Effect of Cooperative Learning and Models on the Understanding of Particulate Structure of Physical and Chemical Changes

Year 2019, Volume: 11 Issue: 18, 473 - 500, 30.06.2019

Oylum Çavdar , Seda Okumuş , Mustafa Alyar , Kemal Doymuş

https://doi.org/10.26466/opus.534640

Abstract

In this study, the effect of models and cooperative
learning on particulate level of physical and chemical changes was
investigated. Quasi-experimental method pre- and post-test was used. The sample
was consisted 71 prospective science teachers. Three research groups (CLG:
cooperative learning group, n=24; CLMG: cooperative-model group, n=24; and
control group (CG, n=23) were studied. In order to collect data, the Physical and
Chemical Changing Test (PCCT) consisting of three open-ended drawing questions
was applied as pre- and posttest. For the analysis of
data obtained from the PCCT, the Kruskal-Wallis and Mann-Whitney U tests were
used and descriptive statistics were used to determine the conceptual
understanding. In the pre-test there was not a significant difference among
groups. In the post-test, there was a significant difference among research
groups. In addition, some prospective science teachers thought the matter as a
whole rather than a particulate structure, had a problem in the particulate
drawing of solid materials, and had various misconceptions in the concepts of
physical and chemical change.

Keywords

Physical and chemical changes, the particulate nature of matter, cooperative learning, model

İşbirlikli Öğrenme ve Modellerin Fiziksel ve Kimyasal Değişim Olaylarının Tanecikli Yapıda Anlaşılmasına Etkisi

Abstract

Bu araştırmada fiziksel ve kimyasal
değişim olaylarının tanecikli boyutta anlaşılmasına işbirlikli öğrenme ve
modellerin etkisi araştırılmıştır. Araştırma, ön -son test içeren kontrol
gruplu yarı-deneysel desendedir. Araştırma grubunu fen bilgisi öğretmenliğinde
öğrenim gören 71 öğretmen adayı oluşturmaktadır. Araştırma, İşbirlikli Öğrenme
Grubu (İÖG, n=24) ve İşbirlikli- Model Grubu (İMG, n=24) olarak iki deney grubu
ve bir Kontrol Grubu (KG, n= 23) ile yürütülmüştür. Açık uçlu üç çizim
sorusundan oluşan Fiziksel ve Kimyasal Değişim Testi (FKDT) veri toplama aracı
olarak kullanılmıştır. FKDT verilerinin analizi için Kruskall- Wallis ve Mann-
Whitney U testi kullanılmış, kavramsal anlamaları belirlemek amacıyla ise
tanımlayıcı istatistikler yapılmıştır. Ön testte gruplar arasında anlamlı bir
fark gözlenmezken, son testte anlamlı bir fark görülmüştür. Ayrıca, bazı
öğretmen adaylarının maddeyi tanecikli yapıdan ziyade bütünsel olarak
düşündükleri, katı haldeki maddelerin tanecikli çiziminde problem yaşadıkları,
fiziksel ve kimyasal değişim kavramlarında çeşitli yanılgılarının olduğu belirlenmiştir.

Keywords

Fiziksel ve kimyasal değişim, maddenin tanecikli yapısı, işbirlikli öğrenme, model

References

• Acar, B. ve Tarhan, L. (2008). Effects of cooperative learning on students’ understanding of metallic bonding. Research in Science Education, 38, 401–420.
• Adadan, E. (2014). Model-tabanlı öğrenme ortamının kimya öğretmen adaylarının maddenin tanecikli yapısı kavramını ve bilimsel modellerin doğasını anlamaları üzerine etkisinin incelenmesi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 33(2), 378-403.
• Aksoy, G. ve Gürbüz, F. (2012). İşbirlikli iki farklı tekniğin öğrencilerin akademik başarıları üzerine etkisi. Elektronik Sosyal Bilimler Dergisi, 11(42), 67-78.
• Ayvacı, H.Ş. ve Şenel Çoruhlu, T. (2009). Fiziksel ve kimyasal değişim konularındaki kavram yanılgılarının düzeltilmesinde açıklayıcı hikâye yönteminin etkisi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 28, 93-104.
• Belge, C. H. ve Boz, Y. (2016). Structuring cooperative learning for motivation and conceptual change in the concepts of mixtures. International Journal of Science and Mathematics Education, 14, 35–657.
• Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö.E., Karadeniz, Ş. ve Demirel, F. (2012). Bilimsel araştırma yöntemleri. (Geliştirilmiş 13. baskı). Ankara: Pegem Akademi Yayıncılık.
• Chang, H.Y., Quintana, C. ve Krajcik, J.S. (2010). The impact of designing and evaluating molecular animations on how well middle school students understand the particulate nature of matter. Science Education, 94, 73-94.
• Cheng, M.M.W. ve Gilbert, J.K. (2017) Modelling students’ visualisation of chemical reaction, International Journal of Science Education, 39(9), 1173-1193.
• Cheng, M.F. ve Lin, J.L. (2015). Investigating the relationship between students‟ views of scientific models and their development of models. International Journal of Science Education, 37(15), 2453-2475.
• Çavdar, O. ve Doymuş, K. (2016a). İyi bir eğitim ortamı için yedi ilkenin işbirlikli öğrenme yöntemi ile kullanılmasının fen ve teknoloji dersinde başarıya etkisi. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 20(2), 441-466.
• Çavdar, O. ve Doymuş, K. (2016b). Fen ve teknoloji dersinde işbirlikli öğrenme yönteminin iyi bir eğitim ortamı için yedi ilke ve modellerle kullanılması. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 12(3), 741-768.
• Çavdar, O. ve Doymuş, K. (2018). Karışımlar konusunun öğretilme-sinde işbirlikli öğrenme yönteminin iyi bir eğitim ortamı için yedi ilke ve modellerle kullanılması. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 14(3), 325-346.
• Çavdar, O., Okumuş, S. ve Doymuş, K. (2016). Fen eğitimi öğrencilerinin maddenin tanecikli yapısıyla ilgili anlamalarının belirlenmesi. Mustafa Kemal Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 13(33), 69-93.
• Çavdar, O., Okumuş, S., Alyar, M. ve Doymuş, K. (2016). Maddenin tanecikli yapısının anlaşılmasına farklı yöntemlerin ve modellerin etkisi. Erzincan Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(1), 555-592.
• Çayan, Y. ve Karslı, F. (2015). Fiziksel ve kimyasal değişim konusundaki kavram yanılgılarının giderilmesinde probleme dayalı öğrenme yaklaşımının etkisi. Kastamonu Eğitim Fakültesi Dergisi, 23(4), 1437-1452.
• Demircioğlu, H., Demircioğlu, G., Ayas, A. ve Kongur, S. (2012). Onuncu sınıf öğrencilerinin fiziksel ve kimyasal değişme kavramları ile ilgili teorik ve uygulama bilgilerinin karşılaştırılması. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 9(1), 162-181.
• Develaki, M. (2017). Using computer simulations for promoting model-based reasoning. Epistemological and educational dimensions. Science & Education, 26, 1001– 1027.
• Doymuş, K., Karaçöp, A. ve Şimşek, Ü. (2010). Effects of jigsaw and animation techniques on students’ understanding of concepts and subjects in electrochemistry. Education Tech Research Dev, 58, 671–691.
• Eilks, I., Moellering, J. ve Valanides, N. (2007). Seventh-grade students' understanding of chemical reactions: Reflections from an action research interview study. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 3(4), 271-286.
• Eymur, G. ve Geban, Ö. (2017). The collaboration of cooperative learning and conceptual change: enhancing the students’ understanding of chemical bonding concept. Internationa Journal of Science and Mathematics Education, 15, 853–871.
• Güngör, S.N. ve Özkan, M. (2011). Fen ve teknoloji öğretiminde işbirlikli öğrenme yönteminin öğrenci tutumuna etkileri üzerine bir çalışma. Uludağ Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 24(1), 47-59.
• Jaber, L.Z. ve Boujaoude, S. (2012). A macro–micro–symbolic teaching to promote relational understanding of chemical reactions. International Journal of Science Education, 34(7), 973-998.
• Johnstone, A.H. (1991). Why is science difficult to learn? Things are seldom what they seem. Journal of Computer Assisted Learning, 7, 75-83.
• Karaçöp, A. ve Doymuş, K. (2013). Effects of jigsaw cooperative learning and animation techniques on students’ understanding of chemical bonding and their conceptions of the particulate nature of matter. Journal of Science Education Technology, 22, 186-203.
• Karslı, F. ve Ayas, A. (2013). Fen bilgisi öğretmen adaylarının kimya konularında sahip oldukları alternatif kavramlar. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 7(2), 284-313.
• Kimberlin, S. and Yezierski, E. (2016). Effectiveness of ınquiry-based lessons using particulate level models to develop high school students’ understanding of conceptual stoichiometry. Journal of Chemical Education, 93, 1002−1009.
• Koç, Y. (2014). Fen ve teknoloji öğretmenlerinin işbirlikli öğrenme modeli hakkında bilgilendirilmesi, bu modeli sınıfta uygulamaları ve elde edilen sonuçların değerlendirilmesi: Ağrı il örneği. Yayımlanmamış doktora tezi, Atatürk Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
• Krell, M., Reinisch, B. and Krüger, D. (2015). Analyzing students’ understanding of models and modeling referring to the disciplines biology, chemistry, and physics. Research in Science Education, 45(3), 367–393.
• Lee, O., Eichinger, D.C., Anderson, C.W., Berkheimer, G.D. and Blakeslee, T.D. (1993). Changing middle school students‟ conceptions of matter and molecules. Journal of Research in Science Teaching, 30, 249-270.
• McMillan, J.H. and Schumacher, S. (2010). Research in education: evidence-based inquiry (7. Edition). New Jersey, Pearson.
• Meşeci, B., Tekin, S. ve Karamustafaoğlu, S. (2013). Maddenin tanecikli yapısıyla ilgili kavram yanılgılarının tespiti. Dicle Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 5(9), 20-40.
• Okumuş, S. ve Doymuş, K. (2017). İşbirlikli öğrenme ve modellerin yedi ilkeyle birlikte uygulanmasının kavramsal anlamaya etkisi. Mustafa Kemal Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 14(39), 431-457.
• Okumuş, S. ve Doymuş, K. (2018). Modellerin okuma- yazma- uygulama yöntemi ve yedi ilke ile uygulanmasının maddenin tanecikli yapısı ve yoğunluk konularının kavramsal anlaşılmasına etkisi. Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(3), 1603-1638.
• Okumuş, S., Çavdar, O., Alyar, M. ve Doymuş, K. (2017). İşbirlikli öğrenme ve modellerin kimyasal reaksiyonlar konusunun anlaşılmasına etkisi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 44, 358-381.
• Oliva, J.M., Aragón, M.M. and Cuesta, J. (2015). The competence of modelling in learning chemical change: a study with secondary school students. International Journal of Science and Mathematics Education, 13, 751-791.
• Papageorgiou, G., Stamovlasis, D. and Johnson, P.M (2010). Primary teachers‟ particle ideas and explanations of physical phenomena: Effect of an in-service training course. International Journal of Science Education, 32(5), 629-652.
• Prins, G.T., Bulte, A.M.W. and Pilot, A. (2016). An activity-based instructional framework for transforming authentic modeling practices into meaningful contexts for learning in science education. Science Education, 100, 1092–1123.
• Raviolo, A. (2001). Assessing students‟ conceptual understanding of solubility equilibrium. Journal of Chemical Education, 78(5), 629-631.
• Smith, K.C. and Nakhleh, M. B. (2011). University students' conceptions of bonding in melting and dissolving phenomena. Chemistry Education Research and Practice, 12(4), 398-408.
• Smith, K.C. ve Villarreal, S. (2015). Using animations in identifying general chemistry students‟ misconceptions and evaluating their knowledge transfer relating to particle position in physical changes. Chemical Education Research and Practice, 16, 273-282.
• Talanquer, V. (2011). Macro, submicro, and symbolic: The many faces of the chemistry:Triplet. International Journal of Science Education, 33(2), 179–195.
• Tsai, C.C. (1999). Laboratory exercises help me memorize the scientific truths: A study of eighth graders’ scientific epistemological views and learning laboratory activities. Science Education, 83, 654-674.
• Vikström, A. (2014). What makes the difference? Teachers explore what must be taught and what must be learned in order to understand the particulate character of matter. Science Teacher Education, 25, 709–727.
• Wang, Z., Chi, S., Hu, K. ve Chen, W. (2014). Chemistry teachers’ knowledge and application of models. Journal of Science Education and Technology, 23, 211–226.
• Warfa, A.M., Roehring, G.H., Schneider, J.L. ve Nyacwaya, J. (2014). Collaborative discourse and the modeling of solution chemistry with magnetic 3D physical models–impact and characterization. Chemical Education Research and Practice, 15, 835- 848.
• Wei, S., Liu, X. ve Jia, Y. (2013). Using rasch measurement to validate the instrument of students’ understanding of models in science (SUMS). International Journal of Science and Mathematics Education, 12(5), 1067–1082.
• Yan, F. ve Talanquer, V. (2015). Students’ ideas about how and why chemical reactions happen: Mapping the conceptual landscape, International Journal of Science Education, 37(18), 3066-3092.