THE EFFECTS OF COMPUTER-BASED 3D INSTRUCTION MATERIALS ON MISCONCEPTIONS: ATOMIC STRUCTURE AND ORBITALS

Year 2011, Volume: 13 Issue: 1, 173 - 188, 01.06.2011

Sakıp Kahraman Yaşar Demir

Abstract

The aim of this study is to investigate the effects of computer-based 3D ma- terials to overcome students’ misconceptions related to atomic structure and orbitals topics. The sample of this study consists of 145 (Experimental group=72; Control group=73) freshman students enrolled department of science education. The atomic structure and orbitals was taught to the experimental group through computer as- sisted instruction using three-dimensional pictures, animations and simulations de- veloped by 3D Max 9. Additionally, students in the experimental group practice in the computer laboratory every lesson. Students in the control group were instructed with traditional instruction. As a data collection tool a questionnaire consisting of open-ended questions related to atomic structure and orbitals was used. The findings showed that students have misconceptions related to atomic structure and orbitals. After the instruction, the obtained data revealed that computer assisted instruction more effective method than traditional method to overcome students’ misconcep- tions.

Keywords

Computer assisted instruction, Misconceptions, 3D

BİLGİSAYAR DESTEKLİ 3D ÖĞRETİM MATERYALLERİNİN KAVRAM YANILGILARI ÜZERİNDEKİ ETKİSİ: ATOMUN YAPISI VE ORBİTALLER

Abstract

Bu çalışma bilgisayar destekli 3D öğretim materyallerinin atomun yapısı ve orbitaller konusu ile ilgili öğrencilerde görülen kavram yanılgılarını gidermedeki etkisini incelemek amacıyla yapılmıştır. Bu çalışmanın örneklemini Fen Bilgisi Öğretmenliği birinci sınıfta öğrenim gören toplam 145 (Deney grubu=72; Kontrol grubu=73) öğrenci oluşturmaktadır. Kimya dersinin atomun yapısı ve orbitaller konusu deney grubuna 3D Max 9 programıyla araştırmacılar tarafından üç boyutlu olarak geliştirilen resim, animasyon ve simülasyonlarla Bilgisayar Destekli Öğretim yöntemiyle anlatılmıştır. Ayrıca, deney grubundaki öğrencilere her ders sonrası bilgisayar laboratuvarında uygulama imkânı tanınmıştır. Kontrol grubunda ise ders iki boyutlu resim ve animasyonlarla desteklenerek geleneksel yöntemle yürütülmüştür. Veri toplama aracı olarak atomun yapısı ve orbitaller konusunda açık uçlu sorulardan oluşan test kullanılmıştır. Bulgular öğrencilerin atomun yapısı ve orbitaller konusunda kavram yanılgılarına sahip olduğunu göstermektedir. Uygulama sonrası elde edilen veriler ise başarı öntestinde belirlenen kavram yanılgılarının giderilmesinde Bilgisayar Destekli Öğretim yönteminin geleneksel öğretim yöntemine göre çok daha etkili bir yöntem olduğu ortaya konmuştur.

Keywords

Bilgisayar destekli öğretim, Kavram yanılgısı, 3D

References

• Akçay, S., Aydoğdu, M., Yıldırım, H. İ., Şensoy, Ö. (2005). Fen Eğitiminde İlköğre- tim 6. Sınıflarda Çiçekli Bitkiler Konusunun Öğretiminde Bilgisayar Des- tekli Öğretimin Öğrenci Başarısına Etkisi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 13(1), 103-116.
• Atasoy, B., Kadayıfçı, H., Akkuş, H. (2003). Lise 3. Sınıftaki Öğrencilerin Kimyasal Bağlar Konusundaki Yanlış Kavramaları ve Bunların Giderilmesi Üzerine Yapılandırmacı Yaklaşımın Etkisi. T. Eğitim Bilimleri Dergisi, 1(1), 61-79.
• Barnea, N., Dori, Y. J. (1996). Computerized Molecular Modeling as a Tool to Improve Chemistry Teaching. Journal of Chemical Information and Computer Sciences, 36(4), 629-636.
• Barnea, N., Dori, Y. J. (1999). High-School Chemistry Students’ Performance and Gender Differences in a Computerized Molecular Modeling Learning Environment. Journal of Science Education and Technology, 8(4), 257-271.
• Barke, H. D. 1993. Chemical Education and Spatial Ability. Journal of Chemical Education, 70, 968-971.
• Ben-Zvi, R., Eylon, B., Silberstein, J. (1986). Is an Atom of Copper Malleable? J. Chem. Educ., 63(1), 64-66.
• Ben-Zvi, R., Eylon, B., Silberstein, J. (1987). Students Visualisation of a Chemical Reaction. Education in Chemistry, 24(3), 117-120.
• Bradley, J. D., Mosimege, M. D. (1998). Misconceptions in acids and bases: A comparative study of student teachers with different chemistry backgrounds. South African Journal of Chemistry, 51, 137–147.
• Carlos, F., Trindade, J. F. (1998). Use of Computers in Physics Education, Proceedings of the "Euroconference'98 - New Technologies for Higher Education", Aveiro, Setembro.
• Cervelati, R., Perugini, D. (1981). The Understanding of The Atomic Orbital Concept by Italian High School Students. Journal of Chemical Education, 58(7), 568-569.
• Chang, R. (2000). Chemistry, 6nd Edition, McGraw Hill, New York.
• Copolo, C. F., Hounshell, P. B. (1995). Using Three-Dimensional Models to Teach Molecular Structures in High School Chemistry. Journal of Science Education and Technology, 4(4), 295-305.
• Goh, N.K., Khoo, L.E., Chia, L.S. (1993). Some misconceptions in chemistry: A cross-cultural comparison and implications for teaching. Australian Science Teachers Journal, 39, 65-68.
• Griffitths, A. K., Preston, K. P. (1992). Grade–12 Students Misconceptions Relating to Fundamental Characteristic of Atoms and Molecules. Research in Science Teaching, 29(6), 611-628.
• Kaplan D. (2007). “Maddedeki değişim ve enerji” ünitesindeki kavram yanılgılarının tespiti ve bilgisayar destekli öğretim yöntemiyle giderilmesi, Marmara Üni- versitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, İstanbul.
• Kontogeorgiou, A. M., Bellou, J.,Mikropoulos, T. A. 2008. Being inside the Quantum Atom. Psychnology Journal, 6(1), 83-98.
• Köse S., Ayas, A., Taş, E. 2003. Bilgisayar Destekli Öğretimin Kavram Yanılgıları Üzerine Etkisi: Fotosentez. Pamukkale Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Der- gisi, 2(14), 106-112.
• Nakiboğlu, C. (2003). Instructional Misconceptions of Turkish Prospective Chemistry Teachers About Atomic Orbitals and Hybridization. Chemistry Education: Research and Practice, 4(2), 171-188.
• Pektaş, H.M., Çelik, H., Katrancı, M., Köse, S. (2009). 5. sınıflarda ses ve ışık ünite- sinin öğretiminde bilgisayar destekli öğretimin öğrenci başarısına etkisi, Kastamonu Eğitim Dergisi, 17(2), 649-658.
• Peterson, R., Treagust, D. F. (1989). Grade-12 students’ misconceptions of covalent bonding and structure. Journal of Chemical Education, 66, 459–460.
• Pribyl, J. R., Bodner, G. M. J. (1987). Spatial Ability and its Role in Organic Chemistry: A Study of Four Organic Courses. Journal of Research in Science Teaching, 24, 229-240.
• Sanger, M. J., Badger, S. M. (2001). Using Computer-Based Visualization Strategies to Improve Students' Understanding of Molecular Polarity and Miscibility. J. Chem. Educ., 78 (10), 1412.
• Şahin, T. Y., Yıldırım, S. (1999), Öğretim Teknolojileri ve Materyal Geliştirme, Anı Yayıncılık, Ankara.
• Thornton, R. K., Sokoloff, D. R. (1990). Learning Motion Concepts Using Real- Time Microcomputer-Based Laboratory(MBL) Activities to Help Students Overcome Some Common Conceptual Difficulties in Kinematics. American Journal of Physics, 58,858-867.
• Tsaparlis, G. (1997). Atomic Orbitals, Molecular Orbitals and Related Concepts: Conceptual Difficulties Among Chemistry Students. Research in Science Education, 27(2), 271-287.
• Tsaparlis, G., Papaphotis, G. (2002). Quantum-Chemical Concepts: Are They Suitable for Secondary Students? Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 3(2), 129-144.
• Wang, H.C., Chang, C.Y., Li, T.Y. (2007). The Comparative Efficacy of 2D - versus 3D-Based Media Design for Influencing Spatial Visualization Skills. Computers in Human Behavior, 23, 1943-1957.
• Williamson, V. M., Abraham, M. R. (1995). The Effects of Computer Animation on the Particulate Mental Models of College Chemistry Students. Journal of Research in Science Teaching, 32(5), 521-534.
• Wu, H. K., Krajcik, J. S., Soloway, E. (2001). Promoting Understanding of Chemical Representations: Students’ Use of a Visualization Tool in the Clasroom. Journal of Reserach in Science Teaching, 38, 821-842.
• Yalçınalp, S., Geban, Ö., Özkan, İ. (1995). Effectiveness of Using Computer- Assisted Supplementary Instruction for Teaching the Mole Concept. Journal of Research in Science Teaching, 32, 1083-1095.
• Yang, E. M., Andre, T., Greenbowe, T. J. (2003). Spatial Ability and The Impact of Visualization / Animation on Learning Electrochemistry. International Journal of Science Education, 25, 329-349.
• Yeşilyurt, S., Kara, Y., (2007). Ders Yazılımlarının Öğrenci Başarısına, Kavram Ya- nılgılarına ve Biyolojiye Karşı Tutumlara Etkisinin Araştırılması. Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Dergisi, 23, 75-84.
• Yılmaz, A., Morgil, İ., 2001. Üniversite Öğrencilerinin Kimyasal Bağlar Konusunda- ki Kavram Yanılgılarının Belirlenmesi. Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fa- kültesi Dergisi, 20, 172-178.