NEW MANAGEMENT TECHNOLOGIES IN PEDAGOGY

The use of problem-based learning and laboratory practicums for developing critical thinking and independent research problem-solving skills in the study of chemistry

Authors

How to cite

GOST Rogovaya O. G., Shatalov M. A., Surtaeva N. N. The use of problem-based learning and laboratory practicums for developing critical thinking and independent research problem-solving skills in the study of chemistry // Education Management Review. 2026. Vol. 16. No. 3-1. P. 144-153. DOI: 10.25726/u9310-9910-5090-c
APA Rogovaya, O. G., Shatalov, M. A. & Surtaeva, N. N. (2026). The use of problem-based learning and laboratory practicums for developing critical thinking and independent research problem-solving skills in the study of chemistry. Education Management Review, 16(3-1), 144-153. https://doi.org/10.25726/u9310-9910-5090-c

Abstract

The article addresses the discrepancy between the high level of theoretical knowledge acquisition and the insufficient development of critical thinking and independent research problem-solving skills among students in chemical engineering programs. The aim of the study is to empirically assess the effectiveness of integrating problem-based learning and research-oriented laboratory practicums into the structure of a chemistry course for the development of these competencies. A pedagogical experiment was conducted at the Department of Inorganic Chemistry and Department of Chemical and Environmental Education over four semesters (2021- 2023) with the participation of 106 third-year students randomly assigned to an experimental (n = 52) and a control (n = 54) group with comparable initial preparation levels. In the experimental group, laboratory sessions were organized around solving open-ended problem cases requiring independent information search, experiment planning, data interpretation, and group reflection; in the control group, the traditional model of an «instructional» practicum and standard problem solving was maintained. Diagnostics included an adapted version of the Watson-Glaser critical thinking test (pre- and post-assessment), expert evaluation of research projects and laboratory reports based on several criteria (depth of interpretation, error analysis, originality of conclusions) on a 10-point scale, as well as a quantitative and qualitative analysis of students’ inquiries to the instructor. Statistical processing was carried out in SPSS using Student’s t-test, correlation, and regression analysis at a significance level of α = 0.05. It was found that in the experimental group the level of critical thinking increased from 41,3 to 70,1% (a gain of 28.8 percentage points, p 0.001), while the change in the control group was statistically insignificant (3.3 percentage points); the proportion of students independently completing a problem-based laboratory task reached 78,8% in the experimental group compared to 16,7% in the control group, and the overall quality of reports was nearly twice as high (8.27 versus 4.33 points). A strong positive correlation (r > 0.75) was identified between the level of critical thinking and the success in solving research tasks in the experimental group, indicating the systemic influence of the integrated model of problem-based learning and research practicums on the formation of a coherent structure of professional competencies in future chemists and supporting the feasibility of its broader implementation in higher chemistry education.

Keywords

problem-based learning laboratory practicum critical thinking research competencies chemistry education

References

Абубакирова Р.Н., Якушева Г.И. Система задач и ее использование в практике обучения химии // Тенденции развития науки и образования. 2022. № 85-4. С. 9-14.

Блинников Д.М., Потапова Н.А. Роль лабораторных работ в развитии исследовательских умений у учащихся на уроках химии // Тенденции развития науки и образования. 2024. № 108-1. С. 36-39.

Егорова И.В. Школьные экспериментальные задачи по химии // Парадигма. 2022. № 4-1. С. 18-22.

Курочкина Е.В. Из опыта организации исследовательской деятельности обучающихся при изучении химии в современном лицее // Библиотека методиста. 2024. № 4. С. 52-56.

Ляпина О.А., Панькина В.В., Жукова Н.В., Сухарева Ю.М. Развитие исследовательских умений обучающихся при изучении химии // Современные проблемы науки и образования. 2021. № 3. С. 57.

Митрофанова М.А., Зацепина Д.В., Золотова О.М. Исследовательская деятельность школьников в процессе изучения химии // Наука и образование. 2020. Т. 3. № 2. С. 244.

Нургалиева А.И., Халикова Ф.Д. Актуальные вопросы организации проектных и исследовательских работ по химии // Тенденции развития науки и образования. 2021. № 70-4. С. 145-147.

Отс А.А., Прудникова Е.Э. Типы химических задач. Алгоритмы и способы их решения // Ямальский вестник. 2023. № 1(29). С. 64-67.

Панькина В.В., Пчелинцева Н.В. Методика организации учебно-исследовательской деятельности учащихся при обучении химии // Учебный эксперимент в образовании. 2020. № 1(93). С. 31-38.

Попова Е.Е., Петрищева Л.П., Плотников А.А. Формирование исследовательских умений школьников в курсе химии средней школы // Наука и образование. 2020. Т. 3. № 4. С. 367.

Равочкина Ю.В., Арюкова Е.А. Формирование предметных знаний у девятиклассников посредством обучающих заданий по химии // Наука: комплексные проблемы. 2024. № 2(24). С. 56-60.

Селиверстова И.В. Тетради по химии в практике обучения // Химия в школе. 2023. № 8. С. 21-26.

Степанова Т.Ю., Темерева И.В. Системный подход к преподаванию дисциплины Аналитическая химия // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. 2024. № 3(38). С. 1-13.

Сутягин А.А., Меньшиков В.В., Карпенко И.Г. Демонстрационный эксперимент при обобщении знаний // Химия в школе. 2020. № 5. С. 62-68.

Усова Н.Т. Технология организации учебно-исследовательской деятельности обучающихся в процессе изучения химии // Методист. 2024. № 6. С. 17-21.

Issue

Section

NEW MANAGEMENT TECHNOLOGIES IN PEDAGOGY

Metrics

78 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article