Problem solving is a critical feature of highly quantitative physical science topics, such as chemical kinetics. In order to solve a problem, students must cue into relevant features, ignore irrelevant features, and choose among potential problem-solving approaches. However, what is considered appropriate or productive for problem solving is highly context-dependent. This study is part of a larger project centered on students’ integration of chemistry and mathematics knowledge and skills. The data for this study came from semi-structured interviews with 40 general chemistry students using a think-aloud protocol. Interview prompts involved students working through two chemical kinetics problems, one involving a second-order system and one involving a zero-order system. In both cases, students could solve the problem using the data provided and relevant equations, or by taking a conceptual approach and considering the relationship between quantities. Using the resource-based model of cognition as our theoretical framework, analysis focused on characterizing the productive and unproductive problem-solving routes used by students. Findings emphasize the role of using conceptual reasoning and reflecting on one's work during problem solving, which have implications for instructors as they guide students to think about chemical kinetics and to solve problems across quantitative topics in science, technology, engineering, and mathematics.

中文翻译：

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化学动力学中解决问题的有效特征：不仅仅是对变量的算法处理

解决问题是高度定量的物理科学主题（例如化学动力学）的重要特征。为了解决问题，学生必须提示相关的特征，忽略不相关的特征，并在潜在的解决问题的方法中进行选择。但是，解决问题的合适方法或产生效果的方法高度依赖于上下文。这项研究是一个大型项目的一部分，该项目以学生对化学和数学知识与技能的整合为中心。这项研究的数据来自使用“思考方式”协议对40名普通化学专业学生进行的半结构式访谈。面试提示涉及解决两个化学动力学问题的学生，一个涉及二阶系统，另一个涉及零级系统。在这两种情况下 学生可以使用提供的数据和相关方程式，或采用概念性方法并考虑数量之间的关系来解决问题。使用基于资源的认知模型作为我们的理论框架，分析的重点是表征学生使用的生产性和非生产性问题解决途径。研究结果强调了在解决问题过程中使用概念性推理和反思自己的工作的作用，这对于指导教师指导学生思考化学动力学并解决科学，技术，工程和数学等定量主题中的问题具有指导意义。分析的重点是描述学生使用的生产性和非生产性问题解决途径。研究结果强调了在解决问题过程中使用概念性推理和反思自己的工作的作用，这对于指导教师指导学生思考化学动力学并解决科学，技术，工程和数学等定量主题中的问题具有指导意义。分析的重点是描述学生使用的生产性和非生产性问题解决途径。研究结果强调了在解决问题过程中使用概念性推理和反思自己的工作的作用，这对于指导教师指导学生思考化学动力学并解决科学，技术，工程和数学等定量主题中的问题具有指导意义。