İlkokul Dördüncü Sınıf Öğrencilerinin Erime ve Çözünme Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Kavramsal Değişim Teorilerine göre Analizi

Öz

Araştırmada çözünme ve erime kavramlarına yönelik öğrencilerin bilgi yapılarının kavramsal değişim teorilerine göre incelenmesi amaçlanmıştır. Araştırma Marmara Bölgesi’nde yer alan bir büyükşehirin bir ilçesinde dördüncü sınıfa devam eden 230 öğrencinin katılımı ile gerçekleştirilmiştir. Araştırmaya katılacak öğrencilerin belirlenmesinde amaçlı örnekleme yöntemlerinden biri olan kolay ulaşılabilir durum (uygun) örnekleme yöntemi kullanılmıştır. Araştırmada, nitel ve nicel araştırmanın bir arada kullanıldığı karma desen yaklaşımlarından biri olan gömülü desen kullanılmıştır. Araştırmada veriler; görüşme formu ve bilgi yapısı testinden elde edilmiştir. Verilerin analizinde betimsel analiz, Kay-Kare Uyum İyiliği Testi, yüzde ve frekans kullanılmıştır. Verilerin analizi sonucunda, öğrencilerin çözünme kavramı, hacim-çözünme ilişkisi, kütle-çözünme ilişkisi, çözünme-maddenin hali ilişkisi, erime kavramı, kütle-erime ilişkisine yönelik bilgi yapılarında tutarsızlık saptanmıştır. Öğrencilerin çözünme hızı-sıcaklık ilişkisi, çözünme hızı-tanecik boyutu, çözünme hızı-çözünen miktarı, çözünme hızı-çözücü miktarı, hacim-erime ilişkisine yönelik bilgi yapılarında tutarlılık gözlenmiştir. Bunun yanında öğrencilerin, erime kavramına ilişkin tutarlı yanıt sayısı ile tutarsız yanıt sayısı arasında anlamlı bir fark olmadığı; çözünme kavramına ilişkin tutarlı yanıt sayısı ile tutarsız yanıt sayısı arasında anlamlı bir fark olduğu; erime ve çözünme kavramlarına yönelik bilgi yapılarının daha çok parça nitelikli bilgi yapısı teorisiyle benzerlik gösterdiği tespit edilmiştir. Fen bilimleri dersine ait diğer kavramlara yönelik bu tür karma araştırmaların yapılması yönünde öneride bulunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

• kavramsal değişim teorileri
• erime
• çözünme
• parça nitelikli kavramsal değişim teorisi

Analysis of the Knowledge Structures of Fourth Grade Primary School Students Regarding the Concepts of Melting and Dissolution According to Conceptual Change Theories

Abstract

The objective of the present study was to examine the knowledge structures of students with regard to the concepts of melting and dissolution in accordance with conceptual change theories.The study was conducted with the participation of 230 fourth grade students in a district of a metropolitan city in the Marmara Region, and the students who participated in the study were determined by using the easily accessible case sampling method (appropriate sampling method), which is one of the purposeful sampling methods.The present study employed a mixed research method embedded method. The research utilised a multifaceted approach to data collection, encompassing the interview form and knowledge structure test. A comprehensive analytical framework was employed, encompassing descriptive analysis, Chi-Square Goodness-of-Fit Test, percentage and frequency, to meticulously analyse the collected data.The ensuing research results are as follows: The analysis revealed inconsistencies in the students' knowledge structures concerning the concepts of dissolution, the volume-dissolution relationship, the mass-dissolution relationship, the dissolution-matter state relationship, the concept of melting, and the mass-melting relationship. Conversely, consistency was observed in the knowledge structures of the students regarding the dissolution rate-temperature relationship, dissolution rate-particle size, dissolution rate-solute amount, dissolution rate-solvent amount, and volume-dissolution relationship. The analysis revealed that the number of consistent answers to the concept of melting was not significantly different from the number of inconsistent answers. However, a significant difference was observed between the number of consistent answers to the concept of dissolution and the number of inconsistent answers.The findings indicate that the students' knowledge structures for the concepts of melting and dissolution are more aligned with the principles of knowledge in pieces structure conceptual change theory. It has been suggested that such mixed studies should be carried out on other concepts related to science lesson.

Keywords

• conceptual change therios
• melting
• dissolution
• knowledge in pieces structure conceptual change theory

Kaynakça

1. Acar, T. (2018). Yazılı yoklamalarda puanlama yönteminin test ve madde istatistiklerine etkisi. İlköğretim Online, 17(2), 500-509.
2. Akpınar, İ. A., & Bayrakçeken, S. (2023). An example of an activity developed in accordance with the 5E learning model for teaching solutions. Üniversite Araştırmaları Dergisi, 6(4), 443- 449.
3. Apaydın, Z. (2014). Ortaokul öğrencilerinin suyun kaldırma kuvveti kavramına yönelik bilgi yapıları: Görüngü bilimsel bir ilksel olarak yüzme. Eğitim ve Bilim, 39(174), 402-424.
4. Apaydın, Z. (2020). A phenomenological study in the context of conceptual change theories about buoyancy. International Journal of Education Technology and Scientific Researches, 5(13), 1711-178.
5. Atılgan, H. (Ed.). (2009). Eğitimde ölçme ve değerlendirme. Anı Yayıncılık.
6. Ayyıldız, N., & Altun, S. (2013). Matematik dersine ilişkin kavram yanılgılarının giderilmesinde öğrenme günlüklerinin etkisinin incelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 28(2), 71-86.
7. Başcı-Namlı, Z, Meral, E., & Kayaalp, F. (2022). Kavram öğretimi sürecine öğrenme amaçlı yazmayı eklemlemek: Müdahaleli karma araştırma deseni. Erzincan Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 24(3), 499-518. https://doi.org/10.17556/erziefd.1106345
8. Baykul, Y., & Turgut, M., F. (2010). Eğitimde ölçme ve değerlendirme. Pegem Akademi.

9. Brown, S., Montfort, D., Perova-Mello, N., Lutz, B., Berger, A., & Streveler, R. (2018). Framework theory of conceptual change to interpret undergraduate engineering students’ explanations about mechanics of materials concepts. Journal of Engineering Education, 107(1), 113– 139. https://doi.org/10.1002/jee.20186
10. Bulut, L., Oluk, N. T., & Ekmekci, G. (2021). Kimya öğretmen adaylarının çözeltilerin sınıflandırılması ve çözünme konularındaki kavram yanılgılarının kavram haritaları ile belirlenmesi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 41(3), 1359-1407.
11. Büyüköztürk, Ş. (2016). Veri analiz el kitabı. Pegem Akademi Yayıncılık.
12. Büyüköztürk, Ş., Kılıç-Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2016). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Akademi Yayıncılık.
13. Chi, M. T. H., & Roscoe, R. D. (2002). The process and challenges of conceptual change. M. Limon, & L. Mason (Eds.), Reconsidering conceptual change: Issues in theory and practice (pp. 3-27). Kluwer.
14. Chi, M. T. H. (2005). Commonsense conceptions of emergent processes: Why some misconceptions are robust. The Journal Of The Learning Sciences, 14(2), 161-199.
15. Clark D. B. (2006). Longitudinal conceptual change in students’ understanding of thermal equilibrium: An examination of the process of conceptual restructuring, Cognition Instruct., 24(4), 467–563.
16. Çağlıyan Reis, T. (2024). Öğretmen adaylarının ses kavramına yönelik bilgi yapılarının kavramsal değişim teorilerine göre çözümlenmesi [Yayımlanmamış Doktora Tezi]. Ondokuz Mayıs Üniversitesi.
17. Çelikler, D., & Kara, F. (2016). Ortaokul 5. sınıf öğrencilerinin maddenin değişimi ünitesindeki bilgilerini günlük yaşamla ilişkilendirebilme düzeyleri açısından hazırbulunuşluklarının belirlenmesi. Kafkas Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 17, 21-39. Çepni, S. (2014). Araştırma ve proje çalışmalarına giriş. Yazarın kendi yayını. Çepni, S. (Ed.). (2016). Fen ve teknoloji öğretimi. Pegem Akademi. Creswell, J., & Plano-Clark, V. L. (2007). Understanding mixed methods research. In J. Creswell (Ed.), Designing and conducting mixed methods research (pp. 1-19). SAGE Publications. . diSessa, A. A. (1993). Towards an epistemology of physics. Cognitive and Instruction, 10(2), 105- 225. diSessa, A. A., Gillespie, N., & Esterly, J. (2004). Coherence versus fragmentation in the development of the concept of force. Cognitive Science, 28(6), 843-900.
18. diSessa, A. A. (2008). A bird’s-eye view of the pieces” vs. coherence controversy (from the pieces side of the fence). In S. Vosniadou (Ed.), International handbook of research on conceptual change (pp. 35-60). Routledge.
19. diSessa, A. A. (2014). A history of conceptual change research: Threads and fault lines. In R. K. Sawyer (Ed.), The Cambridge handbook of the learning sciences (2nd ed., pp. 88–108). Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9781139519526.007
20. diSessa, A. (2015). Alternative conceptions and p-prims. In R. Gunstone (Ed.), Encyclopedia of science education (pp. 34-37). Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-2150-0_87
21. Duit, R., & Treagust, D., F. (2003). Conceptual change: A powerful framework for improving science teaching and learning. International Journal of Science Education, 25(6), 671-688.
22. Ecevit, T., & Şimşek, Ö., P. (2017). Öğretmenlerin fen kavram öğretimleri, kavram yanılgılarını saptama ve giderme çalışmalarının değerlendirilmesi. Elementary Education Online, 16(1), 129-150.
23. 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.
24. Ercan, F., Taşdere, A., & Ercan, N. (2010). Kelime ilişkilendirme testi aracılığıyla bilişsel yapının ve kavramsal değişimin gözlenmesi. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 7(2), 136-154.
25. Fulmer, G. W. (2013). Constraints on conceptual change: How elementary teachers’ attitudes and understanding of conceptual change relate to changes in students’ conceptions. Journal of Science Teacher Education, 24(7), 1219-1236. https://doi.org/10.1007/s10972-013-9334-3
26. Hannust, T., & Kikas, E. (2007). Children’s knowledge of astronomy and its change in the course of learning. Early Childhood Research Quarterly, 22(1), 89-104. http://doi.org/10.1016/j. ecresq.2006.11.001
27. Hatano, G., & Inagaki, K. (2003). When is conceptual change intended? A cognitive-sociocultural view. In G. M. Sinatra, & P. R. Pintrich (Eds.), Intentional conceptual change (pp. 407-427). Lawrence Erlbaum Associates.
28. Halloun, (2006). Model teory in science education. Springer.
29. Ioannides, C., & Vosniadou, S. (2002). The changing of force. Cognitive ScienceQuarterly, 2(1), 5-61.
30. Kampeza, M., & Ravanis, K. (2012). Children’s understanding of the Earth’s shape: An instructional approach in early education. Skholê, 17, 115-120.
31. Kandemir, M. A. (2024). İlkokul dördüncü sınıf öğrencilerinin erime ve çözünme kavramlarına yönelik bilgi yapılarının kavramsal değişim teorilerine göre analizi [Yayımlanmamış doktora tezi]. Ondokuz Mayıs Üniversitesi.
32. Karasar, N. (2011). Bilimsel araştırma yöntemi. Nobel Akademik Yayıncılık.
33. Karip, E. (2015). Ölçme ve değerlendirme. Pegem Akademi Yayıncılık.
34. Kayhan, C. H. (2010). Model ve zihinsel modeller. Erzincan Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 2(3), 407-422.
35. Khishfe, R. (2024). Nature of science conceptions and argumentation skills in different socioscientific contexts. International Journal of Science Education, 46(11), 1-26. https://doi.org/10.1080/0 9500693.2024.2368690
36. Millî Eğitim Bakanlığı (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı. MEB Yayınları.
37. Lawson, A. E. (1995). Science teaching and the development of thinking. Wadsworth Publishing.
38. Lawson, A. E., Alkhoury, S., Benford, R., Clark, B. R., & Falconer, K. A. (2000). What kinds of scientific concepts exists? Concept construction and intellectual development in college biology. Journal of Research in Science Teaching, 37(9), 996-1018.
39. Leiser, D. (2001). Scattered naive theories: Why the human mind is isomorphic to the Internet web. New Ideas inPsychology, 19(3), 175-202.
40. Lin, J. W., Yen, M. H., Liang, J. C., Chiu, M. H., & Guo, C. J. (2016). Examining the factors that influence students’ science learning processes and their learning outcomes: 30 years of conceptual change research. Eurasia Journal of Mathematics, Science ve Technology Education, 12(9), 2617-2646.
41. Miles, M. B., & Huberman, A.M. (1994). Qualitative data analysis: An expanded sourcebook. SAGE Publications.
42. Nadelson, L., S., Heddy, B., C, Jones, S., Taasoobshirazi, G., & Johnson, M. (2018). Conceptual change in science teaching and learning: Introducing the dynamic model of conceptual change. International Journal of Educational Psychology, 7(2), 151-195. https://doi. org/10.17583/ijep.2018.3349
43. Özdemir, G. (2007). Öğrencilerin kuvvet kavramına ilişkin bilgi yapılarının bir analizi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 8(14), 37-54.
44. Özdemir, G., & Clark, D. B. (2007). An overview of conceptual change theories. Eurasia Journal of Mathematics, Science ve Technology Education, 3(4), 351-361.
45. Özdemir, A., M., & Dindar, H. (2013). İlköğretim fen ve teknoloji dersinde kavramsal değişim yaklaşımının, öğrencilerin duyuşsal özellikleri üzerine etkisi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 33(1), 95-107.
46. Özdemir, M. (2018). Ortaokul öğrencilerinin buharlaşma ve kaynama kavramlarına ilişkin bilgi yapılarının analizi [Yayımlanmamış yüksek lisans tezi]. Ömer Halisdemir Üniversitesi.
47. Özer, F., & Doğan, N. (2024). Fen kavramlarının anlamlı öğrenimine yönelik yenilikçi bir yaklaşım: Modüler fen bilimleri öğretiminin kavram öğrenimine etkisi. Marmara Üniversitesi Atatürk Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 59(59), 142-160. https://doi.org/10.15285/ maruaebd.1335860
48. Özmen, H., & Karamustafaoğlu, O. (Ed.). (2019). Eğitimde araştırma yöntemleri. Pegem Akademi.
49. Özgül, S. G., Akman, B., & M. Saçkes (2018). Çocukların Dünya’nın şekli ve gece-gündüz kavramlarına yönelik zihinsel modelleri. E-Uluslararası Eğitim Araştırmaları Dergisi, 9(1), 66-82. https://doi.org/10.19160/ijer.379293
50. Øyehaug, A. B., & Holt, A. (2013). Students’ understanding of the nature of matter and chemical reactions-a longitudinal study of conceptual restructuring. Chemistry Education Research and Practice, (14), 450-467. https://doi.org/10.1039/C3RP00027C
51. Parnafes, O. (2012). Developing explanations and developing understanding: Students explain the phases of the moon using visual representations. Cognition and Instruction, 30(4), 359-403. https://doi.org/10.1080/07370008.2012.716885
52. Ramesh, M., Victor, S. R., & Nagaraju, M. T. V. (2020). Misconceptions in certain science concepts among tribal students. An International Bilingual Peer Reviewed Refereed Research Journal, 10(40), 24-28.
53. Rittle-Johnson, B., & Star, J. R. (2009). Compared with what? The effects of different comparisons on conceptual knowledge and procedural flexibility for equation solving. Journal of Educational Psychology, 101(3), 529.
54. Saçkes, M., & Korkmaz, H. İ. (2015). Anaokulu çocuklarının Dünya’nın şekline ilişkin zihinsel modelleri. İlköğretim Online, 14(2), 734-743.
55. Seçer, İ. (2018). Psikolojik test geliştirme ve uyarlama süreci. Anı Yayıncılık.
56. Şen, Ş., ve Yılmaz, A. (2012). Erime ve çözünmeyle ilgili kavram yanılgılarının ontoloji temelinde İncelenmesi. Amasya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 1(1), 54-72.
57. Sherin, B. L., Krakowski, M., & Lee, V. R. (2012). Some assembly required: How scientific explanations are constructed during clinical interviews. Journal of Research in Science Teaching, 49(2), 166-198. https://doi.org/10.1002/tea.20455
58. Sikorski, T. (2012). Developing an alternative perspective on coherence seeking in science classrooms [Unpublished doctoral dissertation]. University of Maryland.
59. Smith III, J. P., diSessa, A. A., & Roschelle, J. (1994). Misconceptions reconceived: A constructivist analysis of knowledge in transition. The Journal of the Learning Sciences, 3(2), 115-163. https://doi.org/10.1207/s15327809jls0302_1
60. Smith, C. L., Wiser, M., Anderson, C. W., & Krajcik, J. (2006). Implications of research on children’s learning for standards and assessment: A Proposed learning progression for matter and the atomic-molecular theory. Measurement: Interdisciplinary Research and Perspectives, 4(1- 2), 1-98. https://doi.org/10.1080/15366367.2006.9678570
61. Sözcü, U., Kıldan, A. O., Aydınözü, D., & İbret, B. Ü. (2016). Bilimsellik değerine ilişkin zihinsel modellerin değişiminin çeşitli değişkenler açısından incelenmesi. Cumhuriyet International Journal of Education, 5(2), 9-22.
62. Sözcü, U., & Aydınözü, D. (2018). 7. sınıf öğrencilerinin bilimsellik değerine ilişkin zihinsel modellerindeki değişim. Kastamonu Education Journal, 26(2), 589-597. http://doi. org/10.24106/kefdergi.389882
63. Stamovlasis, D., Papageorgio, G., & Tsitsipis, G. (2013). The coherent versus fragmented knowledge hypotheses for the structure of matter: An investigation with a robust statistical methodology. Chemistry Education Research and Practice, 14, 485-495. https://doi.org/10.1039/ C3RP00004D
64. Taşpınar, M. (2017). Sosyal bilimlerde SPSS uygulamalı nicel veri analizi. Pegem Akademi Yayıncılık.
65. Taş, M. A., & Karataş, M. K. (2012). Öğretim hedefleri ünitesindeki bilişsel alanda davranışsal amaç kavramının öğretiminde sunulan örneklerin çeşitliliğinin değerlendirilmesi. Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 10(3), 541-583.
66. Turceotte, S. (2012). Computer-supported collobrative inquiry on buoyancy: A discourse analysis supporting the “pieces” position on conceptual change. Journal of Science Education, 21(6), 808-825. https://doi.org/10.1007/s10956-012-9360-7
67. Vamvakoussi, X. (2017). Using analogies to facilitate conceptual change in mathematics learning. ZDM, 49(4), 497–507. https://doi.org/10.1007/s11858-017-0857-5
68. Vosniadou, S., & Brewer, W. F. (1992). Mental models of the earth: A study of conceptual change in childhood. Cognitive Psychology, 24, 535-585. https://doi.org/10.1016/0010- 0285(92)90018-W
69. Vosniadou, S., Ioannides, C., Dimitrakopoulou, A., & Papademetriou, E. (2001). Designing learning environments to promote conceptual change in science. Learning and Instruction, 11, 381– 419.
70. Vosniadou, S. (2003). Exploring the relationships between conceptual change and intentional learning. In G. M. Sinatra & P. R. Pintrich (Eds.), Intentional conceptual change (pp. 377– 406). Lawrence Erlbaum Associates.
71. Vosniadou, S. (2012). Reframing the classical approach to conceptual change: Preconceptions, misconceptions and synthetic models. In Fraser B., Tobin K., & McRobbie C. (Eds.) Second international handbook of science education. springer international handbooks of education (pp.119-130). Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9041-710
72. Vosniadou, S., & Skopeliti, I. (2014). Conceptual change from the framework theory side of the fence. Science ve Education, 23(7), 1427-1445.
73. Vosniadou, S. (2019). The development of students’ understanding of science. Frontiers in Education, 4(32), 1-6. https://doi.org/10.3389/feduc.2019.00032
74. Vosniadou, S., Lawson, M. J., Wyra, M., Van Deur, P., Jeffries, D., & Darmawan, I. G. N. (2020). Pre serviceteachers’beliefs about learning and teaching and about the self-regulation of learning: A conceptual change perspective. International Journal of Educational Research, 99, 101495. https://doi.org/10.1016/j.ijer.2019.101495
75. Yağbasan, R., & Gülçiçek, Ç. (2003). Fen öğretiminde kavram yanılgılarının karakteristiklerinin tanımlanması. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 1(13), 102-120.
76. Yolcu, H., Karamustafaoğlu, S., & Karamustafaoğlu, O. (2021). Fen bilimleri eğitiminde kavram öğretimi yöntemlerine dayalı rehber materyal tasarımı: Kuvvet ve hareket. Turkish Journal of Primary Education, 6(2), 126-156. https://doi.org/10.52797/tujped.976198
77. Yüzbaşıoğlu, M. K., & Kurnaz, M. A. (2020). Ses hakkında öğrenci zihinsel modellerinin belirlenmesi. Anadolu Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi,4(3), 254-275. https://doi.org/10.34056/ aujef.56197.687236
78. Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2016). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Seçkin Yayıncılık.