Associating Students’ Understanding of “The Phases of The Moon” With The Development of Spatial Thinking Skills

Abstract

The current study aims to investigate the development of spatial thinking skills across different age groups and explore middle school students' understanding of the phases of the Moon. Specifically, this correlational research examined the relationship between students' spatial thinking skills and their level of understanding. The study included 121 middle-grade students from Luleburgaz, Turkey. Data were collected using the 'Spatial Ability Test' and the 'Academic Achievement Test.' The results indicated that students' spatial thinking skills were moderate, with an average score of 59.4%. Similarly, moderate levels were observed in the sub-dimensions of spatial relations, spatial visualization, and spatial orientation. Additionally, both spatial thinking skills and academic achievement, including their sub-dimensions, increased as students progressed through the grades. While spatial thinking skills were at a level of 32.9% in the 5th grade, they consistently improved in subsequent grades. The 6th grade demonstrated a significantly higher level compared to the 5th grade (p<0.05). Although there was no significant difference between the 7th and 8th grades, the skills in both grades were significantly higher than those in the 5th and 6th grades (p<0.05). Based on these findings, it is suggested that the subject of the phases of the moon should be taught in the next grade levels rather than the 5th grade.

Keywords

• Academic achievement
• Astronomy
• Middle school
• Spatial thinking
• The moon’s movements and phases

“Ay’ın Evreleri” Konusunun Fen Bilimleri Dersi Programındaki Yerinin Uzamsal Düşünme Becerisi Gelişimi İle İlişkilendirilmesi

Abstract

Araştırmanın amacı, Ay’ın evreleri konusunun Fen Bilimleri dersi öğretim programındaki yerinin uzamsal düşünme becerisi gelişimi ile ilişkilendirilmesidir. Bu bağlamda, uzamsal düşünme becerisi ile Fen Bilimleri Öğretim Programı’nda 5. sınıfın 1. ünitesinde yer alan Ay’ın evreleri konusunun ortaokul öğrencilerinde anlaşılma durumu ilişkilendirilmiştir. Araştırmada ilişkisel tarama modeli kullanılmıştır. Kırklareli ilinin Lüleburgaz ilçesine bağlı üç farklı ortaokulda öğrenim gören 5, 6, 7 ve 8. sınıflardan toplam 121 öğrenci araştırmanın örneklemini oluşturmaktadır. Araştırmanın verileri “Uzamsal Yetenek Testi” ve “Akademik Başarı Testi” kullanılarak toplanmıştır. Veriler nicel analiz yöntemleri ile SPSS kullanılarak değerlendirilmiştir. Tek yönlü varyans analizi, ilişkisiz örneklemler t-testi, Gabriel ve Hochberg çoklu karşılaştırma testleri, ve Pearson korelasyon analizinden faydalanılmıştır. Araştırma sonucunda, ortaokul öğrencilerinin uzamsal düşünme becerisi %59,4 ortalama ile orta düzeyde bulunmuştur. Uzamsal yönelim, uzamsal ilişkiler ve uzamsal görselleştirme alt boyutlarında da benzer şekilde orta düzeydedir. Bunlarla ilgili beceri düzeyleri %50,2 ile %63,7 arasında değişmiştir. Cinsiyetin uzamsal düşünme becerisi üzerinde alt bileşenler dâhil anlamlı bir etkisi olmadığı tespit edilmiştir (p>0,05). Ancak alt boyutları da dâhil olmak üzere uzamsal düşünme becerisi ve akademik başarı sınıf düzeyinin artması ile birlikte artış göstermektedir. 5. sınıfta %32,9 düzeyinde iken sonraki sınıflarda düzenli bir artış göstermekte ve 8. sınıfta %78,9 düzeyine çıkmaktadır. 6. sınıftaki düzeyin 5. sınıftan anlamlı olarak daha yüksek olduğu bulunmuştur (p<0,05). 7. ve 8. sınıf arasında anlamlı bir fark bulunmamaktadır ancak bu iki sınıftaki beceri, 5. ve 6. sınıf düzeyinden anlamlı olarak daha yüksektir (p<0,05). Buradan hareketle “Ay’ın Hareketleri ve Evreleri” konusunun 5. sınıf yerine ilerleyen sınıf düzeylerinde yer alması öğrencilerin algı düzeyini arttırılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Keywords

• Akademik başarı
• Astronomi
• Ortaokul
• Uzamsal düşünme
• Ay’ın hareketleri ve evreleri

References

1. Abay, S., Tertemiz, N., & Gökbulut, Y. (2018). Öğretmen adaylarının uzamsal yeteneklerinin çeşitli değişkenler açısından incelenmesi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 12(1), 45-62.
2. Babaoğlu, M. (2019). 6. sınıf öğrencilerinin Ay’ın evreleri konusundaki algılarının incelenmesi (Yayın No. 560595) [Yüksek lisans tezi, Necmettin Erbakan Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
3. Babaoğlu, M., & Babaoğlu, G. (2020). Altıncı sınıf öğrencilerinin Ay’ın evreleri konusundaki algılarının belirlenmesi. Bilim, Teknoloji, Mühendislik, Matematik ve Sanat (J-STEAM) Eğitim Dergisi, 3(2), 44-58.
4. Baker, S. R. & Talley, L. (1972). The relationship of visualization skills to achievements in freshman chemistry. Journal of Chemical Education, 49(11), 775.
5. Battista, M. T. (1990). Spatial visualization and gender differences in high school geometry. Journal for Research in Mathematics Education, 21(1), 47-60.
6. Bodner, G. M., & Guay, R. B. (1997). The Purdue visualization of rotations test. The chemical educator, 2(4), 1-17.
7. Büyüköztürk, Ş. (2011). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı. Pegem Akademi.
8. Cole, M., Wilhelm, J., & Yang, H. (2015). Student moon observations and spatial-scientific reasoning. International Journal of Science Education, 37(11), 1815-1833.

9. Colette, A.T. & Chiappetta, E.L. (1989). Science instruction in the middle and secondary schools, Merrill Publishing Company.
10. Contant, T. L., Bass, J.E. , Tweed, A. & Carin, A. A. (2018). Teaching Science through Inquiry-based instruction. Pearson.
11. Christopherson, R. W., & Birkeland, G. H. (2007). Elemental geosystems. Prentice Hall.
12. Demirkan, H. (2018). 8. sınıf öğrencilerinin uzamsal becerileri ile geometri başarıları arasındaki ilişkinin incelenmesi (Yayın No. 523099) [Yüksek lisans tezi, Uşak Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
13. Elmas, R., & Pamuk, S. (2021). Öğretmen adaylarının kavram yanılgılarının üç aşamalı kavram yanılgısı testi ile belirlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 23(4), 1386-1403.
14. Field, A. (2009). Discovering statistics using SPSS (3rd ed.). Sage Publications.
15. Gagnier, K. M., Holochwost, S. J., & Fisher, K. R. (2021). Spatial thinking in science, technology, engineering, and mathematics: Elementary teachers' beliefs, perceptions, and self-efficacy. Journal of Research in Science Teaching, 59( 1), 95-126. https://doi.org/10.1002/tea.21722
16. Julia, C., & Antoli, J. O. (2016). Spatial ability learning through educational robotics. International Journal of Technology and Design Education, 26, 185-203.
17. Karasar, N. (2016). Bilimsel araştırma yöntemi: kavramlar, ilkeler, teknikler. Nobel Yayıncılık.
18. Kosslyn, S. M. (1978). Measuring the visual angle of the mind’s eye. Cognitive Psychology, (10), 356-389.
19. Kozhevnikov, M., & Thornton, R. (2006). Real-time data display, spatial visualization ability, and learning force and motion concepts. Journal of Science Education and Technology, 15(1), 111-132.
20. Lelliott, A., & Rollnick, M. (2010). Big ideas: A review of astronomy education research 1974–2008. International Journal of Science Education, 32(13), 1771-1799.
21. Lord, T. R. (1990). Enhancing learning in the life sciences through spatial perception. Innovative Higher Education, 15(1), 5-16.
22. Millî Eğitim Bakanlığı [MEB]. (2005). Fen bilimleri dersi öğretim programı: ilkokul ve ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar. Millî Eğitim Bakanlığı Yayınları.
23. Milli Eğitim Bakanlığı. (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı. Ankara: Devlet Kitapları Basım Evi. National Research Council (NRC) (2012). Nutrient requirements of swine (11th ed.) National Academies Press.
24. Newton, P., & Bristoll, H. (2011). Spatial ability practice test 1. http://www.psychometric-success.com adresinden 25 Nisan 2022 tarihinde erişilmiştir.
25. Orde, B. J. (1996). A correlational analysis of drawing ability and spatial ability. Dissertation Abstracts International, 57(5), 1943.
26. Plummer, J. D., Udomprasert, P., Vaishampayan, A., Sunbury, S., Cho, K., Houghton, H., Johnson, E., Wright, E., Sadler, P. M., & Goodman, A. (2022). Learning to think spatially through curricula that embed spatial training. Journal of Research in Science Teaching, 59( 7), 1134– 1168. https://doi.org/10.1002/tea.21754
27. Robihaux, R. R. (2002). Predictors of spatial visualization: Structural equations modeling test ofbackground variables. Journal of Integrative Psychology, 2(3), 10-41.
28. Şen, Ö. (2021). İlköğretim matematik öğretmen adaylarının uzamsal görselleştirme ve zihnin uzamsal alışkanlıkları arasındaki ilişki. Anadolu Journal Of Educational Sciences International, 11(1), 268-286.
29. Tabachnick, B.G., & Fidell, L.S. (2013). Using multivariate statistics (6th ed.). Allyn and Bacon.
30. Tanweer, M. (2018). Spatial abilities: A literature review. European Journal of Physical Education and Sport Science, 4(4), 125-141. http://dx.doi.org/10.46827/ejpe.v0i0.2609
31. Taşcan, M. (2013). Fen bilgisi öğretmenlerinin temel astronomi konularındaki bilgi düzeylerinin belirlenmesi (Malatya ili örneği) (Yayın No. 333806) [Yüksek lisans tezi, İnönü Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
32. Taşcan, M. (2019). Astronomi eğitimi üzerine geliştirilen fen etkinliklerinin 5. sınıf öğrencilerinin uzamsal becerileri ve akademik başarıları üzerine etkisi (Yayın No. 558263) [Doktora tezi, İnönü Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
33. Toptaş, V., Çelik, S. & Karaca, E. T. (2012). Improving 8th grades spatial thinking abilities through a 3D modeling program. The Turkish Online Journal of Educational Technology, 11(2), 128-134. Tuna, F. (2016). Sosyal bilimler için istatistik. Pegem Akademi.
34. Turğut, M. (2007). İlköğretim II. kademede öğrencilerin uzamsal yeteneklerinin incelenmesi (Yayın No. 211584) [Yüksek lisans tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
35. Turğut, M. (2010). Teknoloji destekli lineer cebir öğretiminin ilköğretim matematik öğretmen adaylarının uzamsal yeteneklerine etkisi (Yayın No. 265541) [Doktora tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
36. Turğut, M., & Yilmaz, S. (2012). Relationships among preservice primary mathematics teachers’ gender, academic success and spatial ability. International Journal of Instruction, 5(2), 1308-1470.
37. Türk, C. (2016). The correlation between pre-service science teachers’ astronomy achievement, attitudes towards astronomy and spatial thinking skills. Journal of Education and Learning, 5(2), 187-199.
38. Türkmen, L. (2006). Fen ve teknoloji öğretimi. M. Bahar (Ed.), Bilimsel bilginin özellikleri ve fen-teknoloji okuryazarlığı (ss. 33-75). Pegem Yayıncılık.
39. Wilhelm, J., Cole, M., Driessen, E., Ringl, S., Hightower, A., Gonzalez-Napoleoni, J., & Jones, J. ,(2022). Grade level influence in middle school students' spatial-scientific understandings of lunar phases. School Science and Mathematics, 122(3), 128–141.
40. Yang, J. C., & Chen, S. Y. (2010). Effects of gender differences and spatial abilities within a digitalpentominoes game. Computers and Education, 55(3), 1220-1233.