The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter

DOYMUŞ, Kemal; ŞİMŞEK, Ümit; Karaçöp, Ataman

The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter

Kemal DOYMUŞ, (Atatürk Üniversitesi, Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi, Erzurum, Türkiye)

Ümit ŞİMŞEK, (Atatürk Üniversitesi, Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi, Erzurum, Türkiye)

Ataman KARAÇÖP (Atatürk Üniversitesi, Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi, Erzurum, Türkiye)

Eurasian Journal of Educational Research

3 1

Yıl: 2009 Cilt: 0 Sayı: 36 Sayfa Aralığı: 109 - 128 Metin Dili: İngilizce İndeks Tarihi: 29-07-2022

The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter

Öz:

Problem Durumu: Kimya eğitimi alan üniversite birinci sınıf öğrencilerinin çoğu kimya konularını makroskobik ve sembolik seviyelere nazaran mikroskobik seviyede anlamada zorluk çekmektedirler. Bu üç anlama seviyesi; 1) madde enerji ve doğa olayları gibi olguların anlaşıldığı makroskobik seviye, 2) molekül, atom, iyonlar ve buna benzer olguların anlaşıldığı mikroskobik seviye ve 3) formüller, eşitlikler ve iyon hareketleri gibi olguların anlaşıldığı sembolik seviye olarak ifade edilmektedir. Önemli olan bir husus bu üç seviyede öğrenmenin nasıl gerçekleştirileceği problemidir. Bu çalışmada, görsel modellerin kullanıldığı bilgisayar animasyonları ve öğrenci merkezli yöntemlerinden biri olan işbirlikli öğrenme metodunun öğrencilerin üniversite kimya eğitiminde maddenin halleri konusunu makro, mikro ve sembolik sevide anlamalarına nasıl bir etki yapacağı araştırılmıştır. Araştırmanın Amacı: Bu çalışmanın amacı, üniversite birinci sınıf öğrencilerinin maddenin halleri konusunu mikro, makro ve sembolik seviyelerde anlamaları üzerine bilgisayar animasyonları ve işbirlikli öğrenme metotlarının etkilerini belirlemektir. Araştırmanın Yöntemi: Bu araştırmanın örneklemini 2006–2007 akademik yılında genel kimya dersini alan üç farklı sınıftaki toplam 64 fen bilgisi öğretmenliği birinci sınıf öğrencisi oluşturmuştur. Bu sınıflarda biri işbirlikli öğrenme metodunun uygulandığı işbirlikli grup, ikincisi bilgisayar animasyonları tekniğinin uygulandığı animasyon grubu ve üçüncüsü geleneksel öğretimin uygulandığı kontrol grubu olarak belirlenmiştir. Animasyon grubuna gösterilmek üzere ünite konularıyla ilgili hazırlanan bilgisayar animasyonları, dersin işleniş basamağında her bir animasyon iki dakikalık zaman içerecek şekilde sunulmuştur. Animasyon gösteriminin ardından konu ile ilgili sınıf tartışmaları yapılmış öğrencilerin yanlış ve eksik anlamaları olduğu durumlarda animasyonlar tekrar gösterilerek bu eksiklikleri giderici çalışmalar yapılmıştır. İşbirlikli öğrenme yönteminin uygulandığı sınıf 4-5 öğrenciden oluşan 5 heterojen gruba ayrıldı. Her gruba ilgili ünitenin konuları dağıtıldı. Gruplar konularını sınıf içerisinde ve sınıf dışarısında yapmış oldukları çalışmalarla hazırladılar. Hazırlıklar tamamlandıktan sonra her grup sınıf içerisinde 35 dakikalık sunum ve 15 dakikalık tartışma şeklinde sunumlarını tamamladılar. Kontrol grubunda ise ünite ile ilgili hazırlanan ders materyali doğrultusunda öğretmen sunumu soru-cevap vb. tekniklerin kullanıldığı geleneksel öğretim yöntemine göre ders işlendi. Çalışma bütün gruplarda üç haftalık süre zarfında yürütülmüştür. Araştırmada veri toplama aracı olarak Maddenin Halleri Testi (MHT), Ders Testi (DT) ve Mantıksal Düşünme Testi (MDT) kullanılmıştır. MDT, uygulamaya katılan öğrencilerin mantıksal düşünme düzeylerini tespit etmek amacıyla uygulanmıştır. Mantıksal düşünmenin dört alt boyutu ifade edilmektedir. MDT bu alt boyutları içine alan sekiz sorudan oluşmuştur ve değerlendirilirken doğru cevaplar 1 ve yanlış cevaplar 0(sıfır) puan olarak alınmıştır. MHT, öğrencilerin maddenin halleri, bileşikler ve bağ yapılarına ilişkin soruları mikro seviyede çizimler yaparak göstermelerini içeren bir testtir. Bu testin puanlaması; mikro seviyede anlama puanları olarak değerlendirilmiştir. Puanlamada mikro seviyede memnun edici anlama puanlarına 1 puan verilmiş ve diğer cevap türleri puanlamaya alınmamıştır. Mikro seviye deki puanlar; moleküller, atomlar, iyonlar gibi terimlere verilen cevaplarından elde edilmiştir. DT, öğrencilerin maddenin halleri konusundaki makro ve sembolik (mikro seviyede olmayan) seviyedeki anlamalarını tespit etmek için kullanılmıştır. Bu test çoktan seçmeli 15 sorudan oluşturulmuştur. Testin güvenirliğini belirlemek için daha önce maddenin halleri ünitesini görmüş olan öğrenci grubuna test uygulanmış ve güvenirlik katsayısı 0,69 olarak bulunmuştur. Test sonuçları değerlendirilirken her bir sorunun doğru cevabı 5 puan olarak değerlendirilmiştir. Araştırma gruplarının DT ve MHT’den elde edilen puanları için tek yönlü kovaryans (ANCOVA) analizi kullanılmıştır. Araştırmanın Bulguları Mantıksal düşünme testinden elde edilen puanlara ait tek yönlü varyans (ANOVA) analizi sonuçları, kontrol, animasyon ve işbirlikli grupların mantıksal düşünme puanları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık olmadığını göstermiştir. Bulgular araştırmaya katılan öğrencilerin mantıksal düşünme bakımından benzer özelliklere sahip oldukları varsayımını desteklemektedir. Maddenin halleri testinden elde edilen puanlara ait tek yönlü kovaryans (ANCOVA) analizi sonuçlarından, animasyon ve işbirlikli gruplardaki öğrencilerin kontrol grubuna göre daha yüksek mikro seviyede anlama puanlarına sahip oldukları bulunmuştur. Bununla birlikte maddenin halleri konusundaki mikro seviyede olmayan (makro ve sembolik seviyede) anlamalar bakımından araştırma grupları arasında anlamlı bir farklılık olmadığı tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular hem bilgisayar animasyonlarının hem de işbirlikli öğrenmenin mikro seviyede anlamalar üzerinde önemli etkisinin olduğunu göstermiştir. Araştırmanın Sonuçları ve Öneriler: Bu araştırma mikro seviyede gösterimler içeren bilgisayar animasyonları ile öğretimin öğretmen sunumuna dayalı geleneksel öğretime göre öğrencilerin kimya konularını mikro seviyede anlamalarını sağlamada daha etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Bununla birlikte bu çalışma, küçük grup çalışmalarına dayalı işbirlikli öğrenme yönteminin de öğrencilerin maddenin halleri konusunu mikro seviyede anlamalarını ve zihinsel modeller oluşturmalarını sağladığını ortaya koymuştur. Ayrıca öğretmen sunumuna dayalı geleneksel öğretim yönteminin öğrencilerin maddenin halleri konusunu makro ve sembolik seviyede anlamalarını sağlamada işbirlikli öğrenme ve bilgisayar animasyonları ile öğretim kadar etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Öğretmenler işbirlikli öğrenme aktivitelerini destekler ve kullanır iseler, öğrencilerin mikro seviyede anlama güçlüklerini önleyebilirler. Bu sayede etkili

Anahtar Kelime: test of logical thinking(tolt) makro level collaborative learning state of matter states matter test(smt) micro teaching computer animations chemistry course science teachers course exam (ce)

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

Adadan, E. (2006). Promoting high school students' conceptual understandings of the particulate nature of matter through multiple representations, Unpublished Doctoral Dissertation, The Ohio State University.
Barnea, N. & Dori, Y. J. (1996). Computerized molecular modeling as a tool to improve chemistry teaching, Journal of Chemical Information and Computer Sciences, 36 (6), 629–636.
Bearison, D. J., Magzomes, S., & Filardo, E. K. (1986). Socio-cognitive conflict and cognitive growth in young children, Merrill-Polmer Quarterly, 32 (1), 51-72.
Benson, D.L., Wittrock, M.C., & Bauer, M.E. (1993). Students’ preconceptions of the nature of gases, Journal of Research in Science Teaching, 30 (6), 587–597.
Ben-Zvi, R., Eylon, B., & Silberstein, J. (1988). Theories, principles and laws, Education in Chemistry, 25 (1), 89–92.
Bowen, C. W. (2000). A Quantitative Literature Review of Cooperative Learning Effects on High School and College Chemistry Achievement, Journal of Chemical Education, 77 (1), 116-119.
Creswell, J. W. (2003). Research design qualitative, quantitative, and mixed method approaches (2nd ed.), Thousand Oaks, CA: Sage.
Doymus, K. (2008). Teaching chemical equilibrium with the jigsaw technique. Research in Science Education, 26 (1), 47-57.
Ebenezer, J. V. (2001). A hypermedia environment to explore and negotiate students’ conceptions: Animation of the solution process of table salt, Journal of Science Education and Technology, 10 (1), 73-92.
Eilks, I. (2005). Experiences and reflections about teaching atomic structure in a jigsaw classroom in lower secondary school chemistry lessons, Journal of Chemical Education, 82 (2), 313-319.
Fleming, S. A., Hart, G. R., & Savage, P. B. (2000). Molecular orbital animations for organic chemistry, Journal of Chemical Education, 77 (6), 790-793.
Friedel, A.W. & Maloney, D.P. (1992). An exploratory, classroom-based investigation of students’ difficulties with subscripts in chemical formulas, Science Education, 76 (1), 65–78.
Gabel, D. L. (1993). Use of the particle nature of matter in developing conceptional understanding. Journal of Chemical Education, 70 (3), 193-194.
Gilbert, J. K. (2005). Visualization in science education, Netherlands: Springer.
Gillies, R, M. (2006). Teachers' and students' verbal behaviors during cooperative and smallgroup learning, British Journal of Educational Psychology, 76 (2), 271-287.
Graves, A. P. (1998). An investigation comparing traditional recitation instruction to computer tutorials which combine 3-D animation with varying levels of visual complexity, including digital video in teaching various chemistry topics, Unpublished Doctoral Dissertation, The University of Oklahoma Graduate College, Norman, Oklahoma.
Greca, I.M. & Moreira, M.A. (2000). Mental models, conceptual models, and modeling, International Journal of Science Education, 22 (1), 1-11.
Haidar, A.H. & Abraham, M.R. (1991). A comparison of applied and theoretical knowledge of concepts based on the particulate nature of matter, Journal of Research in Science Teaching, 28 (8), 919–938
Harwood, W. S. & McMahon, M. M. (1997). Effects of integrated video media on student achievement and attitudes in high school chemistry, Journal of Research in Science Teaching, 34 (8), 617-631.
Hennessy, D. & Evans, R. (2006). Small-group learning in the community college classroom, The Community College Enterprise, 12 (1), 93-109.
Johnson, D.W. & Johnson, R.T. (1999). Making cooperative learning work, Theory Into Practice, 38 (2), 67-73.
Johnstone, A.H. (1991). Why is science difficult to learn? Things are seldom what they seem, Journal of Computer Assisted Instruction, 7 (1), 75–83.
Johnstone, A.H. (1993). The development of chemistry teaching: A changing response to changing demand, Journal of Chemical Education, 70 (9), 701–705.
Lin, E. (2006). Learning in the science classroom, The Science Teacher, 73 (1), 35-39.
Maloof, J. & White, K. B. V. (2005). Team study training in the college biology laboratory, Journal of Biological Education, 39 (3), 120-124.
Novak, J. D. (2002). Meaningful learning. The essential factor for conceptual change in limited or inappropriate prepositional hierarchies loading to empowerment of learners, Science Education, 86 (4), 548-571.
Sanger, M. J., Phelps, A. J., & Fienhold, J. (2000). Using a computer animation to improve students’ conceptual understanding of a can-crushing demonstration, Journal of Chemical Education, 77 (11), 1517–1520.
Sanger, M.J. & Badger, S.M., (2001). Using computer-based visualization strategies to improve students’ understanding of molecular polarity and miscibility, Journal of Chemical Education, 78 (10), 1412-1416.
Shubbar, K. E. (1990). Learning the visualization of rotations in diagrams of three dimensional structures,, Research in Science & Technological Education, 8 (2), 145-155.
Siegel, C. (2005). Implementing a research-based model of cooperative learning, The Journal of Educational Research, 98 (6), 339-351.
Theall, R. M. (2003). The effectiveness of computer-generated 3D animations in inquiry chemistry laboratory, Unpublished Doctoral Dissertation, Arizona State University.
Tobin, K. & Capie, W. (1981). The development and validation of a group test of logical thinking, Educational and Psychological Measurement, 41 (2), 413-423.
Treagust, D.F., Chittleborough, G., & Mamiala, T.L. (2003). The role of submicroscopic and symbolic representations in chemical explanations, International Journal of Science Education, 25 (11), 1353–1368.
Williamson, V. M. & Abraham, M. R. (1995). The effects of computer animation on particulate mental models of college chemistry students, Journal of Research in Science Teaching, 32 (5), 521–534.
Wu, H.K., Krajcik, J.S., & Soloway, E. (2001). Pomoting understanding of chemical representations: students’ use of a visualization tool in the classroom, Journal of Research in Science Teaching, 38 (7), 821-842.
Yair, Y., Mintz, R., & Litvak, S. (2001). 3D-virtual reality in science education: An implication for astronomy teaching, Journal of Educational Multimedia and Hypermedia, 20 (3), 293–305.
Yezierski, E. J. & Birk, J. P. (2006). Misconceptions about the particulate nature of matter using animations to close the gender gap, Journal of Chemical Education, 83(6), 954-960.
Yore, L.D. (1991). Secondary science teachers’ attitudes toward and beliefs about science reading and science textbooks, Journal of Research in Science Teaching, 28 (1), 55–72.

APA	DOYMUŞ K, ŞİMŞEK Ü, Karaçöp A (2009). The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. , 109 - 128.
Chicago	DOYMUŞ Kemal,ŞİMŞEK Ümit,Karaçöp Ataman The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. (2009): 109 - 128.
MLA	DOYMUŞ Kemal,ŞİMŞEK Ümit,Karaçöp Ataman The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. , 2009, ss.109 - 128.
AMA	DOYMUŞ K,ŞİMŞEK Ü,Karaçöp A The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. . 2009; 109 - 128.
Vancouver	DOYMUŞ K,ŞİMŞEK Ü,Karaçöp A The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. . 2009; 109 - 128.
IEEE	DOYMUŞ K,ŞİMŞEK Ü,Karaçöp A "The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter." , ss.109 - 128, 2009.
ISNAD	DOYMUŞ, Kemal vd. "The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter". (2009), 109-128.

APA	DOYMUŞ K, ŞİMŞEK Ü, Karaçöp A (2009). The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. Eurasian Journal of Educational Research, 0(36), 109 - 128.
Chicago	DOYMUŞ Kemal,ŞİMŞEK Ümit,Karaçöp Ataman The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. Eurasian Journal of Educational Research 0, no.36 (2009): 109 - 128.
MLA	DOYMUŞ Kemal,ŞİMŞEK Ümit,Karaçöp Ataman The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. Eurasian Journal of Educational Research, vol.0, no.36, 2009, ss.109 - 128.
AMA	DOYMUŞ K,ŞİMŞEK Ü,Karaçöp A The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. Eurasian Journal of Educational Research. 2009; 0(36): 109 - 128.
Vancouver	DOYMUŞ K,ŞİMŞEK Ü,Karaçöp A The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter. Eurasian Journal of Educational Research. 2009; 0(36): 109 - 128.
IEEE	DOYMUŞ K,ŞİMŞEK Ü,Karaçöp A "The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter." Eurasian Journal of Educational Research, 0, ss.109 - 128, 2009.
ISNAD	DOYMUŞ, Kemal vd. "The effects of computer animations and cooperative learning methods in micro, macro and symbolic level learning of states of matter". Eurasian Journal of Educational Research 36 (2009), 109-128.