Tablodan Grafiğe: Üstün Yetenekli Öğrencilerin Çözünürlük Grafikleri Çizmedeki Zorluklarını Keşfetmek

Abstract

Bu çalışmanın amacı, özel yetenekli öğrencilerin, bilimsel düşünme ve veri yorumlamanın merkezinde yer alan bir beceri olan çözünürlük kavramıyla ilgili grafikler oluştururken karşılaştıkları belirli zorlukları belirlemektir. Özel yetenekli öğrencilerin grafik çizme süreçlerinin derinlemesine incelenmesine olanak tanıyan nitel bir vaka çalışması tasarımı kullanılmıştır. 64 özel yetenekli ortaokul öğrencisine, beş kimyasal bileşiğin çeşitli sıcaklıklarda sudaki çözünürlüğünü gösteren tablolaştırılmış veriler sunulmuş ve ilgili çözünürlük-sıcaklık grafiklerini çizmeleri istenmiştir. Öğrencilerin grafikleri, grafik oluşturmanın temel bileşenlerini ele alan dokuz niteliksel kriterden oluşan Temiz ve Tan (2009) grafik çizim değerlendirme ölçeği kullanılarak analiz edilmiştir. Analiz, öğrencilerin grafik performanslarının kalıplarını, tekrarlanan hatalarını ve niteliksel özelliklerini belirlemeye odaklanmıştır. Bulgular, birçok özel yetenekli öğrencinin, özellikle eksenlerin ölçeklendirilmesi ve etiketlenmesi, veri noktalarının doğru bir şekilde yerleştirilmesi ve uygun şekilde bağlanması gibi grafik oluşturmanın temel bileşenleriyle mücadele ettiğini ortaya koymuştur. Öğrencilerin sadece küçük bir yüzdesi tüm kriterleri tam olarak karşılamıştır, bu da grafik oluşturma zorluklarının özel yetenekli öğrenciler arasında bile devam ettiğini göstermektedir. Bu sonuçlar, özel yetenekliler eğitiminde genellikle göz ardı edilen grafik becerilerinin açıkça öğretilmesinin önemini vurgulamaktadır. Bu çalışma, özel yetenekli öğrencilerin grafiksel temsil becerileri, özellikle bilimsel verileri grafikler aracılığıyla görsel olarak temsil etme ve düzenleme becerileri üzerine yapılan sınırlı sayıda araştırmaya katkıda bulunmakta ve bilimsel süreç yeterliliklerini geliştirmek için hedefe yönelik öğretim müdahaleleri tasarlamak için önemli farkındalıklar sağlamaktadır.

Keywords

• Özel yetenekli öğrenciler
• Çözünürlük
• Grafik çizimi
• Bilimsel süreç becerileri
• Veri yorumlama

From Table to Graph: Exploring Gifted Students’ Difficulties in Drawing Solubility Graphs

Abstract

This study aims to identify the specific difficulties gifted students encounter when constructing graphs related to the concept of solubility—a skill central to scientific thinking and data interpretation. A qualitative case study design, allowing for an in-depth examination of gifted students’ graph-drawing processes, was utilized. A total of 64 gifted middle school students were presented with tabulated data showing the solubility of five chemical compounds in water at various temperatures and were asked to draw corresponding solubility–temperature graphs. Students’ graphs were analyzed using the Temiz and Tan (2009) graph-drawing rubric, which consists of nine qualitative criteria addressing key components of graph construction. The analysis focused on identifying patterns, recurring errors, and qualitative characteristics of students’ graphing performances. The findings revealed that many gifted students struggled with key components of graph construction, particularly scaling and labeling the axes, accurately placing data points, and connecting them appropriately. Only a small percentage of students fully met all criteria, indicating that graphing difficulties persist even among high-ability learners. These results underscore the importance of explicitly teaching graphing skills, which are often overlooked in gifted education. The study contributes to the limited body of research on gifted students’ graphical representational skills, specifically their ability to visually represent and organize scientific data through graphs, and provides insights for designing targeted instructional interventions to enhance their scientific process competencies.

Keywords

• Gifted students
• Solubility
• Graph drawing
• Scientific process skills
• Data interpretation

References

1. Ayas, A., Çepni, S., Johnson, D. and Turgut, M., F. (1997). Kimya öğretimi, Bilkent, Ankara: YÖK/Dünya Bankası Milli Eğitimi Geliştirme Projesi Yayınları.
2. Bayazıt, İ. (2011). Öğretmen adaylarının grafikler konusundaki bilgi düzeyleri. Gaziantep Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 10(4), 1325 -1346.
3. Beichner, R. J. (1994). Testing student ınterpretation of kinematics graphs. American Journal of Physics, 62(8), 750-762.
4. Beler, Ş. (2009). İlköğretim 8. sınıf öğrencilerin fotosentez konusu ile ilgili grafikleri okumada ve yorumlamada karşılaştıkları güçlüklerin belirlenmesi. [Yayınlanmamış yüksek lisans tezi]. Karadeniz Teknik Üniversitesi.
5. Bengtsson, L. A. and Ottosson, T. (2006). What lies behind graphicacy? Relating students’ results on a test of graphically represented quantitative information to formal academic achievement. Journal of Research in Science Teaching, 43(1), 43-62. https://doi.org/10.1002/tea.20087
6. Bilal A-S. and Salihah, A. (2024). A systematic literature review of knowledge graph construction and application in education. Heliyon, 10(3), e25383.
7. Biswal, S. and Behera, B. (2023). Enhancing science process skills through inquiry-based learning: A comprehensive literature review and analysis. International Journal of Science and Research, 12(8), 1583-1589. https://doi.org/10.21275/SR23817121415
8. Bowen, G.M. and Roth, M.W. (2005). Data and graph ınterpretation practices among preservice science teachers. Journal of Research in Science Teaching, 42(10), 1063-1088. https://doi.org/10.1002/tea.20086

9. Bragdon, D., Pandiscio, E. and Speer, N. (2019). University students' graph interpretation and comprehension abilities. Investigations in Mathematics Learning, 11(4), 275–290. https://doi.org/10.1080/19477503.2018.1480862
10. Bulut, A. S. K. (2021). The effect of the integration of science and mathematics on critical thinking and scientific process skills of the gifted students: The effect of the integration of science and mathematics. International Journal of Curriculum and Instruction, 13(1), 290-312.
11. Coştu, B. (2007). Comparison of students’ performance on algorithmic, conceptual and graphical chemistry gas problems. Journal of Science Education and Technology, 16(5), 379-386. https://doi.org/10.1007/s10956-007-9069-z
12. Coştu, F. (2023). Gifted students’ performance on algorithmic, conceptual and graphical questions. Journal of Baltic Science Education, 22(4), 600-614. https://doi.org/10.33225/jbse/23.22.00
13. Coştu, F. (2025) Prospective science teachers are good at which of three types of tests: algorithmic, conceptual and graphical comparison. Research in Science and Technological Education, 43(1), 107–124. https://doi.org/10.1080/02635143.2023.2235293
14. Das, R. and Soylu, M. (2023). A key review on graph data science: The power of graphs in scientific studies. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 240, 104896. https://doi.org/10.1016/j.chemolab.2023.104896
15. Dori, Y.J. and Sason, I. (2008). Chemical understanding and graphing skills in an honors case-based computerized chemistry laboratory environment: the value of bidirectional visual and textual representations. Journal of Research in Science Teaching, 45(2), 219-250. https://doi.org/10.1002/tea.20197
16. Dunham, P. H. and Osborne, A. (1991). Learning how to see: Students’ graphing difficulties. Focus on Learning Problems in Mathematics, 13(4), 35-49.
17. Erbilgin, E., Hudal, K. M. and Fernandez, L. M. (2006). Scaling and representing exponential relationships. Dimensions in Mathematics, 26(2), 55-62.
18. Ercan, O., Coştu, F. and Coştu, B. (2018). Öğretmen adaylarının grafik çiziminde karşılaştıkları güçlüklerin belirlenmesi. Kastamonu Eğitim Fakültesi Dergisi, 26(6), 1929-1938. https://doi.org/10.24106/kefdergi.2227
19. Forster, P. A. (2004). Graphing in physics: Processes and sources of error in tertiary entrance examinations in Western Australia. Research in Science Education, 34(3), 239-265. https://doi.org/10.1023/B:RISE.0000044597.10584.1a
20. Gizaw, G. and Sota, S. (2023). Improving science process skills of students: A review of literature. Science Education International, 34(3), 216-224. https://doi.org/10.33828/sei.v34.i3.5 Gök, T. (2023). Comparison of university students' graphic interpretation skills. Journal of Science Learning, 6(3), 339-346. https://doi.org/10.17509/jsl.v6i3.55419
21. Gültekin, C. (2009). Ortaöğretim 9. sınıf öğrencilerinin çözeltiler ve özellikleri konusu ile ilgili grafik çizme okuma ve yorumlama becerilerinin incelenmesi. [Yayınlanmamış yüksek lisans tezi]. Balıkesir Üniversitesi.
22. Gültekin, C. (2014). Ortaöğretim öğrencileri ile üniversite öğrencilerinin hal değişimi, çözeltiler ve çözünürlük konuları ile ilgili grafik çizme okuma ve yorumlama becerilerinin karşılaştırılması. [Yayınlanmamış doktora tezi]. Balıkesir Üniversitesi.
23. Ivanjek, L., Susac, A., Planinic, M. and Andrasevic, A. (2016). Student reasoning about graphs in different contexts. Physical Review Physics Education Research, 12, 10106. https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.12.010106
24. Karslı, F. (2011). Fen bilgisi öğretmen adaylarının bilimsel süreç becerilerini geliştirmesinde ve kavramsal değişim sağlamasında zenginleştirilmiş laboratuar rehber materyallerinin etkisi. [Yayınlanmamış doktora tezi]. Karadeniz Teknik Üniversitesi.
25. Kurnaz, M. A. (2013). An analysis of Turkish high school students' performance on conceptual, algorithmic and graphical physics problems. Journal of Asian Scientific Research, 3(7), 698-714. Retrieved from https://www.proquest.com/scholarly-journals/analysis-turkish-high-school-students-performance/docview/1417593053/se-2
26. Kwon, O. N. (2002). The effect of calculator‐based ranger activities on students' graphing ability. School Science and Mathematics, 102(2), 57-67. https://doi.org/10.1111/j.1949-8594.2002.tb17895.x
27. Leinhardt, G., Zaslavsky, O. and Stein, M. K. (1990). Functions, graphs, and graphing: tasks, learning, and teaching. Review of Educational Research, 60(1), 1-64. https://doi.org/10.3102/00346543060001001 MoNE (2007). İlköğretim fen ve teknoloji dersi 4 ve 5. sınıflar öğretim programı. Ankara: Millî Eğitim Bakanlığı.
28. MoNE (2013). İlköğretim kurumları fen bilimleri 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar öğretim programı. Ankara: Millî Eğitim Bakanlığı.
29. MoNE (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı (İlkokul ve ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). Ankara: Millî Eğitim Bakanlığı.
30. MoNE (2020). TIMSS 2019 Türkiye Raporu, MEB Yayını. https://odsgm.meb.gov.tr/meb_iys_dosyalar/2020_12/10175514_TIMSS_2019_Turkiye_On_Raporu_.pdf
31. MoNE (2023). PISA 2022 Türkiye Raporu. [PISA 2022 Türkiye Report] Retrieved from: https://pisa.meb.gov.tr/meb_iys_dosyalar/2023_12/05125555_pisa2022_rapor_051223 .pdf
32. MoNE (2024). TIMSS 2023 Türkiye Raporu, MEB Yayını. https://odsgm.meb.gov.tr/meb_iys_dosyalar/2024_12/04111224_timss_2023_rapor_0412.pdf
33. Mullis, I. V. S., Martin, M. O., Foy, P., Kelly, D. L. and Fishbein, B. (2020). TIMSS 2019 international results in mathematics and science. Paper presented at the TIMSS and PIRLS International Association for the Evaluation of Educational Achievement
34. OECD (2023). PISA 2022 Results. Retrieved: https://www.oecd.org/pisa/OECD_2022_PISA_Results_Comparing%20countries%E2 %80%99%20and%20economies%E2%80%99%20performance%20in%20mathematic s.pdf
35. Okur, M. and Güngör Seyhan, H. (2025). Mobile Technology-Enhanced 5E Learning Model in Physics Labs: An Analysis of Graph Drawing and Interpretation Skills. Journal of Science Education and Technology, 1-26.
36. Özgür, S. D. and Yilmaz, A. (2017). The effect of inquiry-based learning on gifted and talented students' understanding of acids-bases concepts and motivation. Journal of Baltic Science Education, 16(6), 994-1008.
37. Parks, S. (2021). Teaching analytical and critical thinking skills in gifted education. In Methods and materials for teaching the gifted (pp. 307-344). Routledge.
38. Parmar, R. S. and Signer, B. R. (2005). Sources of error in constructing and ınterpreting graphs a study of fourth-and fifth-grade students with LD. Journal of Learning Disabilities, 38(3), 250-261. https://doi.org/10.1177/00222194050380030601
39. Planinic, M., Milin-Sipus, Z., Katic, H., Susac, A. and Ivanjek, L. (2012). Comparison of student understanding of line graph slope in physics and mathematics. International Journal of Science and Mathematics Education, 10(6), 1393–1414. https://doi.org/10.1007/s10763-012-9344-1 Potgieter, M., Harding, A. and Engelbrecht, J. (2008). Transfer of algebraic and graphical thinking between mathematics and chemistry. Journal of Research in Science Teaching, 45(2), 197-218. https://doi.org/10.1002/tea.20208
40. Şahin, S., Gençtürk, E. and Budanur, T. (2007). Coğrafya öğretiminde uygun grafik seçimi ve kullanımının öğrenme üzerinde etkisi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 15(1), 293-302.
41. Şen, A. Z. and Nakipoğlu, C. (2012). Ortaöğretim kimya ders kitaplarının bilimsel süreç becerileri açısından incelenmesi. Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(3), 47-65.
42. Sezek, F. and Doymuş, K. (2022). Fen bilgisi öğretmen adaylarının grafik türü tercihi, okuma ve çizim becerileri. Social Mentality and Researcher Thinkers Journal, 8(58), 760-766. https://doi.org/10.29228/smryj.62014
43. Sezek, F. (2024). Sınıf öğretmen adaylarının grafik okuryazarlık düzeylerinin belirlenmesi. Social Mentality and Researcher Thinkers Journal, 8(63), 1651-1660. https://doi.org/10.29228/smryj.64390 Shah, P. and Hoeffner, J. (2002). Review of Graph Comprehension Research: Implications for Instruction. Educational Psychology Review 14, 47–69 https://doi.org/10.1023/A:1013180410169
44. Stanley, M. (2023). Qualitative descriptive: A very good place to start. In Qualitative research methodologies for occupational science and occupational therapy (pp. 52-67). Routledge.
45. Stanley, T. (2021). Project-based learning for gifted students: A step-by-step guide to PBL and inquiry in the classroom. Routledge.
46. Stephens, A. L. (2024). From graphs as task to graphs as tool. Journal of Research in Science Teaching, 61(5), 1206-1233. https://doi.org/10.1002/tea.21930
47. Tairab, H. H. and Khalaf Al-Naqbi, A.K. (2004). How do secondary school science students interpret and construct scientific graphs? Journal of Biological Education, 38(3), 127-132. https://doi.org/10.1080/00219266.2004.9655920
48. Tan, M. and Temiz, B. K. (2003). Fen öğretiminde bilimsel süreç becerilerinin yeri ve önemi. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(13), 89-101.
49. Taşar, M. F., Kandil İngeç, Ş. and Ünlü Güneş, P. (2002, Eylül). Grafik çizme ve anlama becerisinin saptanması. V. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi, ODTÜ, Ankara.
50. Temiz, B. K. and Tan, M. (2009). Grafik çizme becerilerinin kontrol listesi ile ölçülmesi, Selçuk Üniversitesi Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi, 27, 71-83
51. Tomková, V. and Páleniková, K. (2024). Level of graphic skills of elementary school students. TEM Journal, 13(2), 1548-1558. https://doi.org/10.18421/TEM132-68
52. Tuncer Koçal, G. D. and Ormancı, Ü. (2024). 7. Sınıf öğrencilerinin fen bilimleri dersinde grafik eğitimine ilişkin görüşleri. Fen Matematik Girişimcilik ve Teknoloji Eğitimi Dergisi, 7(2), 149-158.
53. Uyanık, F. (2007). Ortaöğretim 10. sınıf öğrencilerinin grafik anlama ve yorumlama ile kinematik başarıları arasındaki ilişki. [Yayınlanmamış yüksek lisans tezi]. Balıkesir Üniversitesi.
54. Yayla, G. and Özsevgeç, T. (2015). Ortaokul öğrencilerinin grafik becerilerinin incelenmesi: çizgi grafikleri oluşturma ve yorumlama. Kastamonu Üniversitesi Kastamonu Eğitim Dergisi, 23(3), 1381-1400.
55. Yeltekin Atar, B. Ş. and Aykutlu, I. (2023). High school students’ user skills concerning force and motion graphs. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 43(1), 211-242. https://doi.org/10.17152/gefad.1205369