Teaching Photoelectric Effect with Simulation Supported Inquiry Based Activity

Year 2018, Volume: 19 Issue: 3, 57 - 73, 30.12.2018

Fatih Önder , Esra Bilal Önder

https://doi.org/10.17679/inuefd.318023

Abstract

In this study, it
is aimed to determine the effect of inquiry-based activities supported by
computer simulations on the misconceptions of physics teacher candidates on
photoelectric effect. Participants of the research constitute 28 teacher
candidates who are registered in Dokuz Eylül University, Buca Faculty of
Education, Department of Physics Education and have taken Modern Physics
course. The study was designed according to the single group pretest-posttest
model. Data collection tools are computer supported inquiry based activity
worksheets prepared by researchers and the Photoelectric Effect Concept Test.
In simulation supported inquiry-based activities, the students completed their
inquiry by following the inquiry cycle phases: orientation, hypothesis
generation, experimentation, data interpretation, conclusion and communication.
Computer simulations are used in the experimentation phase of inquiry cycle in
the research. The findings of the research show that students have
misconceptions on some concepts such as threshold frequency, binding energy,
light intensity before the simulation supported inquiry based learning
activities. In addition, students have difficulties about the effect of the
power supply connected to the circuit on the photoelectric effect experiment.
At the end of photoelectric teaching by using simulation supported
inquiry-based activities, it was determined that students’ misconceptions were
eliminated and the concept test scores increased significantly compared to the
pre-test scores.

Keywords

Inquiry based learning, computer supported teaching, misconception, photoelectric effect

Simülasyon Destekli Sorgulama Temelli Etkinlikler ile Fotoelektrik Olay Öğretimi

Abstract

Bu çalışmada bilgisayar simülasyonları ile
desteklenen sorgulama temelli etkinliklerin fizik öğretmen adaylarının
fotoelektrik olay konusundaki kavram yanılgılarını gidermedeki etkisinin
belirlenmesi amaçlanmaktadır. Araştırmanın katılımcılarını Dokuz Eylül
Üniversitesi, Buca Eğitim Fakültesi, Fizik Eğitimi Anabilim Dalında Modern
Fizik I dersine kayıtlı olan 28 öğretmen adayı oluşturmaktadır. Araştırma tek
grup öntest-sontest modeline göre desenlenmiştir. Araştırmanın veri toplama
araçları Fotoelektrik Olay Kavram Testi ve araştırmacılar
tarafından hazırlanan simülasyon destekli sorgulama temelli etkinliklerden oluşmaktadır.
Araştırmada iki etkinlik kullanılmıştır. Simülasyon destekli sorgulama temelli
etkinliklerde öğrenciler yönlendirme, hipotez üretme, deneme, veri yorumlama,
sonuç ve iletişim evrelerinin izlendiği sorgulama
döngüsünü takip ederek etkinliklerini tamamlamıştır. Etkinliklerin deneme
evresinde bilgisayar simülasyonlarından yararlanılmıştır. Araştırma bulguları
etkinlikler öncesinde öğrencilerin eşik frekansı, bağlanma enerjisi, ışık
şiddeti gibi kavramlar hakkında kavram yanılgılarına sahip olduklarını
göstermektedir. Ayrıca öğrencilerin etkinlikler öncesi verdikleri yanıtlar
incelendiğinde devreye bağlanan üretecin fotoelektrik olay deneyine etkisini
yanlış yorumladıkları görülmüştür. Simülasyon destekli sorgulama temelli
etkinlikler ile fotoelektrik olay öğretimi sonunda ise öğrencilerin bu kavram
yanılgılarının giderildiği ve kavram testi puanlarının uygulama öncesine göre
anlamlı düzeyde arttığı belirlenmiştir.

Keywords

Sorgulama temelli öğrenme, kavram yanılgısı, simülasyon destekli öğretim, fotoelektrik olay

References

• de Jong, T., & van Joolingen, W. R. (1998). Scientific discovery learning with computer simulations of conceptual domains. Review of Educational Research, 68, 179-202. DOI: 10.2307/1170753
• Jaakkola, T., Nurmi, S. & Veermans, K. (2011). A comparison of students’ conceptual understanding of electric circuits in simulation only and simulation-laboratory contexts. Journal of Research in Science Teaching, 48(1), 71-93
• Jimoyiannis, A. & Komis, V. (2001). Computer Simulations in Physics Teaching and Learning: A Case Study On Students' Understanding of Trajectory Motion, Computers & Education, 36, 183-204.
• Karasar, N. (2002). Bilimsel Araştırma Yöntemi. Ankara: Pegem A Yayınevi.
• Keselman, A. (2003). Supporting inquiry learning by promoting normative understanding of multivariable causality. Journal of Reseach in Science Teaching, 40(9), 898–921.
• Klassen, S. (2011). The Photoelectric Effect: Reconstructing the Story for the Physics Classroom. Science and Education, 20(7), 719–731.
• Kural, M. (2015). Sıcak kavramsal değişim için öğretim: fotoelektrik olay örneği. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi (EFMED), 9(2), 85-124.
• McKagan, S. B., Handley, W., Perkins, K. K., & Wieman, C. E. (2009). A research-based curriculum forteaching the photoelectric effect. American Jounal of Physics(77), 87-94.
• Niaz, M., Klassen, S., McMilllan, B., & Metz, D. (2010). Reconstruction of the history of the photoelectric effect and its implications for general physics textbooks. Science Studies and Science Education, 903-931. DOI 10.1002/sce.20389.
• Önder, F. (2016). Development and validation of the photoelectric effect concept inventory. European Journal of Physics, 37(5), 1-18.
• Paliç Şadoğlu, G., & Akdeniz, A. R. (2015). Modern fizik konularının öğretiminde 7E öğrenme modelinin kullanılmasına yönelik öğretmen ve öğrenci görüşleri. Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi, 25, 1-30.
• Pedaste, M., Mäeots, M., Leijen, Ä., & Sarapuu, S. (2012). Improving students’ inquiry skills through reflection and self-regulation scaffolds. Technology, Instruction, Cognition and Learning(9), 81-95.
• Pedaste, M., Mäeots, M., Siiman, L. A., de Jong, T., van Riesen, S. A., Kamp, E. T., Manoli, C. C., Zacharia, Z. C., & Tsourlidaki, E. (2015). Phases of inquiry-based learning: Definitions and the inquiry cycle. Educational Research Review(14), 47–61.
• Prince, M. J., & Felder, R. M. (2006). Inductive teaching and learning methods: Definitions, comparisons, and reseach bases. Journal of Engineering Education, 95(2), 123–138.
• Sarı, U., & Bakır Güven, G. (2013). Etkileşimli tahta destekli sorgulamaya dayalı fizik öğretiminin başarı ve motivasyona etkisi ve öğretmen adaylarının öğretime yönelik görüşleri. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi (EFMED), 7(2), 110-143.
• Steinberg, R. N., & Oberem, G. E. (2000). Research-based instructional software in modern physics. J. Comput. Math. Sci. Teach., 19, 115-136.
• Steinberg, R. N., Oberem, G. E., & McDermott, L. C. (1996). Development of a computer based tutorial on the photoelectric effect. American Journal of Physics, 64(11), 13370-1379.
• Strike, K., & Postner, G. (1992). A revisionist theory of conceptual change. Philosophy of science, cognitive Psychology, and educational theory and practice (s. 147-176). Albany: State University of New York Press.
• Tao, P., & Gunstone, R. (1999). The process of conceptual change in force and motion during computer-supported physics instruction. Journal of research in science teaching, 36(7), 859-882.
• Taşlıdere, E. (2015). A study investigating the effect of treatment developed by integrating the 5E and simulation on pre-service science teachers’ achievement in photoelectric effect. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 1-16.
• Uzun, E., & Karaman, İ. (2015). Slow motion animasyon tekniği ile fotoelektrik olay konusunun modellenmesi ve öğrenci görüşleri. KSÜ Sosyal Bilimler Dergisi, 12(2), 211-226.
• Wenning, C. J. (2008). Dealing more effectively with alternative conceptions in science. Journal of Physics Teacher Education Online, 51(1), 11-19.
• Wong, D., Lee, P., Shenghan, G., Xuezhou, W., Qi, H. Y., & Kit, F. S. (2011). The photoelectric effect: experimental confirmation concerning a widespread misconception inthe theory. European Journal of Physics (32), 1059-1064.
• Yıldız, A., & Büyükkasap, E. (2011). Öğretmen adaylarının fotoelektrik olayını anlama düzeyleri ve öğrenme amaçlı yazmanın başarıya etkisi. Kuram ve Uygulamada Eğitim Bilimleri, 11(4), 2259-2274.
• Zacharia C. & Anderson O.R. (2003). The effects of an interactive computer-based simulation prior to performing a laboratory inquiry-based experiment on students’ conceptual understanding of physics. American Journal of Physics, 71 (6), 618-629.