Investigating High School Students' Graphic Interpretation Skills on the Subject of Chemical Equilibrium

Abstract

In the study, it is aimed to analyse 11th and 12th grade students’ skills related to graphic interpretation used in graphics understanding in the “factors which affect equilibriums” unit of chemistry lesson and associating graphics with other presentations. The study was carried out with 150 volunteering students who take chemistry classes in five high schools affiliated with the Ministry of Education in the cities of Ankara and Eskişehir. A measurement tool consisting of open-ended questions was used in the study. The questions used in the data collection tools aim to analyse the skills of interpreting graphs that consist of the factors which affect chemical equilibriums. The questions prepared to determine the skills of graphic interpretation aim to analyse the indicator of “interpretation of a drawn graphic” (graphics that are linear and non- linear). As a result of the implemented applications, it was determined that the students had difficulty in both identifying and interpreting the effects of the factors that affect the equilibrium in the drawn graphics given. They especially had difficulty in interpreting the graphs in which there is an impact of pressure/volume and temperature. It was determined that they focused on only one variance and made mistakes in interpreting the graphs when there is the second or the third effect, that their lack of knowledge influenced their skills in interpretation, and that they ignored whether the substances related to equilibriums were solid or liquid in the graphics.

Keywords

• Graphic understanding
• Graphic interpretation
• Chemical equilibrium
• Factors affecting equilibrium

Lise Öğrencilerinin Kimyasal Denge Konusunda Grafik Yorumlama Becerilerinin İncelenmesi

Abstract

Çalışmada 11. ve 12. sınıf öğrencilerinin kimya dersinde “dengeye etki eden faktörler” konusunda grafikleri anlamada kullandıkları grafik yorumlama becerilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışma Ankara ve Eskişehir İllerinde MEB’e bağlı toplam 5 lisede öğrenim gören ve kimya dersini almakta olan gönüllü 150 öğrenci ile yürütülmüştür. Çalışmada açık uçlu sorulardan oluşan bir ölçme aracı kullanılmıştır. Veri toplama aracındaki sorular kimyasal dengeye etki eden faktörleri içeren grafik yorumlama becerilerini incelemeyi hedefleyen sorulardır. Grafik yorumlama becerilerini belirlemek amacıyla hazırlanan sorular ise “Çizili bir grafiğin yorumu” (doğrusal ve doğrusal olmayan grafikler) göstergesini incelemeyi esas alan sorulardır. Yapılan uygulamalar sonucunda öğrencilerin çizili olarak verilmiş olan grafiklerde dengeye etki eden faktörleri belirlemede ve yorumlamada özellikle hacim/basınç ve sıcaklık etkisinin olduğu grafikleri yorumlamada sorun yaşadıklarını göstermiştir. Grafikte dengeye etki eden birden fazla faktör varsa bu grafiklerin daha zor yorumlandığı tespit edilmiştir. Grafikte tek bir değişime odaklandıkları, ikinci ve üçüncü bir etki varsa grafiği yorumlarken hata yaptıkları, bilgi eksikliklerinin yorumlamalarını etkilediği dengede yer alan maddelerin katı ya da sıvı olmasını göz ardı ettikleri belirlenmiştir.

Keywords

• Grafik anlama
• Grafik yorumlama
• Kimyasal denge
• Dengeyi etkileyen faktörler

References

1. Ainley, J. (2000). Transparency in graphs and graphing tasks: An iterative design process. Journal of Mathematical Behavior, 19(3), 365–384.
2. Akgün, İ.H. (2010). İlköğretim sosyal bilgiler 7. sınıf öğrencilerinin grafik okuma ve hazırlama becerisini kazanma düzeyleri. (Yüksek lisans tezi). https://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
3. Ateş, S. (2001). The effects of computer applications on line graphing skills of tenth grade students having different cognitive developmental levels. (Doktora tezi). https://www.proquest.com/docview/304699487 sayfasından erişilmiştir.
4. Bayazıt, İ. (2011). Öğretmen adaylarının grafikler konusundaki bilgi düzeyleri. Gaziantep Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 10(4), 1325-1346.
5. Beichner, R. (1994). Testing student interpretation of kinematics graphs. American Journal of Physics, 62, 750-762.
6. Bektaşlı, B. ve White, A.L. (2012). The relationships between logical thinking, gender, and kinematics graph ınterpretation skills. Eurasian Journal of Educational Research, 48, 1-20.
7. Berg, C.A. ve Philips, D.G. (1994). An investigation of the relationship between logical thinking structures and the ability to construct and interpret line graphs. Journal of Research in Science Teaching, 31, 323– 344.
8. Berg, C.A. ve Smith, P. (1994). Assessing students’ abilities to construct and interpret line graphs: Disparities between multiple-choice and freeresponse instruments. Science Education, 78(6), 527–554.

9. Bilgin, İ., Uzuntiryaki, E. ve Geban, Ö., (2003). Öğrencilerin kimyasal denge konusundaki kavram yanılgıları. Eğitim ve Bilim, 29(127), 10-17.
10. Bowen, G.M. ve Roth, M.W. (2005). Data and graph interpretation practices among preservice science teachers. Journal of Research in Science Teaching, 42(10), 1063-1088.
11. Brasell, H.M. (1990). Graphs, graphing, and graphers. M.R. Rowe (Ed). What research says to the science teacher içinde (s. 69-85). Washington, DC: National Science Teachers Association.
12. Camacho, M. ve Good, R. (1989). Problem solving an chemical equilibrium successful versus unsuccessful performance. Journal of Research in Science Teaching, 26(3), 251-272.
13. Canham, M. ve Hegarty, M. (2010). Effects of knowledge and display design on comprehension of complex graphics. Learning and Instruction, 20, 155–166.
14. Carpenter, P.A. ve Shah, P. (1998). A model of the perceptual and conceptual processes in graph comprehension. Journal of Experimental Psychology: Applied, 4(2), 75–100.
15. Cook, M., Wiebe, E.N. ve Carter, G. (2008). The influence of prior knowledge on viewing and interpreting graphics with macroscopic and molecular representations. Science Education, 92(5), 848–867.
16. 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.
17. Çepni, S., Ayas, A., Johnson, D. ve Turgut, M.F. (1997). Bilimsel süreç becerileri. Ankara: YOK/Dünya Bankası Milli Eğitimi Geliştirme Projesi.
18. Çetin, B. ve İlhan, M. (2017). Standart ve SOLO Taksonomisine dayalı rubrikler ile puanlanan açık uçlu matematik sorularında puanlayıcı katılığı ve cömertliğinin incelenmesi. Eğitim ve Bilim, 42(189), 217-247.
19. Çimenci-Ateş, F. (2016). Ortaokul 8. sınıf öğrencilerinin matematik dersine yönelik kaygı, tutum ve öz-yeterlilik inançlarının grafik okuma ve yorumlama başarı düzeylerine etkisinin değerlendirilmesi. (Yüksek lisans tezi). http://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
20. Demirci, N. ve Uyanık, F. (2009). 10. sınıf öğrencilerinin grafik anlama ve yorumlamaları ile kinematik başarıları arasındaki ilişki. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 3(2), 22-51.
21. Dori, Y.J. ve 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.
22. Erkoç, N.E. (2011). Kimya öğretmen adaylarının işlemsel, kavramsal, ve grafiksel sorularda ki başarılarının karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
23. Ertem, S. ve Alkan, H. (2002, Eylül). İlköğretim ilk kademesinde veri toplama ve analizi konularının işlenişi. V. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi’nde sunulmuş bildiri, İzmir.
24. Friborg O. ve Rosenvinge J.H. (2011). A comparison of open-ended and closed questions in the prediction of mental health. Qual Quant, 47, 1397–1411. doi:10.1007/s11135-011-9597-8
25. Friel, N., Curcio, R. ve Bright, G.W., (2001). Making sense of graphs: Critical factors influencing comprehension and instructional implications, Journal of Research in Mathematics Education, 32(2), 124-158.
26. Glazer, N. (2011). Challenges with graph interpretation: a review of the literature. Studies in Science Education, 47(2), 183-210.
27. Genel Y., Eynullayev A. ve Özen D. (2018). Kimyasal denge konusundaki kavramların lise öğrencilerince anlaşılma düzeyleri ve karşılaşılan güçlükler. Turkish Studies, 13(19), 755-773.
28. Griffiths, A.K. (1994). A critical analysis and synthesis of research on student´s chemistry misconceptions. The International Seminar: Problem Solving and Misconceptions in Chemistry and Physics’te sunulmuş bildiri. University of Dortmund, Dortmund.
29. Güler, Ç. (2019). Öğrenme nesnesi tasarım ve geliştirme süreci: Bir tasarım tabanlı araştırma örneği. Doktora Tezi. Hacettepe Üniversitesi , Ankara.
30. Gültekin, C. (2009). Ortaöğretim 9. sınıf öğrencilerinin çözeltiler ve özellikleri ile ilgili grafik çizme okuma ve yorumlama becerilerinin incelenmesi. (Yüksek lisans tezi). http://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
31. Gültekin, C. (2014). Ortaöğretim öğrencileri ile üniversite öğrencilerinin hal değişimi, çözeltiler ve çözünürlük konuları ile ilgili grafik çizme okuma ve yorumlama becerilerinin karşılaştırılması. (Doktora tezi). http://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
32. Gültekin, C. ve Nakiboğlu, C. (2016). 9. ve 10. sınıf kimya dersi öğretim programlarının beceri ve içerik kazanımları ile ölçme-değerlendirme yaklaşımlarının grafikler açısından analizi. Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 17(1), 163-184.
33. Gültepe, N. (2016). Reflections on high school students’ graphing skills and their conceptual understanding of drawing chemistry graphs. Educational Sciences: Theory & Practic, 16(1), 53-81.
34. Güntut, M., Güneş, P. ve Çetin, S. (2019). Orta Öğretim 11. Sınıf Kimya Ders Kitabı (1. Baskı). Ankara: MEB.
35. Güven B., Özmen Z.M. ve Öztürk T. (2012, Haziran). Gerçek yaşam durumları ile ilgili temsil süreçlerinin incelenmesi. X. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi’nde sunulmuş bildiri, Niğde Üniversitesi, Niğde.
36. Hattikudur, S., Prather, R.W., Asquith, P.S., Alibali, M.W., Knuth, E.J. ve Nathan, M. (2012). Constructing graphical representations: Exploring middle schoolers’ intuitions and developing knowledge about slope and intercept. School Science and Mathematics, 112(3), 230-240.
37. Hotmanoğlu, Ç. (2014). Sekizinci sınıf öğrencilerinin grafik çizme, yorumlama ve grafikleri diğer gösterimlerle ilişkilendirme becerilerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
38. Karasar, N. (2009). Bilimsel araştırma yöntemi. Ankara: Nobel.
39. Karataş, F.Ö., Coştu, B. ve Özmen, H. (2003). Lise 2 öğrencilerinin gazlar konusu ve ilgili kavramları anlamalarının belirlenmesi. XVII. Ulusal Kimya Kongresi’nde sunulmuş bildiri, İstanbul Üniversitesi, İstanbul.
40. Kayar, Y. ve Ertuğrul, F. (2018). 11. sınıf kimya konu özetli soru bankası. İstanbul: Esen.
41. Kerslake, D. (1981). Graphs. K.M. Hart (Ed.), Children’s understanding of mathematics içinde (s. 11-16). London: John Murray.
42. Konyalıoğlu, A.C. (2003). Üniversite Düzeyinde vektör uzayları konusundaki kavramların anlaşılmasında görselleştirme yaklaşımının etkinliğinin incelenmesi. Doktora Tezi. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
43. Kwon, O.N. (2002). The effect of calculatorbased ranger activities on students graphing ability. School Science and Mathematics, 102(2), 57-67.
44. Lai, K., Cabrera, J., Vitale, J.M., Madhok, J., Tinker, R. ve Linn, M. (2016). Measuring graph comprehension, critique, and construction in science. Journal of Science Education and Technology, 25, 665–681.
45. Leinhardt, G., Zaslavsky, O. ve Stein, M.S. (1990). Functions, graphs and graphing: Tasks, learning and teaching. Review of Educational Research, 1(60), 1-64.
46. Marietjie, M., Ansie, A. ve Engelbrecht, J. (2008). Transfer of algebraic and graphical thinking between mathematics and chemistry. Journal of Research in Scıence Teaching, 45(2), 197–218.
47. MEB-EARGED. (2002). Eğitimi Araştırma ve Geliştirme Dairesi Başkanlığı Brifingi. Ankara.
48. Miles, M. B. ve Huberman, A.M. (1994). Qualitative data analysis: An expanded sourcebook, (2. Basım). California: SAGE.
49. Milli Eğitim Bakanlığı. (2013). Ortaöğretim Kimya Dersi (9, 10, 11 ve 12. sınıflar) Öğretim Programı. Ankara: MEB.
50. Nakiboğlu, C., Gültekin, C. ve Erol, H. (2008). Ortaöğretim öğrencilerinin grafik çizme ve yorumlama becerilerinin incelenmesi. VIII. Fen Bilimleri ve Matematik Eğitim Kongresi’nde sunulmuş bildiri, Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Bolu.
51. Özgün-Koca, A. (2008). Öğrencilerin grafik okuma, yorumlama ve oluşturma hakkındaki kavram yanılgıları. F.Ö. Özmantar, E. Bingölbalive ve H. Akkoç (Ed.), Matematiksel kavram yanılgıları ve çözüm önerileri içinde (s. 61-89). Ankara: Pegem Akademi.
52. Padilla, M.J., McKenzie, D.L. ve Shaw, E.L.J. (1986). An examination of the line graphing ability of students in grades seven through twelve. School Science and Mathematics, 86(1), 20–26.
53. Parmar, R.S. ve Signer, B.R. (2005). Sources of error in constructing and interpreting graphs a study of fourth-and fifth-grade students with LD. Journal of Learning Disabilities, 38(3), 250-261.
54. Phage, I.B., Lemmer, M. ve Hitge, M. (2017). Probing factors influencing students’ graphs comprehension regarding four operations in kinematics graphs. African Journal of Research in Mathematics, Science and Technology Education, 21(2), 200-210.
55. Plainic, M., Milin-Sipus, Z., Katic, H., Susac, A. ve Ivanjek, L. (2012). Comparison of student understanding of line graph slope in physics and mathematics. International Journal of Science and Mathematics Education, 10, 1393-1414.
56. Polat, F. (2016). Ortaokul öğrencilerinin fen derslerinde kullanılan grafikleri okuma becerileri ve grafiklere yönelik görüşleri. Yüksek Lisans Tezi. Cumhuriyet Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Sivas.
57. Shah, P., Freedman, E.G. ve Vekiri, I. (2005). The comprehension of quantitative ınformation in graphical displays. P. Shah ve A. Miyake (Ed.), The Cambridge handbook of visuospatial thinking içinde (s. 426–476). Cambridge University.
58. Shah, P. ve Hoeffner, J. (2002). Review of graph comprehension research: Implications for instruction, Journal for Research in Mathematics Education, 14(1), 47-69.
59. Shah, P., Mayer, R.E. ve Hegarty, M. (1999). Graphs as aids to knowledge construction: Signaling techniques for guiding the process of graph comprehension. Journal of Educational Psychology, 91(4), 690–702.
60. Söylemez, H. (2015). LYS kimya konu anlatımlı. Ankara: Palme.
61. Sülün, Y. ve Kozcu, N. (2005). İlköğretim 8. sınıf öğrencilerinin lise giriş sınavlarındaki çevre ve popülasyon konusuyla ilgili grafik sorularını algılama ve yorumlamalarındaki yanılgıları. Erzincan Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 7(1), 25-33.
62. Şendur, G. (2009). Kimyasal denge ünitesindeki kavram yanılgılarının önlenmesi için Ausubel’in anlamlı öğretme yönteminin uygulanması. Doktora Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
63. Tairab, H.H. ve Khalaf-AlNaqbi, A.K. (2004). How do secondary school science students interpret and construct scientific graphs? Journal of Biological Education, 38(3), 127-132.
64. Tarakçı, F. (2016). Fen bilimleri öğretmen adaylarının grafikleri okuma, yorumlama ve hazırlama becerilerinin incelenmesi. (Yüksek lisans tezi). http://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
65. Taşar, M.F., İngeç, Ş.K. ve Güneş, P.Ü. (2002). Grafik çizme ve anlama becerisinin saptanması. V. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitim Kongresi’nde sunulmuş bildiri, Ankara.
66. Taşdemir, A., Demirbaş, M. ve Bozdoğan, A.E. (2005). Fen bilgisi öğretiminde işbirlikli öğrenme yönteminin öğrencilerin grafik yorumlama becerilerini geliştirmeye yönelik etkisi. Gazi Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(2), 81-91.
67. Temiz, B.K. ve Tan, M. (2009a). Grafik çizme becerilerinin kontrol listesi ile ölçülmesi. Selçuk Üniversitesi Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi, 27, 71-83.
68. Temiz, B.K ve Tan, M. (2009b). Lise 1. sınıf öğrencilerinin grafik yorumlama becerileri. Selçuk Üniversitesi Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi, 28, 31-43.
69. Tuncel, G. (2011), Sosyal bilgiler dersinde rubriklerin etkili kullanımı. Marmara Coğrafya Dergisi, 23, 213-233.
70. Uçar, T.Z. ve Akdoğan, N.E. (2009). İlköğretim 6-8. sınıf öğrencilerinin ortalama kavramına yüklediği anlamlar. İlköğretim Online, 8(2), 391-400.
71. Uyanık, F. (2007). Ortaöğretim 10. sınıf öğrencilerinin grafik anlama ve yorumlama ile kinematik başarıları arasındaki ilişki. (Yüksek lisans tezi). http://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
72. Yıldırım, N., Kurt, S. ve Ayas, A. (2011). The effect of the worksheets on students’ achievement in chemical equilibrium. Journal of Turkish Science Education, 8(3), 44-58.