Probing students' conceptual knowledge of satellite motion through the use of diagram

Received 11 March 2014; accepted 21 April 2014We investigated students’ understanding of satellite motion around the Earth. For that purpose, we surveyed high-school and universitystudents from Croatia. With the objective of gaining insight into teachers’ understanding of students’ abilities, physics teachers were asked topredict students’ answers. The results of the study suggest that most students have difficulties with providing physically based explanations.They tend to approach such problems through the use of phenomenological primitives. Specifically, they tend to use the “closer is stronger”p-prim when attempting to identify the satellite orbit which would ensure receiving satellite television signal at a certain location paying noattention to the direction of the gravitational force. We found no statistically significant association between the students’ ability to correctlyexplain the satellite motion and their educational background. The teachers considerably overestimate students’ abilities. Generally, theresults of this study suggest that diagram-based problem can be useful tool for probing students’ understanding of satellite motion.Keywords: Diagrammatic representation; satellite motion; students’ problem solving.Hemos investigado el entendimiento de los estudiantes del movimiento del sat´elite alrededor de la Tierra. Con este fin hemos hecho un estudiode los estudiantes de la secundaria y los estudiantes universitarios de Croacia. Con el objetivo de comprender la habilidad de los ense˜nantesde entender las habilidades estudiantiles, les hemos pedido a los profesores de f´isica prever las respuestas estudiantiles. Los resultados de lainvestigaci´on sugieren que la mayor ´ia de los estudiantes tiene dificultades a la hora de dar explicaciones f ´isicamente fundamentadas. Ellostienen la tendencia de abordar estos problemas usando los conceptos fenomenologicamente primitivos. En concreto, tienen la tendencia de´usar “p-prim closer is stronger” cuando tratan de identificar la orbita de un sat´ elite que deber´ ´ia asegurar la recepcion de se´ nal de televisi˜ on´por sat´elite en cierto lugar, sin tener en cuenta la direcci on de la fuerza gravitacional. No hemos encontrado una relaci´ ´on estad ´isticamentesignificativa entre las habilidades estudiantiles de explicar correctamente el movimiento del sat ´elite y su formaci ´on. Los ense nantes estiman˜mucho m´as de lo que valen las habilidades estudiantiles. En general, los resultados de esta investigaci on sugieren que los problemas con los´diagramas pueden ser una herramienta util para investigar el entendimiento estudiantil del movimiento del sat´ elite.´Descriptores: Representacion diagram´ ´atica; movimiento del sat elite; solucionamiento estudiantil del problema.´PACS: 01.40.Fk; 01.40.gb; 01.55.+b