Gifted Students’ Mental Models: The Particulate Nature of Matter

Abstract

When existing literature is examined, it was understood that students came to science
classes with preconceptions and had diff iculty in learning basic science concepts. It was
extremely important to determine students’ prior knowledge in order to eff ectively plan

and design education. One way to determine students’ preconceptions is to make use of
their mental models. Th e purpose of the present study was to determine gift ed students’
thoughts and mental models about the particulate nature of matter during change of state,
change in matter, and dissolving. Th e method of the present study was determined as the
action research. 16 gift ed students, enrolled at Ordu Science and Art Center, voluntarily
participated in the study. A Concept Test consisting of 7 open-ended questions was used
as a data collection tool. Th e results indicated that the students had not suff icient understanding
and held a number of alternative concepts about the topic under investigation.
Teachers may identify students’ diff iculties and design a better learning environment by
taking into consideration students’ mental models. Th erefore, it was suggested that the
teachers should be given in-service training concerning the use of models and modeling.
Keywords: Gift ed students, mental models, particulate nature of matter, chemistry

Keywords

• Gift ed students, mental models, particulate nature of matter, chemistry

Üstün yetenekli öğrencilerin zihinsel modelleri: maddenin tanecikli yapısı

Abstract

Mevcut literatür incelendiğinde, öğrencilerin fen sınıfl arına ön bilgilerle geldikleri ve temel fen kavramlarını öğrenmede bazı zorluklar yaşadıkları anlaşılmaktadır. Eğitimin etkili bir şekilde planlanması ve düzenlenmesi için önbilgilerin belirlenmesi oldukça önemlidir. Ön bilgileri tespit etmenin bir yolu, öğrencilerin zihinsel modellerinden yararlanmaktır. Bu araştırmanın amacı, üstün yetenekli öğrencilerin hal değişimi, maddedeki değişim ve çözünme sırasında maddenin tanecikli yapısı ile ilgili sahip oldukları düşünceleri ve zihinsel modelleri belirlemektir. Çalışmanın yöntemi, aksiyon araştırması olarak belirlenmiştir. Çalışmaya, Ordu Bilim Sanat Merkezi’nde öğrenim gören toplam 16 üstün yetenekli öğrenci gönüllü olarak katılmıştır. Veri toplama aracı olarak, açık uçlu 7 sorudan oluşan Kavram Testi kullanılmıştır. Elde edilen bulgulara göre öğrencilerin konu ile ilgili bazı alternatif kavramlara ve eksik öğrenmelere sahip oldukları sonucuna varılmıştır. Öğretmenler öğrencilerinin zihinsel modellerini dikkate alarak, öğrencilerin anlama zorluklarını belirleyebilir ve daha iyi öğrenme ortamları tasarlayabilirler. Bu yüzden, öğretmenlere model kullanımı ve modelleme ile ilgili hizmet içi eğitim verilmesi önerilmektedir

Keywords

• Üstün yetenekli öğrenci, zihinsel modeller, maddenin tanecikli yapısı, kimya

References

1. Adbo, K. & Taber, K. S. (2009). Learners’ mental models of the particle nature of matter: A study of 16-year-olds Swedish science students. International Journal of Science Education, 31(6), 757–786.
2. Akarsu, F. (2001). Üstün yetenekli çocukların ailelerinin sorunları. 1. Üstün Yetenekli Çocuklar Kongresi, Eylül, İstanbul, Seçilmiş Makaleler Kitabı, Çocuk Vakfı Yayınları, No: 64, s.447 – 460.
3. Ayas, A. & Özmen, H. (2002). Lise kimya öğrencilerinin maddenin tanecikli yapısı kavramını anlama seviyelerine ilişkin bir çalışma. Boğaziçi Üniversitesi Eğitim Dergisi, 19(2).
4. Ayas, A., Özmen, H. & Çalık, M. (2010). Students’ conceptions of the particulate nature of matter at secondary and tertiary level. International Journal of Science and Mathematics Education, 8, 165–184.
5. Ayvacı, H. Ş. & Çoruhlu, T. Ş. (2009). Fiziksel ve kimyasal değişim konularındaki kavram yanılgılarının düzeltilmesinde açıklayıcı hikâye yönteminin etkisi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Dergisi, 28, 93-104.
6. Ben-Zvi, R., Eylon, B. S. & Silberstein, J. (1986). Is an atom of copper malleable? Journal of Chemical Education, 63(1), 64-66.
7. Cohen, L., Manion, L. & Morrison, K. (2000). Research methods in education, London: Routledge Falmer.
8. Coştu, B., Ayas, A. & Niaz, M. (2009). Promoting conceptual change in first year students’ understanding of evaporation. Chemistry Education:Research and Practice, 11, 5-16.

9. Çalık, M. & Ayas, A. (2007). Farklı öğrenim seviyesindeki öğrencilerin çözünme esnasında kütlenin korunumuyla ilgili anlamalarının tespiti. Millî Eğitim Dergisi, 1, 219.
10. Çepni, S. (2009). Araştırma ve proje çalışmalarına giriş. (Geliştirilmiş 4.Baskı), Trabzon.
11. Çökelez, A. (2009). İlköğretim ikinci kademe öğrencilerinin tanecik kavramı hakkındaki görüşleri: Bilgi dönüşümü. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 36, 64-75.
12. De Jong, O., Van Driel, J. H. & Verloop, N. (2005). Preservice teachers’ pedagogical content knowledge of using particle models in teaching chemistry. Journal of Research in Science Teaching, 42 (8), 946–964.
13. De Vos, W. & Verdonk, A.H. (1996). Th e particulate nature of matter in science education and in science. Journal of Research in Science Teaching, 33 (6), 657-664.
14. Demircioğlu, H. (2002). Sınıf öğretmen adaylarının bazı temel kimya kavramlarını anlama düzeyleri ve karşılaşılan yanılgılar. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi), K.T.Ü., Trabzon.
15. Demircioğlu, H., Demircioğlu, G., & Ayas, A., (2004) Sınıf öğretmeni adaylarının bazı temel kimya kavramlarını anlama düzeyleri ve karşılaşılan yanılgılar, İstanbul Üniversitesi Hasan Ali Yücel Eğitim Fakültesi Dergisi, Cilt 1, Sayı 1, s. 29-49.
16. Demircioğlu, H. (2008). Sınıf öğretmeni adaylarına yönelik maddenin halleri konusuyla ilgili bağ- lam temelli materyal geliştirilmesi ve etkililiğinin araştırılması. (Yayınlanmamış Doktora Tezi), KTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
17. Dole, J. A. (2000). Readers, texts and conceptual change learning. Reading & Writing Quaterly, 16, 99-118.
18. Gabel, D. L., Samuel, K.V. & Hunn, D. (1987). Understanding the particulate nature of matter. Journal of Chemical Education, 64 (8), 695-697
19. Haidar, A. H. & Abraham, M. R. (1991). A Comparison of applied and theoretical knowledge of concepts based on the particulate nature of matter. Journal of Research in Science Teaching, 28 (10), 919-938.
20. Harrison, A. G. (1998). Modelling in science lessons: are there better ways to learn with models? School Science & Mathematics, 98, 420-429.
21. Harrison, A. G. & Treagust, D. F. (2002). Th e particulate nature of matter: Challenges in understanding the microscopic world. In J. K. Gilbert et al. (Eds.), Chemical Education: Towards Research-Based Practice, (pp. 189-212). Dordrecht: Kluwer Academic.
22. Harrison, A. G. & Treagust, T. F. (2000). A typology of school science models. International Journal of Science Education, 22, 1011-1026.
23. Hewson, M. G. & Hewson, P. W. (2003). Eff ect of instruction using students’ prior knowledge and conceptual change strategies on science learning. Journal of Research in Science Teaching, 40, 86-98.
24. İyibil, Ü. & Sağlam Arslan, A. (2010). Fizik öğretmen adaylarının yıldız kavramına dair zihinsel modelleri. NEF-MED, 4(2), 26-46.
25. Justi, R. S. & Gilbert, J.K. (2002). Modelling, teacher’s views on the nature of modelling, and ımplications for the education of modellers. International Journal of Science Education, 24, 369-387.
26. Küçük, M. (2002). Hizmet-içi aksiyon araştırması kurs programının fen bilgisi öğretmenlerine uygulanması: Bir örnek olay çalışması. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi), K.T.Ü., Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
27. Kurnaz, M. A. & Değermenci, A. (2012). 7. Sınıf öğrencilerinin güneş ve ay ile ilgili zihinsel modelleri. İlköğretim Online, 11(1), 137-150.
28. Löfgren, L. & Hellden, G. (2008). Following young students’ understanding of three phenomena in which transformations of matter occur. International Journal of Science and Mathematics Education, 6, 481–504.
29. MEB. (1991). Özel Eğitim, Rehberlik ve Danışmanlık Dairesi Başkanlığı, Üstün Yetenekli Çocuklar ve Eğitimi, I. Özel Eğitim Konseyi Ön Raporu, Ankara.
30. MEB. (2005). İlköğretim fen ve teknoloji dersi 5. sınıf öğretim programı, Ankara.
31. MEB. (2006). İlköğretim fen ve teknoloji dersi 6. sınıf öğretim programı, Ankara.
32. Nakhleh, M. B. (1992). Why some students don’t learn chemistry. Journal of Chemical Education, 69(3), 191-196.
33. Nakhleh, M. B. & Samarapungavan, A. (1999). Elementary school children’s beliefs about matter. Journal of Research in Science Teaching, 36(7), 777-805.
34. Osborne, R. J. & Cosgrove, M. M. (1983). Children’s conceptions of the changes of state of water. Journal of Research in Science Teaching, 20(9), 825-838.
35. Özmen, H. & Ayas, A. (2003). Students’ diff iculties in understanding of the conservation of matter in open and closed-system chemical reactions. Chemistry Education: Research and Practice, 4(3), 279-290.
36. Özmen, H. & Kenan, O. (2007). Determination of the Turkish primary students’ views about the particulate nature of matter. Asia-Pacifi c Forum on Science Learning and Teaching, 8(1)
37. Özmen, H., Ayas, A. & Coştu, B. (2002). Determination of the science student teachers’ understanding level and misunderstandings about the particulate nature of matter. Educational Sciences: Th eory & Practice, 2(2), 507–529.
38. Paton, R. C. (1996). On a apparently simple modelling problem in biology. International Journal of Science Education, 18(1), 55–64.
39. Rahayu, S. & Kita, M. (2010). An analysis of Indenosian and Japanese students’ understandings of macroscopic and submicroscopic levels of representing matter and its changes. International Journal of Science and Mathematics Education, 8(4), 667–688.
40. Read, J. R. (2004). Childrens’ Misconceptions and Conceptual Change in Science Education, Available from; http://acell.chem.usyd.eduau/Conceptual-Change.Cfm.
41. Renzulli, J. S. (1986). Th e treering conception of gift edness: a developmental model for creative productivity. conception of gift edness. Press syndicate of the University of Cambridgei, Cambridge.
42. Taşdemir, Ö. M. (2003). Üstün yetenekli çocuklarda mükemmeliyetçilik ile sınav kaygısı, benlik saygısı, kontrol odağı, öz yeterlilik ve problem çözme becerileri ilişkisinin incelenmesi. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi), K.T.Ü., Sosyal Bilimler Enstitüsü, Trabzon.
43. Tekin, S., Kolomuç, A. & Ayas, A. (2004). Kavramsal değişim metinlerini kullanarak çözünürlük kavramını daha etkili öğretebilir miyim?, Türk Fen Eğitimi Dergisi, Yıl:2, Sayı 2.
44. Tsai, C. C. (1999). Overcoming junior high school students’ misconceptions about microscopic views of phase change: A study of an analogy activity. Journal of Science Education and Technology, 8(1), 83–91.
45. Valanides, N. (2000). Primary student teachers’ understanding of the particulate nature of matter and ıts transformations during dissolving. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 1(2), 249-262.
46. Van Driel, J. H. & Verloop, N. (1999). Teachers’ knowledge of models and modelling in science. International Journal of Science Education, 21, 1141-1153.
47. Van Driel, J. H. & Verloop, N. (2002). Experienced teachers’ knowledge of teaching learning of models and modelling in science. International Journal of Science Education, 24, 1255- 1272.
48. Vosniadou, S. (2007). Conceptual change and education, Human Devolopment, 50, 47-54.