Effect of Laboratory Activities Based on “Predict-Observe-Explain (POE)” method on Pre-Service Science Teachers’ Academic Achievement on “Heat and Temperature” Subject

Year 2016, Volume: 39 Issue: 39, 101 - 118, 01.01.2016

Hakan Şevki Ayvacı , Ayşe Durmuş

Abstract

The aim of this study is to investigate the effect of
laboratory activities based on “Predict-Observe-Explain (POE)” method on
pre-service science teachers’ academic achievement on “Heat and Temperature”
subject in Introductory Physics Laboratory III. In the study, the
quasi-experimental design with pre-test and post-test control group was used. A
total of 104 second year pre-service science teachers who were studying in the
Department of Primary Science Education at Karadeniz Technical University and
attended Introductory Physics Laboratory III course which was held in the
autumn term in 2013-2014 academic year was participated in the study. In the
process of developing the materials, 54 pre-service science teachers were
involved in pilot activities. 44 pre-service science teachers (Experimental
group N= 22, Control group N= 22) was participated in the main activities who
attended courses continuously. Laboratory instruction based on
“Predict-Observation-Explain” (POE) method was applied in experimental group
and Verification laboratory method was applied in control group over a period
of 12 week (Pilot activities 6 Weeks, Main activities 6 weeks). In the study, a
two-stage "Heat and Temperature Achievement Test", 9 activities for students
which were based on POE, 9 activities for students which were based on
Verification laboratory method have been prepared by the researcher. Heat and
Temperature Achievement Test was used as data collection tools. "Heat and
Temperature Achievement Test" was applied to experimental and control
groups as pre-test, post-test and the retention test. Pre-service teachers’
answers to Heat and Temperature Achievement Test were classified according to
the understanding categories, and each category was scored. The scores
experimental and control groups received by analyzing the answers to Heat and
Temperature Achievement Test according to the understanding categories, were
compared Wilcoxon Signed Rank Test and Mann-Whitney U Test. In conclusion, it
was determined that laboratory activities based on POE method was more
effective on pre-service science teachers’ understandings of “Heat and
Temperature”

subject than activities based on Verification method.
In the study, it was proposed to investigate effectiveness of teaching
materials based on POE method on other science subjects.

Keywords

POE Method, Introductory Physics Laboratory III, Heat and Temperature, Pre-service Science Teachers

TGA Yöntemine Dayalı Laboratuvar Uygulamalarının Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının “Isı ve Sıcaklık” Konusunda Akademik Başarılarına Etkisi

Abstract

Bu
çalışmanın amacı, Genel Fizik III Laboratuvarı dersi kapsamında yürütülen
Tahmin-Gözlem-Açıklama (TGA) yöntemine dayalı laboratuvar uygulamalarının fen
bilgisi öğretmen adaylarının “Isı ve Sıcaklık” konusunda akademik başarılarına
etkisini araştırmaktır. Çalışmada ön test-son test kontrol gruplu yarı deneysel
yöntem (Quasi Experimental) kullanılmıştır. Çalışma 2013-2014 eğitim öğretim
yılı güz döneminde Karadeniz Teknik Üniversitesinde Fatih Eğitim Fakültesi
İlköğretim Bölümü Fen Bilgisi Öğretmeliği Lisans Programında 2. Sınıfta öğrenim
gören ve Genel Fizik Laboratuvar III dersini alan toplam 104 öğrenciyle yürütülmüştür.
54 öğrenci materyal geliştirme sürecinde pilot uygulama grubunda yer almıştır.
Çalışmanın asıl uygulama grubunu uygulamalarda devamlılık gösteren 44 öğrenci
(22 deney, 22 kontrol) oluşturmaktadır. Deney grubunda TGA yöntemine dayalı
laboratuvar uygulamaları, kontrol grubunda ise İspat yöntemine dayalı
laboratuvar uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında veri toplama
aracı olarak kullanılan iki aşamalı “Isı ve Sıcaklık Konusu Başarı Testi”, TGA
yöntemine ve İspat yöntemine göre öğrenci materyalleri araştırmacı tarafından
hazırlanmıştır. Hazırlanan materyallerin pilot uygulamaları 6 hafta, asıl
uygulamaları 6 hafta sürmüştür. Öğrencilerin Isı ve Sıcaklık Konusu Başarı
Testi’ne verdikleri cevaplar, anlama düzeylerine göre kategorilendirilmiş ve
her bir kategori puanlandırılmıştır. Deney ve kontrol gruplarının Isı ve
Sıcaklık Konusu Başarı Testi’nin kategorilere göre analizinden aldıkları
puanlar Wilcoxon İşaretli Sıralar Testi ve Mann-Whitney U testleri kullanılarak
karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda
TGA yöntemine dayalı laboratuvar uygulamalarının fen bilgisi öğretmen
adaylarının “Isı ve Sıcaklık” konusunu anlamalarına etkisinin İspat yöntemine
dayalı laboratuvar uygulamalarına göre daha olumlu olduğu sonucuna varılmıştır.
Çalışmada farklı fen bilgisi konularında da TGA yöntemine dayalı materyaller
hazırlanıp etkililiklerinin araştırılması önerilmiştir.

Keywords

TGA Yöntemi, Genel Fizik III laboratuvarı, Isı ve Sıcaklık, Fen Bilgisi Öğretmen Adayları

References

• Akgün, A., Gönen, S. ve Yılmaz, A. (2005). Fen bilgisi öğretmen adaylarının karışımların yapısı ve iletkenliği konusundaki kavram yanılgıları. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 28, 1 – 8.
• Akgün, A., Tokur, F. ve Özkara. (2013). TGA stratejisinin basınç konusunun öğretimine olan etkisinin incelenmesi. Amasya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 2(2), 348-369.
• Atılboz, G. (2007). Öğrenme halkası modelinin biyoloji öğretmen adaylarının difüzyon ve osmoz konularını öğrenmeleri, biyoloji öğretimine yönelik özyeterlik inançları ve tutumları üzerine etkileri. Yayınlanmamış doktora tezi, Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Ayas, A., Yaman, F. ve Kala, N. (2010). Bilgisayar destekli tahmin-gözlem-açıklama (TGA) etkinlikleriyle öğrencilerin günlük hayatta karşılan asitler ve bazlar ve bunlar arasında gerçekleşen reaksiyonlar hakkındaki anlamalarının belirlenmesi, IX. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi. Dokuz Eylül Üniversitesi. İzmir.
• Ayas, A. ve Yılmaz, M. (2004). Sınıf öğretmenliği öğrencilerinin asit - baz ve indikatör kavramlarını anlama seviyelerini tespit etmede tahmin-gözlem-açıklama (TGA) metodunun web ortamında kullanılması, XII. Eğitim Bilimleri Kongresi. Gazi Üniversitesi, Ankara.
• Aydın, M. (2010). Fen ve teknoloji öğretiminde tahmin-gözlem-açıklama tekniğinin kullanımının kavram yanılgılarının giderilmesine ve öğrenci başarısına etkisinin araştırılması. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi. Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Zonguldak.
• Aydoğan, S., Güneş, B. ve Gülçiçek, Ç. (2003). Isı ve sıcaklık konusunda kavram yanılgıları. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 23(2), 111–124.
• Bahar, M. (2003). A study of pupils’ ideas about the concept of life. Kastamonu Eğitim Dergisi, 11(1), 93-104.
• Baykara, H. (2011). Araştırmaya dayalı fen laboratuvarlarının etkinlinin incelenmesi. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi. Pamukkale Üniversitesi, Denizli.
• 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. Yayınlanmamış doktora tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara.
• Bullock, S. M. (2008). Building concepts through writing-to-learn in college physics classrooms. The ontario action researcher, 9(2). http://www.nipissingu.ca/oar/archive-V922E.htm adresinden 20 Mart 2014 tarihinde edinilmiştir.
• Büyüköztürk, Ş. (2010). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı. Ankara: Pegem Akademi Yayınları.
• Chew, C. (2008). Effects of biology-infused demonstrations on achievement and attitudes in junior college physics. Unpublished PhD dissertation. The University of Western Australian, Australia.
• Chandrasegaran, A. L. , Treagust D. F. & Mocerino, M. (2007). The development of a two-tier multiple-choice diagnostic instrument for evaluating secondary school students’ ability to describe and explain chemical reactions using multiple levels of representation. Chemistry Education Research and Practice, 8(3), 293-307.
• Coştu, B. (2002). Ortaöğretimin farklı seviyelerindeki öğrencilerin buharlaşma yoğunlaşma ve kaynama kavramlarını anlama düzeylerine ilişkin bir çalışma. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon.
• Çakıcı, D., Alver, B. ve Ada, Ş. (2006). Anlamlı öğrenmenin öğretimde uygulanması. Atatürk Üniversitesi Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi Dergisi,13, 71-80.
• Çalık, M. (2006). Bütünleştirici öğrenme kuramına göre lise 1 çözeltiler konusunda materyal geliştirilmesi ve uygulanması. Yayınlanmamış doktora tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon.
• Çepni, S. (2012). Araştırma ve proje çalışmalarına giriş (6. baskı). Trabzon: Erol Ofset Matbaacılık.
• Çepni, S. ve Özsevgeç, T. (2006). Farklı sınıflardaki öğrencilerin yüzme ve batma kavramlarını anlama düzeyleri. Milli Eğitim Dergisi, 172, 297-311.
• Çinici, A., Sözbilir, M. ve Demir, Y. (2011). İşbirlikli ve bireysel öğrenme etkinliklerinin öğrencilerin difüzyon ve osmoz kavramlarını anlamaları üzerine etkisi. Eurasian Journal of Educational Research, 43, 19-36.
• Er Nas, S. (2008). Isının yayılma yolları konusunda 5E modelinin derinleştirme aşamasına yönelik olarak geliştirilen materyallerin etkililiğinin değerlendirilmesi, Yayınlanmamış yüksek lisans tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon.
• Ergül, S., Bolat, M. ve Mazı, C. (2006). Öğretim yönteminin kaynama ve buharlaşma kavramlarının öğretimine etkisinin incelenmesi, VII. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi, Ankara.
• Frederik, I., Valk, T., Leite, L. And Thoren, I. (1999). Pre-service physics teachers and conceptual difficulties on temperature and heat. European Journal of Teacher Education, 22(1), 61-73.
• Gönen, S. ve Akgün, A. (2005). Isı ve sıcaklık kavramları arasındaki ilişki ile ilgili geliştirilen çalışma yaprağının uygulanabilirliliğinin incelenmesi. Elektronik Sosyal Bilimler Dergisi, 11, 96-106.
• Hewson, P.W. and Hewson, M.G.A. (1984). The role of conceptual conflict in conceptual change and the design of science instruction. Instructional Science, 13, 1-13.
• İpek Akbulut, H. (2013). İkili yerleşik öğrenme modeli ile yapılan öğretimin öğrencilerin bilişsel alandaki başarılarına ve kavramsal değişimlerine etkisinin incelenmesi: kuvvet ve hareket ünitesi örneği, Yayımlanmamış doktora tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon.
• İpek, H., Kala, N., Yaman, F. and Ayas, A. (2010). Using POE strategy to investigate student teachers’ understanding about the effect of substance type on solubility. Procedia Social and Behavioral Sciences, 2, 648-653.
• Karataş, F.Ö., Köse C. ve Coştu, B. (2003). Öğrenci yanılgılarını ve anlama düzeylerini belirlemede kullanılan iki aşamalı testler. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(1), 54-69.
• Kaya H. Ve Böyük U. (2011). Fen bilimleri öğretmenlerinin laboratuvar çalışmalarına yönelik yeterlikleri, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 27(1), 126-134.
• Kayhan, E. (2009). Sekizinci sınıf fen bilgisi dersi maddedeki değişim ve enerji ünitesinde analoji yöntemine dayalı öğretimin öğrencilerin akademik başarılarına ve kalıcılığa etkisi. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi. Çukurova Üniversitesi, Adana.
• Kearney, M., and Treagust, D. F. (2000). An investigation of the classroom use of prediction-observation-explanation computer tasks designed to elicit and promote discussion of students' conceptions of force and motion. Paper presented at the Annual Meeting Of The National Association For Research İn Science Teaching, USA.
• Kearney M. and Treagust, D. F. (2001). Constructivism as a referent in the design and development of a computer program using ınteractive digital video to enhance learning in physics. Australian Journal of Educational Technology, 17(1), 64-79.
• Keeratichamroen, W., Panijpan, B. & Dahsah, C. (2007). Using the predict-observe-explain (POE) to promote students learning of tapioca bomb and chemical reactions. Mahidol University Annual Research Abstracts, 35, 563.
• Klangmanee, K. and Sumranwanich, W. (2009). The development of grade 5 thai students' metacognitive strategies in learning about force and pressure through predict-observe-explain (POE), In Third International Conference on Science and Mathematics Education (CoSMEd), Penang, Malaysia.
• Köse, S., Coştu, B. ve Keser, Ö. F. (2003). Fen konularındaki kavram yanılgılarının belirlenmesi: TGA yöntemi ve örnek etkinlikler. PAÜ Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(1). 43–53.
• Köseoğlu, F., Tümay, H. ve Kavak, N. (2002, Eylül). Yapılandırıcı öğrenme teorisine dayanan etkili bir öğretim yöntemi–Tahmin Et–Gözle–Açıkla–“Buz ile su kaynatılabilir mi?”, V. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi Bildirileri, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara.
• Küçüközer, H. (2004). Yapılandırmacı öğrenme kuramına dayalı olarak geliştirilen öğretim modelinin lise 1. sınıf öğrencilerinin basit elektrik devrelerine ilişkin kavramsal anlamalarına etkisi. Yayınlanmamış doktora tezi, Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir.
• Küçüközer, H. (2008). “The effects of 3d computer modelling on conceptual change about seasons and phases of the moon”, Physics Education. (43), 632-636.
• Liew, C-W. (2004). The effectiveness of Predict-observe-explain technique in diagnosing students’ understanding of science and identifying their level of achievement. Unpublished PhD, Curtin University of Technology, Science And Mathematics Education Centre.
• Liew, C.-W. & Treagust, D. F. (1995). A Predict-observe-explain teaching sequence for learning about students’ understanding of heat and expansion of liquids. Australian Science Teachers’ Journal, 41(1), 68-71.
• Liew, C. & Treagust, D. F. (1998, April). The effectiveness of Predict-observe-explain tasks in diagnosing students’ understanding of science and in ıdentifying their levels of achievement. The Annual Meeting of The American Educational Research Association, 22.
• McGregor, L. & Hargrave, C. (2008). The use of predict-observe-explain with on-linediscussion boards to promote conceptual change in the science laboratorylearning environment, Society for Information Technology & Teacher Education International Conference, 1, 4735-4740.
• Mısır, N. ve Saka, A.Z. (2009). Fizik öğretiminde elektriksel iş ve ısı konusunda tahmin et–gözle–açıkla yöntemine dayalı olarak geliştirilen etkinlik uygulaması. http://kongre.nigde.edu.tr/xufbmek/dosyalar/tam_metin/pdf/2423-30_05_2012-17_28_01.pdf adresinden 25 Mart 2014 tarihinde edinilmiştir.
• Mpofu, N. V. (2006). Grade 12 students' conceptual understaning of chemical reactions: a case study of flouridation. A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for the Masters in Education,University of the Western Cape: Cape Town.
• Mthembu, Z. P. (2001). Using predict, observe and explain technique to enhance students' understanding of chemical reactions. Unpublished paper (ongoing research). University of Natal King George V Natal.
• Nakhleh, M. B. (1994). chemical education research in the laboratory environment: how can research uncover what students are learning?. Journal of Chemical Education, 71(3), 201-205.
• Ongun, E. (2006). Üniversite öğrencilerin ısı ve sıcaklık konusundaki kavram yanılgıları ile motivasyon ve bilişsel stilleri arasındaki ilişki. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi. Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Bolu.
• Özdemir, H. (2011). “Tahmin et-gözle-açıkla” stratejisine dayalı laboratuvar uygulamalarının fen bilgisi öğretmen adaylarının asitler-bazlar konusunu anlamalarına etkisi. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi. Pamukkale Üniversitesi, Denizli.
• Özmen, H. (2004). Fen öğretiminde öğrenme teorileri ve teknoloji destekli yapılandırmacı (constructivist) öğrenme. The Turkish Online Journal of Educational Technology (TOJET), 3(1), 100-111.
• Palmer, D. (1995). The POE in the primary school: An evaluation. Research in Science Education, 25(3), 323-332.
• Rakkapao, S., Pengpan, T. & Prasitpong, S. (2013). Evaluation of POE and instructor-led problem-solving approaches integratedinto force and motion lecture classes using a model analysis technique. European Journal of Physics. (35), 1-10.
• Saka, A. (2012). A different approach to have science and technology student-teachers gain varied methods in laboratory applications: A sample of computer assisted poe application. The Turkish Online Journal of Educational Technology (TOJET), 11(4), 25-45.
• Sünkür, M., İlhan, M. ve Sünkür, M. (2013). Sınıf öğretmenliği öğrencilerinin ısı ve sıcaklık konularındaki kavram yanılgılarının giderilmesine tahmin et-gözle-açıkla (TGA) yönteminin etkisi. International Journal of Social Science. 6(4), 519-534.
• Şahin, Ç. and Çepni, S. (2011). Development of a two tiered test for determining differentiation in conceptual structure related to “floating-sinking, buoyancy and pressure” concepts. Turkish Science Education, 8(1), 79-110.
• Tanahoung, C., Chitaree, R., Soankwan, C., Sharma, M. D. & Johnston, I. D. (2009). The effect of interactive lecture demonstrations on students’ understanding of heat and temperature: a study from Thailand. Research in Science & Technological Education, 27(1), 61-74.
• Tao, P. & Gunstone, R. (1997). The process of conceptual change in ‘Force And Motion”’. ERIC Document, ED 407 259.
• Tekin, S. (2006). Tahmin-gözlem-açıklama stratejisine dayalı fen bilgisi laboratuvar deneylerin tasarlanması ve bunların öğrenci kazanımlarına katkılarının irdelenmesi. VII. Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi Bildiriler Kitabı. Gazi Üniversitesi, Ankara.
• Tobin, K. (1990). Research on science laboratory activities: In pursuit of better questions and answers to ımprove learning. School Science and Mathematics, 90(5), 403-418.
• Wu, Y.T. & Tsai, C. (2005). Effects of constructivist-oriented ınstruction on elementary school students’ cognitive structures”. Journal of Biological Education, 39(3), 113-120.