ÖĞRENCİLERİN ZİHİNSEL MODELLERİNİN RASCH ANALİZİNE GÖRE GELİŞTİRİLEN DÖRT AŞAMALI HÜCRE TANI TESTİYLE İNCELENMESİ

Öz

Bu araştırmada, Fen Bilimlerinde ileri düzey konuların temelini oluşturan hücre konusuna ilişkin dört aşamalı tanı testi geliştirilmesi suretiyle ortaöğretim dokuzuncu sınıf öğrencilerinin zihinsel modellerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Tarama modelinin benimsendiği araştırma İzmir şehir merkezindeki bir devlet okulunda öğrenim gören 147 (110’u kız, 37’si erkek) lise öğrencisi ile yürütülmüştür. Araştırmada dört aşamalı ölçme aracının geliştirilmesi aşamasında geçerlik ve güvenirlik analizleri Rasch modeli ile gerçekleştirilmiştir. Rasch model analiz verileri, dört aşamalı tanı testinin iç uyum, dış uyum, boyutluluk ve nokta ölçüm korelasyon istatistikleri bağlamında tam bir uyum içinde olduğunu, geçerli ve güvenilir bir ölçme aracı olduğunu göstermiştir. Zihinsel modele yönelik bulgular incelendiğinde ortaöğretim dokuzuncu sınıf öğrencilerinin hücre konusundaki zihinsel modellerinin genel olarak bilimsel model kategorisinde olduğu belirlenmiştir. Kazanımlar bağlamında ise öğrencilerin zihinsel modellerinin bilimsel model ve ilkel model kategorilerinde olduğu belirlenmiş, sentez model kategorisine ise rastlanmamıştır. Araştırma sonucunda ulaşılan verilere dayalı olarak, öğretim basamaklarında dikkate alınması gereken zihinsel modellerin yeni bilginin edinilmesi ve yapılandırmasındaki rolüne dayalı olarak önerilerde bulunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Dört aşamalı test
• hücre
• rasch model
• ortaöğretim
• zihinsel model.

INVESTIGATION OF STUDENTS' MENTAL MODELS WITH THE FOUR TIER CELL DIAGNOSTIC TEST DEVELOPED ACCORDING TO RASCH ANALYSIS

Öz

In this study, it was aimed to determine of high school ninth-grade students’ mental models by developing a four-tier diagnostic test on the cell subject, which forms the basis of advanced subjects in science. The research, in which the survey model was adopted, was conducted with 147 (110 girls, 37 boys) high school students studying at a public school in the city center of Izmir. In the research, the validity and reliability analyzes were carried out with the Rasch model during the development of the four-tier measurement tool. Rasch model analysis data showed that the four-tier diagnostic test was in full harmony in terms of infit, outfit, dimensionality and point measurement correlation statistics, and it was a valid and reliable measurement tool. When the findings of the mental model were examined, it was determined that the mental models of the ninth-grade students about the cell were generally in the scientific model category. In the context of achievements, it was determined that the mental models of the students were in the scientific model and primitive model categories, but the synthesis model category was not found. Based on the data obtained as a result of the research, suggestions were made based on the role of mental models in the acquisition and construction of new knowledge, which should be considered in the teaching steps.

Anahtar Kelimeler

• Four tier test
• cell concept
• rasch model
• high school
• mental model.

Kaynakça

1. Allen, M. (2019). Misconceptions in Primary Science 3e. McGraw-hill education (UK).
2. Aminudin, A. H., Kaniawati, I., Suhendi, E., Samsudin, A., Coştu, B., & Adimayuda, R. (2019). Rasch analysis of multitier open-ended light-wave ınstrument (MOLWI): Developing and assessing second-years sundanese-scholars alternative conceptions. Journal for the Education of Gifted Young Scientists, 7(3), 607–629. https://doi.org/10.17478/jegys.574524
3. Arslan, A. (2013). Modellemeye dayalı fen öğretiminin ilköğretim öğrencilerinin anlama, hatırda tutma, yaratıcılık düzeyleri ile zihinsel modelleri üzerine etkisi. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Akdeniz Üniversitesi. Antalya.
4. Aydın, G. (2011). Öğrencilerin" hücre bölünmesi ve kalıtım" konularındaki kavram yanılgılarının giderilmesinde ve zihinsel modelleri üzerinde yapılandırmacı yaklaşımın etkisi. Yayımlanmamış doktora tezi. Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Dokuz Eylül Üniversitesi. İzmir.
5. Aydın, S., & Öztekin, S. (2018). Üç aşamalı tanı testi ile fen lisesi öğrencilerinin geometrik optik konusundaki zihinsel modellerinin belirlenmesi. Uluslararası Eğitim Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4(3), 155–172.
6. Ayvacı, H. Ş., Bebek, G., Alper, A., Keleş, C. B., & Özdemir, N. (2016). Öğrencilerin sahip oldukları zihinsel modellerin modelleme süreci içerisinde incelenmesi: Hücre konusu örneği. Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi, 28, 175–188.
7. Bond, T. G., Fox, C. M., & Lacey, H. (2007). Applying the Rasch model: Fundamental measurement. In the Social Sciences (2nd.
8. Boone, W. J., & Noltemeyer, A. (2017). Rasch analysis: A primer for school psychology researchers and practitioners. Cogent Education, 4(1), 1416898. https://doi.org/10.1080/2331186X.2017.1416898

9. Boone, W. J., & Scantlebury, K. (2006). The role of rasch analysis when conducting science education research utilizing multiple‐choice tests. Science Education, 90(2), 253–269.
10. Bozdağ, H. C., & Ok, G. (2019). Determination of the knowledge awareness and misconceptions of sixth grade students about the cell with four tier test. Adıyaman Üniversitesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 9(1), 200–226. https://doi.org/10.17984/adyuebd.413369
11. Büyüköztürk, Ş., Çakmak, E. K., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2017). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Atıf İndeksi, 2017, 1–360.
12. Caleon, I., & Subramaniam, R. (2010). Development and application of a three‐tier diagnostic test to assess secondary students’ understanding of waves. International Journal of Science Education, 32(7), 939–961. https://doi.org/10.1080/09500690902890130
13. Doğru, M., & Arslan, A. (2014). Modellemeye dayalı fen öğretiminin ilköğretim öğrencilerinin anlama, hatırda tutma, yaratıcılık düzeyleri ile zihinsel modelleri üzerine etkisi. Mediterranean Journal of Humanities, 4(2), 1–1. https://doi.org/10.13114/MJH.201428425
14. Dreyfus, A., & Jungwirth, E. (1988). The cell concept of 10th graders: curricular expectations and reality. International Journal of Science Education, 10(2), 221–229.
15. Duit, R., & Treagust, D. F. (2003). Conceptual change: A powerful framework for improving science teaching and learning. International Journal of Science Education, 25(6), 671–688.
16. Duncan, P. W., Bode, R. K., Min Lai, S., & Perera, S. (2003). Rasch analysis of a new stroke-specific outcome scale: the stroke impact scale11No commercial party having a direct financial interest in the results of the research supporting this article has or will confer a benefit upon the author(s) or upon any organization with which the author(s) is/are associated.. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 84(7), 950–963. https://doi.org/10.1016/S0003-9993(03)00035-2
17. Ecevit, T., & Şimşek, P. Ö. (2017). Öğretmenlerin fen kavram öğretimleri, kavram yanılgılarını saptama ve giderme çalışmalarının değerlendirilmesi. Ilkogretim Online, 16(1).
18. Eggert, S., & Bögeholz, S. (2010). Students’ use of decision‐making strategies with regard to socioscientific issues: An application of the rasch partial credit model. Science Education, 94(2), 230–258.
19. Feyzioğlu, E. Y., Feyzioğlu, B., & Küçükçıngı, A. (2014). Fen bilgisi öğretmen adaylarının fen öğretimine yönelik zihinsel modelleri, öz yeterlik inançları ve öğrenme yaklaşımları. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 33(2), 404–423.
20. Fisher, W. P. Jr. (2007). Rasch measurement transaction. transaction of the rasch measurement. American Educational Research Association.Vol. 21 No.1, p. 1095, 21(1), 1087–1096.
21. Flores, F., Tovar, M. E., & Gallegos, L. (2003). Representation of the cell and its processes in high school students: an integrated view. International Journal of Science Education, 25(2), 269–286.
22. Gençer, Z. (2006). İlköğretim öğrencilerinin (6., 7., ve 8. Sınıflar) hücre konusundaki kavram yanılgılarının tespiti üzerine bir araştırma. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Gazi Üniversitesi. Ankara.
23. Gorbi Irawan, A., nyoman Padmadewi, N., & Putu Artini, L. (2018). Instructional materials development through 4D model. SHS Web of Conferences, 42, 00086. https://doi.org/10.1051/shsconf/20184200086
24. Greca, I. M., & Moreira, M. A. (2000). Mental models, conceptual models, and modelling. International Journal of Science Education, 22(1), 1–11.
25. Gülcü, M., & TAŞÇİ, G. (2019). İlkokul öğrencilerinin biyoloji konularını modelleme ile öğrenme süreçlerinin incelenmesi. Anadolu Öğretmen Dergisi, 4(1), 75–97.
26. Güneş, T., Dilek, N. Ş., Demir, E. S., Hoplan, M., & Çelikoğlu, M. (2010). Öğretmenlerin kavram öğretimi, kavram yanılgılarını saptama ve giderme çalışmaları üzerine nitel bir araştırma. International Conference on New Trends in Education and Their Implications, 11(13), 937–944.
27. Hailegebriel, G. (2014). Students’ misconceptions about cell biology and cell division: the case of kelafo secondary and preparatory school, somali region, ethiopia.
28. Hamdiyati, Y., Sudargo, F., Redjeki, S., & Fitriani, A. (2017a). Biology students’ initial mental model about microorganism. Journal of Physics: Conference Series, 812(1), 012027.
29. Hamdiyati, Y., Sudargo, F., Redjeki, S., & Fitriani, A. (2017b). Students’ mental model profile of microorganism after the implementation of mental model-based microbiology course. In Ideas for 21st Century Education (pp. 93–96). Routledge.
30. Harrison, A. G. (2001). How do teachers and textbook writers model scientific ideas for students? Research in Science Education, 31(3), 401–435.
31. Harrison, A. G., & Treagust, D. F. (2000). A typology of school science models. International Journal of Science Education, 22(9), 1011–1026.
32. Jalmo, T., & Suwandi, T. (2018). Biology education students’ mental models on genetic concepts. Journal of Baltic Science Education, 17(3), 474–485.
33. Karasar, N. (2009). Bilimsel arastirma yöntemi (19. bs). Ankara: Nobel Yayin Dagitim.
34. Kawalkar, A., & Vijapurkar, J. (2009). What do cells really look like? Children’s resistance to accepting a 3-d model. Proceedings of EpiSTEME 3, International Conference to Review Research in Science, Technology and Mathematics Education, 187–193.
35. Kayhan, C. H. (2010). Model ve zihinsel modeller. Erzincan Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 2, 407–422.
36. Kete, R., Horasan, Y., & Namdar, B. (2012). 9. sınıf biyoloji ders kitaplarında hücre konusundaki kavramsal anlama güçlüklerinin tespiti. Ilkogretim Online, 11(1).
37. Koyuncuer, B. (2014). Lise 9. sınıf öğrencilerinde difüzyon ve ozmosla ilgili kavram yanılgıları. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Necmettin Erbakan Üniversitesi. Konya.
38. Kurnaz, M. A., & Emen, A. Y. (2014). Student mental models related to expansion and contraction. Acta Didactica Napocensia, 7(1), 59–67.
39. Kurt, H., Ekici, G., Aksu, Ö., & Lises, K. M. H. G. A. (2013). Tuz: biyoloji öğretmen adaylarinin zihinsel modelleri. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 2(4), 244–255.
40. Linacre, J. (1994). Sample size and item calibration stability. Rasch Mes Trans., 7, 328.
41. Linacre, J. M. (2002). What do infit and outfit, mean-square and standardized mean. Rasch Measurement Transactions, 16(2), 878.
42. Linacre, J. M. (2006). Data variance explained by Rasch measures. Rasch Measurement Transactions, 20(1), 1045.
43. Linacre, J. M. (2014). Reliability and separation of measures: A user’s guide to win steps ministep Rasch-model computer programs (ver. 3.81. 0).
44. Linacre, J. M. (2021). A User’s guide to Winsteps-ministep: Rasch-model computer programs. Program Manual 4.8.0. Chicago, IL.
45. Maraş, M., & Akman, Y. (2009). Hücre biyolojisi konusunda öğrencilerin Anlama düzeyleri ve kavram yanılgıları. Milli Eğitim, 38(181), 146–151.
46. Meela, P., & Yuenyong, C. (2019). The study of grade 7 mental model about properties of gas in science learning through model based inquiry (MBI). AIP Conference Proceedings, 2081(1), 030028.
47. Milli Eğitim Bakanlığı (MEB). (2018). Ortaöğretim biyoloji dersi (9, 10, 11 ve 12. sınıflar) öğretim programı.
48. Norman, D. A. (1983). Some observations on mental models. Mental Models. Lawrence Erlbaum:, 99–129.
49. Nowak, A., Rychwalska, A., & Borkowski, W. (2013). Why simulate? To develop a mental model. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 16(3), 12.
50. Núnez-Oveido, M. C., Clement, J., & Rea-Ramirez, M. A. (2008). Developing complex mental models in biology through model evolution. In Model based learning and instruction in science (pp. 173–193). Springer.
51. Odom, A. L. (1995). Secondary & college biology students’ misconceptions about diffusion & osmosis. The American Biology Teacher, 409–415.
52. Odom, A. L., & Barrow, L. H. (2007). High school biology students’ knowledge and certainty about diffusion and osmosis concepts. School Science and Mathematics, 107(3), 94–101.
53. Önel, A., Yüce, Z., & Dilek, Y. (2015). Öğrenci çizimleri yoluyla ortaöğretim öğrencilerinin hücre konusundaki kavramsal bilgi düzeylerinin belirlenmesi. Caucasian Journal of Science, 2(1), 6–17.
54. Ormancı, Ü., Çepni, S., & Ülger, B. B. (2020). Ortaokul öğrencilerinin hücre konusunu anlama ve günlük yaşamla ilişkilendirme durumlarının belirlenmesi. Fen Matematik Girişimcilik ve Teknoloji Eğitimi Dergisi, 3(2), 125–143.
55. Othman, N. B., Salleh, S. M., Hussein, H., & Wahid, H. B. A. (2014). Assessing construct validity and reliability of competitiveness scale using Rasch model approach. The 2014 WEI International Academic Conference Proceedings, 113–120.
56. Özay Köse, E. (2014). Hücre ve organellerin öğretiminde kavram haritalarının kullanılması. Uluslararası Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 2014(3), 116–121.
57. Özbay, M., & Akdağ, E. (2013). Deyimlerin öğretiminde aktif öğrenmenin etkisi. Ana Dili Eğitimi Dergisi, 1(2), 46–54.
58. Öztürk, A., & Doganay, A. (2013). Primary school 5th and 8th graders’ understanding and mental models about the shape of the world and gravity. Educational Sciences: Theory and Practice, 13(4), 2469–2476.
59. Peşman, H., & Eryılmaz, A. (2010). Development of a three-tier test to assess misconceptions about simple electric circuits. The Journal of Educational Research, 103(3), 208–222. https://doi.org/10.1080/00220670903383002
60. Rasch, G. (1961). On general laws and the meaning of measurement. Psychology. Proceedings 4tb Berkeley Symposium Mathematics Statistics and Probability, 5, 321–333.
61. Reinke, N. B., Kynn, M., & Parkinson, A. L. (2020). Conceptual understanding of osmosis and diffusion by Australian first-year biology students. International Journal of Innovation in Science and Mathematics Education, 27(9).
62. Saptono, S., Isnaeni, W., & Sukaesih, S. (2017). Undergraduate students’ mental model of cell biology. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia, 6(1), 122742.
63. Sekman, M. (2002). Kesintisiz öğrenme. Alfa.
64. Sözcü, U., Kıldan, A. O., Aydınözü, D., & İbret, B. Ü. (2016). Bilimsellik değerine ilişkin zihinsel modellerin değişiminin çeşitli değişkenler açısından incelenmesi. Cumhuriyet Uluslararası Eğitim Dergisi, 5(2), 9–22.
65. Tambo, E. M. Z., Mukaro, J. P., & Mahaso, J. (2003). Some misconceptions on cell structure and function held by a-level biology students: ımplications for curriculum development. Zimbabwe Journal of Educational Research, Special Issue 15(2).
66. Tarakçı, M., Hatipoğlu, S., Tekkaya, C., & Özden, M. Y. (1999). A cross-age study of high school students’ understanding of diffusion and osmosis. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 15(15).
67. Treagust, D. F. (1985). Dıagnostıc tests to evaluate student mısconceptıons ın scıence. Science Education Association of Western Australia: Western Australian College of Advanced Education, 17.
68. Treagust, D. F. (2012). Diagnostic assessment of students’ science knowledge. In Learning science in the schools (pp. 339–358). Routledge.
69. Ünal Çoban, G., & Ergin, Ö. (2006). Fen eğitimi ve modeller. Milli Eğitim, 35(171), 188–196.
70. Ünal Çoban G. (2009). Modellemeye dayalı fen öğretiminin öğrencilerin kavramsal anlama düzeylerine, bilimsel süreç becerilerine, bilimsel bilgi ve varlık anlayışlarına etkisi: 7. sınıf ışık ünitesi örneği. Yayımlanmamış doktora tezi. Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Dokuz Eylül Üniversitesi. İzmir.
71. Vosniadou, S. (1994). Capturing and modeling the process of conceptual change. Learning and Instruction, 4(1), 45–69.
72. Vosniadou, S., & Brewer, W. F. (1992). Mental models of the earth: A study of conceptual change in childhood. Cognitive Psychology, 24(4), 535–585.
73. Vosniadou, S., & Brewer, W. F. (1994). Mental models of the day/night cycle. Cognitive Science, 18(1), 123–183.
74. Yoğurtçu, A. (2021). Lise öğrencilerinin hücre konusundaki kavramsal yapıları, metaforik algıları ve kavram yanılgılarının belirlenmesi. Yayımlanmamış doktora tezi. Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Necmettin Erbakan Üniversitesi. Konya.
75. Yörek, N. (2007). Öğrenci çizimleri yoluyla 9 ve 11. sınıf öğrencilerinin hücre konusunda kavramsal anlama düzeylerinin belirlenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Buca Eğitim Fakültesi Dergisi, 22.