Development and evaluation of a Lewis acid-base tutorial for use in postsecondary organic chemistry courses

A well-developed understanding of the Lewis acid-base model is highly important for the understanding of organic chemistry. As such, students should receive instruction and be assessed on use of the model. Online tutorials and constructedresponse items provide a means for confirming that students have a well-developed conceptualization of the Lewis acid-base model. In a prior study, a predictive logistic regression model was presented that can be used with constructed-response assessment items to determine use of a Lewis acid-base model in written responses. In this study, we use that predictive model to evaluate the effectiveness of a tutorial designed to promote meaningful understanding of the Lewis acid-base model in three different instructional contexts: first-semester organic chemistry students before summative assessment, first-semester organic chemistry students after summative assessment, and second-semester organic chemistry students. Additionally, we evaluated the learning gains of one set of first-semester students after a 3-week time delay. McNemar's test results suggest that the tutorial had a net positive impact in all three instructional contexts, with the most significant impact observed with the second-semester students. This work has implications for further development of literature-based tutorials to promote meaningful understanding of organic chemistry reaction mechanisms assessed by constructed-response items. Key words: chemical education research, organic chemistry, computer-based learning, testing, assessment, Lewis acids and bases. Pour bien comprendre la chimie organique, il est tres important d'acquerir une bonne maîtrise du modele acidobasique de Lewis. Dans cette perspective, on doit enseigner aux etudiants comment utiliser ce modele et evaluer l'acquisition de la competence. A ce titre, les tutoriels en ligne et les questions a developpement offrent un moyen de s'assurer que les etudiants ont acquis une bonne maîtrise du concept acido-basique de Lewis. Dans une etude anterieure, nous avons presente un modele predictif de regression logistique pouvant être utilise dans le cadre d'une evaluation par questions a developpement pour determiner si le modele acido-basique de Lewis a ete evoque dans les reponses ecrites. Dans la presente etude, nous avons employe ce modele predictif pour evaluer l'efficacite d'un tutoriel conçu pour favoriser une reelle comprehension du modele acido-basique de Lewis dans trois differents contextes pedagogiques : etudiants au premier trimestre en chimie organique avant la premiere evaluation recapitulative, etudiants au premier trimestre en chimie organique apres la premiere evaluation recapitulative et etudiants au deuxieme trimestre en chimie organique. En outre, nous avons evalue l'acquisition des connaissances chez un groupe d'etudiants au premier trimestre apres un delai de trois semaines. Les resultats du test de McNemar semblent indiquer que le tutoriel a eu une incidence positive dans les trois contextes pedagogiques, l'effet le plus important ayant ete observe chez les etudiants au deuxieme trimestre. Ces travaux presentent un interêt pour le raffinement de tutoriels fondes sur la litterature qui visent a favoriser un reel apprentissage des mecanismes reactionnels en chimie organique evalues par des questions a developpement. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : recherche pedagogique en chimie, chimie organique, enseignement assiste par ordinateur, examens, evaluations, acides et bases de Lewis.
Introduction The Lewis acid-base model is the most useful acid-base model for explaining reactivity in organic chemistry. (1-6) It has been shown that the understanding and application of the Lewis [...]