r n e w i d e a s . T e a c h e r s a n d c o m m i t t e e s w h o d e t e r m i n e s t u d e n t s ’ c u r r i c u l u m m a y h a v e t o s e t t l e f o r l e s s c u r r i c u l u m c o v e r a g e t o g e t b e t t e r d e p t h o f u n d e r s t a n d i n g . \ / ' ' I n a c h e u d u c a t i o n . F i r s t , t e a c h e r e d u c a t i o n c o u r s e s w i l l n e e d t o h e l p p r e - s e r v i c e t e a c h e r s u n d e r s t a n d . t h e i m p o r t a n c e o f s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s f o r t h e i r l e a r n i n g . T h e y w i l l n e e d s t r a t e g i e s f o r d i s c o v e r i n g a n d c o n f r o n t i n g s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s . T h e y w i l l a s l o n e e d s t r a t e g i e s f o r 3 3 1 d e V i s i n g a c t i v i t i e s t h a t w i l l d i r e c t l y r e l a t e t o b o t h t h e s t u d e n t s ’ i n i t i a l c o n c e p t i o n s a n d t h e g o a l c o n c e p t i o n s . T h e n , o n c e t h e y h a v e p l a n n e d a c t i v i t i e s , p r o - s e r v i c e t e a c h e r s n e e d h e l p d e v i s i n g w a y s t h a t t h e i r s t u d e n t s c a n u s e l a n g u a g e t o a s s i s t t h e m i n m a k i n g s e n s e o f t h e n e w i n f o r m a t i o n a n d t h e a c t i v i t i e s . S e c o n d , p r o - s e r v i c e t e a c h e r s w i l l n e e d t o b e c o m m i t t e d t o t h e i m p o r t a n c e o f s t u d e n t s ’ u s i n g w r i t t e n a n d v e r b a l l a n g u a g e t o l e a r n . I n a d d i t i o n , t h e y w i l l n e e d h e l p w i t h s t r a t e g i e s f o r p r o v i d i n g c r e a t i v e a n d u n i q u e o p p o r t u n i t i e s f o r t h e i r s t u d e n t s t o u s e w r i t t e n a n d v e r b a l l a n g u a g e a s t h e y a t t e m p t t o u s e t h e n e w i d e a s . P r e - s e r v i c e t e a c h e r s m a y a l s o n e e d h e l p u n d e r s t a n d i n g t h e s o c i a l n o r m s o f g r o u p b e h a v i o r , w h a t t o e x p e c t w h e n s t u d e n t s e n g a g e i n g r o u p l e a r n i n g , a n d h o w t o m o n i t o r a n d m a k e p r o d u c t i v e t h e i r s t u d e n t s ’ g r o u p i n t e r a c t i o n s . ’ I F u r t h e r , p r e - s e r v i o e t e a c h e r s m a y n e e d h e l p w i t h s t r a t e g i e s f o r g u i d i n g s t u d e n t s i n u s i n g c o n c e p t u a l c h a n g e s t r a t e g i e s o f l e a r n i n g , s o t h e i r s t u d e n t s l e a r n t o l e a r n w h e n e n c o u n t e r i n g n e w s c i e n c e c o n c e p t s . P r e - s e r v i o e t e a c h e r s m a y n e e d h e l p s t r u c t u r i n g t h e i r o w n c l a s s r o o m s s o t h e y c a n p l a n a n d i m p l e m e n t l e s s o n s w i t h o u t r e v e r t i n g t o p r i m a r i l y t e a c h e r m o n o l o g u e a n d t r i a d i c d i a l o g u e . L i k e t h e s t u d e n t s i n t h i s s t u d y , i t m i g h t n o t b e e n o u g h t h a t t h e p r e - s e r V i c e f a c u l t y ' t e l l ” t h e p r o - s e r v i c e s t u d e n t s h o w t o a c c o m p l i s h t h e s t r a t e g i e s w i t h t e a c h e r m o n o l o g u e a n d t r i a d i c ' d i a l o g u e . P r o - s e r v i c e t e a c h e r s m a y a l s o n e e d c o n c r e t e a c t i v i t i e s t h a t r e l a t e t o t h e i r i n i t i a l c o n c e p t i o n s . T h e s e a d v a n c e d s t u d e n t s m a y a l s o n e e d o p p o r t u n i t i e s t o t r y o u t t h e i r n e w i d e a s i n w r i t t e n a n d v e r b a l l a n g u a g e w i t h p e e r s , a n d y o u n g e r s t u d e n t s l i k e t h o s e t h e y w i l l t e a c h . 3 3 2 F i n a l l y , t e a c h e r s c u r r e n t l y t e a c h i n g i n c l a s s r o o m s m a y n e e d a s s i s t a n c e w i t h c h a n g i n g t h e i r s t r a t e g i e s f o r c l a s s r o o m a c t i v i t y s t r u c t u r e s t o p r o v i d e m o r e o p p o r t u n i t i e s f o r s t u d e n t w r i t i n g a n d v e r b a l i n t e r a c t i o n s . T h e r e e x i s t s e v e r a l c o n c e p t u a l c h a n g e m o d u l e s t h a t t e a c h e r s c a n u s e t o a s s i s t t h e m w i t h w e l l - d e s i g n e d i n s t r u c t i o n l i k e t h e i n s t r u c t i o n i n t h i s s t u d y . B u t h a v i n g t h e c u r r i c u l u m a l o n e m a y n o t a s s i s t s t u d e n t s ’ l e a r n i n g . T e a c h e r s m a y n e e d h e l p l e a r n i n g h o w t h e y c a n b e s t m o d e l t h e a p p r o p r i a t e s t r a t e g i e s f o r t h i n k i n g a b o u t s c i e n c e , a n d c o a c h i n g / s c a f f o l d i n g s t u d e n t s a s t h e y t r y t o u s e t h e s t r a t e g i e s ( R o t h 8 . A n d e r s o n , 1 9 9 0 ) , a s t h e t e a c h e r i n t h i s s t u d y d i d d u r i n g D i s s o l v i n g a n d T h e r m a l E x p a n s i o n . E v e n t h o u g h t h e t e a c h e r i n t h i s s t u d y a c c o m p l i s h e d m o d e l i n g , c o a c h i n g a n d s c a f f o l d i n g w i t h t h e c u r r i c u l u m , s h e m a y h a v e f o u n d t h e c h a n g e i n c l a s s r o o m s t r u c t u r e d i f f i c u l t t o m a n a g e . T e a c h e r s w i l l n e e d h e l p l e a r n i n g t o m a n a g e t h e m o r e s t u d e n t - c e n t e r e d l a n g u a g e c l a s s r o o m s t h a t a r e s u g g e s t e d h e r e . I ' F I N A L C O M M E N T S T h e i n s t r u c t i o n i n t h e D i s s o l v i n g a n d T h e r m a l E x p a n s i o n l e s s o n c l u s t e r s s e e m e d t o e n g a g e s t u d e n t s i n t h e k i n d s o f e f f e c t i v e t h i n k i n g t h e y n e e d e d t o p r a c t i c e w i t h c o n c e p t u a l c h a n g e l e a r n i n g s t r a t e g i e s . T h e m e a n s f o r t h i s e n g a g e m e n t m i g h t h a v e b e e n t h e p r a c t i c e s t u d e n t s h a d u s i n g a n d e x p l a i n i n g t h e i r n e w i d e a s a b o u t m o l e c u l a r b e h a v i o r . I f c o n c e p t u a l c h a n g e t h i n k i n g i s o u r g o a l a s t e a c h e r s , t h e n w e n e e d t o t e a c h o u r s t u d e n t s h o w t o u s e c o n c e p t u a l c h a n g e t h i n k i n g , a n d h o w a n d w h e n t o a p p l y s u c h t h i n k i n g . C o n c e p t u a l c h a n g e t h i n k i n g i s a l o f t y g o a l f o r s t u d e n t s ’ l e a r n i n g . W h e n s t u d e n t s u s e c o n c e p t u a l c h a n g e t h i n k i n g , t h e y r e f l e c t o n t h e i r p r i o r k n o w l e d g e , u n d e r s t a n d w h y t h e y m i g h t h a v e t h o u g h t a s t h e y d i d , a r e a b l e t o t a k e i t i n t o a c c o u n t w h e n t h e y e n c o u n t e r a n d u s e n e w k n o w l e d g e . T h e y m a k e s e n s e o f n e w i n f o r m a t i o n , 3 3 3 a n d u s e t h e n e w i n f o r m a t i o n i n s o m e k i n d o f m e a n i n g f u l w a y s o t h a t i t c o n n e c t s w i t h t h e i r p r i o r k n o w l e d g e . O u r g o a l s a s t e a c h e r s m i g h t b e t o h e l p s t u d e n t s l e a r n n e w i n f o r m a t i o n , a n d a l s o l e a r n w a y s o f t h i n k i n g a n d r e f l e c t i n g o n t h e i r M n t h i n k i n g . I f t h e m o s t e f f e c t i v e s t r a t e g y f o r l e a r n i n g n e w s c i e n c e c o n c e p t s i s t h a t s t u d e n t s ” u s e a n d i n t e g r a t e n e w k n o w l e d g e w i t h t h e i r r e a l — w o r l d p r i o r k n o w l e d g e . . . a n d a t t e m p t t o u s e t h e i r n e w k n o w l e d g e b y a p p l y i n g i t t o r e a l s i t u a t i o n s , a n d e x p l a i n i n g , a n d p r e d i c t i n g " ( A n d e r s o n & R o t h , 1 9 8 8 ) , t h e n t h e s e s t r a t e g i e s n e e d t o b e a n e x p l i c i t p a r t o f t h e i n s t r u c t i o n , j u s t a s t h e y w e r e i n t h e D i s s o l v i n g ” a n d T h e r m a l E x p a n s i o n l e s s o n c l u s t e r s . W e n e e d t o p r o v i d e s t u d e n t s w i t h t h e w o r d s t o m a k e s e n s e o f t h e i r e x p e r i e n c e s , s o s t u d e n t s l e a r n t o s a y w h a t t h e y m e a n a n d b e u n d e r s t o o d , a n d u n d e r s t a n d t h e s c i e n t i f i c w a y s o f e x p l a i n i n g t h e w o r l d . F o r i n s t a n c e , t h e y n e e d t o l e a r n t h a t “ m a t t e r i s m a g i c ! m o l e c u l e s ’ , r a t h e r t h a n " m o l e c u l e s a r e i n m a t t e r " ; a n d t h e y n e e d t o l e a r n " s u g a r m i x e s w i t h t h e w a t e r “ w h e n i t d i s s o l v e s , r a t h e r t h a n s u g a r “ g o e s i n t o " o r " t u r n s i n t o l i q u i d " i n w a t e r . A n d h e r e i s t h e t e n s i o n i n t e a c h i n g s c i e n c e . O n o n e h a n d , t e a c h e r s n e e d t o h e l p s t u d e n t s s e e c o n n e c t i o n s o f n e w s c i e n c e k n o w l e d g e t o t h e i r p r i o r k n o w l e d g e . T h e y n e e d t o h e l p s t u d e n t s m a k e c o n n e c t i o n s a m o n g t h e s c i e n c e c o n c e p t s a n d t h e o r i e s t h e y l e a r n ( R o t h a n d A n d e r s o n , 1 9 9 0 ) . S t u d e n t s n e e d t o b e a b l e t o d e s c r i b e , e x p l a i n , p r e d i c t , a n d u n d e r s t a n d t h e d e s i g n o f s y s t e m s a n d p h e n o m e n a . T h i s i m p l i e s t h a t t h e r e a r e " c o r r e c t ” a n s w e r s f o r s c i e n t i f i c q u e s t i o n s . A n d t h e m a c c e p t e d w a y s o f l o o k i n g a t t h e w o r l d i n t h e s c i e n t i f i c c o r n m u n i t y . O n t h e o t h e r h a n d , l e a r n i n g i s m o r e m e a n i n g f u l f o r s t u d e n t s w h e n t h e y a r e a b l e t o r e f l e c t o n o l d a n d n e w k n o w l e d g e , a n d u s e i t t o W t h e i r o w n i d e a s . T e a c h e r s c a n n o t p o u r s c i e n t i f i c i n f o r m a t i o n i n t o l e a r n e r s ’ h e a d s - « s t u d e n t s n e e d t o m a n i p u l a t e a n d m a k e s e n s e o f n e w 3 3 4 i n f o r m a t i o n t o m a k e i t t h e i r o w n . S o h e r e l i e s t h e “ t e n s i o n ” f o r s c i e n c e t e a c h e r s . T h i s t e n s i o n a r i s e s m o s t b l a t a n t l y w h e n t h e c l a s s r o o m a c t i v i t y s t r u c t u r e a l l o w s f o r m o r e s t u d e n t c r o s s - d i a l o g u e , s t u d e n t q u e s t i o n i n g d i a l o g u e , a n d s t u d e n t - d i r e c t e d q u e s t i o n i n g . H o w m u c h d o w e a l l o w s t u d e n t s t o e x p l o r e t h e i r a l t e r n a t i v e i d e a s a b o u t t h e w o r l d , a n d w h e n d o w e s t o p i n w i t h t h e i d e a s a n d w o r d s o f t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y t o l e a d s t u d e n t s t o m o r e u s e f u l a n d a c c u r a t e u n d e r s t a n d i n g s o f t h e w o r l d ? T e a c h e r s m a y n e e d h e l p r e s o l v i n g t h i s t e n s i o n t o b e m o r e e f f e c t i v e i n c l a s s r o o m s h e l p i n g s t u d e n t s e x p l o r e a n d m a k e c o n n e c t i o n s f o r m o r e s c i e n t i f i c t h i n k i n g . W e m a y n e e d t o b e m o r e e x p l i c i t a b o u t t h e l a n g u a g e o f s c i e n c e a n d t e a c h o u r s t u d e n t s h o w t o u s e i t . A n d w e n e e d t o b e m o r e e x p l i c i t w i t h o u r s t u d e n t s a b o u t t h e o r i g i n s o f s c i e n t i f i c k n o w l e d g e , a n d t h e s t r a t e g i e s t h a t l e a d t o e f f e c t i v e c o n c e p t u a l c h a n g e , a n d t e a c h t h e m h o w t o u s e t h o s e s t r a t e g i e s . A s a f i n a l n o t e , o n e o f t h e i m p o r t a n t i d e a s t h i s s t u d y d e m o n s t r a t e d i s t h e u s e f u l n e s s o f s t u d e n t s ’ w r i t i n g a s a “ w i n d o w " f o r o u r u n d e r s t a n d i n g o f k n o w l e d g e c h a n g e s : W W n s h o w h o w t h e y a r e t h i n k i n g a n d “ ‘ 1 - b . . , _ _ _ _ _ . _ v _ « m q u — N W M “ _ \ s t r u g g l i g g l v i t h c o n c e p t s . A n d s t u d e n t s ’ w r i t i n g i n c o n j u n c t i o n w i t ° l o g u e m a y h e l p s t u d e n t s m a k e s e n s e o f t h e i r o w n s c i e n c e k n o w l e d g e . I t s e e m s t h a t W “ H " “ W x . I — s — v v - i — w r i t i n g c a n s e r v e a s a ' w i n d o w " f o r s t u d e n t s j h t g g h e i r o w h t h i n k i n g g n d g g g a s a m e e h a n l s n r f o r s t h fi t i l ' a t T n g k n o w l e d g e c h a n g e s . " \ ' \ . — ~ — — — ~ H M — m — r w m w - m e m ‘ L I S T O F R E F E R E N C E S J } I L I S T O F R E F E R E N C E S A l t o n - L e e , A . , & H a b e r f i e l d , R . ( 1 9 8 2 ) . U n d e r s t a n d i n g t e a c h i n a n d l e a r n i n g i n c l a s s r o o m s : A p r e d i c t i v e c a s e s t u d y a p p r o a c h . C h r i s t c h u r c , N e w Z e a l a n d : C a n t e r b u r y U n i v e r s i t y . A m m o n , M . S . , & A m m o n , P . ( A p r i l , 1 9 8 7 ) . E f f e c t s o f c o n t e n t d i f f i c u l t y o n p e r f o r m a n c e o f s c i e n c e w r i t i n g t a s k s . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e A m e r i c a n E d u c a t i o n a l R e s e a r c h A s s o c i a t i o n A n n u a l M e e t i n g , W a s h i n g t o n , D . C . A n d e r s o n , C . W . , E i c h i n g e r , D . , B e r k h e i m e r , G . D . , & B l a k e s l e e , T . D . ( 1 9 9 0 ) . M a t t e r a n d M o l e c u l e s . R e v i s e d . O c c a s i o n a l P a p e r N o . 2 2 . E a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . A n d e r s o n , C . W . , a n d P a l i n c s a r , A . S . ( 1 9 9 0 ) . M a t t e r a n d M o l e c u l e s . R e v i s e d . E a s t L a n s i n g , M I : M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . A n d e r s o n , C . W . , a n d R o t h , K . J . ( 1 9 8 8 ) . T e a c h i n g f o r m e a n i n g f u l a n d s e l f - r e g u l a t e d l e a r n i n g o f s c i e n c e . M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g . A n d e r s o n , C . W . , & S m i t h , E . L . ( 1 9 8 3 ) . C h i l d r e n ’ s c o n c e p t o n s o f l i g h t a n d c o l o r : D e v e l o p i n g t h e c o n c e p t o f u n s e e n r a y s . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e a n n u a l m e e t i n g o f t h e A m e r i c a n E d u c a t i o n a l R e s e a r c h A s s o c i a t i o n , M o n t r e a l , C a n a d a . A n d e r s o n , C . W . , & S m i t h , E . L . ( 1 9 8 3 , A p r i l ) . T e a c h e r b e h a v i o r a s s o c i a t e d w i t h c o n c e p t u a l l e a r n i n g i n s c i e n c e . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e a n n u a l m e e t i n g o f t h e A m e r i c a n E d u c a t i o n a l R e s e a r c h A s s o c i a t i o n , M o n t r e a l , C a n a d a . B a r n e s , 0 . , B r i t t o n , J . , & R o s e n , H . ( 1 9 6 9 ) . L a n g u a g e , t h e l e a r n e r , a n d t h e s c h o o l . B a l t i m o r e , M D : P e n g u i n B o o k s ( R e v i s e d , 1 7 1 ; 3 r d e d . , 1 9 8 8 ) . B e r k h e i m e r , G . D . , A n d e r s o n , C . W . , & B l a k e s l e e , T . D . ( 1 9 9 0 ) . U s i n g a n e w m o d e l o f c u r r i c u l u m d e v e l o p m e n t t o w r i t e a m a t t e r a n d m o l e c u l e s t e a c h i n g e n i t . E a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g , M i c h i g a n S t a t e n l v e r S l t y . B r a n s f o r d , J . D . ( 1 9 7 9 ) . H u m a n c o g n i t i o n : L e a r n i n g , u n d e r s t a n d i n g a n d r e m e m b e r i n g . B e l m o n t , C A : W a d s w o r t h . g r i t t o n , J . ( 1 9 7 0 ) . L a n g u a g e a n d l e a r n i n g . L o n d o n : A l l e n L a n e , T h e P e n g u i n r e s s . B r i t t o n , J . , B u r g e s s , T . , M a r t i n , N . , M c l e o d , A . , & R o s e n , H . ( 1 9 7 5 ) . T h e d e v e l o p m e n t o f w r i t i n g a b i l i t i e s ( 1 1 - 1 8 ) . L o n d o n : M a c m i l l a n E d u c a t i o n . 3 3 5 3 3 6 C a r e y , S . ( 1 9 8 5 a ) . A r e c h i l d r e n f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t k i n d s o f t h i n k e r s a n d l e a r n e r s t h a n a d u l t s ? I n S . F . . C h i p m a n , J . W . . S e g a l , & R . G l a s e r ( E d s ) , T h i n k i n g a n d l e a r n i n g s k i l l s ( V o l . 2 , p p . 4 8 5 - 5 1 7 ) . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . g a r e y , S . ( 1 9 8 5 b ) . C o n c e p t u a l c h a n g e i n c h i l d h o o d . C a m b r i d g e , M A : M I T r e s s . C a r e , S . ( 1 9 8 6 ) . C n i t i v e s c i e n c e a n d s c i e n c e e d u c a t i o n . A m e r i c a n P s y c l o g i s t , 4 1 ( 1 0 ) , 1 1 - 1 1 3 0 . C h i , M . T . H . . . F e l t o v i c h , P . J . , & G l a s e r , R . ( 1 9 8 1 ) . C a t e g o r i z a t i o n a n d r e e r e s e n t z a t i o n o f p h y s i c s p r o b l e m s b y e x p e r t s a n d n o v i c e s . C o g n i t i v e S c i e n c e , 5 , - 5 . C h i , M . T . H , G l a s e r , R . , & R e e s , E . ( 1 9 8 2 ) . E x p e r t i s e i n p r o b l e m s o l v i n g . I n R . S t e r n b e r g ( E d . , ) A d v a n c e s i n t h e p s y c h o l o g y o f h u m a n i n t e l l i g e n c e ( p p . 7 - 7 6 ) . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . C l a r k , J . A . ( 1 9 8 8 ) . C l a s s r o o m d i a l o g u e a n d s c i e n c e a c h i e v e m e n t . P a p e r e s e n t e d a t t h e a n n u a l c o n f e r e n c e o f t h e A u s t r a l i a n S c i e n c e E d u c a t i o n e s e a r c h A s s o c i a t i o n , S y d n e y . E R I C D o c u m e n t N o . E 0 2 9 9 1 2 7 . C l e m e n t , b . . . J ( 1 9 8 3 ) . A c o n c e p t u a l m o d e l d i s c u s s e d b y G a l i l e o a n d u s e d i n t u i t i v e l b y g h y s i c s s t u d e n t s . I n D . G e n t n e r & A . L . S t e v e n s ( E d s . , ) M e n t a l m o d e l s p p . 3 5 - 3 3 9 ) H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . C o b b , P . , 8 : S t e f f e , L . P . ( 1 9 8 3 ) . T h e c o n s t r u c t i v i s t r e s e a r c h e r a s t e a c h e r a n d m o d e l b u i l d e r . J o u r n a l o f R e s e a r c h i n M a t h e m a t i c s E d u c a t i o n , 1 4 ( 2 ) , 8 3 - 9 4 . C o l l i n s , A . ( 1 9 7 7 ) . P r o c e s s e s i n a c q u i r i n g k n o w l e d g e . I n R . C . A n d e r s o n , R . S p i r o , & W . E . M o n t a g u e ( E d s . , ) S c h o o l i n g a n d t h e a c q u i s i t i o n o f k n o w l e d g e ( p p . 3 3 9 - 3 6 3 ) . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . C o n f r e y , G . ( 1 9 8 1 ) . C o n c e p t s , r o c e s s e s , a n d m a t h e m a t i c s i n s t r u c t i o n . F o r t h e L e a r n i n g o f M a t h e m a t i c s , 2 ( 1 , 8 - 1 2 . D r i v e r , R . , & E a s l e y , J . ( 1 9 7 8 ) . P u p i l s a n d p a r a d i g m s : A r e v i e w o f l i t e r a t u r e r e l a t e d t o c o n c e p t d e v e l o p m e n t i n a d o l e s c e n t s c i e n c e s t u d e n t s . S t u d i e s i n S c i e n c e E d u c a t i o n , 5 , 6 1 - 8 4 . E d g o a r d s , D . , & M e r c e r , N . ( 1 9 8 7 ) . C o m m o n k n o w l e d g e . N e w Y o r k : M e t h u e n E m i g , J . ( 1 9 7 7 , M a y ) . W r i t i n a s a m o d e o f l e a r n i C o l l e C o m i t l o n a n d C o m m u n i c a t i o n , 2 8 , 1 2 2 - 2 8 . 9 n g 9 9 p o s E r i c k s o n , F . ( 1 9 8 2 ) . T a u g h t c o g n i t i v e l e a r n i n g i n i t s i m m e d i a t e e n v i r o n m e n t s : A n e g l e c t e d t o p i c i n a n t h r o p o l o g y o f e d u c a t i o n . A n t h r o p o l o g y a n d E d u c a t i o n Q u a r t e r l y , 1 3 ( 2 ) , 1 4 9 - 1 8 0 . E r i c k s o n , F . ( 1 9 8 6 ) . Q u a l i t a t i v e r e s e a r c h . I n M . C . W i t t r o c k ( E d . , ) H a n d b o o k o f r e s e a r c h o n t e a c h i n g . ( 3 r d e d i t i o n ) . N e w Y o r k : M a c m i l l a n . 3 3 7 F o r m a n , E . A . ( 1 9 8 1 ) . T h e r o l e o f c o l l a b o r a t i o n i n p r o b l e m s o l v i n g i n c h i l d r e n . U n p u b l i s h e d d o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , H a r v a r d U n i v e r s i t y . F o r m a n , E . A . , & C a z d e n , C . B . ( 1 9 8 7 ) . E x p l o r i n g V y g o t s k i a n p e r s p e c t i v e s i n e d u c a t i o n : T h e c o g n i t i v e v a l u e o f p e e r i n t e r a c t i o n I n J . V . W e r t s c h ( E d . ) , C u l t u r e , c o m m u n i c a t i o n a n d c o g n i t i o n : V y g o t s k i a n p e r s p e c t i v e s . N e w Y o r k : C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s . G a n e , R . M . ( 1 9 8 5 ) . T h e c o n d i t i o n s o f l e a r n i n g a n d t h e o r y o f i n s t r u c t i o n . ( 4 t h e d . N e w Y o r k : H o l t , R i n e h a r t & W i n s t o n . G l a s e r , R . ( 1 9 8 2 8 . I n s t r u c t i o n a l p s y c h o l o g y : P a s t , p r e s e n t , f u t u r e . A m e r i c a n P s y c h o l o g i s t , 3 7 3 ) , 2 9 1 - 2 9 9 . G l a s e r , R . ( 1 9 8 4 ) . E d u c a t i o n & t h i n k i n g : T h e r o l e o f k n o w l e d g e . A m e r i c a n P s y c h o l o g i s t , 3 9 , 9 3 - 1 0 4 . G r e e n o , J . G . ( 1 9 7 8 ) . A s t u d y o f p r o b l e m s o l v i n g . I n R . G . G l a s e r ( E d . ) , A d v a n c e s i n i n s t r u c t i o n a l p s y c h o l o g y . ( V o l . 1 ) . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . G u n s t o n e , R . F . , C h a m p a g n e , A . B . , & K l o p f e r , L . E . ( 1 9 8 1 ) . I n s t r u c t i o n f o r e h d e r s t a n d i n g : A c a s e s t u d y . A u s t r a l i a n S c i e n c e T e a c h e r ’ s J o u r n a l , 2 7 ( 3 ) , 2 7 - H e w s o n , M . G . A ’ B . ( 1 9 8 5 ) . T h e r o l e o f i n t e l l e c t u a l e n v i r o n m e n t i n t h e o r i g i n o f c o n c e p t i o n s : A n e x p l o r a t o r y s t u d y . I n L . T . H . W e s t & A . L . P i n e s ( d s . ) , C o g n i t i v e s t r u c t u r e a n d c o n c e p t u a l c h a n g e . O r l a n d o , F L : A c a d e m i c P r e s s . J o h n s o n , D . W . , & J o h n s o n , R . T . ( 1 9 7 9 ) . C o n f l i c t i n t h e c l a s s r o o m : C o n t r o v e r s y a n d l e a r n i n g . R e v i e w o f E d u c a t i o n a l R e s e a r c h , 4 9 , 5 1 - 7 0 . K u h n , T . S . ( 1 9 7 0 ) . T h e s t r u c t u r e o f s c i e n t i f i c r e v o l u t i o n s ( 2 n d e d . ) . C h i c a g o : U n i v e r s i t y o f C h i c a g o P r e s s . L a n g e r , J . A . , & A p p l e b e e , A . N . ( 1 9 8 7 ) . H o w w r i t i n g s h a p e s t h i n k i n g . U r b a n a , I L a t i o n a l C o u n c i l o f T e a c h e r s o f E n g l i s h . L a r k i n , J . H . ( 1 9 7 9 ) . P r o c e s s i n g i n f o r m a t i o n f o r e f f e c t i v e p r o b l e m s o l v i n g . E n g i n e e r i n g E d u c a t i o n , 7 0 ( 3 ) , 2 8 5 - 2 8 8 . L a r k i n , J . H . ( 1 9 8 1 ? . E n r i c h i n g f o r m a l k n o w l e d g e : A m o d e l f o r l e a r n i n g t o s o l v e t e x t b o o k p h y s c s p r o b l e m s . I n J . R . A n d e r s o n ( E d . ) , C o g n i t i v e s k i l l s a n d t h e i r a c q u i s i t i o n . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . L a r k i n , J . H . ( 1 9 8 3 ) . T h e r o l e o f p r o b l e m r e p r e s e n t a t i o n s i n p h y s i c s . I n D . G e n t n e r & A . S t e v e n s ( E d s ) , M e n t a l m o d e l s . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . L a r k i n , J . H . , M c D e r m o t t , J . , S i m o n , D . P . , & S i m o n , H . A . ( 1 9 8 1 ) . M o d e l s o f c o m p e t e n c e . C o g n i t i v e S c i e n c e , 4 , 3 1 7 - 3 4 5 . L a w l e r , R . W . ( 1 9 8 1 ) . T h e p r o g r e s s i v e c o n s t r u c t i o n o f m i n d . C o g n i t i v e S c i e n c e , 5 , 1 - 3 0 . 3 3 8 L e e , 0 . , E i c h i n g e r , D . C . , A n d e r s o n , C . W . , B e r k h e i m e r , G . D . , & B l a k e s l e e , T . D . ( 1 9 9 0 ) . C h a n g i n g 1 m i d d l e s c h o o l s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s a b o u t m a t t e r a n d m o l e c u l e s . R e s e a r c S e r i e s N o . 1 9 4 . E a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . L e m k e , J . L . ( 1 9 9 0 ) . T a l k i n g s c i e n c e : L a n g u a g e , l e a r n i n g , a n d v a l u e s . N o r w o o d , N J : A b l e x . M c D e r m o t t , L . C . ( 1 9 8 4 , J u l y ) . R e s e a r c h o n c o n c e p t u a l u n d e r s t a n d i n g i n m e c h a n i c s . P h y s i c s T o d a y , p p . 1 - 1 0 . M i n s t r e l l , J . ( 1 9 8 4 ) . T e a c h i n g f o r t h e u n d e r s t a n d i n g o f i d e a s : F o r c e s m o v i n g o n o b j e c t s . I n C . W . A n d e r s o n ( E d . ) , O b s e r v i n g s c i e n c e c l a s s r o o m s : P e r s p e c t i v e s f r o m r e s e a r c h a n d p r a c t i c e . 1 9 8 4 Y e a r b o o k o f t h e A s s o c i a t i o n f o r t h e E d u c a t i o n o f T e a c h e r s i n S c i e n c e . C o l u m b u s , O H : E R I C C e n t e r f o r S c i e n c e , M a t h e m a t i c s , a n d E n v i r o n m e n t a l E d u c a t i o n . M u r r a y , F . , A m o s , 6 . , & B o t v i n , G . ( 1 9 7 7 ) . A c q u i s i t i o n o f c o n s e r v a t i o n t h r o u g h c o g n i t i v e d i s s o n a n c e . J o u r n a l o f E d u c a t i o n a l P s y c h o l o g y , 6 9 , 5 1 9 - 2 7 . N e w m a n , 0 . , G r i f f i n , P . , & C o l e , M . ( 1 9 8 7 ) . L a b o r a t o r y a n d c l a s s r o o m t a s k s : S o c i a l c o n s t r a i n t s a n d t h e e v a l u a t i o n o f c h i l d r e n ’ s p e r f o r m a n c e . I n B . R o g o f f & J . L a v e ( E d s ) , E v e r y d a y c o g n i t i o n : I t s d e v e l o p m e n t i n s o c i a l c o n t e x t s . C a m b r i d g e : H a r v a r d U n i v e r s i t y r e s s . N o v a k , J . D . ( 1 9 8 1 ) . A n a l t e r n a t i v e t o P i a g e t i a n p s y c h o l o g y f o r s c i e n c e a n d m a t h e m a t h e d u c a t i o n . S c i e n c e E d u c a t i o n , 6 1 , 4 5 3 - 4 7 7 . N u s s b a u m , J . , & N o v i c k , S . ( 1 9 8 2 , A p r i l ) . A s t u d y o f c o n c e t u a l c h a n g e i n t h e c l a s s r o o m . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e a n n u a l m e e t i n g o f t h e a t i o n a l A s s o c i a t i o n f o r R e s e a r c h i n S c i e n c e T e a c h i n g , L a k e G e n e v a n e a r C h i c a g o . O r t o n y , A . ( 1 9 7 5 ) . W h y m e t a p h o r s a r e n e c e s s a r y a n d n o t j u s t n i c e . E d u c a t i o n a l T h e o r y , 2 5 ( 1 ) , 4 5 - 5 3 . P i a g e t , J . ( 1 9 5 0 ) . T h e p s y c h o l o g y o f i n t e l l i g e n c e . L o n d o n : R o u t l e d g e & K e a g a n P a u l . P o s n e r , G . J . , S t r i k e , K . A . , H e w s o n . P . W . , & G e r t z o g , W . A . ( 1 9 8 2 ) . A c c o m m o d a t i o n o f a s c i e n t i f i c c o n c e p t i o n : T o w a r d a t h e o r y o f c o n c e p t u a l c h a n g e . S c i e n c e E d u c a t i o n , 6 6 , 2 1 1 - 2 2 7 . R e i g e l u t h , C . M . ( 1 9 8 3 ) . I n s t r u c t i o n a l d e s i g n : W h a t i s i t a n d w h y i s i t ? I n C . M . R e i g e l u t h ( E d . ) , I n s t r u c t i o n a l - d e s i g n t h e o r i e s a n d m o d e l s : A n o v e r v i e w o f t h e i r c u r r e n t s t a t u s . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . R o s a e n , C . ( 1 9 8 7 ) . R e s e a r c h r e v i e w o f w r i t i n g t o l e a r n s u b a c t m a t t e r a t t h e e l e m e n t a r y s c h o o l l e v e l . U n p u b l i s h e d m a n u s c r i p t . M i c h i g a n t o U n i v e r s i t y . R o s a e n , C . ( 1 9 8 9 ) . W r i t i n g i n t h e c o n t e n t a r e a s : R e a c h i n g i t s p o t e n t i a l i n t h e l e a r n i p r o c e s s . I n B r o p h e , J . ( E d . ) , A d v a n c e s i n r e s e a r c h o n t e a c h i n g , V o l . 1 . ( p p . 1 - 1 9 4 ) . J A l P r e s s , I n c . 3 3 9 R o t h , K . J . ( 1 9 8 5 ) . T h e e f f e c t s o f s c i e n c e t e x t s o n s t u d e n t s ' m i s c o n c e p t i o n s a b o u t f o o d f o r p l a n t s . U n p u b l i s h e d d o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , M i c h i g a n S t a t e n i v e r s i t y . R o t h , K . J . ( 1 9 8 6 ) . C o n c e p t u a l - c h a n g e l e a r n i n g a n d s t u d e n t p r o c e s s i n g o f s c i e n c e t e x t s . R e s e a r c h S e r i e s N o . 1 6 7 . E a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . R o t h , K . J . ( 1 9 8 9 ) . C o n c e p t u a l u n d e r s t a n d i n g a n d h i g h e r l e v e l t h i n k i n g i n t h e e l e m e n t a r y s c i e n c e c u r r i c u l u m : T h r e e p e r s f i v e s . E l e m e n t a r y S u b j e c t s S e r i e s N o . 1 2 . E a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r e s e a r c h o n T e a c h i n g , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . R o t h , K . J . & A n d e r s o n , C . W . ( 1 9 9 0 ) . C h a r a c t e r i s t i c s o f s c i e n t i f i c u n d e r s t a n d i n g . E a s t L a n s i n g , M I : M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . R o t h , K . J . , A n d e r s o n , C . W . , & S m i t h , E . L . ( 1 9 8 3 ) . S t u d e n t s ' c o n c e p t i o n s o f p h o t o s y n t h e s i s a n d f o o d f o r p l a n t s . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e a n n u a l m e e t i n g o f t h e A m e r i c a n E d u c a t i o n a l R e s e a r c h A s s o c i a t i o n , M o n t r e a l , C a n a d a . R o t h , K . J . , A n d e r s o n , C . W . , & S m i t h , E . L . ( 1 9 8 6 ) . C u r r i c u l u m m a t e r i a l s , t e a c h e r t a l k , a n d s t u d e n t l e a r n i n g : C a s e s t u d i e s i n f i f t h - g r a d e s c i e n c e t e a c h i n g . 5 8 a L a n s i n g , M I : T h e I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g , M i c h i g a n S t a t e n i v e r s i t y . R o t h , K . J . , & R o s a e n , C . L . ( 1 9 9 1 , A p r i l ) . W r i t i n g a c t i v i t i e s i n a c o n c e p t u a l c h a n g e s c i e n c e l e a r n i n c o m m u n i t y : T w o p e r s p 6 0 t i v e s . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e a n n u a l m e e t i n g 0 t h e A m e r i c a n E d u c a t i o n a l R e s e a r c h A s s o c i a t i o n , C h i c a g o , I l l i n o i s . R o t h , K . J . , S m i t h , E . L . , 8 . A n d e r s o n , c . ' w . ( 1 9 8 3 , A p r i l ) . S t u d e n t s ' c o n c e t l o n s o f p h o t o s y n t h e s i s a n d f o o d f o r g i a n t s . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e g e n t l e m e e t i n g o f t h e A m e r i c a n E d u c a t i o n a l e s e a r c h A s s o c i a t i o n , M o n t r e a l , n a a . R u m e l h a r t , D . E . ( 1 9 8 1 ) . S c h e m a t a : T h e b u i l d i n g b l o c k s o f c o g n i t i o n . I n R . S p i r o , 8 . B r u c e , & W . B r e w e r ( E d s ) , T h e o r e t i c a l i s s u e s i n r e a d i n g c o m p r e h e n s i o n . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . ~ R u m e l h a r t , D . E . , & N o r m a n , D . A . 1 9 8 1 ) . A c c r e t i o n , t u n i n g , a n d r e s t r u c t u r i n g : T h r e e m o d e s o f l e a r n i n g . I n J . W . o n & R . K l a t s k y ( E d s ) , S e m a n t i c f a c t o r s i n c o g n i t i o n ( p p . 3 7 - 6 0 ) . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . S h u e , R . ( 1 9 8 2 ) . T o p i c a s a u n i t o f a n a l y s i s i n t a p e r e c o r d e d c o n v e r s a t i o n s . I n D . a n n e n ( E d . ) , A n a l y z i n g d i s c o u r s e : T e x t a n d t a l k . W a s h i n g t o n , D C : G e o r g e t o w n U n i v e r s i t y P r e s s ( p p . 1 1 3 - 1 2 6 ) . S m i t h , E . L . , & L o t t , G . W . ( 1 9 8 3 ) . W a y s o f g o i n g w r o n g i n t e a c h i n g f o r c o n c e p t u a l c h a n g e . R e s e a r c h S e r i e s N o . 1 3 9 . a s t L a n s i n g , M I : I n s t i t u t e f o r R e s e a r c h o n T e a c h i n g . 3 4 0 S t a t o n , J . ( 1 9 8 2 ) . I n S t a t o n , J . , K r e e f t , J . , S h h , R . , & R e e d , L . ( E d s ) , A n a l y s i s o f j o u r n a l w r i t i n g a s a c o m m u n i c a t i v e e v e n t . i n a l r e p o r t , N a t i o n a l I n s t i t u t e o f l E c c i s u c a t i o n G r a n t N o . 6 8 0 - 0 1 2 2 , C e n t e r f o r A p p l i e d L i n g u i s t i c s , W a s h i n g t o n , S t a t o n , J . & P e y t o n , J . K . ( 1 9 8 8 ) . T o p i c s : A w i n d o w o n t h e c o n s t r u c t i o n o f k n o w l e d g e . I n S t a t o n , J . , S h u y , R . , P e y t o n , J . K . , & R e e d , L . D i a l o g u e j o u r n a l c o m m u n i c a t i o n : C l a s s r o o m , l i n g u i s t i c , s o c i a l a n d c o g n i t i v e v i e w s . ( p p . 2 4 5 - 2 7 6 ) . N o r w o o d , N J : A b l e x . S t a t o n , J . , S h u y , R . , P e y t o n , J . K . , & R e e d , L . ( 1 9 8 8 ) . D i a l o g u e j o u r n a l e l e m h i é ‘ n i c a t i o n : C l a s s r o o m , l i n g u i s t i c , s o c i a l a n d c o g n i t i v e v i e w s . N o r w o o d , : e x . S t a v y , R . , & B e r k o v i t z , B . ( 1 9 8 0 ) . C o g n i t i v e c o n f l i c t a s a b a s i s f o r t e a c h i n g e u e h s t g z a t i v e a s p e c t s o f t h e c o n c e p t 0 t e m p e r a t u r e . S c i e n c e E d u c a t i o n , 6 4 , 7 . S t e w a r t , J . ( 1 9 8 0 ) . T e c h n i q u e s f o r a s s e s s i n g a n d r e p r e s e n t i n g i n f o r m a t i o n i n c o g n i t i v e s t r u c t u r e . S c i e n c e E d u c a t i o n , 6 4 ( 2 ) , 2 2 3 - 2 3 5 . V i e n n o t , L . ( 1 9 7 9 ) . S p o n t a n e o u s r e a s o n i n g i n e l e m e n t a r y d y n a m i c s . E u r o p e a n J o u r n a l o f S c i e n c e E d u c a t i o n , 1 , 2 0 5 - 2 2 1 . v o n G l a s e r s f e l d , ( 1 9 8 4 ) . A n i n t r o d u c t i o n t o r a d i c a l c o n s t r u c t i v i s m . I n P . W a t z l a w i c k ( E d . ) , T h e i n v e n t e d r e a l i t y . N e w Y o r k : N o r t o n . V o s n i a d o u , S . , & B r e w e r , W . F . ( 1 9 8 7 ) . T h e o r i e s o f k n o w l e d g e r e s t r u c t u r i n g i n d e v e l o p m e n t . R e v i e w o f E d u c a t i o n a l R e s e a r c h . 5 7 ( 1 ) , 5 1 - 6 7 . V o s s , J . F . ( 1 9 8 3 ) . P r o b l e m s o l v i n g a n d t h e e d u c a t i o n a l p r o c e s s . I n R . G l a s e r & $ 1 3 5 9 “ ( E d s ) , H a n d b o o k o f p s y c h o l o g y a n d e d u c a t i o n . H i l l s d a l e , N J : r a u m . V y g o t s k , L . S . ( 1 9 8 6 ) . I n A . K o z u l i n ( E d . a n d T r a n s ) , T h o u g h t a n d l a n g u a g e . C a m b r i g e : M I T P r e s s . W e r t s c h , J . V . ( 1 9 8 5 ) . V y g o t s k y a n d t h e s o c i a l f o r m a t i o n o f m i n d . L o n d o n : H a r v a r d U n i v e r s i t y P r e s s . W e s t , L . T . H . , & P i n e s , A . L . ( 1 9 8 5 ) . I n t r o d u c t i o n . I n L . T . H . W e s t & A . L . P i n e s ( E d s ) , C o g n i t i v e s t r u c t u r e a n d c o n c e p t u a l c h a n g e . O r l a n d o , F L : A c a d e m i c P r e s s . W i s e r , M . , & C a r e y , S . ( 1 9 8 3 ) . W h e n h e a t a n d t e m p e r a t u r e w e r e o n e . I n D . G e n t n e r & A . S t e v e n s ( E d s ) , M e n t a l m o d e l s . H i l l s d a l e , N J : E r l b a u m . Z e i d l e r , D . L . , & L e d e r m a n , N . G . ( 1 9 8 9 ) . T h e e f f e c t o f t e a c h e r s ’ l a n g u a g e o n s t u d e n t s ’ c o n c e p t i o n s o f t h e n a t u r e o f s c i e n c e . J o u r n a l o f R e s e a r c h i n S c i e n c e T e a c h i n g , 2 6 ( 9 ) , 7 7 1 - 7 8 3 . A P P E N D I C E S S A M P L E S O F S T U D E N T W R I T I N G A P P E N D I X A k m ” W “ “ N - W ( 4 ’ H d . W u fl d W W fl W t w W A P P E N D I X A S A M P L E S O F S T U D E N T W R I T I N G A r d ' o i n e Y o u r l i t t l e b r o t h e r w a n t s t o d i s s o l v e s o m e s u g a r i n w a t e r , b u t h e d o e s n ’ t k n o w w h e t h e r t o u s e c o l d o r w a r m w a t e r . E x p l a i n t o h i m w h i c h h e s h o u l d u s e . W h a t w i l l h a p p e n t o t h e m o l e c u l e s a n d t h e s u g a r c r y s t a l s i n c o l d a n d w a r m w a t e r ? T ’ V r i Q n e Q k 0 » \ 5 k fi o 0 g 3 ‘ \ r 0 - * M Q W m O G W o S \ e I q - u e l o e - e s e e s W , P I \ \ ‘ I k g b a h t / Q M 3 4 2 S A M P L E S O F S T U D E N T I N R I T I N G 6 Y o u r l i t t l e b r o t h e r w a n t s t o d i s s o l v e s o m e s u g a r i n w a t e r , b u t h e d o e s n ’ t k n o w w h e t h e r t o u s e c o l d o r w a r m w a t e r . E x p l a i n t o h i m w h i c h h e s h o u l d u s e . W h a t w i l l h a p p e n t o t h e m o l e c u l e s a n d t h e s u g a r c r y s t a l s i n c o l d a n d w a r m w a t e r ? 6 & 1 ? C c k n 6 “ \ $ 5 0 \ V Q \ \ r \ b o x fi ' k C 0 \ d 0 ‘ “ \ \ ° \ W k ‘ v e o I k e ? ! M o l e 0 ) \ ‘ \ S Q \ ( ’ / ( C 0 \ e $ ( \ fi Q V ’ S e Q b \ € s I o e c o m e W o w fi \ n I V I ‘ I ‘ D p 0 \ ' 9 3 A r m \ ‘ S o 7 \ % 4 \ . T i t s 8 0 . 0 , Q 3 “ ‘ 0 ; m o \ Q L u k e ‘ \ V \ W C L ' I Q I ‘ m o v e * L I Q a W W m l - s t o W - . m o r e o b m t - " b - 3 4 3 S A M P L E S O F S T U D E N T W R I T I N G . N u m b e r 2 ) , I ‘ R O C a r o l A - A m o l a u l c ' l s 0 0 M } , i n f u t — c h . q - o . M a m i e ( L S o I ' l d M ' l c p l d o r a o s . d c w I c s 0 f w e ! b k I I I - t : H u b s M é M “ 5 - 3 ¢ t “ d e a t h , \ 5 J u s t 9 . 9 3 “ o h m S u n ” 9 " ? “ ( f r e e w - W h m k \ ‘ d e - c . - . - . . 1 8 w L C U I C S _ b a h 1 % - . \ S n o ; t r u e m m # 3 4 3 1 0 , ” f u n c t i o n s . . - o n r i d : . m h c r fl s o p . m o I c t u b $ 2 1 3 3 . . . . . h m 9 n ; c . g w u l d s c u b a : \ ‘ t t - l l - I l : d r o p o f . m a d - e r I I I ¢ _ _ + \ n i s . i t s . l u l l o f : I l r i l t ' l o r e . 0 } « e l e c t r i c : . T h i s i s m l . - e . I n t u i t i o n - . - m - _ — — - - — — — — . . I - I c w k s m o t h . - - a m - 4 5 3 0 . m m . e x “ p h i n 1 ’ 1 0 ( m ' W k ‘ r W M N a m e s ? “ I “ . - . . . . - — - . - — - - . . - . . . — _ - — . _ . - — ‘ . . - . _ % ; - — - - ' - . - i l M - ' ; _ _ _ . _ S . A . “ M M P L E S O F . W / c S a T U E N D , C n T u / y n , W R I T I N G K e n m “ m a a M c + a w M “ . fl — u — - 3 4 4 q M M W W W ” 0 3 % m o r « D E A : W w / O ’ : _ . . - . - _ . _ _ . _ _ _ . _ - _ . . . _ _ . I _ _ . l O — — — — I l _ _ . . . . . — . . . _ _ . _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ - - _ _ — . 0 - “ _ - — — _ — t - - S A M P L E S O F S T U D E N T W R I T I N G K e n n y I 3 4 5 Y o u r f r i e n d T o m j u s t b r o u g h t a s n o w b a l l o v e r t o y o u r h o u s e t o s a v e i n t h e f r e e z e r . B y t h e t i m e h e g o t i t i n t o t h e h o u s e , i t w a s s t a r t i n g t o d r i p a n d b r e a k a p a r t . T o m w o n d e r s w h y . E x p l a i n t o y o u r f r i e n d w h a t i s h a p p e n i n g t o t h e s n o w b a l l i n t e r m s o f t h e m o l e c u l e s m > _ s _ u . . m m O . " m - q C O m z - q 5 2 . 2 2 0 m a m : 3 ? - J o . t 6 . . . . - - . - . - g < ( fi l e . . . - E é . . . 3 § § . i i é fi w u g i n ? 9 ? . § . . . - i ; « E f f é f i fi v T s z i u g e g g - H t a k w g d o a e j - g § l i A P P E N D I X B P R E T E S T / P o s r n s s r A P P E N D I X B P R E T E S T / P O S T T E S T P e r i o d N a m e D a t e T e a c h e r T h i s t e s t a s k s q u e s t i o n s a b o u t t o p i c s t h a t s c i e n t i s t s d e a l w i t h . W e w o u l d l i k e t o k n o w m y , i d e a s a b o u t t h e s e t o p i c s . P l e a s e a n s w e r e a c h q u e s t i o n a s c a r e f u l l y a n d a s t h o r o u g h l y a s y o u c a n . D o n o t w o r r y a b o u t t r y i n g t o f i n i s h t h e t e s t . j u s t d o w h a t y o u c a n i n t h e t i m e a l l o w e d . W g o o d e x p l a n a t i o n s a r e m o r e i m p o r t a n t t o u s t h a n " ' c o r r e c t s c i e n t i f i c w o r d s . I . T r y t o d e c i d e w h e t h e r e a c h o f t h e t h i n g s b e l o w i s : ‘ a m s u b s t a n c e ‘ a m u m ; o f d i f f e r e n t s u b s t a n c e s ‘ s o m e t h i n g e l s e t h a t i s n e i t h e r a p u r e s u b s t a n c e n o r a m i x t u r e o f s u b s t a n c e s a i r p u r e m i x t u r e s o m e t h i n g e l s e l i g h t , p u r e m i x t u r e s o m e t h i n g e l s e h e l i u m p u r e m i x t u r e s o m e t h i n g e l s e h e a t p u r e m i x t u r e s o m e t h i n g e l s e s t e e l p u r e m i x t u r e s o m e t h i n g e l s e w a t e r p u r e m i x t u r e s o m e t h i n g e l s e t h e s m e l l o f p o p c o r n p u r e m i x t u r e s o m e t h i n g e l s e m u d p u r e m i x t u r e s o m e t h i n g e l s e s a l t w a t e r p u r e m i x t u r e s o m e t h i n g e l s e 2 . W h a t i s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h i n g s t h a t a r e p u r e a n d t h i n g s t h a t a r e n o t ? 3 4 7 P R E T E S T / 2 . . P O S T I ’ E S T C h o o s e s o l i d , l i q u i d . g a s . o r o t h e r f o r e a c h t h i n g b e l o w : a i r s o l i d l i q u i d g a s o t h e r l i g h t s o l i d l i q u i d g a s e t h e r h e l i u m s o l i d l i q u i d g a s o t h e r h e a t s o l i d l i q u i d g a s o t h e r s t e e l s o l i d l i q u i d g a s o t h e r w a t e r . s o l i d l i q u i d g a s o t h e r t h e s m e l l o f p o p c o r n s o l i d l i q u i d g a s o t h e r m u d s o l i d l i q u i d g a s o t h e r s a l t w a t e r s o l i d l i q u i d g a s o t h e r H a v e y o u e v e r h e a r d o f W ? I f y o u a n s w e r e d y e s , w h a t d o y o u t h i n k m o l e c u l e s a r e ? W h i c h o f t h e f o l l o w i n g d o y o u t h i n k i s m a d e o f m o l e c u l e s ( C i r c l e y e s . n o . o r i d o n ' t k n o w . ) a i r y e s n o I d o n ' t k n o w l i g h t y e s n o i d o n ' t k n o w h e l i u m y e s n o i d o n ’ t k n o w h e a t y e s n o I d o n ' t k n o w s t e e l y e s n o I d o n ' t k n o w w a t e r y e s n o I d o n ’ t k n o w t h e s m e l l o f p o p c o r n y e s n o i d o n ’ t k n o w m u d y e s n o i d o n ' t k n o w s a l t w a t e r y e s n o I d o n ’ t k n o w F R E e r , a m T o E l e / P e o r a I ' E S T u s o f d i n k i s b T l h S 3 . u l a o l . g s c J o O w S p t s a T e e l w d a n e t k . c r t ? o r o a o w t m t e e r s u g w s a r c l e i e n n a r t i o a t d a i n d s s n v e s u o c i o f n A e f a t n e y s e ? t r i l e t h e s u g a r h a d a l l a u s w g a r h . t h s u e o r - p r « e d e s h n W h ” . " 9 9 ' 9 J d W o i h a h s s a t n t d o o l s v h e t a d i p A w o s u o l i l d d y o y i i g g a s w g h u a r c t o s s r u o n e x b p a e l c l t a e i x t t l y 3 i n c h e a c r o s s w a s h e a t e d o n t h e s t o v e . I f i t d i d n o t m e l t . 3 4 9 T h e y a r e t h e s a m e s i z e . T h e m o l e c u l e . H o w m a n y t i m e s b i g g e r ? T h e s p e c k o f d u s t . H o w m a n y t i m e s b i g g e r ? i d o n ’ t k n o w . C h o o s e o n e o f t h e f o l l o w i n g : a S u g a r d i s s o l v e s f a s t e r i n h o t w a t e r b S u g a r d i s s o l v e s f a s t e r i n c o l d w a t e r c . S u g a r d i s s o l v e s a b o u t t h e s a m e i n h o t a n d c o l d w a t e r d I d o n ’ t k n o w E x p l a i n y o u r a n s w e r . a . D e l a r g e r b . B e s m a l l e r c . S t a y t h e s a m e s i z e d . I d o n ' t k n o w P R E fi 5 7 / P O S H E S T ? ? ? n o 1 0 . 1 2 . m m . 4 . E x p l a i n y o u r a n s w e r . W h e n a p i e c e o f m e t a l i s h e a t e d : T h e n u m b e r o f m o l e c u l e s i n c r e a s e s M o l e c u l e s e x p a n d o r g e t l a r g e r M o l e c u l e s s t a y t h e s a m e s i z e b u t m o v e f a r t h e r a p a r t M o l e c u l e s c o n t r a c t o r g e t s m a l l e r I d o n ’ t k n o w H o w d o y o u t h i n k t h e m o l e c u l e s o f h o t w a t e r a r e d i f f e r e n t f r o m t h e m o l e c u l e s o f c o l d w a t e r ? C i r c l e a l l a n s w e r s t h a t y o u t h i n k a r e c o r r e c t . T h e m o l e c u l e s a r e l a r g e r i n h o t w a t e r T h e m o l e c u l e s a r e l a r g e r i n c o l d w a t e r T h e m o l e c u l e s m o v e f a s t e r n h o t w a t e r T h e m o l e c u l e s a r e w a r m e r i n h o t w a t e r T h e m o l e c u l e s a r e t h e s a m e . b u t t h e r e i s m o r e h e a t i n t h e h o t w a t e r I d o n ' t k n o w 5 9 9 9 ? ? T h e s e t w o b o t t l e s w e r e p u t i n t o t h e r e f r i g e r a t o r u n t i l t h e y w e r e c o l d . B a l l o o n s w e r e p l a c e d o v e r t h e r i m s o f t h e b o t t l e s . A s t u d e n t t o o k o n e b o t t l e o u t o f t h e r e f r i g e r a t o r a n d w a r m e d i t w i t h h e r h a n d s . W h i c h b o t t l e d i d s h e w a r m ? C i r c l e y o u r c h o i c e . 1 ‘ ‘ e m s . . - . — . 1 3 . 1 4 . 3 5 1 P R E T E S T / P O S T I ' E S T E x p l a i n y o u r a n s w e r . Y o u c u t u p a n o n i o n i n t o s m a l l p i e c e s . Y o u n o t i c e t h e s m e l l i n a f e w s e c o n d s . E x p l a i n w h a t y o u t h i n k t h e s m e l l i s m a d e o f . E x p l a i n h o w i t r e a c h e d y o u . T a l k a b o u t m o l e c u l e s . i f y o u c a n . D o y o u t h i n k t h e m o l e c u l e s a r e m o v i n g i n M ? a . Y e s . t h e y a r e m o v i n g b . N o . t h e y a r e n o t m o v i n g c . I d o n ' t k n o w D o y o u t h i n k t h e m o l e c u l e s a r e m o v i n g i n m g ? a . Y e s . t h e y a r e m o v i n g b . N o . t h e y a r e n o t m o v i n g c . i d o n ’ t k n o w D o y o u t h i n k t h e m o l e c u l e s a r e m o v i n g i n a m t ? a . Y e s . t h e y a r e m o v i n g b . N o . t h e y a r e n o t m o v i n g c . I d o n ' t k n o w P R E W $ W l P O S n E S T ” . ' 9 9 ? ? 9 9 9 I 5 . 1 6 . 1 7 . a n I f y o u s a i d t h e m o l e c u l e s w e r e m o v i n g i n a n y o f t h e e x a m p l e s a b o v e , d o y o u t h i n k t h e y w i l l e v e r s t o p m o v i n g ? E x p l a i n . A p i e c e o f i c e i s m e l t e d t o l i q u i d w a t e r . H o w w o u l d t h e w e i g h t o f t h e w a t e r c o m p a r e t o t h e w e i g h t o f i c e ? T h e w a t e r w o u l d w e i g h I n ; t h a n t h e i c e T h e w a t e r w o u l d w e i g h m a s t h e i c e T h e w a t e r w o u l d w e i g h m o r e t h a n t h e i c e . E x p l a i n y o u r a n s w e r . E x p l a i n . i n y o u r o w n w o r d s . w h y h e a t i n g a s o l i d m a k e s i t m e l t . E x p l a i n i n t e r m s o f m o l e c u l e s o f t h e s o l i d . i f y o u c a n . W h a t h a p p e n s t o t h e m o l e c u l e s o f w a t e r w h e n t h e w a t e r f r e e z e s ? M o l e c u l e s o f w a t e r b e c o m e c o l d a n d h a r d W a t e r m o l e c u l e s c h a n g e i n t o i c e m o l e c u l e s M o l e c u l e s o f w a t e r s l o w d o w n a n d f i t t o g e t h e r i n a p a t t e r n M o l e c u l e s o f w a t e r g e t s m a l l e r I d o n ' t k n o w 3 5 3 P R E T E S T / P O S ‘ I T E S T l 8 . W h e n w a t e r b o i l s , b u b b l e s r i s e t o t h e s u r f a c e o f t h e w a t e r . W h a t d o y o u t h i n k i s i n s i d e t h e b u b b l e s ? A . , A : L A A A M ] E x p l a i n i n y o u r o w n w o r d s w h y h e a t i n g m a k e s t h e w a t e r b o i l . E x p l a i n i n t e r m s o f m o l e c u l e s , i f y o u c a n . 1 9 . Y o u l e a v e a g l a s s f u l l o f w a t e r o n t h e c o u n t e r w h e r e n o b o d y t o u c h e s i t . A f e w d a y s l a t e r . t h e w a t e r l e v e l i s l o w e r t h a n b e f o r e . W h e r e d o y o u t h i n k t h e w a t e r h a s g o n e ? E x p l a i n h o w t h i s h a p p e n s . i n t e r m s o f m o l e c u l e s i f y o u c a n . 2 0 . Y o u a n d a f r i e n d a r e s i t t i n g i n a c a r o n a c o l d w i n t e r d a y . Y o u t a l k f o r a w h i l e . t h e n y o u n o t i c e t h a t t h e w i n d o w s h a v e f o g g e d u p . W h a t d o y o u t h i n k t h e f o g i s ? P R E T E S T / P O S T I ' E S T » . r t - p a n 2 1 . 2 2 . 3 5 4 W h y d i d t h e f o g f o r m o n t h e w i n d o w s i n s t e a d o f . s a y . o n y o u r f a c e ? E x p l a i n h o w t h e f o g f o r m e d . Y o u t a k e a c a n o f s o f t d r i n k o u t o f t h e r e f r i g e r a t o r a n d l e t i t s t a n d f o r I S m i n u t e s . T h e o u t s i d e o f t h e c a n b e c o m e s w e t . W h e r e h a s t h e w a t e r o n t h e o u t s i d e o f t h e c a n c o m e f r o m ? T h e w a t e r i n t h e s o f t d r i n k s e e p s t h r o u g h t h e c a n T h e c o l d n e s s c a u s e s o x y g e n a n d h y d r o g e n i n t h e a i r t o f o r m w a t e r o n t h e c a n W a t e r i n t h e a i r f o r m s d r o p s o n t h e c o l d c a n T h e c o l d n e s s c o m e s t h r o u g h t h e c a n a n d t u r n s i n t o d r o p s o f w a t e r l d o n ' t k n o w W h e n w e s a y t h e a i r i s h u m i d , w h a t d o w e m e a n ? E x p l a i n i n t e r m s o f m o l e c u l e s . i f y o u c a n . A P P E N D I X C C L I N I C A L I N T E R V I E W P R O T O C O L A P P E N D I X C C L I N I C A L I N T E R V I E W P R O T O C O L W S i t u a t l o n : P r o v i d e s t u d e n t w i t h a s e t o f c a r d s w i t h t h e f o l l o w i n g w o r d s p r i n t e d o n e a c h : m a t t e r . m o l e c u l e , l i q u i d . s o l i d , g a s . m i x t u r e , p u r e . p o l l u t l o n . M a t e r i a l s : C a r d s w i t h o n e o f t h e a b o v e w o r d s p r i n t e d o n e a c h . M o n s fi n a l m e a n t i m e T a s k 1 4 0 : L o o k t h r o u m t h e s e c a r d s a n d g i v e m e b a c k a n y w o r d s t h a t y o u d o n o t r e c o g n i z e . P 1 : A r r a n g e t h e c a r d s o n t h e t a b l e s o t h e y m a k e s e n s e t o y o u . P 2 : E x p l a i n w h y y o u h a v e p u t t h e c a r d s w h e r e y o u h a v e . 1 , 1 a P 3 : ( I n t e r v i e w e r a r r a n g e s c a r d s i n a d i f f e r e n t w a y : m a t t e r w i t h s o l i d , l i q u i d , g a s ; a n d p u r e w i t h m i x t u r e . e t c . ) C a n y o u s e e w h y I m i g h t h a v e p u t t h e c a r d s l i k e t h i s ? S e t u p r o c k . w a t e r a n d p l a s t i c b a g o f a i r i n f r o n t o f s t u d e n t . M a n d a l a : R o c k o r m e t a l , w a t e r , p l a s t i c b a g o f a i r C a r d s f r o m c a r d s o r t T a s k 1 - 1 P e n c i l a n d p a p e r f o r d r a w i n g s m m fi n a l m m T a s k 2 - 1 0 : C a n y o u t e l l m e h o w t h e s e t h r e e t h i n g s a r e d i f f e r e n t ? 1 . 4 . 9 P 1 : D o y o u k n o w w h a t t h e t h r e e s t a t e s o f m a t t e r a r e ? ( l f t h e s t u d e n t d o e a n ' t l m o w ) H a v e y o u o v e r h e a r d o f s o l i d s . S t a t e s o f i l q u i d s a n d g a s e s ? 3 5 6 M a t t e r T a s k 2 - 2 M o l e c u l a r C o n s t i t u t i o n o f M a t t e r T a s k 2 - 3 N a t u r e o f g a s ( a i r ) T a s k 2 4 N a t u r e o f l i q u i d T a s k 2 - 5 N a t u r e o f P 2 : P 3 : P 4 : P 5 : P 6 : P 1 : P 2 : P 3 : P 4 : P 2 : P 3 : P 4 : P 5 : P 1 : P 2 : P 3 : P 1 : P 2 : P 3 : 3 5 7 C L I N I C A L I N T E R V I E W P R O T O C O L W h a t s t a t e o f m a t t e r i s r o c k ? W h a t s t a t e o f m a t t e r i s w a t e r ? W h a t s t a t e o f m a t t e r i s a i r ? H o w d o y o u d e c i d e w h e t h e r s o m e t h i n g i s a s o l i d o r a l i q u i d ? H o w d o y o u d e c i d e w h e t h e r s o m e t h i n g i s a l i q u i d o r g a s ? C a n y o u t h i n k o f a n y w a y t h a t t h e s e t h r e e t h i n g s a r e s i m i l a r ? 9 . 1 0 . 1 1 . 1 2 H a v e y o u e v e r h e a r d o f m o l e c u l e s ? W h a t a r e t l ' i e y ? 1 6 , 1 7 H o w b l g a r e t h e y ? H o w d o e s t h e i r s l z e c o m p a r e t o t h e s i z e o f a s p e c k o f d u s t ? C a n y o u t h i n k o f s o m e t h i n g t h a t ’ s n o t m a d e o f m o l e c u l e s ? W h a t l s a i r ? 9 , 1 0 , 1 1 , 1 2 ( I f t h e s t u d e n t s a y s t h e r e i s n o t h i n g i n t h e a i r ) W a v e y o u r a r m i n t h e a i r . D o y o u f e e l a n y t h i n g ? I s a n y t h i n g s t r i k i n g y o u r a r m ? W h a t i s I t ? 1 6 , 1 7 S u p p o s e y o u a r e a b l e t o s e e a i r w i t h m a g i c e y e g l a s s e s . W h a t i s a i r m a d e o f ? ( W h a t i s i n t h e a i r ? ) D r a w a p i c t u r e o f w h a t y o u w o u l d s e e . ( i f t h e s t u d e n t d r a w s d o t s , w a v e s , e t c . ) W h a t a r e t h e s e d o t s ( w a v e s , e t c - ) 1 ? A r e t h e y a l l t h e s a m e ? W h a t i s b e t w e e n t h e m ? ( i f s t u d e n t m e n t i o n s m o l e c u l e s ) l s a i r a m i x t u r e ? W h a t d o e s t h a t m e a n ? l s a i r m a d e o f d i f f e r e n t m o l e c u l e s ? S u p p o s e y o u c a n s e e w a t e r w i t h m a g i c e y e g l a s s e s . W h a t i s w a t e r m a d e o f ? D r a w a p i c t u r e o f w h a t y o u s e e . ( i f t h e s t u d e n t d r a w s d o t s , w a v e s , e t c . ) W h a t a r e t h e s e ( w a t e r ) d o t s . ( w a v e s , e t c ) ? A r e t h e y a l l t h e s a m e ? W h a t i s b e t w e e n t h e m ? A r e t h e y m o v i n g ? I f s o . a r e t h e y a l w a y s m o v i n g ? A n o t h e r s t u d e n t t o l d m e t h a t a r o c k i s m a d e o f v e r y , v e r y s m a l l p a r t i c l e s o r p i e c e s t h a t a r e a l w a y s i l g g l l n g b a c k a n d f o r t h . W h a t d o y o u t h l n k o f t h a t ? ( i f s t u d e n t a w e e s w i t h a n d / o r m e n t i o n s m o l e c u l e s ) A r e t h e s o l i d m o l e c u l e s o f a r o c k s t i l l ? S u p p o s e y o u c a n s e e r o c k t h r o u g h m a g i c e y e g l a s s e s . D r a w a p i c t u r e o f w h a t y o u w o u l d s e e . ( i f s t u d e n t d r a w s d o t s ) W h a t a r e t h e s e d o t s ? A r e t h e y a l l t h e s a m e ? I s t h e r e a n y s p a c e b e t w e e n t h e m ? T a s k 2 - 6 0 : P 1 : S t a t e s o f m a t t e r P 2 : 3 5 8 C L I N I C A L I N T E R V I E W P R O T O C O L N o w y o u h a v e d r a w i n g s o f a i r , w a t e r , a n d r o c k . W h a t I s t h e d i f f e r e n c e a m o n g t h e s e s u b s t a n c e s f r o m y o u r c o m p a r i s o n d r a w i n g s ? ( I f s t u d e n t m e n t i o n e d t h a t t h e r e i s s p a c e b e t w e e n . . . i n t h e s t a t e s o f d r a w i n g s ) i s t h e s p a c e t h e s a m e I n a l l s t a t e s ? ( i f t h e s t u d e n t s a y s n o ) W h i c h h a s t h e l a r g e s t s p a c e ? W h i c h h a s t h e s m a l l e s t s p a c e ? ( i f t h e s t u d e n t m e n t i o n e d t h a t t h e y w e r e m o v i n g ) i s t h e m o v e m e n t t h e s a m e i n a l l s t a t e s ? ( I f t h e s t u d e n t s a y s n o ) W h i c h h a s t h e m o s t m o v e m e n t ? W h i c h h a s t h e l e a s t m o v e m e n t ? M e l t i n g i c e : L e a v e i c e c u b e s m e l t i n g i n a p l a s t i c c u p . B o l l i n g w a t e r : B o l l w a t e r i n a b e a k e r o n a h o t p l a t e . C o n d e n s i n g w a t e r : C o n d e n s a t i o n o n b e a k e r o f b o i l i n g w a t e r . E v a p o r a t l n g a l c o h o l : P l a c e d r o p s o f a l c o h o l o n a s l i d e . S m e l l o f p e r f u m e : T a k e t o p o f f o f p e r f u m e c o n t a i n e r . m m G o a l C o n c e p t i o n s T a s k 3 - 1 0 : W h a t ’ s h a p p e n i n g t o t h e i c e c u b e s ? 2 , 9 , 1 1 , 1 2 P 1 : W h a t s t a t e o f m a t t e r i s i c e ? W h a t s t a t e o f m a t t e r i s w a t e r ? M e l t i n g P 2 : H o w d o e s i c e c h a n g e i n t o w a t e r ? 1 4 . 1 5 . 1 7 . 1 8 i c e P 3 : ( i f s t u d e n t h a s m e n t i o n e d m o l e c u l e s ) C a n y o u e x p l a i n w h a t ' s h a p p e n i n g t o t h e m o l e c u l e s ? P 4 : D o e s i c e h a v e t o b e h e a t e d t o m e l t ? W h y ? P 5 : I n w h i c h s t a t e d o m o l e c u l e s m o v e m o r e f r e e l y ? P 6 : i n w h i c h s t a t e a r e t h e y f a r t h e r a p a r t ? T a s k 3 - 2 0 : W h a t ' s h a p p e n i n g t o t h e w a t e r ? D e s c r i b e w h a t y o u s e e . P 1 : i f w e l e a v e t h e w a t e r b o i l i n g , w h a t h a p p e n s t o t h e ' 2 , 7 , 9 a m o u n t o f w a t e r i n t h e b e a k e r ? 1 1 . 1 4 . 1 5 B o i l i n g P 2 : W h y i s t h e a m o u n t o f w a t e r l o w e r ? 1 7 , 1 8 P 3 : W h e r e i s t h e w a t e r g o i n g ? P 4 : ( i f t h e s t u d e n t m e n t i o n s b u b b l e s ) i s t h e r e a n y t h i n g i n s i d e t h e b u b b l e s ? W h a t ? P 5 : ( i f t h e s t u d e n t m e n t i o n s ' a l r ' ) D o y o u t h i n k t h e a i r i n t h e b u b b l e s i s t h e s a m e a s t h e a i r I n t h i s r o o m ? o r ( i f t h e s t u d e n t m e n t i o n s ' s t e a m ' ) W h a t d o y o u m e a n b y ' s t e a m ' ? W h a t s t a t e o f m a t t e r i s s t e a m ? P 6 : H o w d o e s t h e w a t e r c h a n g e f r o m l l q u l d t o g a s ? P 7 : P 8 : P 9 : T a s k 3 - 3 0 : P 1 : C o n d e n s i n g P 2 : o r P 3 : P 4 : P 5 : T a s k 3 4 0 : P 1 : E v a p o r a t i o n P 2 : P 3 : P 4 : P 5 : P 6 : a n d a l T a s k 3 — 5 0 : P 1 : S m e l l P 2 : n o s e ? P 3 : P 4 : P 5 : 3 5 9 C L I N I C A L I N T E R V I E W P R O T O C O L W h i c h h a s m o r e s p a c e b e t w e e n m o l e c u l e s , l i q u i d o r g a s ? I n w h i c h s t a t e d o m o l e c u l e s m o v e m o r e f r e e l y ? i n w h i c h s t a t e d o m o l e c u l e m o v e f a r t h e r a p a r t ? W h a t I s h a p p e n i n g o n t h e p l a t e ? 2 , 7 , 6 , 9 W h e r e d o e s t h e w a t e r c o m e f r o m ? 1 4 . 1 5 . 1 7 . 1 8 ( l f s t u d e n t m e n t i o n s ' a l r ' ) H o w d o e s a i r c h a n g e t o w a t e r ? ( I f s t u d e n t m e n t i o n s ' s t e a m ' ) H o w d o e s s t e a m c h a n g e f r o m g a s t o l i q u i d ? C a n y o u e x p l a i n I n t e r m s o f m o l e c u l e s ? W h i c h s t a t e h a s m o r e s p a c e b e t w e e n m o l e c u l e s , g a s o r l i q u i d ? I n w h i c h s t a t e d o m o l e c u l e s m o v e m o r e f r e e l y ? I n w h i c h s t a t e d o m o l e c u l e m o v e f a r t h e r a p a r t ? W h a t d o y o u s e e h a p p e n i n g h e r e ? 2 . 7 . 9 . 1 0 W h e r e d l d t h e a l c o h o l g o ? 1 1 . 1 2 . 1 7 D i d i t d i s a p p e a r ? I f s o . I s i t g o n e f o r e v e r ? D o e s i t s t i l l e x i s t ? H o w d o e s t h e a l c o h o l e v a p o r a t e ? i s a l c o h o l m a d e o f m o l e c u l e s ? W h a t k i n d ? W h a t ’ s h a p p e n i n g t o t h e a l c o h o l m o l e c u l e s ? W o u l d a n y t h i n g h a p p e n d i f f e r e n t l y I f w e h e a t e d t h e g l a s s c o h o l ? C a n y o u s m e l l t h e p e r f u m e ? W h a t I s s m e l l m a d e o f ? H o w d i d t h e s m e l l o f p e r f u m e g e t f r o m t h e g l a s s t o y o u r C a n y o u e x p l a i n I n t e r m s o f m o l e c u l e s ? M o l e c u l e s o f w h a t ? W h e r e d i d t h e y c o m e f r o m ? I f w e p u t a t o p o n t h e p e r f u m e . w o u l d y o u s t i l l b e a b l e t o s m e l l I t ? W h y o r w h y n o t ? D i s s o l v e s u g a r i n a t e a b a g I n w a t e r . M a n d a l a : S u g a r I n t e a b a g . B e a k e r o f w a t e r . T a s k 4 4 D i s s o l v i n g 0 : P 2 : P 3 : P 4 : 3 6 0 C L I N I C A L I N T E R V I E W P R O T O C O L S i s a l C o n c e p t i o n s W h a t I s h a p p e n i n g t o t h e s u g a r ? 2 . 9 . 1 0 ( I f t h e s t u d e n t m e n t i o n s ' d l s s o l v e s ' ) W h a t d o y o u m e a n b y ' d l s s o l v e s ' ? 1 1 . 1 2 H o w d o e s i t g e t o u t o f t h e t e a b a g ? 1 3 . 1 4 C a n y o u e x p l a i n I n t e r m s o f m o l e c u l e s ? I f w e l e a v e t h e s u g a r a n d w a t e r s i t t i n g f o r o n e d a y , w h a t w i l l h a p p e n ? W i l l s u g a r b e a l l o v e r , o r i n o n e p l a c e ? W i l l s u g a r s i n k t o t h e b o t t o m ? W h y o r w h y n o t ? C a n y o u e x p l a i n i n t e r m s o f m o l e c u l e s ? l f w e p u t a t e a b a g o f s u g a r i n a c u p o f h o t w a t e r a n d a c u p o f c o l d w a t e r . w h i c h w o u l d d i s s o l v e f a s t e r ? W h y ? C a n y o u e x p l a i n i n t e r m s o f m o l e c u l e s ? I s t h e s u g a r a n d w a t e r a m i x t u r e o r a p u r e s u b s t a n c e ? C a n y o u e x p l a i n w h y ? P u t t h e b a l l o o n o n t h e r i m o f a c o l d b o t t l e a n d w a r m i t w i t h h a n d s ( b o t t l e o n I t s s i d e ) . H a v e t h e s t u d e n t p u t t h e b a l l t h r o u d i t h e r i n g . h e a t t h e b a l l , a n d h a v e t h e s t u d e n t t r y t o p u l l t h e b a l l b a c k t h r o u g h t h e r i n g . M a t e r i a l s : B a l l o o n . b o t t l e . b a l l , r i n g , h o t p l a t e T a s k 5 4 T h e r m a l E x p a n s i o n o f g a s Q u e s t i o n s S i s a l C o n n e c t i o n s 0 : W h a t w i l l h a p p e n t o t h e b a l l o o n a f t e r w e p u t o u r h a n d s o n t h e b o t t l e ? 3 , 9 , 1 1 , 1 2 P 1 : W h a t h a p p e n s t o t h e b a l l o o n ? W h y ? 1 4 . 1 5 . 1 6 P 2 : W h a t c a u s e d t h e b a l l o o n t o g e t b i g g e r ? P 3 : ( I f t h e s t u d e n t r e s p o n d s ' h o t a i r r i s e s “ , t h e n t u r n t h e b o t t l e u p s i d e d o w n . ) C a n y o u e x p l a i n w h y t h e b a l l o o n s t a y s t h e s a m e ? C a n y o u e x p l a i n i n t e r m s o f m o l e c u l e s ? P 4 : D o e s t h e m o l e c u l e m o t i o n o r s i z e c h a n g e w h e n t h e b o t t l e i s w a r m e d ? I f s o , I n w h a t w a y ? P 5 : D o e s t h e n u m b e r o f m o l e c u l e s c h a n g e a s t h e b o t t l e i s w a r m e d ? P 6 : I s t h e r e a c h a n g e i n t h e s p a c e b e t w e e n m o l e c u l e s a s t h e b o t t l e l s w a r m e d ? P 7 : W e r e t h e m o l e c u l e s o f a i r I n t h e b o t t l e m o v i n g b e f o r e w e s t a r t e d t o w a r m t h e b o t t l e ? T a s k 5 - 2 T h e r m a l E x p a n s i o n o f s o l i d P 8 : P 9 : P 1 : P 2 : P 3 : P 4 : P 5 : P 6 : P 7 : 3 6 1 C L I N I C A L I N T E R V I E W P R O T O C O L D o m o l e c u l e s m o v e f a s t e r w h e n t h e b o t t l e i s c o l d o r h e a t e d ? D o m o l e c u l e m o v e f a r t h e r a p a r t w h e n t h e b o t t l e i s c o l d o r h e a t e d ? T h e b a l l g o e s t h r o u g h t h e r i n g n o w ( u n h e a t e d ) . W h a t w i l l h a p p e n I f w e h e a t t h e b a l l ? W h y c a n ’ t w e p u l l t h e b a l l t h r o u g h t h e r i n g a f t e r h e a t i n g ? C a n y o u e x p l a i n i n t e r m s o f m o l e c u l e s ? D o e s t h e m o l e c u l e m o t i o n o r s i z e c h a n g e w h e n t h e b a l l l s h e a t e d ? D o e s t h e n u m b e r o f m o l e c u l e s c h a n g e a s t h e b a l l i s h e a t e d ? I s t h e r e a c h a n g e I n t h e s p a c e b e t w e e n m o l e c u l e s a s t h e b a l l i s h e a t e d ? W e r e t h e m o l e c u l e s o f t h e b a l l m o v i n g b e f o r e w e s t a r t e d t o h e a t I t ? D o m o l e c u l e s m o v e f a s t e r w h e n t h e b a l l l s h e a t e d o r c o l d ? D o m o l e c u l e s m o v e f a r t h e r a p a r t w h e n t h e b a l l l s h e a t e d o r c o l d ? T E A C H E R I N T E R V I E W P R O T O C O L A P P E N D I X D A P P E N D I X D T E A C H E R I N T E R V I E W P R O T O C O L P r o p o s e d s c r i p t : I : I a m h a p p y y o u w i l l b e a b l e t o h e l p m e , . I a m t r y i n g t o u n d e r s t a n d h o w s t u d e n t s r e s t r u c t u r e t h e i r t h i n k i n g d u r i n g s c i e n c e l e s s o n s . U n d e r s t a n d i n g y o u r a p p r o a c h a n d t h i n k i n g a b o u t y o u r t e a c h i n g m a y h e l p m e u n d e r s t a n d m o r e a b o u t w h a t t h e s t u d e n t s a r e t r y i n g t o d o . Q u e s t i o n s : ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) ( 6 ) W h a t a r e y o u r g o a l s f o r t h e s t u d e n t s ’ l e a r n i n g ? H o w w i l l y o u r s t u d e n t s b e s t l e a r n t h i s ? W h a t a r e y o u r p l a n s ? D o y o u f o r e s e e t h a t t h e a c t i v i t i e s r e q u i r e y o u r c o l l a b o r a t i o n w i t h s t u d e n t s ? D o y o u p l a n t o e x p o s e s t u d e n t ’ s a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s ? D o y o u p l a n t o m a k e s t u d e n t s a w a r e o f t h e i r o w n a n d o t h e r s t u d e n t s ’ a l t e r n a t i v e c o n c e p t i o n s ? . D o y o u p l a n t o c r e a t e c o n c e p t u a l c o n f l i c t ? H o w ? W h y ? D o y o u p l a n t o e n c o u r a g e a n d g u i d e c o g n i t i v e a c c o m m o d a t i o n ? H o w ? W h y ? ' D o y o u p l a n t o e n g a g e s t u d e n t s i n p r o c e s s i n g s k i l l s , s u c h a s p r e d i c t i n g , h y p o t h e s i z i n g , i n f e r r i n g , r a i s i n g q u e s t i o n s , a n a l z i n g . s n t h e s i z i n g , i d e n t i f y i n g g a p s i n k n o w l e d g e , a n d c o n u s i n g i e a s ? H o w ? W h y ? n E ' l ‘ n p m “ 4 I — I . 1 . . . . 4 . N " 4 ' ' A P P E N D I X E S T U D E N T W R I T I N G I N T E R V I E W P R O T O C O L A P P E N D I X E S T U D E N T W R I T I N G I N T E R V I E W P R O T O C O L P r o p o s e d s c r i p t : I : I a m h a p p y y o u w i l l b e a b l e t o h e l p m e , . I a m t r y i n g t o u n d e r s t a n d h o w y o u a n d t h e o t h e r s t u d e n t s c h a n g e y o u r t h i n k i n g a b o u t I s c i e n c e a s a r e s u l t o f y o u r c l a s s r o o m a c t i v i t i e s . Y o u r a n s w e r i n g t h e s e q u e s t i o n s f o r m e m i g h t h e l p m e b e g i n t o s e e h o w y o u t h i n k a b o u t y o u r l e a r n i n g . Q u e s t i o n s : ( 1 ) D o y o u w r i t e v e r y m u c h i n y o u r o t h e r c l a s s e s ? ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) H a v e y o u w r i t t e n m u c h b e f o r e i n y o u r c l a s s e s ? D o y o u f i n d i t e a s y o r h a r d t o w r i t e ? D o y o u l i k e t o w r i t e a t s c h o o l ? A t h o m e ? D o y o u l i k e t o w r i t e i n y o u r s c i e n c e a c t i v i t y b o o k ? D o e s w r i t i n g e v e r h e l p y o u t h i n k ? D o y o u t h i n k t h e r e i s a p u r p o s e f o r h a v i n g y o u w r i t e w h e n y o u a r e l e a r n i n g s c i e n c e ? W h a t d o y o u t h i n k t h e p u r p o s e i s ? 3 6 4 S T U D E N T W R I T I N G I N T E R V I E W P R O T O C O L P e r i o d i c a n d F o l l o w - u p S t u d e n t W r i t i n g I n t e r v i e w P r o t o c o l P r o p o s e d s c r i p t : I : l a m h a p p y y o u w i l l b e a b l e t o h e l p m e , ' . I a m t r y i n g t o u n d e r s t a n d h o w y o u a n d t h e o t h e r s t u d e n t s t h o u g h t a b o u t t h e M a t t e r a n d M o l e c u l e s l e s s o n s a n d h o w t h e w r i t i n g y o u d i d m i g h t h a v e h e l p e d y o u t h i n k a b o u t w h a t y o u w e r e l e a r n i n g . Y o u r a n s w e r i n g t h e s e q u e s t i o n s f o r m e m i g h t h e l p m e u n d e r s t a n d h o w y o u l e a r n e d . Q u e s t i o n s : ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) ( 9 ) A r e y o u w r i t i n g v e r y m u c h i n y o u r o t h e r c l a s s e s ? H a v e y o u w r i t t e n m u c h b e f o r e t h i s y e a r i n y o u r c l a s s e s ? D o / D i d y o u f i n d i t o r h a r d t o w r i t e a b o u t y o u r e x p l a n a t i o n s i n y o u r a c t i v i t y b o o k ? y ? D o / D i d y o u f i n d i t e a s y o r h a r d t o w r i t e t h e f r e e w r i t i n g e x e r c i s e s a f t e r t h e s c i e n c e l e s s o n s ? W h y ? D o t / o d i d y o u l i k e w r i t i n g i n y o u r s c i e n c e a c t i v i t y b o o k ? W h y o r w h y n o . D o / D i d y o u r w r i t i n g e v e r h e l p y o u t h i n k ? T e l l m e a b o u t i t . D o / D i d y o u w r i t i n g e v e r c h a n g e g a m m a ? T e l l m e a b o u t i t . W h a t d o y o u t h i n k i s t h e p u r p o s e f o r h a v i n g y o u w r i t e a b o u t y o u r s c i e n c e l e s s o n s ? W h y ? C a n y o u d e s c r i b e f o r m e w h a t l e a r n i n g s c i e n c e i s l i k e ? ( I s i t " l i k e “ s o m e t h i n g e l s e y o u d o ? ) A P P E N D I X F S A M P L E S U M M A R Y O B S E R V A T I O N F O R M 3 & 1 2 2 i > 5 . 3 0 3 a 0 E . a . r . f l . , i s g i u L s E c o n . E m s i t g a . . . . — t n c E w a m g o r s i . r n E i . i u c . i g a e o a 3 s s E s e fi l 3 m i fl m s . n fl fi . m o fi o fi w : g } é ; i x T r u m u e a v g z - o > = s . h fi o . < . . f g 1 . u - . . l p . fl - . . l " l fl b o t E a a e F s . . I n s a e I . s a s 3 m o I . ? F O R M R V A T I O N S A M P L E S U M M A R Y O B S E A P P E N D I X G T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C N O D E - L I N K N E T W O R K S A P P E N D I X G T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C N O D E - L I N K N E T W O R K S A m e - S e m a n t i c N o d e - L i n k N e t w o r k s f o r P r o t e s t a n d P o s t t e s t m P R E T E S T A r t i e P O S T T E S T P u r e s m a t l l i n t u o a m s m w fl m _ 6 ‘ 9 ‘ 3 ’ ‘ T c o « 9 © 0 a r g u r e H . 1 7 K r fi e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . A r t i e P R E T E S T A r t i e P O S T T E S T l n l e o r l u c l i o n t o fl o l a c d a a ~ - - r o a m o G ) . . @ M « a s 5 ' 5 3 « o \ < 5 1 " « : 9 « 2 ' . . . . . . - . 1 o G i b — r a g } 0 ‘ 9 0 W 6 2 : 9 ~ 3 3 « 2 2 > . . . . . . “ 9 9 9 a ) ; i g u r e H 2 A r t i e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . 3 6 6 A r t i e T E P s F I u E m 1 S o r n a t i o n A r t i e O P s S u T T m E o S r T u s e . 3 6 7 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C M O D E - U M N E T W O R K S fi g u r e F I E A r t i e ‘ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s W S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t a n p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . m P R E T E S T D i s s o l v i n g A l l i e P O S T T E S T D i s s o l v i n g i g u r e H . 4 A r t i e ’ s s e m a n fi c n o d e - l i n k n e t w o r k s t o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . 3 6 8 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C N O D E - L I M N E T W O R K S P R E T E S T T W E W . . . ! G D I A r t i e 0 ' 6 0 P O S T T E S T T h e r m a l E a p u n i o n A r t i e a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . F i g u r e H S I H T B ’ S s e m a n t i c n o d e - l i n k R B t W O I ‘ k S T O T T fi e r m a l E x p a n s i o n p r t B S t K e n n ! - S e m a n t i c N o d e - L i n k N e t w o r k s f o r P r e t e s t a n d P o s t t e s t P R E T E S ‘ I ’ P i l e 5 m & M i s t i - e s P O S T T E S ‘ I ’ P i n e 5 m & N i a l l - u K m F i g u r e H . 6 K e n n y ‘ s s e m a n t i c n o d e c l i n k i n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d ‘ O ” f , e r s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . G E T S T U D E N T S ’ S E M A N 5 1 n “ . 0 “ e l c t i o n T K I e l C l i , N O D E - L I N K P I N S O n h a E l T T W O R K S T a E t S i T o n t o N K p e o n s n t t y e s s t s e w r c s n a t o t d e e m - e " n m t t s . n e t w o r k s f o r i n t r o d u c t i o n K m T A 5 1 m 3 R 5 a 3 [ h 9 u 3 : 1 e i 0 n 9 m a t i n t t e F p i r g e u t r e e s t F l a . 7 n F a i n u g d r p e o F s l t . t 3 e d s K t e w n r n i y t ' t s e n s s e t m a a t n e t m i e c n n s o . t d e - l i n k n e t w o r k s f o r S t a t e s o f M a fi M « : : 9 o M o l e r p r e t t e c e u l e s s t 3 6 9 K e m p P H E T E S T K a r i n , P O S T T E S T S t a t e s a t M a t t e r S t a t e s a t M a t t e r 3 7 0 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C N O D E - I J N K N E T W O R K S K e n n , P R E T E S T D ' l ' P O S T T E S T 0 ' l ' p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . i g u r e H . 9 K e n n y ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e fi v o r k s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d K e n n y 8 C D ( : 9 P R E T E S T T h u n u l E h p o n fi o n ’ 9 ° « : 9 5 * C D G D K e n n y P O S T T E S T T h u u n l fi q m l u i u i p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . i g u r e H 1 0 K e n n y ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r T h e r m a l E x p a n s i o n 3 7 1 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C M O D E - L I N K N E T W O R K S Q a L Q l - S e m a n t i c N o d e - L i n k N e t w o r k s f o r P r e t e s t a n d P o s t t e s t c - o i P R E T E S T c “ . P O S I T E S T P i l e 5 m I : H i a t u s : P U B S u b s t a n c e s & H i m : F i g u r e H . 1 1 C a r o l ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r P u r e S u b s fi é n c e s a n d M i x t u r e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . C a r o l P R E T E S T C u o l P O S T T E S T I n h o d u fi i o n t o N M : l n t l o t h c h o n ’ l o " o h m i c : i g u r e H . 1 ? C a r o l ’ s s e m a n t i c n o e - i n n e t w o r s o r n t r o u c t i o n t o o e c u e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . . . ' : A 3 7 2 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C N O D E - L I N K N E T W O R K S M P H E T E S T S t e t e s e t l l e t t e r a . “ . « 2 : » \ s c - « 2 : » “ a . P O S T T E S T S t a t e s o i l e t t e r 4 | I ’ - O . t « 2 » - 5 G D a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . i g u r e H 1 3 C a r o T s s e m a n t i c n o d e - fi n k n e t w o r k s t o r S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t M P R E T E S T D ' | . P O S T T E S T C a n ! 0 ' | . i g u r e H . 1 4 1 C a r c T s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . 6 m l N e « a e M l R h E e T r P T ' « 3 i 1 i » l n : d l 2 » . a a - e P P m R : S ; ( a E u 2 T f m n T E E a ” S l ‘ t e E 3 i S T ? 3 c s c . . . - 2 a : i » ) « s “ Q p 2 ’ m - d @ - 6 r N k e w s ‘ f o r s 3 N o d e - L i n k N e t w o m t l ‘ 1 9 m l - » « P € 2 ’ ( P " o s I n . D O s r a e “ Q m : ( 3 ( E D « 2 : » r e t 2 3 t s N n T d E S P T W " ' 1 e 9 s t O S P M a T S o o s t t e ‘ e M c : ' 2 ) 3 7 3 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C N O D E - L I I V K N E T W O R K S . b . « : D « : 2 : 4 3 m C « a » 5 9 6 » . . . . . . . . . . . . o ‘ u . : » F i g u r e F M S C a r o l ? s e m a n t i c n o d e - fi n k n e t w o r k s f o r T h e r m a l E x p a n s i o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . ” w a i l . “ M e l i n d a ’ s s e m a n fi c n o d e - 1 k m n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n c f M p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . 3 7 4 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C N O D E - L I N K N E T W O R K S u m P B E T E S T P O S T T E S T ' i g u r e . e m a s s e m a n t i c n e - m n e t w o r s o r n t r o u c t l o n t o M o l e c u l e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . u m P R E T E S T S t a t e : o f M a t t e l N o i n d a P O S T T E S T S t a t e s 0 ‘ H a n a a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . n g u r e F H E M e l i n d a ’ s s e m a n ' t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t W W 1 ‘ E S T ' S I ‘ E M u m R E V E P W I S ' H e r n i a O S T P 0 T m n o w . . P T O h S o T r I - E d n o 9 w . P T B e l E - T c E l “ ' 9 ' “ f E 9 , ‘ o n n 1 i . , S B 3 T u ’ 0 2 > 3 7 5 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C N O D E - L I N K N E T W O R K S F i g u r e H . 1 9 M e fi n d a ’ s s e m a n t i c n o d e - fi n k n e t w o r k s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . F i g u r e F 1 2 0 M e l i n d a ' s s e m a n T I c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r T h ' e ' r m a l E i p a n s i o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . 3 7 6 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C N O D E - L I N K N E T W O R K S A n t o i n e - S e m a n t i c N o d e - L i n k N e t w o r k s f o r P r e t e s t a n d P o s t t e s t A n t o i n e P R E T E S T P u . S u b s t a n c e s 8 : M M A n t o i n e P D S T T E S T P u . 5 m & “ B l u e s c a n a a n “ G D « 2 : » 0 0 O @ i g u r e H 2 1 A n t o i n e ’ s s e m a n t i c n o d e - I r n k n e fi v o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d M i x t u r e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . A n t o i n e P R E T E S T I n t r o d u c t i o n t o H a l - a d o . A M P O S T T E S T I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s F i g u r e H 2 2 A n t o i n e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r i n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . 3 7 7 T A R G E T S T U D E N T S ' S E M A N T I C N O D E - L I N K N E T W O R K S A n t o ' n e P R E T E S T A n t o i n e P O S T T E S T S t a t e : o f M a t t e r S l a t e s o f M a t t e r F i g u r e H . 2 3 A n t fi n e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r S t a t e s o f M a t t e r p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . A n t o i n e ” 1 5 1 5 5 1 A n n i - I o P O S T T E S ‘ I ' D i u o l v ' n g D i s s o l v i n g I g u r e . n t o I n e s s e m a n t I c n e - I n n e t w o r s o r I s s o v m g p r e t e s t a n p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . T E A R G E T T E S T M o i r e P R F p J i r o g e u t r e e s s e H S t - 2 n a 5 d e m a A o t p n n s t t i t o c i e n s N e t o ’ d s w e M u r e s p r e t e s t a n d p S - r o t s k t i N t c e a r N T S E n T U D s i e t L e t m i n a n ’ t S E M A N T I A n C t M i o O D E - L I N K n e P T O h N S e r E T m I w o n k s T a E l T S E m n e o m w d e o e n r n k n e t w - t l s i . k s f o r P r e o t r e f s s t f a o r T n d h P e o r s m t a t l E Y p a n s i o n e s t s t t e s t w i t t e n s t a t e m e n t s . 3 7 8 I I I - t u a l E m J o s e m c r z s r m . P O S T T E S I ’ P I I O s m a u m P m s w u m s u m 5 q u C E D c ) ( : 1 3 : ( 3 ' 1 3 “ i 0 o c » c . G I l l . ' . ” . . . - n » . . . t o ® , . C D ' 1 ’ C D 6 : 5 < 2 9 m Q ‘ G D P W J o s e ’ s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s f o r P u r e S u b s t a n c e s a n d w o r k s f o r I n t r o d u c t i o n t o M o l e c u l e s u t r e e s t H a 2 n 7 d J o p o s s t e t ’ e s s s t e w m r a t i n t t e i n c s n t o a d t e e - m l e i n n t F p i r g e . t e n k s F i g u r e H 2 3 C l o s e 8 s e m a n t i c n E e - l r n R n e t w o r R s i O I ' S t a t e s O i M a t t e r p r e t e s t 3 7 9 T A R G E T S T U D E N T S ’ S E M A N T I C M O D E - L I N K N E T W O R K S . 3 0 . F a s t e s t J m P o s n s s ' r a l n h o t h c h ' o n t o M o l e c u l e s l m m t o N a k e d ” J ” . P H E T E S T a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . J o s e P R E T E S T J o s e P B O i S n T d T i E S T n g 3 8 0 T A R G E T S T U D E N T S ' S E M A N T I C M O D E - U M N E T W O R K S F i g u r e F l . 2 9 J o s e s s e m a n t i c n o d e - fi n ? n e t w o fl t s f o r D i s s o l v i n g p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . T h u - d E T L s i o n ( m T W E M m ( a - ‘ 3 3 . . , . o « m 6 c : ‘ 3 9 6 g , ® @ @ a : 9 a ” ‘ 9 9 3 ‘ 3 ’ ‘ 9 m m » a ) F i g u r e H . 3 0 J o s e ' s s e m a n t i c n o d e - l i n k n e t w o r k s t o r T h e r m a l E i r p a n S I o n p r e t e s t a n d p o s t t e s t w r i t t e n s t a t e m e n t s . A P P E N D I X H G O A L C O N C E P T I O N S F O R T H E M A T T E R A N D M O L E C U L E S U N I T A P P E N D I X H G O A L C O N C E P T I O N S F O R T H E M A T T E R A N D M O L E C U L E S U N I T I s s u e G o a l C o n c e p t i o n T y p i c a l A l t e r n a t i v e C o n c e p t i o n M a c r o s c o p i c l e v e l : C o n c e p t i o n s a b o u t o b s e r v a b l e s u b s t a n c e s a n d p h e n o m e n a 1 . D e f i n i t i o n o f M a t t e r 1 a . S o l i d s , l i q u i d s . a n d g a s e s a r e m a t t e r . O t h e r t h i n g s ( e . g . , l i g h t . h e a t ) a r e n o t . 2 . C o n s e r v a t i o n o f M a t t e r 2 . M a t t e r i s c o n s e r v e d i n a l l p h y s i c a l c h a n g e s . 3 . T h e r m a l E x p a n s i o n 3 . S u b s t a n c e s e x p a n d w h e n h e a t e d . 1 a . G a s e s a n d n o n - m a t t e r o f t e n i n c o r r e c t l y c l a s s i f i e d . 2 . M a t t e r n o t a l w a y s c o n s e r v e d e s p e c i a l l y i n c h a n g e s i n v o l v i n g g a s e s . W o r d s l i k e ' d l s s o l v e ' a n d ' e v a p o r a t e ' s o m e t i m e s u s e d a s s y n o n y m s f o r ' d l s a p p e a r ' . 3 . S u b s t a n c e s m a y ' s h r l v e l u p ' w h e n h e a t e d ; e x p a n s i o n o f g a s e s e x p l a i n e d i n t e r m s o f m o v e m e n t o f a i r . 4 . N a t u r e o f S m e l l s 4 . S m e l l s a r e g a s e s . t h e r e f o r e 4 . S m e l l s c o n s i d e r e d m a t t e r . m a d e o f m o l e c u l e s . e t c . e p h e m e r a l , n o t r e a l l y m a t t e r . 5 . D i s t r i b u t i o n o f g a s e s i n 5 . G a s e s s p r e a d e v e n l y s p a c e t h r o u g h t h e s p a c e s t h e y o c c u p y . 7 . W a t e r v a p o r i n a i r 7 . A i r c o n t a i n s i n v i s i b l e w a t e r v a p o r ( h u m i d i t y ) . 8 . C o n d e n s a t i o n 8 . W a t e r v a p o r i n a i r c o n d e n s e s o n c o l d o b j e c t s . 5 . D i s t r i b u t i o n o f g a s e s i s u n e v e n b e f o r o r a l t e r e x p a n s i o n o r c o m p r e s s i o n . 7 . W a t e r n a i r i s v i s i b l e ( e . g . , f o g , ' s t e a m ' ) . 8 . C o n d e n s a t e i s ' f o g ' o r ' b r e a t h " ; o r i s f o r m e d b y a r e a c t i o n b e t w e e n h e a t a n d c o l d . M o l e c u l a r l e v e l : C o n c e p t i o n s a b o u t m o l e c u l e s a n d t h e i r n a t u r e 9 . M o l e c u l a r c o n s t i t u t i o n o f 9 . A l l m a t t e r i s m a d e o f m a t t e r m o l e c u l e s . n o n - m a t t e r i s n o t . 9 . M a t e r i a l s u b s t a n c e s n o t d e s c r i b e d a s m o l e c u l a r ; n o n - m a t t e r d e s c r i b e d a s m o l e c u l e s ( e . g . , ' h e a t m o l e c u l e s ' ) ; m o l e c u l e s a r e i n s u b s t a n c e s . 3 8 1 G O A L C O N C E P T I O N S F O R T H E M A T T E R A N D M O L E C U L E S U N I T 1 0 . S i z e o f m o l e c u l e s 1 1 . C o n s t a n t m o t i o n 1 2 . V i s i b i l i t y o f m o l e c u l a r m o t i o n . 1 3 . M o l e c u l a r e x p l a n a t i o n o f d i s s o l v i n g 1 4 . E f f e c t s o f h e a t o n m o l e c u l a r m o t i o n 1 5 . M o l e c u l a r e x p l a n a t i o n o f t h e r m a l e x p a n s i o n 1 7 . M o l e c u l a r e x p l a n a t i o n o f s t a t e s o f m a t t e r 1 8 . M o l e c u l a r e x p l a n a t i o n o f c h a n g e s o f s t a t e 1 0 . M o l e c u l e s a r e t o o s m a l l t o 1 0 . M o l e c u l e s m a y b e s e e . e v e n w i t h a m i c r o s c o p e . c o m p a r a b l e i n s i z e t o c e l l s , d u s t s p e c k s . e t c . 1 1 . A l l m o l e c u l e s a r e 1 1 . M o l e c u l e s m a y s o m e t i m e s c o n s t a n t l y m o v i n g . b e s t i l l , e s p e c i a l l y i n s o l i d s . 1 2 . M o l e c u l a r m o t i o n 1 2 . M o l e c u l e s s i m p l y s h a r e i n c o n t i n u e s i n d e p e n d e n t l y o f o b s e r v a b l e m o v e m e n t s o f o b s e r v a b l e m o v e m e n t . s u b s t a n c e s ( e . g . , c o n v e c t i o n c u r r e n t s ) ; m o l e c u l e s m o v e i n g a s e s a n d l i q u i d s , n o t i n s o l i d s 1 3 . M o l e c u l e s o f s o l u t e b r e a k 1 3 . F o c u s o n o b s e r v a b l e a w a y a n d m i x w i t h m o l e c u l e s o f s u b s t a n c e s o r m o l e c u l e s s o l v e n t . t h e m s e l v e s ' d i s s o l v e ' . 1 4 . T h e o n l y a f f e c t o f h e a t o n 1 4 . M o l e c u l e s t h e m s e l v e s c a n s u b s t a n c e s i s t o m a k e i t s b e h o t o r c o l d . m o l e c u l e s m o v e f a s t e r . 1 5 . i n c r e a s e d m o t i o n m o v e s 1 5 . M o l e c u l e s t h e m s e l v e s m o l e c u l e s f a r t h e r a p a r t . e x p a n d . 1 7 . S t a t e s o f m a t t e r a r e d u e t o 1 7 . S t a t e s o f m a t t e r d e s c r i b e d d i f f e r e n t a r r a n g e m e n t s a n d o n l y i n t e r m s o f o b s e r v a b l e m o t i o n s o f m o l e c u l e s : p r o p e r t i e s o r p r o p e r t i e s o f t h e s o l i d s : v i b r a t e i n r i g i d a r r a y s t a t e a t t r i b u t e d t o i n d i v i d u a l - i l q u l d s : r a n d o m m o t i o n w i t h i n m o l e c u l e s ( e . g . , s o l i d l i q u i d m o l e c u l e s a r e h a r d . l i q u i d ~ g a s e s : r a n d o m m o t i o n . n o m o l e c u l e s a r e i n d r o p s . e t c . ) l i m i t s 1 8 . H e a t i n g a n d c o o l i n g c a u s e 1 8 . H e a t i n g a n d c o o l i n g m a k e c h a n g e s o f s t a t e b y m a k i n g m o l e c u l e s ‘ m e l t ' . ' e v a p o r a t e ' . m o l e c u l e s m o v e f a s t e r o r e t c . ; o r m o l e c u l e s b e g i n t o s l o w e r . m o v e w h e n h e a t e d . A P P E N D I X I C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T C V ( l M N ( o r t t n t g a i e o a i d i e a m m b ) l e t n - e o r m r a e v t s t s e m r e l l ) S m e l l o f c o e d 1 2 3 4 m a q o o o ‘ N G ‘ M O N O O O ‘ R L l l A i A A L 1 1 i O N M S S S i O N M t d i o m m m t o d i e l l i l A p l g l g o h o s o R e a e h o n s s l l e n e l l r l ' i p o e r p c h c t c t o o s h u f l r r n e n s e n c a r r n r r n o x p o - k g a k s o o o r r e m ( m t n x e r u a n a g p r p a s e e o o e e d r e r m n d s c u o s e r n e c p r h c / c e a o a s t t e t o o t s t w t m o n p e e p ' o s a t n d n o s r ‘ i s t n h h m a a t e t m t e e d e h . a m r i t m c - t a , a t t o k f r e x a f 1 r ‘ ' t s e m r m o n i t h d o d b . r r m s r r a e t k e k s t t e a e o o a a ) . a . b e u r o a n h s n s g a s t b a o - i m e n e e n t t h m a t t e r h e h r s i c l h a i c a t s o t e t n r t e e r c t r e e r d n o 2 n 3 c e ” i p t “ C o 1 a + 0 0 . + 0 - - - 1 1 1 1 1 1 d r e b t s u t r e o r e s t . e o a e r e k : 8 e r n t m . c a i o x l n n o m h o r h t g u u a h t e x / a o t r t m r i e g d r c t i r b r m t o t t r r a u r n r o r r c o . F e f l i t f a f e n m a i m a t r r i t . e a i m r x e e t t u r e h i n g e l s u w e a A P P E N D I X l C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T ' 1 3 2 3 8 2 C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T C c d ' n g C o n c e p t i o n V a r i a b l e S c o r e s ( i t e m ) c o d e R e s p o n s e F e a t u r e s 1 a 1 b 1 1 M u d a n d s a l t w a t e r a s m i x t u r e s + 1 P u r e v s . M i x t u r e : 2 M u d a n d / o r s a l t w a t e r a s p u r e a n d i o r - 1 V i s i b l e s o m e t h i n g e l s e - , d i s t i n c t i o n 3 : . ( m u d & 4 ' s a l t w a t e r 5 i o n l y ) 6 i 7 O t h e r - 1 j 8 i d o n ' t k n o w ' - . - , s N o l 0 M i s s i n g d a t a 1 s t 1 ‘ A i l c o r r e c t z h e l i u m a w a t e r O N L Y + 2 P u r e S u b s t : . M o l e c u l a r 2 P a r t i a l l y c o r r e c t : h e l i u m O r w a t e r O N L Y + 1 d i s t i n c t i o n ( i g n o r e 3 P a r t i a l l y c o r r e c t : h e l i u m & w a t e r a 0 s m e l l . m u d a n y t h i n g e l s e 8 - s a l t w a t e r ) 4 P a r t i a l l y c o r r e c t : h e l i u m O R w a t e r a 0 a n y t h i n g e l s e 5 i n c o r r e c t : n e i t h e r h e l i u m n o r w a t e r - 1 6 7 O t h e r - 1 8 I d o n ' t k n o w 9 N o fi e q a c n s e 0 M i s s i n g d a t a 1 c 2 1 A l l c o r r e c t : s t e e l a a i r O N L Y 2 M i x t u r e M o l e c u l a r 2 P a r t i a l l y c o r r e c t : s t e e l o n a i r O N L Y + 1 d i s t i n c t i o n ( i g n o r e 3 P a r t i a l l y c o r r e c t : s t e e l 3 . a i r a a n y t h i n g 0 s m e l l . m u d . ‘ e l s e ‘ a s a l t w a t e r ) 4 P a r t i a l l y c o r r e c t : s t e e l o n a i r a n d a n y t h i n g 0 e l s e 5 i n c o r r e c t : n e i t h e r s t e e l n o r a i r - 1 6 7 O t h e r - - 1 ' , 8 i d o n ' t k n o w 9 N o fl s s p c r n e 0 M i s s i n g d a t a 3 8 4 C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T G o r i n g C o n c e p t i o n V a r i a b l e S c o r e s ( i t e m ) c o d e R e s p o n s e F e a t u r e s 1 a 2 s t 1 ~ C o r r e c t m o l e c u l a r e x p l a n a t i o n : + 2 E x p l a i n p u r e P u r e - s u b s t a n c e m a d e o i o n l y o n e k i n d v s . M i x t u r e m o l e c u l e . M i x t u r e - s u b s t a n c e m a d e 0 1 2 o r m o r e k i n d s o i m o l e c u l e 2 C o r r e c t m a c r o s c o p i c e x p l a n a t i o n : + 1 P u r e - s u b s t a n c e m a d e o f o n l y o n e k i n d o f m a i l e r / t h i n g ' M i x t u r e - s u b s t a n c e m a d e o f 2 o r m o r e k i n d s o f m a t t e r / t h i n g s m i x e d t o g e t h e r 3 N a i v e m a c r o s c o p i c e x p l a n a t i o n : - 1 P u r e - c l e a n . c l e a r . n a t u r a l . l i g h t o r s m o o t h . s o l i d s . c a n b e t o u c h e d . r e a l M i x t u r e - u n c l e a n . d i r t y . m a d e o i c h e m i c a l s o r b y h u m a n s . l i q u i d s o r g a s e s , f a k e a r t i f i c i a l 4 i n c o m p l e t e m a c r o s c o p i c a n s w e r 5 i n c o m p l e t e m i c r o s c o p i c a n s w e r 6 7 O t h e r - 1 8 i d o n ‘ t k n o w 9 N o F i e s p o n s e 0 M i s s i n g d a t a S S 3 C V ( U 3 a O O o a i a b 0 n g b ) l e d r t t ' i e U n a m D U I D S 1 s 1 c o d e 1 2 3 5 4 1 1 6 7 8 9 0 3 4 5 6 3 4 0 2 7 9 9 0 2 5 9 9 6 7 R i i N M D C C O N M C C O C C C C C O N M i e s p o e e n s s e p c c x l l c r e r r r r r r r r p . d o o d d o i i i i i i i i i t i t o i t i r r r h o s R e n s e ‘ i l l l l l s p l l c c c c c c c e o l h F o h o s s e n i i e n r s s ' i g ‘ i e e e e e e e e e t n s t n t n c h s s s s s s s s s t g g g n o s a . t . a R e c g e e r o h u t n a l i l r e l s l r e d s i e s e u a l l m a a e e u u e h h i i s m s a a i m t o r k p s k p . p k n m t o s e n d o w w a a o a o a a a o n d t n n a D i i i i n n n e u e t t c , d . l l t t s . a s F e a a r r n o m o r r o a a y l d a a l w e e e w y e O i s w e t r r r h h a C o n S c c e o p r t e n y t h i n g e l s e a s s o l i d q u i d h O n i N g L e Y l s e t . n l a r . l , w i . t d t w a a t e m h h m a u s a e n t e s e a u e r r m l l n i e i l l o d a n s d l u l m l l m y i o . g i n l a i o o r f p h t o a y p n p t d o s N L Y r p o l c e r o m c o l r n n o h a O a f e n d t ‘ ‘ ' ' 2 i + 1 - + - + + - 0 - - - o n s a 1 1 0 1 0 . . . 4 , ‘ , . ‘ 2 1 . . ' 1 1 1 1 1 . ' + ' ' ' ‘ . . . . . 3 8 5 C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T fi - N U b l U O N O O O fi - N Q ‘ M O N O O O C o c h g V a r i a b l e ( l i s m ) 3 R e s p o n s e F e a t u r e s C o n c e p t i o n S c o r e s 1 3 . 4 3 d 1 C i r c l e s o n l y l i g h t a n d h e a t C i r c l e s o n l y l i g h t C i r c l e s o n l y h e a t C i r c l e s 0 " ” ' 9 ' “ . h e a t . a n d s m e l l o f p o p c o r n D o e s n o t c i r c l e h e a t a n d l i g h t ( c i r c l e s s o m e t h i n g e l s e ) N o n e c i r c l e d O t h e r l d o n ‘ t k n o w N o r e s p o n s e M s s l n g D a t a 3 e 1 ‘ C i r c l e s s o l i d o r l i q u i d C i r c l e s b o t h s o l i d a n d l i q u i d C i r c l e s O t h e r C i r c l e s g a s O t h e r l d o n ‘ t k n o w N o R e s p o n s e M i s s i n g d a t a 2 3 4 5 6 7 E i - | 3 4 5 6 7 8 9 0 \ C ) m i c e l l e s I i i ’ I fi - N U b I U O N O C C O ‘ n w s m m u m o o A - N I G . I U O N O G O C c d r g V a r i a b l e ( i t e m ) i 3 8 7 R e s p o n s e F e a t u r e s C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S ‘ I T E S T C o n c e p t i o n S c o r e s 9 . 1 0 4 8 1 T Y a P D O t h e r i d o n ' t k n o w N o R e s p o n s e M i s s i n g d a t a O . ‘ O . ‘ 4 b 1 m o l e c u l e s S c i e n t i f i c e x p l a n a t i o n : g u m i s m a d e o f m o l e c u l e s ( s o l i d s . l i q u i d s . o r g a s e s ) A m b i g u o u s : e v e r y t h i n g i s m a d e o f m o l e c u l e s M o l e c u l e s a r e p i e c e s O F t h i n g s M o l e c u l e s a r e p i e c e s l N t h i n g s A m b i g u o u s : l i t t l e t h i n g s . l i t t l e p i e c e s N o t r e l e v a n t ( r e f e r o n l y t o s i z e ) O t h e r i d o n ' t k n o w N o R e s p o n s e M i s s i n g d a t a 4 b 2 T o o s m a l l t o b e s e e n e v e n w l t h a m l c r o s c o p e M i c r o s c o p i c A m b i g u o u s : t o o s m a l l t o b e s e e n ; t i n y . s m a l l . l i t t l e O t h e r i d o n ' t k n o w N o R e s p o n s e M i s s i n g d a t a F i e e a i t r t t t n p p a p C V ( 5 a O 5 S m w 5 l a h o c N a a a i s i t a i i e n g b ) a m r t t d L r i e h a Y l h e e l i u m - e l e r s h t t y 2 3 e d t d g a l c o d e 1 1 1 3 4 2 6 9 9 5 7 0 2 3 4 9 0 3 4 5 2 9 8 9 9 7 5 6 7 9 ' R C N N N O i N M C N N N O C C i N M N N O i N M e o r d o d o a a a t i o a a a t a a i o i t i d o r s o i i i h i i i h o i f i h o s r s r s f s i R p o e r f v v e v n o v a v e v n v v e n R s r s r o R s c ‘ i e e r l ' i e r ' i e D e l o n r e e e r e e e r r e e s K e c t n c t t c t n n s s l s s o o o o o a f k k k o g o o o o o y o o o t b c g t b w p t c c g g c c p p c c i c e t s n s n n n n r n n n n e n d t t h n d S n d c h c c c h c c a c a a e t n n o c o c o c r s c s s i i s s e e w e e , w w e e a e e t e e e e t e t t t t e e d t a p s n p p t N t t t e n n p p f t o a a i i i e l i i i i i t i i r u f o f O o 8 o o l o o f o i h o B i r n i . n n i n n h : : e : n n c c : f : : e c n a : O w s z c o c c i o c i c c c t c T e a r c c c y e u n m l y C o n S c c e o p r t e o n l y s a s e s s r e y r e O l N N L L a n d o Y n Y n . 4 s i 9 + - - - + - - - + - - - o 1 1 1 2 1 1 1 2 1 2 i 1 . . . , . . . , ‘ ‘ ' ' ' ' ' ' . . . . ' ' ' ‘ t i o e e n s s : f f o l n i i i r r r c c c u c l e l l m e p s e e c o o r c f o a o f i r r i o l r o s r r r B B l t r : h e s i c h a l e i O e l T r l g c w a w O w c a i e t a s e t T t a r t i h t H r H o c e O i o o r r y y N N f f s f O o n e d O e s n o o : s f i n o y y i n s n n s i r t i e r r c c t r c e l c c c l e l . l e p e e e s t s a l s e p t e l s e r c n r o i i H C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T e i s r p c l n s s e F Y N S E O h o m s c C e n O s l I i i 4 y i i l y e e n a n a l m m g b g b ) ) l l e e e c u l a r C V ( C ( V G s m 5 o m o a i d r t 5 o s a m n a u n o a i i e o e l 5 d l d r t t l z e c c e e o o d 1 5 2 3 4 9 0 7 6 8 d 1 3 2 4 5 6 8 7 9 0 1 3 2 4 5 7 6 8 0 9 C c O i N M i I C C O R I N M C C C C R C O l N M t i i i i i “ o e l o t d i d t i r T h s r r r r a t u r e s C o n S c c e o p r t e i 9 s ' . o n . . 4 + 1 0 , ' ~ 1 , C o n S c c e o p r t e b i g t K i f m g o e e r r s s b i i z g g e r e a t u t o o r o r r e c e e o n 1 s s 0 t p c e 0 h o 0 a p n t s n i o n t i 1 m 0 e o 0 e r 1 0 s l 0 D . I r ' . . + ' 1 ' i - - + + + - 1 ‘ 1 0 1 1 n 1 1 2 1 o s e w a e n e e t w 2 w a m e : r o ' i e B o e e e a e l s t n e " R s r 1 e i s n s p l l l l c e c c c c e r n s r ‘ i h o o s r R t n s S R g k Y N M a o S n d E O k p o n d s e a b c c b k s o t n n d n - c o a s t F - - o s a n s s s s g e p g t a C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T l e V ( a l r i i e a b n ) 7 9 1 W h a t h a p e n s l o s u g a r u s e b o t h r e s p o n s e s b u t l a t . 8 a 2 8 9 1 C i r c l e s a s e 2 C V 7 W t ( h r u 8 t C V ( 8 c a c s s i a e h a O i s o o a i r r s c r t t a s t p e t d t 1 c t u t . h a b a m e o d m e i p o i e e p l g b l ) n g a t a l n e ) o b 8 g s s r s e a h e e e c c o 4 o d d 2 3 1 7 8 9 0 1 4 2 3 5 6 7 8 9 0 R e C A C A C O i N M R i N A M O N i M N o o o m m t i n a e t d o m a o i d o M d r r w a s b b w b h o R s s r m b c i s m c n h b m c t w o s r r h o e o t o r l p i w i i r e n s e p r a r o v o e n R s a i o v e l e o n a g g a c e s a g v c c . t e r o r o t e e 9 a ‘ i e m l r ‘ e r i e h t t n e p t a n m e t a s n o s e ‘ s o o h o w o s e t m m r n d a u a u n t y t u u p k p g 1 k s e m l o o o v a l u m n d t c u r u w e i o s n u e c e e l k l m g t k c r t p e s a m i l c e l e i e e a x o c o a t r s u p l p p p g . a c x x r c a d c a r n r e a n e a o r s m n ; f c e l n e t m e i t p h u i s s x p s c t x c h t i e l e o h e l o p r r a c e r l o e B p n u g . s a o c s r x t u n . n u s o e s l c u r o e e o a o a o t o h c a s e t m r i g e p o l m r p c h g r a a d u w o c o e e i s o e u w l c f r p c e r v r s n v r p p s p o u s e s s c s o a h w i t a e a l f e F e c e l e t t e c s p o w e a s o o o l t v t w a t n i s e r r a r s a e c e - t o h a a a F i e s p s d o s e o m f w e a r i s e o a p a n a s c . s m m e w o m m y v e t c s m n ; t a n t h c t m i w t n l n s c : e i o a o n s c h o c a n e f : a a M e t l e o m l x t l h o s s o e a i t v a d n : e s i r e n c s i u : o h n ( t s t a x h u e . o i p n c a s o . e h n u t x e b n o e p g d c r l e w o n a w s t s a c a s e t t a a e a . l e o a i i n u r a e p n t n o u C a : l a d o n u r i p a l l m s s l e n w : h o a l s l i c t a t u v e a t l r b r e e n s n n M u : o v g t s i a s c u d a r . m e a e C o c n S t s i x e s r t C 1 + o 1 , 1 : t n o s l t i n g c . e o p r + m 1 + + - t + 1 3 2 1 0 i 2 . 2 e 2 o . s 0 0 a . . 0 . . . 0 0 ' 0 . . + . . 0 . “ . 0 . 1 + 3 2 0 n + 0 4 0 . . . 0 0 2 . . 0 2 . ‘ 0 . + 2 ' 0 ' . . . 0 - 1 r b n c l a a u i r l g n r e p w e e d l r a d a t t l m o n e t f : e o c i a c l n s t n b t i a g t u e w e o : e d t e t u t ) h i l s e ; o m o n e r e 3 9 0 C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T T E S T / P O S e i o r n ; t t i a c r k . u n l e a f x a n n a a p i a s l n t r n h l o o s l l f i r i o n l m r a s b o p e e l e e i x t i t b r m e r n b w a p e o t a a n e x c h i a v p l g r c s l ‘ r u e k l o r x l e u l a s a p t a c o c r t p l c s a n o : a a h v s e e t a ~ T r T E S T 2 ' . . l ' t . . 3 2 ' ' . . 2 2 . . - 1 1 . 2 . - . 4 . . . 0 . 0 1 - ' s a n e o b n t a i a l i s f : e l o o e s : e n r m s . 1 5 2 0 1 - 0 1 , . 0 0 1 0 2 - 0 0 0 1 . . , . t 1 - 0 . . 1 . ' ' . . - ' . 1 ' E r e C O D I N G S C H E M E F O R P R ‘ R e s p o i i i l t i i C C C C C C O i C C C C i i i i r r h h r e r a r s r t o h e e c c c x o o c h e s n c m c a c c c c e e e t d t b a t a a l n l l p l o l l l l n l r o e ' e l e e e e r c l s s e i s s s t y o d r r r o e i W o : a o n o a c r s f t r d v n a s m e e : s e d o i o u r r s v s t o e r s m r s m h o e c t c e r e a e e e l h h n i i c t l t h s f a s s a n d m o a e e m c r m l l l h r o o u t a d e e e a a m o e c i r a f c e e l e g c n t b l v o r o i k s t n r s s n s e n a r s e c c l s i k e x a a a a u n h : i c e : t c s a m l b c d u : : : t l z a F e p o b l o e c s r a n c n g i h e n t s e w b a c d s d N ‘ I U Q N O O O O N O O O fi - N W ‘ M O N O D O 3 9 1 c i r c l e s b . C . o r d C i r c l e s b C i r c l e s C N o t r e l e v a n t . c i r c l e s a . 0 . 0 . 0 O t h e r . i d o n ' t k n o w N o R e s p c n s s M i s s i n g d a t a C c d h g V a r i a b l e ( l i e m ) C o n c e p t i o n S c o r e s 9 8 1 t h e r m a l e x p a n s i o n 1 0 3 1 h e a t i n g m e t a l N o R e s p o n s e . 9 . 1 9 . 1 9 . M i s s i n g d a t a O t h e r i d o n ' t k n o w N o R e s t o r e s M i s s i n g d a t a . 0 ' 1 9 ' 1 9 . 1 1 9 1 h o l v s . v a l e t V a r i a b l e ( l l e m ) i z a i T c i t i e s 3 C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T 3 9 2 H a t 1 C l r c l e s c O N L Y ‘ . ‘ . + i . ' 2 C l r c i e s a a n d c ‘ . ' . + 1 . - 2 h o t v s . 3 C i r c l e s a O N L Y ‘ . ‘ . 0 . - 2 c o l d 4 C i r c l e s t N L Y ' . ' . - 2 . ' w a t e r 5 C i r c l e s e O N L Y . ' . ‘ . - 1 . ‘ 6 C l r c l e s c a n d e ' . ' . + i . ‘ 7 O t h e r ( e x c e p t f ) ' . ‘ . - 1 . - 1 s l d o n ’ t k n o w “ W 9 N o r e s p o n s e 0 M i s s i n g d a t a 0 0 m g C o n c e p t i o n V a r i a b l e S c o r e s ( i t e m ) c o d e R e s p o n s e F e a t u r e s 3 . 1 4 . 1 5 1 2 a 1 1 ~ N a l v e m a c r o s c o p i c e x p l a n a t i o n : h e a t - 1 . 0 . 0 s h r i n k s t h i n g s c i r c l e s a 2 A m b i g u o u s m a c r o s c o p i c e x p l a n a t i o n : t h e - 1 . 0 . 0 b a l l o o n w i l l p o p o r d e f l a t e 3 A m b i g u o u s m i c r o s c o p i c e x p l a n a t i o n : m o l e c u l e s ~ 1 . - 1 . 0 ‘ w i l l e s c a p e . o r s h r i n k . o r ' f a t i g u e ' e t c . 5 6 N o t r e l e v a n t c i r c l e s b 7 O t h e r - 1 . ' ‘ 8 i d o n ' t k n o w - 1 . ' : ' 9 N o R e s p o n s e 0 M i s s i n g d a t a " R M ? ' N . J . “ . a ’ . . l ' o s s s t t e c m p a c c c t o b a c r o ( u n p n p o n o o p o i m l i t a i r t i v P e i a i c t R E f e e e e p u x i s t e x o t l s a x h a x x x ( l p o p e E i a e a a n a l t o l l a a n . a i T e p l p s n p p a n r ) c e r c c e o l a h l e l e e a l o x i l c p a e a l n : e c h n m i c i f t m e p x e n m : o t o o e t p r c p p i p . c t b i i i . a c o c n i a e o ( l e a g n C O D I N G S C C C N N O N ' N M C r r r w a o o o a a o t i @ o h r r r o a a i i a t c h s m R v v e h r i s ‘ S C N N c o o o t p c i o P n r n e i a - r r n n - r s e t g m H o f e s e e e r ' i i a a e e a r r e f e t h i i t E i s a e l u n c c c v r I c s t s n i c e M s a r u m d m m t s n i a e o t f c a a h c v n s e m m i p e l k t t t p b e n g c e i m t s f a o e i c n r E i s f m o a x a r a h c a s c i r E c b s s l t s s n x b t o a l u r c r c c e r r r r o n o e n o w e t p o o e e c o o h o s s m o c d a o c p e r o - s n e O N Q O O a o a m o u a o c P : : m l f : r n a n o : r e r S r s e m e d t l T c p e c c l E l e l a h u s f o o a u o m p t u e a e n e r t u . e i u n h q c i o u t n d g ) - s l - s i d o o n o / : n a a n n o i n d l : i T t t t n o t i n r m n S e t e n a n t n n s a e a t i o a d a d o s i i n i a t b n o T e r s e e c t a O m r m h i o o T S h f a l l t e l - t e o o o f e l n . s n l a o i T s t s ) t e e o f l e o a e r s b h v i a 2 e s l o o m s m e e l n n v t : a c a n l t d u o i s l a t e i s o . o r n . : S p s i o c s m m e l m y l o l t . 2 . 0 ' 1 , . - ‘ 1 e s m a t t e r 2 . 0 . 2 2 - 1 - ' . . e . ‘ ' 2 . 2 0 . 0 0 ' . . s . 0 ' . . . 1 1 . 3 9 3 1 2 b 1 c i r c l e s b C a r i n g V a r i a b l e ( i t e m ) C o n c e p t i o n S c o r e s R e s p o n s e F e a t u r e s 4 . 5 1 3 8 1 O t h e r i d o n ‘ t k n o w N o R e s p o n s e M i s s i n g d a t a d b . - d c d n d 9 . o ‘ c d . 0 3 R ‘ N O ‘ M O V O O O fi - N O b I O O N O G O C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T 1 3 b 1 m o v e m e n t 0 0 0 N 0 0 0 & D i f f u s i o n o f m o l e c u l e s o r g a s t h r o u g h a i r ( m o l e c u l e s m o v e f r o m o n i o n t o n o s e ) C o n v e c t i o n o f g a s ( g a s o r m o i e c u i e s m o v e w i t h t h e a i r ) C o n v e c t i o n o f a m b i g u o u s s u b s t a n c e ( a i r p u s h e d i t ; s m e l l f l o a t s . s m e l l s p r e a d s o u t t h r o u g h r o o m : s m e l l s t i c k s t o a i r m o l e c u l e s ) N o e x p l a n a t i o n o f m o t i o n ( s m e l l ' l e a k s o u t ' o r ' g e t s o u t ’ o f o n i o n ) O t h e r ( y o u j u s t s m e l l e d i t . i t r e a c h e d y o u ) i d o n ‘ t k n o w N o R e s p o n s e M i s s i n g d a t a C c d t g V a r i a b l e ( l t e m ) e s p o n s e F e a t u r e s S c o r e s 1 1 . 1 2 1 4 s t c h o i c e s m o l e c u l a r m o v e m e n t ‘ C l r c l e s a . a . a . C i r c l e s a . a . b C i r c l e s a . b . b o r a . c . b C i r c l e s a . a . c C i r c l e s a . b . c O t h e r i d o n ‘ t k n o w N o R m M i s s i n g d a t a - 1 . - 1 1 4 b 1 m o v i n g A n s w e r s y e s A n s w e r s n o O t h e r i d o n ' t k n o w M l s s i n g d a t a V ( a i t h e e u m ) _ _ _ _ _ _ _ _ , . _ . 1 4 b 2 e x p l a i n 1 5 : 1 w e h h t 7 5 m S N A c i e n c t w i s o h v i w a n t e n n e e i s f t c d s r i a o s u s c b n n t c o t c o s l e t p o t n o . c t n p m a s c o n . u e i m t c s i e o p o o i n o A 1 l n e c s 2 i n t : a : r u l m o l e l e m k e o e s t e s e p s o c s t f c o u u p m l t a l e e h t i s t s n e g m r o a s : r e v m m e o o i v l n w i e i n c t g u h ; l w h e n e s 0 b M G V O O O 8 R I N + A 0 N E G N A x i o v p v o a n v ( e l i - o w s s a d l i e o s u e n r l i s e g i c x m p e h o d . a l c i n s a c o n s o i n h s e t r g e n c a n a s v e m i n g i a o o r f v o r n s t e r e a l i s : i l r t a n n r o n n - s e s p e s r e i e g o : e w / o . c ) a g o o f m a o t : m t h n h s t e s a n e n o e a s t t r n e o t l a a a t v r n v w s t a y e s o p w i e t g r r e ( a o r h c r t t n e i o r e s c 1 a s l e s 5 m a e 1 . ) b : ‘ N U ‘ I ‘ U O N Q O O d ” 0 ‘ ” ( O N O O O C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T 3 9 5 1 4 b 2 e x p l a i n d o n o t m o v e i n s o l i d s M o l e c u l e s a r e a l i v e : t h e y w i l l s t o p m o v i n g w h e n t h e y d i e . - 1 . - 1 C o c h g V a r i a b l e ( i t e m ) e s p o n s e F e a t u r e s S c o r e s 1 5 a 1 w e i g h t ‘ C l r c i e s a C i r c l e s b C i r c l e s c ' O t h e r i d o n ‘ t k n o w N o R e s c u e s M i s s i n g d a t a 1 5 b 1 O t h e r i d o n ‘ t k n o w N o R e s p o n s e M i s s i n g d a t a / P O S T T E S T e o s l m i d o b l e e g c i o k e o e a e t n i n o a i t o . n m t l r . m o t u s l e l q o o i i o r s c r l u t e , a u i l s e s t o e i d u n f v q u s d . 0 - . . . 1 ' , ‘ . 0 i . ‘ . i . . 0 . 0 0 - . . . ‘ ‘ “ - 1 . 0 0 2 - 0 1 0 0 0 0 . . . . , C O D I N G S ( e r o a b c m t a a r e r e t o a o p t a m h c l N M A G M M C m o H t t s n d e i c h y t e c c g l a u u e s n E b . e . e f s t o o a o u e s r a g o o o n i v z t i r i h s r l b i a o c M o n p a d o e t e m a c p l s i i E i m r r F r o e o n o t c i h p e s v m . m r h m a s e m o : a l k c a o o k u t d h r e v t c s d t O l o s e o e e m o R d p a m s f ; l m f c f l r w e i s o o n a p o e . a i v r o s s r o o r c P R E T r t ) h e t c o p t i l r t n w h e e i i c u t o i i l r d o h : r e n e c e a t u s : m t r l p p e u a E m t a t r l r h t t o u e h n p S a e b e n a s t p r s e s T s r r m t i k e a r t s t r u c t u r e 2 ) 6 ‘ 9 0 0 N Q D O d o r u b m a q o o o 3 9 6 C o d n g V a r i a b l e S c o r e s ( i t e m ) c o d e R e s p o n s e F e a t u r e s 1 1 . 1 7 . 1 8 . 1 5 1 6 s t 1 ‘ G o a l : h e a t m a k e s r n o i e c u l e s m o v e f a s t e r ° . ' . 2 . ' m o t i o n o f m o l e c u l e s N o t r e l e v a n t : m e n t i o n s o n l y s t r u c t u r e O t h e r . i d o n ' t k n o w N o R e s p c n s e M i s s i n g d a t a - 1 . - 1 . 0 . ' O O Q N O U I ‘ ( a ? N d . 1 6 a 2 N o t r e l e v a n t : m e n t i o n s o n l y m o t i o n o f m o l e c u l e s - O t h e r i d o n ‘ t k n o w N o R e s p o n s e M i s s i n g d a t a C i r c i e s c O N L Y ' C l r c i e s a o r b ° - C i r c l e s d ' . 0 . . C i r c l e s c a n d a a n d r o r b ' . - 1 . 0 . 1 h i f r e e z i n g O t h e r i d o n ' t k n o w ( c i r c l e s e ) R e s p o n s e N 0 M l s s i n g d a t a C O D I N G S C H E M E F O R e s u r P f P h R E T E S T / p a x a p r l t c a r t . o r d e i p h u i e r e l o a r i u ( a h m x e g e n n e a n e p x g a r r o h : s a p e r s a l l e h r n a a e t l s d h e s e e i a n t i a c e e e c s s i u r i o n s t ; a u a n a o a p ' t a u . t u l : t t m p r s e m o s b m : e n l r e c a s n h o o e w o l ) i o m e s O S T T E S T C o n S c c e o p r n t e i s 1 o 8 2 - 1 i 0 1 e a r g e h : e g o e k b l c e e o s b c c o e n w u s a l b w u u h m l c a l a e i t e b u h t t s e n i e s l l e h e g s n r e s s t . e o e u t t h w u . d p t e a t e a p i e r t n h u s t o r t n g o c a w n e c c l a t o o s p u s r m i s l i e h b h a e r c e e e b r a d p u l a g l r r m o t i a a a e i l i e c . r s r t p s C V ( e b o a i d r t g b h i e a m ) l e x o p i l l a i i n n g R e s C C A i R M o o t n e a a o r r h u o e r e o o a r r c b m t m c c c f s r h w b e p o i m o o n s e F e a v c c s p n u b s e t e s . t l p o a a s t e t e i l l t c b t g r c f m m s e o g s t t l h p i n e e o o t s e u r t l s b c e t o r t s h s i n r a t c r o r s d e o m y o c i g i : . e b p i e e o e a i i e e l b r l u a m t i o b t r t l t u fi - N W L I U O V O O O 2 3 4 5 V 0 0 0 3 9 7 . . . — . w — . - . . “ - - . - “ M o e . - . . 8 - W a t e r v a p o r . s t e a m A i r . o x y g e n . g a s e s N o t h i n g . h e a t M o l e c u l e s W a t e r O t h e r . i d o n ‘ t k n o w N o R e s p o n s e M i s s i n g d a t a 1 8 s t b u b b l e s 1 8 b 1 ‘ l d o n ' t k n o w N o R e s J o n s e M i s s i n g d a t a C V ( a o i d r t h a g b m i e e l ) i fi - n w b m m fl fi fi O ‘ M 0 A I U O V O O O r e s - R W W E D e a a v i s t t a p o e e p r r o s s o l S N M R i A i O N M c i a a m e n t d o i e m e i m c b q c h o R s n o i v e v o r w s u o e n i e r p t l o e l i m r a ‘ i g a s t t n t u r e s C o S n c c o e r 2 p e . n v s e h g a e o t a d s e e . F s d d e g a o i i n s n t e o a p t p ( h r o e r a t e d ) W a u p d o s l e e o v d c r i o n t r o a p t e n v n r l g a t e i r i e u : o t w t s i a a u i r e o t r n v n e s a : r e a o e a i o e o r f n x s t r p s n p r i : p i i o f e t m t n n e a l t i a s i p t r q l i i t a p l a w x x o e i n r n n . a u o h i a a n n o i c l i o c r d - . : m c a a o o t t m o g w l n i i v e t c n n a e s o o o e t c a s o t s a i n c p o u c f m c c c o e l k i r o o s e e u p p g c i u u o c l u r t n n d l p g a a h o s e s r e e i o e t e p s x s o s c e e a m m e c l e a s s t a i a s o x o i n c c n c p n p r d r r a a i l t g o o w e t a t s 9 i 1 . . . . 1 - ' ' ' ' ' o n . 1 8 ' ‘ ' ‘ . . . 2 0 0 0 . . . . . ' ' ' ' ’ . 1 C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T 1 9 8 1 e v a p o r - a t l o n O t h e r i d o n ' t k n o w N o R e s p o n s e . M i s s i n g d a t a 1 9 8 2 e x p l a i n 3 9 9 C O D I N G S C H E M E F O R P R E T E S T / P O S T T E S T C e t h g V a r i a b l e S c o r e s ( i t e m ) c o d e R e s p o n s e F e a t u r e s 7 . 8 2 0 s t 1 W a t e r . m o i s t u r e . s t e a m . i c e ' . 1 2 . A i r . o x y g e n . g a s e s ' w h a t i s 3 B r e a t h o r a i r y o u b r e a t h e d o u t ' . 0 l o g ? 4 H e a t o r c o l d 5 M o l e c u l e s ' . 0 6 7 O t h e r 8 i d o n ‘ t k n o w 9 N o R e m o n s e 0 M i s s i n g d a t a 2 0 b 1 1 E x p l a n a t i o n r e f e r s t o r e l a t i v e t e m p e r a t u r e o f s u b s t a n c e s : w i n d o w s a r e c o l d . f a c e i s t e m p . h o t ; w a r m ( a i r o r w a t e r ) h i t s c o l d w i n d o w s 2 A m b i g u o u s a b o u t w h a t i s w a n n a n d c o i d : h o t ' . - 2 a n d c o l d m i x t o f o r m f o g u s e 3 O n l y h o t c h o l d m e n t i o n e d : h e a t f r o m y o u r r e s p o n s e s b o d y . f o g f o r m s o n c o l d w i n d o w s t o g e t h e r 4 b o n d s 2 0 b . 1 . b 2 . b 3 6 N o t r e l e v a n t ( n o m e n t i o n o f t e m p e r a t u r e ) 7 O t h e r 8 i d o n ‘ t k n o w 9 N o R e m o n s e 0 M i s s i n g d a t a C O D I N G S C H E P R M C C N E h h o r a u r a o a t n F r t n n e r ' i o o o h u c a . n a ( a d h a a r h n e n w c c c b t o h o s s e a l u R s l M t e l r ( k m g s a d e r e e l w o l r r u o O g o g e o w n s s p e e i r n t u R t s g e . g h g n e d n d o e i e h n f a o ( i r s t a d o e p a w o e l o l r o s x c u m o o r f w x h w o o t m n a e t c . r n o s s t e s w i a p n s e o f t s n l a a m e n t i 2 M s ° t a 5 t 2 O e 0 1 1 . 2 3 ‘ 5 6 7 8 9 0 g b l e ) u n r l a a - C V ( 2 m e l c a i o x 0 i o d r n i t l p e e i b n a 3 m c a 2 c s 1 o a 8 n t d l 1 o n - e n c o d e 1 2 3 4 5 8 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 . 9 0 O i N M l : n t a t t i d o e o s c t a w e e l a c ~ S R N A . N O i N M C C C C C O ' N M c e a m o t i i i l l ‘ i d o i o i s m i g s b t h o r r r r h e l R r b R s o p n i v r i e n s c c c c a t l q ‘ i e o g r r l i i l f e e c s i o n i e u i w u e t n l n s fl s e e e e f c l g p p g s i m d o e c u l l m u o s k s s s s e e o ‘ o v n d n n d b a c d s F m e e a s a a b a o s m s ' i . . - 8 ? ; 1 - 1 - 2 . , — 2 ' 7 2 E a e h t T E o e e i u u . m s i g s i a a a t m l w o e d e o q s t t n w r g a o o b r o s T t S t d f z u t s . ) r w s r i e o ; t a r h h c t b t e o t e h r k a h / e s n e ) o e t e p c a a r P c e b l e t t a t O S : w a h t g e r s w r o r l c h o t a t a c o a a e n o n t h e n c g T h n d T c s s t s t c e n u . e o ' o r o E v h b a e h w S T o r n e t o r w a h : g b a t e e e a m r n t e d s . ' T . o e n r o g a s t l i s h , e r o t e 2 . r 1 h C e c 7 e r o d o n . S r a l a n t t h n n d i o h o a e w t m n m s o f i C : o s m o n v e h o : e m a l o n v c l g e e e w l s h c o n r e u e o t s b l e f e c l t g a e c o o g d m r m t s o o o e e l e c u l e s ) ' ' ' ' ' . . . . . . . s . - - - 0 1 . . , c 7 c d d 1 1 t . . o . e . p r 1 o e t e 1 ' i s . 3 o . o 0 1 . 8 . n . , 1 - 4 2 1 . ' . 0 . - 1 - - - 2 2 2 . . . ' ' . . ’ ' ' . . e r . . . ' ' . . ' ‘ ' . . s o . . . i 0 ' ° 1 1