Prediction-Observation-Explanation (POE) Method and Its Efficiency in Teaching “Work, Energy, Power” Concepts

Abstract

With the developing technology educating students free from misconceptions, making sense of their learnings and using them in daily life are primarily aimed. This research is designed not only for teaching "work, energy and power" concepts and the relationships among them but also for investigating the effects of the teaching on students' achievements under the POE method. 6 students from the 9th grade studying at a private Anatolian High School chosen through easily accessible case sampling method, constituted the sample. 4 data collection tools (semi-structured interview, open-ended achievement test, concept map and concept cartoon) were applied. It was carried out within the scope of a single group pretest-posttest simple experimental study, a quantitative research method. For analyising the data, gap and content analysis methods were used. Thanks to the interviews, open-ended achievement test and concept map, as pre-tests, it was determined that students had many misconceptions about “work, energy, power” concepts and didn’t have any scientific knowledge about the relationships among them. The students’ drawings on these relationships were also far from scientific. After the concept teaching under POE was performed, the data collection tools were re-applied as post-tests. So, it was seen that students' misconceptions were largely eliminated by replacing them with scientifically-correct concepts and relationships as a result of that process. In the light of these findings, applying POE method in concept teaching on different classes, courses or subjects is higly recommended. Some suggestions are also made for the researchers wishing to work in this field.

Keywords

• Concept teaching
• POE
• Misconceptions

References

1. Abraham, M. R., Gryzybowski, E. B., Renner, J. W., & Marek, A. E (1992). Understanding and misunderstanding of eighth graders of five chemistry concepts found in textbooks. Journal of Research in Science Teaching, 29, 105 120. https://doi.org/10.1002/tea.3660290203
2. Akamca Özyılmaz G. (2008). İlköğretimde analojiler, kavram karikatürleri ve tahmin-gözlem açıklama teknikleriyle desteklenmiş fen ve teknoloji eğitiminin öğrenme ürünlerine etkisi [The effects of science and technology education based on analogies, concept cartoons and predict-observe-explain techniques on learning outcomes]. Doctoral Dissertation. Dokuz Eylül University, İzmir.
3. Akyürek, E., & Afacan, Ö. (2012). Kavram çarkı diyagramı kullanılarak 8. sınıf öğrencilerinin “Hücre Bölünmesi” ünitesindeki kavram yanılgılarının belirlenmesi [Determining the 8th grade students’ misconceptions in the unit of “cell division” by using roundhouse diagramming]. International Journal of Curriculum and Instructional Studies, 2(3), 47 58.
4. Anagün, Ş. S., & Yaşar, Ş. (2009). İlköğretim beşinci sınıf fen ve teknoloji dersinde bilimsel süreç becerilerinin geliştirilmesi [Developing scientific process skills at science and technology course in fifth grade students]. Elementary Education Online, 3(8), 843-865. Aşçı, Z., Özkan, S., & Tekkaya, C. (2001). Students' misconceptions about respiration. Education and Science, 26(120), 29–36.
5. Atasoy, B. (2002). Fen öğrenimi ve öğretimi. Ankara: Gündüz Education and Publications.
6. Atılboz, N. G. (2004). Lise 1. sınıf öğrencilerinin mitoz ve mayoz bölünme konuları ile ilgili anlama düzeyleri ve kavram yanılgıları [9th grade students’ understanding levels and misconceptions about mitosis and meiosis]. Gazi University Journal of Gazi Educational Faculty, 24(3), 147 157.
7. Atılğanlar, N. (2014). Kavram karikatürlerinin ilköğretim yedinci sınıf öğrencilerinin basit elektrik devreleri konusundaki kavram yanılgıları üzerindeki etkisi [The impact of concept cartoons on seventh grade students’ misconceptions about simple electric cırcuits]. Unpublished MA Dissertation, Hacettepe University Institute of Educational Sciences, Ankara.
8. Ausubel, D. P. (1968). Educational psychology: A cognitive view. New York: Holt, Rinehart and Winston Inc.

9. Avcı, D. E., & Karaca, D. (2012). Fen bilgisi öğretmen adaylarının iş konusundaki kavram yanılgıları [Misconceptions of Science teacher candidates about work]. Pamukkale University Journal of Education, 31, 27-39.
10. Ayvacı, H. Ş., & Özbek, D. (2015). Fen teknoloji toplum dersi kapsamında yapılan uygulamaların fen bilimleri öğretmen adaylarının bilimin doğası algılarına etkisi [The effect of science technology society course on preservice science teachers’ perceptions of nature of science]. HAYEF: Journal of Education, 12(1), 93-108.
11. Ayyıldız, N., & Altun, S. (2013). Matematik dersine ilişkin kavram yanılgılarının giderilmesinde öğrenme günlüklerinin etkisinin incelenmesi [An investigation of the effect of learning logs on remedying students’ misconceptions concerning mathematics lesson]. Hacettepe University Journal of Education, 28(2), 71-86.
12. Başer, M., & Çataloğlu, E. (2005). Kavram değişimi yöntemine dayalı öğretimin öğrencilerin ısı ve sıcaklık konusundaki yanlış kavramlarının giderilmesindeki etkisi [Effect of conceptual change oriented instruction on remediation of students' misconceptions related to heat and temperature concepts]. Hacettepe University Journal of Education, 29, 43-52.
13. Baysen, E., Güneyli, A., & Baysen, F. (2012). Kavram öğrenme-öğretme ve kavram yanılgıları: Fen bilgisi ve Türkçe öğretimi örneği [Teaching & learning concepts and misconceptions: Science and Turkish teaching cases]. International Journal of New Trends in Arts, Sports & Science Education (IJTASE), 1(2), 108-117.
14. Bilen, K. (2009).“Tahmin Et-Gözle-Açıkla” (TGA) stratejisine dayalı laboratuvar yaklaşımı ile hazırlanan etkinliklerin, fen bilgisi öğretmen adaylarının kavramsal başarılarına, bilimsel süreç becerilerinin gelişimine, biyoloji laboratuvarına yönelik tutumlarına ve bilimin doğasını hakkındaki görüşlerine etkisi [Predict-Observation-Explain" (POE) strategy compared to a verification laboratory approach on the development of pre-service science teachers' science skill processes and their views of nature of sceince in a general biology laboratory course]. PhD Dissertation, Gazi University, Ankara.
15. Bozkurt, B. Ü. (2018). Kavram, kavramsallaştırma yaklaşımları ve kavram öğretimi modelleri: Kuramsal bir derleme ve sözcük öğretimi açısından bir değerlendirme [Concepts, conceptualization approaches, and concept teaching models: A theoretical review and an evaluation in terms of teaching vocabulary]. Language Journal, 169(2), 5-24.
16. Büyüköztürk, Ş. (2012). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı. Ankara: Pegem Academy.
17. Byrd, C. E., McNeil, N. M., Chesney, D. L., & Matthews, P.G. (2015). A specific misconception of the equal sign acts as a barrier to children's learning of early algebra. Learning and Individual Differences, 38, 61 67. https://doi.org/10.1016/j.lindif.2015.01.001 Çepni, S. (2010). Araştırma ve proje çalışmalarına giriş (5. ed). Trabzon: Erol Offset.
18. Chew, C. (2008). Effects of biology-infused demonstrations on achievement and attitudes in junior college physics. Unpublished doctoral dissertation. The University of Western Australian, Australia.
19. Cinici, A., & Demir, Y. (2013). Teaching through cooperative POE tasks: A path to conceptual change. The Clearing House: A Journal of Educational Strategiies, Issues and Ideas, 86(1), 1-10. https://doi.org/10.1080/00098655.2012.712557
20. Coştu, B., Ayas, A., & Ünal, S. (2007). Kavram yanılgıları ve olası nedenleri: Kaynama kavramı [Misconceptions about boiling and their possible reasons]. Kastamonu Educational Journal, 15(1), 123 136.
21. Çayan, Y., & Karslı, F. (2014). 6. sınıf öğrencilerinin fiziksel ve kimyasal değişim konusundaki kavram yanılgılarının giderilmesinde probleme dayalı öğrenme yaklaşımının etkisi [The effects of the problem based teaching learning approach to overcome students’ misconceptions on physical and chemical change]. Kastamonu University Kastamonu Educational Journal, 23(4), 1437-1452.
22. Çaycı, B. (2007). Kavram değiştirme metinlerinin kavram öğrenimi üzerindeki etkisi [The effect of conceptual change texts on the concept learning]. Gazi Üniversitesy Journal of Gazi Educational Faculty, 27(1), 87-102.
23. Doğanay, A. (2005). Hayat bilgisi ve sosyal bilgiler öğretimi. Ankara: Pegem Academy.
24. Ecevit, T., & Şimşek, P. Ö. (2017). Öğretmenlerin fen kavram öğretimleri, kavram yanılgılarını saptama ve giderme çalışmalarının değerlendirilmesi [The evaluation of teachers’ science concept teaching and their action to diagnose and eliminate misconceptions]. Elementary Education Online, 16(1), 129 150. https://doi.org/10.17051/io.2017.47449
25. Gömleksiz, M. N. (2018). "Öğretim İlkeleri ve Yöntem Seçimi". Gömleksiz, M. N. (Ed.). Öğretim İlke ve Yöntemleri (p. 73-100). Elazığ: Asos Publications.
26. Gönen, S., & Akgün, A. (2005). Isı ve sıcaklık kavramları arasındaki ilişki ile ilgili olarak geliştirilen çalışma yaprağının uygulanabilirliğinin incelenmesi [The investigation of applicability of worksheet was developed about relationship between heat and temperature concepts]. Electronic Journal of Social Sciences, 3(11), 92- 106.
27. Hammer, D. (1996). How many alternative perspectives of cognitive structure influence instructional perceptions and intentions? Journal of Learning Sciences. 5(2), 97-127.
28. Hein, G.E. (1991). Constructivist learning theory, the museum and the needs of people. CECA (International Committee of Museum Educators), Conference Jerusalem Israel, Leseley College. Massachusetts, USA.
29. İpek Akbulut, H., Şahin, Ç., & Çepni, S. (2013). İş ve enerji konusu ile ilgili kavramsal değişimin incelenmesi: İkili yerleşik öğrenme modeli örneği [Examining conceptual change in work and energy topic: Dual situated learning model sample]. Mehmet Akif Ersoy University Journal of Education Faculty. 13(25), 241-268.
30. Kocaman, A. (2006). Dilbilim: Temel kavramlar, dilbilim, temel kavramlar, sorunlar, tartışmalar. Ed. A. Kocaman, Ankara: Language Association.
31. Koch, J. (2010). Science stories science methods for elementary and middle school teachers (4th edition). Canada: Cengage Learning.
32. Kabapınar, F. M., Sapmaz, N. A., & Bıkmaz, F. H. (2003). Aktif öğrenme ve öğretme yöntemleri, fen bilgisi öğretimi. Ankara: Ankara University Faculty of Educational Sciences Education Research and Application Center Publications.
33. Karslı, F., & Çalık, M. (2012). Can freshman science student teachers’ alternative conceptions of ‘elektrochemical cells’ be fully diminished? Asian Journal of Chemistry, 24(2), 485-491.
34. Kaptan, F., & Kuşakcı, F. (2002). Fen öğretiminde beyin fırtınası tekniğinin öğrenci yaratıcılığına etkisi [The effect of brain storming technique on student creativity in science teaching]. V. National Science and Mathematics Education Congress Proceedings Book (p. 197-202). METU: Ankara.
35. Karaçam, S., & Gürsel, Ü. (2017). Lise öğrencilerinin sıvılarda kaldırma kuvveti kavramına yönelik görsel imgeleri ve imgenin kökenleri [High school students’ visual ımages about the concept of buoyancy and roots of those images]. Mehmet Akif Ersoy University Journal of Education Faculty, 41, 326-345. https:// doi.org/10.21764/efd/14301
36. Kearney, M. (2004). Classroom use of multimedia-supported predict–observe–explain tasks in a social constructivist learning environment. Research in Science Education, 34, 427–453. https://doi.org/10.1007/s11165-004-8795-y
37. Kearney, M., Treagust, D. F., Yeo, S., & Zadnik, M. (2001). Student and teacher perceptions of the use of multimedia supported predict-observe-explain tasks to probe understanding. Reserach in Science Education, 31(4), 589 615. https://doi.org/10.1023/A:1013106209449
38. Keçeli, V., & Turanlı, N. (2013). Karmaşık Sayılar konusundaki kavram yanılgıları ve ortak hatalar [Misconceptions and common errors in complex numbers]. Hacettepe Üniversity Journal of Education, 28(1), 223-234.
39. Koklu, O., & Topcu, A. (2012). Effect of Cabri-assisted instruction on secondary school students’ misconceptions about graphs of quadratic functions. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 43(8), 999 1011. https://doi.org/10.1080/0020739X.2012.678892
40. Köseoğlu, F., Tümay, H., & Kavak, N. (2002). Yapılandırıcı öğrenme teorisine dayanan etkili bir öğretim yöntemi: Tahmin et-gözle-açıkla-“buz ile su kaynatılabilir mi?[An affective teaching way depend on the theory of constructivist learning: Guess-observe-explain-'can an ice be heated with water']. A Proceeding presented in V. National Science and Math Education Congress, Ankara.
41. Kurnaz, M. A., Tarakçı, F., Saydam, A., & Pektaş, M. (2013). Elektriklenme, yıldırım ve şimşek ile ilgili öğrenci zihinsel modellerinin incelenmesi [An analysis of high school students' mental models of electrification, thunder and lightning]. Uşak University Journal of Social Sciences, 6(4), 33-51.
42. Liew, C. W. (2004). The effectiveness of predict-observe-explain technique in diagnosing students’ understanding of science and identifying their level of achievement. Unpublished Ph.D Thesis, Curtin University of Technology Science and Mathematics Education Centre, Australia.
43. Mısır, N. (2009). Elektrostatik ve elektrik akımı ünitelerinde TGA yöntemine dayalı olarak geliştirilen etkinliklerin uygulanması ve etkililiğinin incelenmesi [Application and investigation of the effectiveness of the activities based on the POE method in the units of “electrostatic” and “electric current”]. MA Dissertation. Karadeniz Technical Universty, Trabzon.
44. Nakhleh, M. B., & Krajcik, J., S. (1994). Influence of levels of information as presented by different technologies on students’ understanding of acid, base, and ph concepts. Journal of Research in Science Teaching, 34(10), 1077 1096. https://doi.org/10.1002/tea.3660311004
45. Osborne, R., & Freyberg, P. (1985). Learning in science: The implication of childrens’ science. Auckland: Heinmann.
46. Özdemir, A. M. (2012). İlköğretim 5. sınıf fen ve teknoloji dersi ünitelerinde kavramsal değişim yaklaşımının öğrenci başarısına etkisinin incelenmesi [Examining of the effectiveness of conceptual change approach on students? achievement at elementary school fifth-grade science and technology course themes]. PhD Dissertation, Gazi University Institute of Educational Sciences, Ankara.
47. Özdemir, H. (2011). Tahmin et-gözle-açıkla stratejisine dayalı laboratuvar uygulamalarının fen bilgisi öğretmen adaylarının asitler-bazlar konusunu anlamalarına etkisi [Effect of laboratory activities designed based on “Predict-Observe-Explain (POE)” strategy on pre-sevice science teachers’ understanding of acid-base subject]. MA Dissertation. Pamukkale University, Denizli.
48. Özmen, H. & Karamustafaoğlu, O. (Ed.) (2019). Eğitimde araştırma yöntemleri, Ankara: Pegem Academy.
49. Palmer, D. (1995). The POE in the primary school: An evaluation. Research in Science Education, 25(3), 323 332. https://doi.org/10.1007/BF02357405
50. Patton, M. Q. (1990). Qualitative evaluation and research methods. Newbury Park London New Delhi: Sage Publications.
51. Senemoğlu, N. (2013). Gelişim, öğrenme ve öğretim, (23. Ed.). Ankara: Yargı Publishing House.
52. TDK. (2019). Büyük Türkçe sözlük.
53. Temizkan, M. (2011). Türkçe öğretmeni adaylarının temel dil becerilerinden okuma ile ilgili kavramları öğrenme düzeyleri ve kavram yanılgıları [The learning levels of teacher candidates about basic concepts of reading skill and misconceptions]. Dicle Universitesy Journal of Ziya Gökalp Educational Faculty, 17(2011) 29-47.
54. Tokcan, H. (2015). Sosyal bilgilerde kavram öğretimi. Ankara: Pegem Academy.
55. Toroslu Çekiç, S. (2011). Yaşam temelli öğrenme yaklaşımı ile desteklenen 7e öğrenme modelinin öğrencilerin enerji konusundaki başarı, kavram yanılgısı ve bilimsel süreç becerilerine etkisi [Effect of 7e learning model integrated with real-life context based instruction on students' conceptual achievement, misconceptions and science process skills about” energy”]. PhD Dissertation, Gazi University, Ankara.
56. Töman, U., & Çimer, S. O. (2016). Enerji kavramının farklı öğrenim seviyelerinde öğrenilme durumunun araştırılması [An investigation into the conceptions of energy at different educational levels]. Journal of Bayburt Education Faculty, 6(1), 31-43.
57. Trochim, W. M. K. (2001). The research methods knowledge base (2nd ed). Cincinnati: Atomic Dog Publishing.
58. Ülgen, G. (2001). Kavram geliştirme. (3rd Ed.), Ankara: Pegem Academy.
59. Yağbasan, R., & Gülçiçek Ç. (2003). Fen öğretiminde kavram yanılgılarının karakteristiklerinin tanımlanması [Description of the characteristics of misconceptions in science education]. Pamukkale University Journal of Education, 13, 102-120.
60. Yel, S. (2015). “Kavram Geliştirme Öğretimi”. Öztürk C. (Ed.). Sosyal bilgiler öğretimi (p. 111-143). Ankara: Pegem Academy.
61. Yenilmez, K., & Yaşa, E. (2008). İlköğretim öğrencilerinin geometrideki kavram yanılgıları [Misconceptions of elementary school students in geometry]. Journal of Uludag University Faculty of Education, 21(2), 269-290, 463.
62. Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2013). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Ankara: Seçkin Publications.
63. Yılmaz, K., & Çolak, R. (2011). Kavramlara genel bir bakış: Kavramların ve kavram haritalarının pedagojik açıdan incelenmesi [A look at concepts: Investigation of concepts and concept maps from pedagogical perspective]. Atatürk University Journal of Social Science Institute, 15(1), 185 204.
64. Yürümezoğlu, K. Ayaz, S., & Çökelez, A. (2009). İlköğretim ikinci kademe öğrencilerinin enerji ve enerji ile ilgili kavramları algılamaları [Grade 7-9 students’ perceptions of energy and related concepts]. Necatibey Faculty of Education Electronic Journal of Science and Mathematics Education, 3(2), 52-73.