Investigation of High School Students’ and Teacher Candidates’ Explanations Regarding Atmospheric Pressure, Factors Affecting It and Related Daily Life Problems

Abstract

Students should have basic information about science topics which are abstract in general and should construct concepts correctly associating with each other in order to better understand the science subjects. Atmospheric pressure is one of these issues so students should know many concepts and should relate them in order to well understand atmospheric pressure. Unless these relationships are well established, students will have difficulty in grasping theoretical subjects, understanding the problems associated with everyday life and explaining these events scientifically. Therefore, in this study, it was aimed to determine high school students’ and teacher candidates’ explanations of atmospheric pressure, factors affecting it and related daily life problems and to what extend explanations of high school students and teacher candidates differ. The research was carried out with a survey method. Participants of the research are senior high school students and senior science, chemistry and physics teacher candidates. A form containing one open-ended and eight two-tiered questions, was used as data collection tool. The results of the study showed that participants were often inadequate to explain the concept of atmospheric pressure, the factors that affected it and the associated events, and there were significant and numerous mistakes in participants descriptions that are in conflict with scientific knowledge. In addition, in terms of education levels and majors, there were no significant differences in correct answer rates of the questions.

Keywords

• Atmospheric pressure,air pressure,conceptual understanding,daily life problems

Lise Öğrencilerinin ve Öğretmen Adaylarının Atmosfer Basıncını Etkileyen Faktörleri ve İlişkili Günlük Hayat Problemlerini Açıklayabilme Durumlarının İncelenmesi

Öz

Öğrencilerin, soyut kavramların yoğun olduğu fen konularını iyi anlaması için konuyla ilgili temel bilgileri çok iyi kavraması ve birbirleri ile ilişkilendirilerek doğru bir biçimde yapılandırması gerekir. Açık hava basıncı bu konulardan birisidir ve anlaşılabilmesi için öğrencilerin çok sayıda kavramı iyi bilmesi ve bunları ilişkilendirebilmesi gerekir. Bu ilişkiler iyi kurulmadığı takdirde öğrenciler konuyu teorik olarak kavramada, ilişkili günlük hayat problemlerini anlamada ve bu olayları bilimsel olarak açıklamada zorluk yaşayacaklardır. Bu nedenle bu çalışmada lise öğrencilerinin ve öğretmen adaylarının atmosfer basıncını, onu etkileyen faktörleri ve ilişkili günlük hayat problemlerini açıklayabilme durumlarının belirlenmesi ve lise öğrencileri, fen bilimleri, kimya ve fizik öğretmen adaylarının konuya ilişkin açıklama ve tanımlarının ne ölçüde farklılaştığının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda araştırma, genel tarama modellerinden tekil tarama modeli ile yürütülmüştür. Araştırmanın katılımcılarını lise, fen bilgisi öğretmenliği, kimya ve fizik öğretmenliği son sınıf öğrencileri oluşturmaktadır. Araştırmada veri toplama aracı olarak bir adet açık uçlu ve sekiz adet iki aşamalı soru içeren bir form kullanılmıştır. Araştırmanın sonuçları katılımcıların açık hava basıncını, onu etkileyen unsurları ve ilişkili olayları açıklamakta çoğunlukla yetersiz kaldıklarını ve açıklamalarında bilimsel bilgiler ile çelişen önemli düzeyde ve çok sayıda hatanın bulunduğunu göstermiştir. Ayrıca, katılımcıların eğitim seviyeleri ve alanlarına göre soruları doğru yanıtlama oranlarının önemli ölçüde farklılaşmadığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• açık hava basıncı,kavramsal anlama,günlük hayat problemleri,Atmosfer basıncı,günlük hayat problemleri

References

1. Abraham, M. R., Grzybowski, E. B., Renner, J. W., ve Marek, E. A. (1992). Understandings and misunderstandings of eighth graders of five chemistry concepts found in textbooks. Journal of Research in Science Teaching, 29, 105–120.
2. Akbas, Y., ve Gencturk, E. (2011). The effect of conceptual change approach to eliminate 9th grade high school students' misconceptions about air pressure. Educational Sciences: Theory and Practice, 11(4), 2217-2222.
3. Akbaş, Y., ve Uzunöz, A. (2013). Ortaöğretim dokuzuncu sınıf öğrencilerinin nem kavramıyla ilgili yanılgılarını gidermede kavramsal değişim yaklaşımının etkililiği. Kastamonu Eğitim Dergisi, 21(2), 523-542.
4. Aksoy, B. (2003). Deney yöntemi ile atmosfer basıncı konusunun öğretimi üzerine bir model. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 23(3), 207-226.
5. Akşit, F. (2011). Atmosfer basıncı konusunun deney yöntemi ile öğretimi. e-Journal of New World Sciences Academy EducationSciences, 6(3), 2210-2228.
6. Aron, R. H., Francek, M. A., Nelson, B. D., ve Bisart, W. J. (1994). Atmospheric misconceptions. Science Teacher, 61(1), 30–33.
7. Ayas, A., Çepni, S., ve Akdeniz, A.R. (1993). Development of the Turkish secondary science education. Science Education, 77(4), 440-443.
8. Ayas, A., Karataş, Ö. F., ve Coştu, B. (2003). Kavram öğretiminde çalışma yapraklarının kullanılması. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 2(14), 33-48.

9. Barke, H. D., Hazari, A., ve Yitbarek, S. (2009). Misconceptions in chemistry: Addressing perceptions in chemical education by Springer-Verlag, Berlin, Germany, s.294.
10. Basca, B. B., ve Grotzer, T. A. (2001). Focusing on the nature of causality in a unit on pressure: How does it affect student understanding? Presented at the American Educational Research Association (AERA) Seattle.
11. Bayram, H., Sökmen, N., ve Savcı, H. (1997). Temel fen kavramlarının anlaşılma düzeyinin saptanması, Marmara Üniversitesi Atatürk Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 9,89-100.
12. Besson, U. (2004). Students’ conceptions of fluids. International Journal of Science Education, 26(14), 1683–1714.
13. Beşoluk, Ş., ve Önder, İ. (2010). Öğretmen adaylarının öğrenme yaklaşımları, öğrenme stilleri ve eleştirel düşünme eğilimlerinin incelenmesi. İlköğretim Online, 9(2), 679-693.
14. Birinci-Konur, K., ve Ayas, A. (2010). Sınıf öğretmeni adaylarının gazlarda sıcaklık-hacim-basınç ilişkisini anlama seviyeleri, Türk Fen Eğitimi Dergisi,7(3), 128-142.
15. Bodner, G. M. (1991). I have found you an argument: The conceptual knowledge of beginning chemistry graduate students. J. Chem. Educ, 68(5), 385.
16. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., ve Brunauer, L. S. (1994). Chemistry: the central science , 8 (7 th edition). Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall.
17. Bueche, F. J., ve Jerde, D. A. (2003). Fizik ilkeleri-I (Çev. Ed.: K. Çolakoğlu), Düzeltilmiş ikinci Türkçe Baskı. Ankara: Palme Yayıncılık.
18. de Berg, K. C. (1989). The emergence of quantification in the pressure–volume relationship for gases: A textbook analysis. Science Education, 73(2), 115-134.
19. de Berg, K. C. (1995). Revisiting the pressure-volume law in history-what can it teach us about the emergence of mathematical relationships in science? Science ve Education, 4(1), 47-64.
20. De Jong, O., ve Talanquer, V. (2015). Why is it relevant to learn the big ıdeas in chemistry at school? In Relevant Chemistry Education (pp. 11-31). SensePublishers.
21. Demircioğlu, G., Tütüncü, G., ve Demircioğlu, H. (2016). Lise 10. sınıf öğrencilerinin gazlar konusuna yönelik anlama düzeyleri ve belirlenen alternatif fikirler. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 5(3), 62-70.
22. Doymuş, K., Canpolat, N., Bayrakçeken, S. ve Gürses, A. (1998). Üniversite kimya bölümü öğrencilerinin bazı kimya kavramlarını anlama düzeyleri. III. Ulusal Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu, KTÜ Fatih Eğitim Fakültesi, Trabzon.
23. Fassoulopoulos, G., Kariotoglou, P., ve Koumaras, P. (2003). Consistent and inconsistent pupils’ reasoning about intensive quantities: The case of density and pressure. Research in Science Education, 33, 71–87.
24. Gabel, D. (1999). Improving teaching and learning through chemistry education research: A look to the future. J. Chem. Educ, 76(4), 548.
25. Gettys, W. E., Keller, F. J., ve Skove, M. J. (1995). Fizik 1. İstanbul: Literatür yayıncılık.
26. Hacioglu, Y., Durukan, U. G., ve Cigdem, S. A. H. I. (2016). What do science teacher candidates know about measuring ınstruments and units?. Eurasian Journal of Educational Research, 16(64), 287-306.
27. Jacobson, M. Z. (2005). Fundamentals of atmospheric modeling (Second Edition). Cambridge university press, UK.
28. Karasar, N. (2012). Bilimsel araştırma yöntemi (24. Baskı). Ankara: Nobel Yayın Dağıtım
29. Kariotoglou, P. ve Psillos, D. (1993). Pupils' pressure models and their implications for instruction. Research in Science ve Technological Education, 11(1), 95-108.
30. Koç, Y. (2014). Fen eğitimi öğrencilerinin gazların dağılımını mikro boyutta anlama düzeyleri. e-kafkas eğitim araştırmaları dergisi, 1(1), 40-48.
31. Leite, L., ve Afonso, A. (2004). Forms of reasoning used by prospective physical sciences teachers when explaining and predicting natural phenomena: the case of air pressure. Canadian Journal of Math, Science ve Technology Education, 4(2), 169-191.
32. Lin H. S., Cheng H. J. ve Lawrenz F., (2000), The assessment of students and teachers’ understanding of gas laws. Journal of Chemical Education, 77(2), 235–238.
33. Mandrikas, A., Skordoulis, C., ve Halkia, K. (2013). Pre-service elementary teachers' conceptions about wind. International Journal of Science Education, 35(11), 1902-1924.
34. Mas, C. J., Perez, J. H., ve Harris, H. H. (1987). Parallels between adolescents’ conception of gases and the history of chemistry. Journal of Chemical Education, 64(7), 616- 618.
35. Mortimer, C. E. (1979). Chemistry–A Conceptual Approach, 4th ed. New York: D. Van Nostrand Co.
36. Nakiboğlu, C., ve Özkılıç-Arık, R. (2006). 4. Sınıf öğrencilerinin “gazlar” ile ilgili kavram yanılgılarının v-diyagramı kullanılarak belirlenmesi. Yeditepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, Edu7, 1(2).
37. Nakiboğlu, C., ve Poyraz, E. H. (2004). An analysis of Turkish high school chemistry textbooks’ questions related to “gas laws” according to Bloom’s taxonomy. International Aegean Physical Chemistry Days, 7-10.
38. Nas, S. E., ve Çepni, S. (2016). Rehber materyallerin öğrencilerin olayları nedenleri ile açıklamaları üzerine etkisi:“Madde ve ısı” örneği. Alan Eğitimi Araştırmaları Dergisi, 2(1), 27-42.
39. Nelson, B. D., Aron, R. H., ve Francek, M. A. (1992). Clarification of selected misconceptions in physical geography. Journal of Geography, 91(2), 76-80.
40. Novick, S., ve Nussbaum, J. (1978) Junior high school pupils’ understanding of the particulate nature of matter: An interview study. Science Education, 62, 273–281.
41. Nurrenbern, S. C., ve Pickering, M. (1987). Concept learning versus problem solving: Is there a difference? J. Chem. Educ, 64(6), 508.
42. Önder, İ., ve Beşoluk, Ş. (2010). Düzenlenmiş iki faktörlü çalışma süreci ölçeği’nin (R-SPQ-2F) Türkçeye uyarlanması. Eğitim ve Bilim, 35(157), 55-67.
43. Önen, F. (2005). İlköğretimde basınç konusunda öğrencilerin sahip olduğu kavram yanılgılarının yapılandırmacı yaklaşım ile giderilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
44. Özmen, H., Ayas, A., ve Coştu, B. (2002). Fen bilgisi öğretmen adaylarının maddenin tanecikli yapısı hakkındaki anlama seviyelerinin ve yanılgılarının belirlenmesi. Kuram ve Uygulamada Eğitim Bilimleri, 2(2), 507-529.
45. Pabuçcu, A. (2016). Fen bilgisi öğretmen adaylarının gaz basıncıyla ilgili bilgilerini günlük hayatla ilişkilendirebilme seviyeleri. Turkiye Kimya Dernegi Dergisi, Kisim C: Kimya Egitimi, 1(2), 1-24.
46. Papadimitriou, V., ve Londridou, P. (2001). A cross-age study of pupils’ conceptions concerning the movement of air masses in the Troposphere. Proceedings of the 1st IOSTE Symposium of Southern Europe Science and Technology Education: Preparing Future Citizens, Paralimni, Cyprus, April 29–May 2, 2001, (pp. 358–368). Pidwirny, M. (2016). Understanding Physical Geography (Chapter 7). Our Planet Earth Publishing, Canada.
47. Polito, E., Tanner, K. D., ve Monteverdi, J. P. (2008). Assessing middle school and college students' conceptions about tornadoes and other weather phenomena. In Proceedings of the 24th Conference on Severe Local Storms (pp. 26-30).
48. Psillos, D., ve Kariotoglou, P. (1999). Teaching fluids: Intended knowledge and students’ actual conceptual evolution. International Journal of Science Education, 21(1), 17–38.
49. Raghavan, K., Sartoris, M. L. ve Glaser, R. (1998). Why does it go up? The impact of the MARS curriculum as revealed through changes in student explanations of a helium balloon. Journal of Research in Science Teaching, 35(5), 547–567.
50. Sadıç, A. (2017). Açık hava basıncı konusunun öğretiminde kullanılabilecek örnek tahmin-gözlem-açıklama etkinlikleri. Journal of Inquiry Based Activities, 6(2), 63-79.
51. Savec, V. F., Sajovic, I., ve Wissiak Grm, K. S. (2009). Action research to promote the formation of linkages by chemistry students between the macro, submicro, and symbolic representational levels. Multiple representations in chemical education, 309-331.
52. Sere, M. G. (1982). A study of some frameworks used by pupils aged 11 to 13 years in the interpretation of air pressure. International Journal of Science Education, 4(3), 299-309.
53. Stavy, R. (1988). Children’s conceptions of gas. International Journal of Science Education, 10(5), 553–560.
54. Şahin, C. (2001). Türkiye’ de coğrafya öğretimi. Ankara: Gündüz Eğitim ve Yayıncılık.
55. Şahin, Ç., ve Çepni, S. (2012). 5E öğretim modeline dayalı öğretimin öğrencilerin gaz basıncı ile ilgili kavramsal anlamalarına etkisi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 6(1), 220-264.
56. Taylor, N., ve Lucas, K.B. (2000). Implementing and evaluating a sequence of instruction on gaseous pressure with pre-service primary school student teachers. Australian Science Teachers Journal, 46(4), 9-34.
57. Treagust, D. F., ve Chandrasegaran, A. L. (2009). The efficacy of an alternative instructional programme designed to enhance secondary students’ competence in the triplet relationship. Multiple representations in chemical education, 151-168.
58. Tytler, R. (1998). The nature of students’ informal science conceptions. International Journal of Science Education, 20(8), 901-927.
59. Wallace, J. M., ve Hobbs, P. V. (2006). Atmospheric science: an introductory survey (Vol. 92). Academic press.
60. Yalçınkaya, E., ve Boz, Y. (2015). The effect of case-based instruction on 10th grade students’ understanding of gas concepts. Chemistry Education Research and Practice, 16, 104-120.
61. Yıldırım, N., Kurt, S., ve Ayas, A. (2011). The effect of the worksheets on students achievement in teaching the subject the factors of effects on chemical equilibrium. Journal of Turkish Science Education, 8(3), 44-58.