Facilitating Conceptual Change in Understanding State of Matter and Solubility Concepts by Using 5E Learning Cycle Model

Abstract

maddenin yoğun fazları ve çözünürlük konularındaki kavramları anlamalarına etkisini geleneksel kimya öğretim yöntemi ile karşılaştırarak incelemektir. Bu çalışma, Ankara ilinde Atatürk Anadolu Lisesinde, aym öğretınenin kimya derslerinde bulunan 119 onuncu sınıf öğrencilerinin katıhmı ile gerçekleşıniştir. Bu çahşmada, deney grubu ve kontrol grubu olarak rastgele seçilen iki grup bulunmaktadır.Maddenin yoğun fazları ve çözünürlük kavramlarınm öğrenimi sırasmda, deney grubundaki öğrencilere SE öğrenme modeline dayah öğretim yapıhrken, kontrol grubunda geleneksel öğretim kullamlımştır. Sonuçlar göstemıiştir ki, SE öğrenme modeli geleneksel öğretim yöntemine kıyasla öğrencilerin maddenin yoğun fazlaıı ve çözünürlük konusunu daha iyi kavramalaıına neden olmuştur

Keywords

• SE öğrenme modeli, maddenin yoğun fazlaıı ve çözünürlük, kimya eğitimi

References

1. Ahmad, J. (2000). Crystallization from a Supersaturated Solution of Sodium Acetate. Journal of Chemical Education, 77(11), 1446.
2. Akar, E. (2005). Effectiveness of Se learning cycle model on students’ understanding of acid-base concepts. Unpublished master thesis, Middle East Technical University, Turkey.
3. Balci, S., Cakiroglu, J ., & Tekkaya, C. (2006). Engagement exploration, explanation, extension, and, evaluation (SE) learning cycle and conceptual change text as learning tools. Biochemistry and Molecular Biology Education, 34(3), 199- 203.
4. Bevenino, M., Dengel, M. J ., & Adams, K. (1999). Constructivist Theory in the Classroom. The Clearing House.
5. Boddy, N., Watson, K. & Aubusson, P. (2003). A trial of Şve Es: A referent model for constructivist teaching and learning. Research in Science Education. 33(1), 27-42.
6. Bodner, G. M. (1991). I have found you an argument. Journal of Chemical Education, 68(5), 385-388.
7. Boylan, C. (1988). Enhancing learning in science. Research in Science & Technological Education, 6(2), 205-217.
8. Bybee, R. W. (1997). Improving Instruction. In Achieving ScientiŞc Literacy: From Purposes to Practice. Portsmouth, NH: Heinemann.

9. Bybee, R.W., Taylor, A.J., Gardner, A., Van Scotteer P., Powell, J .C., Westbrook, A., & Landes, N. (2006). The BSCS 5E Instructional Model: Origins, EŞ‘ectiveness, and Applications. Full report. Colorado Springs.
10. Cakir, O. S., Uzuntiryaki, E., & Geban, O, (2002). Contribution of conceptual change texts and concept mapping to students’ understanding of acid and bases. Paper presented at the annual meeting of the national association for research in science teaching, New Orleans, LA.
11. Campbell, M.A. (2000). The eŞ’ects of the SE learning cycle model on students’ understanding of force and motion concepts. Unpublished master thesis, Millersville University, Florida.
12. Champagne, A. B., Klopfer, L. E., & Gunstone, R. F. (1982). Cognitive research and the design of science instruction. Educational Psychologist, 17(1), 31—53.
13. Chittleborough, G.D., Treagust, D. F., & Mocerino, M. (2002). Constraints to the development of Şrst year university chemistry students’ mental models of chemical phenomena. Teaching and Learning Forum: Focus on the Student. 1-7.
14. Chiu, M.-H., Chou, C.-C., & Liu, C.-J. (2002). Dynamic processes of conceptual change: Analysis of constructing mental models of chemical equilibrium. Journal of Research in Science Teaching, 39(8), 688-712.
15. Coulson, D. (2002). BSCS Science: An Inquiry Approach: 2002 Evaluation Findings. Arnold, MD: PS International.
16. Driver, R., & Easley, J. A. (1978). Pupils and paradigms: A review of literature related to concept development in adolescent science students. Studies in Science Education, 5, 61-84.
17. Duit, R., & Treagust, D. F. (1998). Learning in science - From behaviourism towards social contructivism and beyond. International handbook of Science Education, Part 1. B. J. Fraser, Tobin, K. G. Dordrecht, Netherlands, Kluwer Academic Press: 3-25.
18. Ebbing, D. D., & Gammon, S. D., (2005). General Chemistry. New York, Boston: Houghton Mifflin Company.
19. Garcia, C. M. (2005). Comparing the 5Es and traditional approach to teaching evolution in a hispanic middle school science classroom. Unpublished master thesis, California State University, USA.
20. Garnett, P. J., & Treagust, D. F. (1992). Conceptual difŞculties experienced by senior high school students of electrochemistry: Electric circuits and oxidation-reduction equations. Journal of Research in Science Teaching, 29(2), 121-142.
21. Gonzalez, F. (1997). Diagnosis of Spanish primary school students‘ common alternative science conceptions. School Science and Mathematics, 97(2), 68-74.
22. Griffiths, A. K., & Preston, K. R. (1992). Grade-12 students' misconceptions relating to fundamental characteristics of atoms and molecules. Journal of Research in Science Teaching, 29(6), 611-628.
23. Guzetti, B, J. (2000). Learning counter intuitive science concepts: what have we learned from over a decade of research? Reading, Writing, Quarterly, 16, 89-95.
24. Hatzinikita, V & Koulaidis, V (1995). Children’s and undergraduate students’ conceptions of the changes in satte of water. In Proceedings, 2nd European Conference on Research in Chemical Education. University of Pisa, Italy.
25. Hesse, J. J., & Anderson, C. W. (1992). Students' conceptions of chemical change. Journal of Research in Science Teaching, 29(3), 277-299.
26. Hewson, P. W., & Hewson, M. G. (1984). The role of conceptual conşict in conceptual change and the design of science instruction. Instructional Science, 13, 1-13.
27. Kind, V. (2004). Beyond Appearances: Students’ misconceptions about basic chemical ideas. Durham: Durham University.
28. Krnel, D., Watson, R. , Glazar, S. (1998). Survey of research related to the development of the concept of 'matter‘. International Journal of Science Education, 20(3), 257-289.
29. Kuiper, J. (1994). Student ideas of science concepts: Alternative frameworks? International Journal of Science Education, 16(3), 279-292.
30. Lee, Y., & Law, N. (2001). Exploration in promoting conceptual change in electrical concepts Via ontological category shift. International Journal of Science Education, 23(2), 111-150.
31. Lord, T. R. (1997). A comparison between traditional and constructivist teaching in college biology. Innovative Higher Education, 21(3), 197-216.
32. Mecit, Ö. (2006). The eŞect of 7E learning cycle model on the improvement of Şfth grade students’ critical thinking skills. Unpublished doctoral dissertation, Middle East Technical University, Turkey.
33. Mulford, D. R. & Robinson, W. R. (2002). An inventory for alternate conceptions among Şrst-semester general chemistry students. Journal of Chemical Education, 79(6), 739-744.
34. Nieswandt, M. (2001). Problems and possibilities for learning in an introductory chemistry course from a conceptual change perspective. Science Education, 85(2), 158-179.
35. Novak, J. D. (1977). A theory of education. Ithaca, N. Y.: Cornell University Press.
36. Okey, J. R., Wise, K. C., & Burns, J.C. (1982). Integrated process Skill Test-2 (Avaliable from Dr. James R. Okey, Department of Science Education, University of Georgia, Athens, GA 30602).
37. Olgun, O. S. C. (2008). Examining the Şfth graders’ understanding of heat and temperature concepts Via concept mapping. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34, 54-62.
38. Osborne, R. (1982). Conceptual change - For pupils and teachers. Research in Science Education, 12, 25-31.
39. Osborne, R., & Cosgrove, M. (1983). Children's conceptions of the changes of state of water. Journal of Research in Science Teaching, 20(9), 825-838.
40. Piaget, J. & Inhelder, B. (1969). The Psychology of the Child. NY: Basic Books.
41. Piaget, J. (1975). Equilibration of Cognitive Structures. Chicago: University of Chicago Press.
42. Posner, G. J ., Strike, K. A. , Hewson, P. W. , & Gertzog, W. A. (1982). Accommodation of a scientiŞc conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education, 66(2), 211-227.
43. Resnik, L. (1983). Mathematics and science learning: A new conception. Science, 220, 477-478.
44. Sankaya, Y. & Erdik, E. (2005). Temel Universite Kimyası. Ankara: Hacettepe Taş.
45. Savinainen, A., Scott, P., & Viiri, J. (2004). Using a bridging representation and social interactions to foster conceptual change: Designing and evaluating an instructional sequence for Newton’s third law. Journal of research Science Teaching, 175-185.
46. Schmidt, H. (1997). Students' misconceptions - Looking for a pattern. Science Education, 81(2), 123-135.
47. Schoon, K., & Boone, W. (1998). Self-efficacy and alternative conceptions of science of preservice elementary teachers. Science Education, 82(5), 553-568.
48. Stavy, R. (1990). Children’s conceptions of changes in the state of matter: From liquid (or solid) to gas. Journal of Research in Science Teaching, 27(3), 247-266.
49. Stavy, R. (1991). Using analogy to overcome misconceptions about conservation of matter. Journal of Research in Science Teaching, 28(4), 305-313.
50. Strike, K. A. (1983). Misconceptions and conceptual change: Philosophical reşections on the research program. Proceedings of the International Seminar Misconceptions in Science and Mathematics, Cornell University: 67-78.
51. Sungur. S., Tekkaya, C. & Geban, Ö. (2001). The conribution of conceptual change texts accompanied by concept mapping to students’ understanding of the human circulatory system. School Science and Mathematics, 101(2), 91-101.
52. Taber, K. (1998). An alternative conceptual framework from chemistry education. International Journal of Science Education, 20(5), 597-608.
53. Taber, K. S. (2001). Shifting sands: A case study of conceptual development as competition between alternative conceptions. International Journal of Science Education, 23(7), 731-754.
54. Tsai, C. C. (1996). The interrelations between junior high school students’ scientiŞc epistemological beliefs, learning environment preferences and cognitive structure outcomes. Unpublished doctoral dissertation, Teachers College, Columbia University, USA.
55. Ure, M. C., Colinvaux, D. (1989). Developing adults' Views on the phenomenon of change of physical state in water. International Journal of Science Education, 11(2), 153-160.
56. Wandersee, J. H., Mintzes, J. J. , & Novak, J. D. (1994). Research on alternative conceptions in science. Handbook of research on science teaching and learning. D. Gabel. New York, Macmillan: 177-210. GENİŞLETİLMİŞ ÖZET
57. Araştırmalar, öğrencilerin derslere, öğrenecekleri konularla ilgili, günlük yaşamlarındaki
58. deneyimlerinden ve birbirleri ile olan iletişirrılerinden elde ettikleri birtakım bilgilerle geldiklerini
59. Kalıcı, değişmesi zor olan bu kavram yanılgılarını gidermek geleneksel öğretim yöntemi ile pek
60. mümkün olmamaktadır. Çağdaş, yapılandırıcı yaklaşıma dayalı öğretim yöntemleri öğrencilerin
61. varolan bilgilerini dikkate aldığından öğrencilerin kavram yamlgılarım gidermekte etkilidirler.
62. Maddenin yoğun fazları ve çözünürlük konusu kimyadaki birçok konunun öğrenimine temel
63. oluşturduğundan çok önemli bir yere sahiptir. Örneğin, gazlar konusunun daha iyi anlaşılması için,
64. kimyasal değişim ve fiziksel değişim arasındaki farkların daha iyi anlaşılması için maddenin yoğun
65. fazları konusunun iyi anlaşılması gerekmektedir. Bununla beraber, maddelerin faz değişimleri
66. sırasındaki sıcaklık değişimi termodinamik konusunun alt yapısı için önemlidir. Çözünürlük konusu,
67. çözünürlük dengesi ve elektrokimya konuları için bir temel oluşturmaktadır.
68. Bu çahşmanm amacı, maddenin yoğun fazları ve çözünürlük konusunda onuncu sımf
69. öğrencilerinin sahip oldukları kavram yanılgılarımn giderilmesi ve maddenin yoğun fazlam ve
70. çözünürlük konusunu daha iyi anlamaları için 5E öğrenme modeline dayalı öğretim yöntemi
71. geliştirmektir. 5E öğretim yöntemi içerisinde izlenen basamaklar şöyledir: Meşguliyet (engagement)
72. basamağı (1); bu basamakta öğrenciler, dersden önce öğretmen tarafından belirlenmiş olan kavram
73. yamlgılarını aktif hale getirecek bir nesneye, bir duruma veya bir olaya maruz bırakılırlar. Bu
74. etkinlikler öğrencileri bir kavram çelişkisine sürükler ve içinde bulundukları kavram yanılgıları ile
75. belli durumları açıklayamadıklarını onlara gösterir. İkinci basamak keşfetme (exploration)
76. basamağıdır (2); bu basamakta öğrecilerin olayları, durumları ve sunulan materyalleri keşfetmesi
77. sağlanır. Sunulan etkinliklere aktif olarak katılan öğrenciler, olayları gözlemleme, ilgili değişkenleri
78. tanımlama ve olayları sorgulama fırsatı bulurlar. Öğrenciler içinde bulundukları kavram yamlgılarımn
79. arkasındaki fikirlerin mantığım bulmaya çalışarak gidermeye çalışırlar. Üçüncü basamak açıklama
80. (explanation) basamağıdır (3). Bu basamakta kavramlar, bilimsel süreç ve beceriler, daha önceki iki
81. basamakta edinilen deneyimler ışığında, öğrencilere basit, net ve doğrudan sunulur. İlk olarak
82. öğrencilerin kavramları açıklamarı sağlamr ve daha sonra öğretmen kavramları net ve açık bir yolla
83. izah eder. Dördüncü basamak, ayrıntılara girerek işleme (elaboration) basamağıdır (4). Bu basamakta
84. öğrenciler kavramlarını, becerilerini genişletmek ve ayrıntıları daha iyi anlamak için aynı konularda
85. faklı deneyimlere maruz bırakılırlar. Hala kavram yamlgılarına sahip olan öğrenciler bu basamakta bu
86. kavram yamlgılarım giderme ve konuları daha iyi kavrama fırsatı bulurlar. Son basamak,
87. değerlendirme (evaluation) basamağıdır (5). Öğrencilerin kavram yanılgıları ve konuyu kavramaları
88. çeşitli testler veya etkinliklerle değerlendirilerek, öğrencilere dönütler verilir.
89. Bu çalışma, Ankara’daki bir Anadolu Lisesinde, aynı öğretmenin kimya derslerinde bulunan
90. onuncu sımf öğrencisinin katılımı ile gerçekleşmiştir. Kontrol grubundaki öğrencilere geleneksel
91. kimya öğretim yöntemi uygulanırken, deney grubundaki öğrencilere 5E öğrenme modeline dayalı
92. öğretim yöntemi uygulanmıştır. Deney grubunda öğrencilere 5E öğrenme modelinin içerdiği
93. basamaklar gösteriler, video animasyonları, laboratuvar aktiviteleri ve tartışma yoluyla uygulanmıştır.
94. Kontrol grubunda dersler öğretmen açıklamaları ve ders kitaplarına dayalı olarak işlenmiştir.
95. Maddenin yoğun fazları ve çözünürlük testi (SMSCT), öğrencilere ilk-test ve son-test olarak
96. dağıtılarak öğrencilerin maddenin yoğun fazları ve çözünürlük konularını anlamaları
97. değerlendirilrrıiştir. Öğrencilerin bilimsel işlem becerilerini belirlemek üzere bilimsel işlem beceri testi
98. (SPST) çalışmanın başında öğrencilere uygulanmıştır.
99. Uygulanan tek değişkenli kovaryans (ANCOVA) analizi sonucunda, 5E öğrenme modeli
100. kullamlan öğrencilerin, maddenin yoğun fazları ve çözünürlük kavramlarım, geleneksel kimya
101. anlatırım kullamlan gruba göre daha iyi anladıkları tespit edilmiştir. Son olarak, öğrencilerin bilimsel
102. işlem becerileri, öğrencilerin maddenin yoğun fazları ve çözünürlürlük kavramlarım anlamasında
103. belirleyici bir unsur olarak karşımıza çıkmaktadır.