Investigation of Science and Biology Teaching Students' Definitions related to Chemical Interactions

Abstract

The aim of this study is to investigate the definitions of university students related to the interactions among chemical species. Also, the effect of Inquiry Based Learning on those definitions has been searched in the study context. The study group consisted of first year Science Teaching (f=51) and Biology Teaching (f=21) students studying in one of the governmental universities in the west part of Turkey. A qualitative approach was utilized in the study. The students were requested to make definitions of nine concepts related to chemical interactions (chemical bond, ionic bond, dipole-dipole inreactions, covalent bond, hydrogen bond, ion-dipole interactions, metallic bond, Van der Waals interactions and induced dipole interactions). Data were collected in the form of pre and post tests and analyzed under four categories such as full correct, partially correct, incorrect and no response. As a result, it was identified that the definitions provided by the participants mostly improved due to teaching. Besides, several definitions (Van der Waals interactions, induced dipole interactions, dipole-dipole interactions) obtained from Biology Teaching students stayed in a restricted level despite teaching process. The study highlighted several points that should be considered by the chemistry educators during teaching as well as representing students' conceptions related to chemical interactions. Based on the study findings, it is recommended to utilize technological support such as animations during teaching of abstract concepts which students find difficult to understand.

Keywords

• chemical bonds,inquiry-based learning,definitions

Fen Bilgisi ve Biyoloji Öğretmenliği Öğrencilerinin Kimyasal Etkileşimler Hakkında Yaptığı Tanımların İncelenmesi

Öz

Bu çalışmanın amacı, üniversites öğrencilerinin kimyasal türler arası etkileşimler ile ilgili yaptıkları tanımların incelenmesidir. Ayrıca, çalışma kapsamında Sorgulamaya Dayalı Öğrenmenin bu tanımlar üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Çalışma grubu, Türkiye’nin batısında bulunan bir devlet üniversitenin eğitim fakültesinin birinci sınıfında öğrenim görmekte olan Fen Bilgisi Öğretmenliği (f=51) ve Biyoloji Öğretmenliği (f=21) programı öğrencilerinden oluşmaktadır. Çalışmada nitel yaklaşımlardan yararlanılmıştır. Öğrencilerden çalışma kapsamında kimyasal etkileşimler ile ilgili dokuz kavramı (kimyasal bağ, iyonik bağ, dipol–dipol etkileşimleri, kovalent bağ, hidrojen bağı, iyon–dipol etkileşimleri, metalik bağ, van der waals bağları ve indüklenmiş dipol etkileşimleri) tanımlamaları istenmiştir. Veriler, ön test–son test şeklinde toplanmış olup tam doğru, kısmen doğru, yanlış ve cevapsız olmak üzere dört kategori altında analiz edilmiştir. Çalışma sonucunda çok büyük oranda öğrencilerin yaptıkları tanımların öğretim sonucunda iyileştiği tespit edilmiştir. Bunun yanında Biyoloji Öğretmenliği programından elde edilen bazı tanımların düzeyinin (van der Waals bağları, indüklenmiş dipol, dipol-dipol etkileşimleri) yapılan öğretime rağmen daha düşük olduğunu göstermektedir. Çalışma sonuçları, kimya eğitimcilerine kimyasal türler arası etkileşimler konusuyla ilgili öğrencilerin kavramaları hakkında bilgi vererek bu kapsamda dikkat edilmesi gereken kavramları ortaya koymaktadır. Çalışma sonuçlarına dayanılarak öğrencilerin anlamakta zorlandığı soyut kavramlarda animasyon gibi teknoloji desteğinden faydalanılması önerilmektedir. 

Anahtar Kelimeler

• kimyasal bağlar,sorgulamaya dayalı öğrenme

References

1. Abdi, A. (2014). The effect of inquiry-based learning method on students’ academic achievement in science course. Universal Journal of Educational Research, 2(1), 37-41. DOI: 10.13189/ujer.2014.020104
2. Acar, B., & Tarhan, L. (2008). Effects of cooperative learning on students’ understanding of metallic bonding. Research in Science Education, 38(4), 401-420. https://doi.org/10.1007/s11165-007-9054-9
3. Airasian, P. W., Cruikshank, K. A., Mayer, R. E., Pintrich, P. R., Raths, J., & Wittrock, M. C. (2001). (Eds. Anderson, L.W. & D. R. Krathwohl, D. R.). A taxonomy for learning, teaching, and assessing: A revision of Bloom’s Taxonomy of Educational Objectives. (Complete edition). New York: Longman.
4. Ayas, A. (2012). Kavram Öğretimi. İçinde S. Çepni (Ed.) Kuramdan uygulamaya fen ve teknoloji öğretimi (10. Baskı). (ss.151-177). Ankara: Pegem Akademi Yayıncılık.
5. Bayram, Z. (2015). Sorgulamaya Dayalı Kimya Öğretimi Uygulamaları. İçinde A. Ayas & M. Sözbilir (Eds.). Kimya Öğretimi, öğretmen eğitimcileri, öğretmenler ve öğretmen adayları için iyi uygulama örnekleri (ss. 445-461). Ankara: Pegem Akademi Yayıncılık.
6. Bostan Sarıoğlan, A., & Abacı, B. (2017). Sorgulamaya dayalı öğretimin “lamba parlaklığı” kavramının ortaokul 5. sınıf öğrencilerinin başarısına etkisi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9(3) Özel Sayı, 164-171. DOI: 10.25092/baunfbed.366220
7. Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2010). Bilimsel araştırma yöntemleri (6. Baskı). Ankara: Pegem Akademi Yayıncılık.
8. Chang, R. (2000). Fen ve mühendislik bölümleri için kimya. (Çev. Ed. A. B. Soydan & A. Z. Aroğuz). İstanbul: Beta Basım Dağıtım A. Ş.

9. Coll, R. K., & Treagust, D. F. (2003). Investigation of secondary school, undergraduate, and graduate learners' mental models of ionic bonding. Journal of Research in Science Teaching, 40, 464–486. https://doi.org/10.1002/tea.10085
10. Coll, R. K., & Taylor, N. (2002). Mental models in chemistry: senior chemistry students’ mental models of chemical bonding. Chemistry Education Research and Practice, 3, 175-184. DOI: 10.1039/B2RP90014A
11. Çelik, S., Şenocak, E., Bayrakçeken, S., Taşkesenligil, Y., & Doymuş, K. (2005). Aktif öğrenme stratejisi üzerine bir derleme çalışması. Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi Dergisi, 11, 155-185.
12. Dolu, G. (2017). Kimyasal Bağlar. İçinde H. Bağ (Ed.) Genel kimya I (8. Baskı) (ss.137-163). Ankara: Pegem Akademi Yayıncılık.
13. Dolu, G., & Ürek, H. (2018, Mayıs). Sıvılar konusunun öğrencilerin ürettikleri sloganlar yardımıyla değerlendirilmesi. VIII. Uluslararası Eğitimde Araştırmalar Kongresi'nde sunulmuş sözlü bildiri, Manisa, Türkiye.
14. Duru, M. K., Demir, S, Önen, F., & Benzer, E. (2011). Sorgulamaya dayalı laboratuvar uygulamalarının öğretmen adaylarının laboratuvar algısına tutumuna ve bilimsel süreç becerilerine etkisi. M.Ü. Atatürk Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 33, 25-44.
15. Edelson, D. C., Gordin, D. N., & Pea, R. D. (1999). Addressing the challenges of inquiry-based learning through technology and curriculum design. Journal of the Learning Sciences, 8(3-4), 391-450. DOI: 10.1080/10508406.1999.9672075
16. Gormally, C., Brickman, P., Hallar, B., & Armstrong, N. (2009). Effects of inquiry-based learning on students’ science literacy skills and confidence. International Journal for the Scholarship of Teaching and Learning, 3(2), 1-22. DOI: https://doi.org/10.20429/ijsotl.2009.030216
17. Karamustafaoğlu, S., & Celep Havuz, A. (2016). Inquiry based learning and its effectiveness. International Journal of Assessment Tools in Education, 3(1), 40-54.
18. Kaya, G., & Yılmaz, S. (2016). Açık sorgulamaya dayalı öğrenmenin öğrencilerin başarısına ve bilimsel süreç becerilerinin gelişimine etkisi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 31(2), 300-318. DOI:10.16986/HUJE.2016016811
19. Kayacan, K., & Selvi, M. (2017). Öz düzenleme faaliyetleri ile zenginleştirilmiş araştırma-sorgulamaya dayalı öğretim stratejisinin kavramsal anlamaya ve akademik öz yeterliğe etkisi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 25(5), 1771-1786.
20. Krathwohl, D. R. (2002). A Revision of bloom's taxonomy: an overview. Theory into practice, 41(4), 212-218. DOI: 10.1207/s15430421tip4104_2
21. Kocagül, M. (2013). Sorgulamaya dayalı mesleki gelişim etkinliklerinin ilköğretim fen ve teknoloji öğretmenlerinin bilimsel süreç becerilerine, öz-yeterlik ve sorgulamaya dayalı öğretime ilişkin inançlarına etkisi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir.
22. Küçük, M., Çepni, S., & Tavşan, O. (2004, Temmuz). Fen bilgisi öğretmen adaylarının eğitimle ilgili bazı kavramları anlama seviyeleri. XIII. Ulusal Eğitim Bilimleri Kurultayı, İnönü Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, Malatya.
23. Levy, P., & Petrulis, R. (2012). How do first-year university students experience inquiry and research, and what are the implications for the practice of inquiry-based learning?. Studies in Higher Education, 37(1), 85-101. DOI: 10.1080/03075079.2010.499166
24. Luxford, C. J., & Lowery Bretz, S. (2013). Moving beyond definitions: what student-generated models reveal about their understanding of covalent bonding and ionic bonding. Chemistry Education Research and Practice, 14, 214-222. DOI: 10.1039/C3RP20154F
25. Magnussen, L., Ishida, D., & Itano, J. (2000). The impact of the use of inquiry-based learning as a teaching methodology on the development of critical thinking. Journal of Nursing Education, 39(8), 360-364. https://doi.org/10.3928/0148-4834-20001101-07
26. McMillan, J. H. (2004). Educational research: fundamentals for the consumer. (4th Ed.), Boston: Allyn and Bacon.
27. Miles, M. B., & Huberman, A. M. (1994). Qualitative data analysis an expanded sourcebook. (2nd Ed.), California: Sage Publications.
28. Nicoll, G. (2010). A report of undergraduates' bonding misconceptions. International Journal of Science Education, 23(7), 707-730. DOI: 10.1080/09500690010025012
29. Oliver, R. (2007). Exploring an inquiry-based learning approach with first-year students in a large undergraduate class. Innovations in Education and Teaching International, 44(1), 3-15. DOI: 10.1080/14703290601090317
30. Öztürk Ürek, R., & Tarhan, L. (2005). “Kovalent bağlar” konusundaki kavram yanılgılarının giderilmesinde yapılandırmacılığa dayalı bir aktif ögrenme uygulaması. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 28, 168-177.
31. Özmen, H. (2004). Some student misconceptions in chemistry: a literature review of chemical bonding. Journal of Science Education and Technology, 13(2), 147-159.
32. Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D., & Bissonnette, C. (2012). Genel kimya, ilkeler ve modern uygulamalar (Çev. Ed. Uyar, T. & Aksoy, S. & İnam, R.). Ankara: Palme Yayıncılık. (Özgün çalışma, 2011).
33. Pekdağ, B. (2010). Kimya öğreniminde alternatif yollar: animasyon, simülasyon, video ve multimedya ile Öğrenme. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 7(2), 79-110.
34. Raymond, C. (2000). Kimya, fen ve mühendislik bölümleri için. (Çev. Ed. Soydan, A. B. & Aroğuz, A. Z.). İstanbul: Beta Yayıncılık. (Özgün çalışma, 1998).
35. Sarı, U., & Bakır Güven, G. (2013). Etkileşimli tahta destekli sorgulamaya dayalı fizik öğretiminin başarı ve motivasyona etkisi ve öğretmen adaylarının öğretime yönelik görüşleri. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 7(2), 110-143. Senemoğlu, N. (2009). Gelişim, öğrenme ve öğretim, kuramdan uygulamaya. Ankara: Pegem Akademi.
36. Spronken-Smith, R., & Walker, R. (2010). Can inquiry-based learning strengthen the links between teaching and disciplinary research?. Studies in Higher Education, 35(6), 723-740. DOI: 10.1080/03075070903315502
37. Şimşek, P., & Kabapınar, F. (2010). The effects of inquiry-based learning on elementary students’ conceptual understanding of matter, scientific process skills and science attitudes. Procedia Social and Behavioral Sciences, 2, 1190–1194. DOI:10.1016/j.sbspro.2010.03.170
38. Tan, D. K. - C., & Treagust, D. F. (1999). Evaluating students’ understanding of chemical bonding. School Science Review, 81(294), 75-84.
39. Uzuntiryaki, E. (2003). Effectiveness of constructivist approach on students’ understanding of chemical bonding concepts (Yayımlanmamış doktora tezi). Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara.
40. Wu, H.-K., & Hsieh, C.-E. (2006). Developing sixth graders’ ınquiry skills to construct explanations in ınquiry-based learning environments. International Journal of Science Education, 28(11), 1289-1313. DOI: 10.1080/09500690600621035
41. Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2008). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (6. Baskı). Ankara: Seçkin Yayıncılık.
42. Yılmaz, A., & Morgil, İ. (2001). Üniversite öğrencilerinin kimyasal bağlar konusundaki kavram yanılgılarının belirlenmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 20, 172-178.
43. YÖK.(1981).Yüksek öğretim kanunu. http://mevzuat.basbakanlik.gov.tr/Metin.Aspx?MevzuatKod=1.5.2547&MevzuatIliski=0&sourceXmlSearch= isimli siteden 20 Mayıs 2018 tarihinde erişilmiştir.