Investigating 12th grade students` cognitive structures about the atom concept using different assessment tools

Abstract

Bu çalışmanın temel amacı, 12. sınıf lise öğrencilerinin atom kavramı hakkındaki bilişsel yapılarını kavram haritalama, yarı yapılandırılmış görüşme ve çizim yöntemleri yardımıyla araştırmaktır. Çalışmaya, 2013-2014 eğitim öğretim yılı güz ve bahar döneminde Ankara ilindeki 4 devlet lisesi ve 1 vakıf lisesinde okuyan toplam 299 öğrenci katılmış ve bu öğrenciler atom kavramıyla ilgili kavram haritası oluşturmuşlardır. Ayrıca, kavram haritası çizen 299 öğrenci arasından rastgele seçilen 37 öğrenci ile yarı yapılandırılmış görüşmeler yapılmış ve görüşmelerin bitiminde öğrencilerden atomun yapısını çizmeleri istenmiştir.Kavram haritalarının analizinde kuantum fiziğinin önemli kavramlarından olan atom, elektron, ışık ve foton ile ilgili 37 öğrencinin oluşturduğu önermeler incelenmiştir. Yarı yapılandırılmış görüşmelerden elde edilen veriler ile öğrencilerin atomun yapısına yönelik çizimleri atom modelleri ile ilgili geliştirilen kategoriler yardımıyla incelenmiştir. Ayrıca, görüşme verileri ile çizimlerin analizinden elde edilen sonuçlar birbiriyle karşılaştırılmıştır.Her üç yöntemden elde edilen analiz sonuçları, öğrencilerin önemli bir bölümünün atomun yapısını klasik ve/veya yarı klasik modellere ait özellikler çerçevesinde ele aldıklarını göstermiştir. Atom modellerinden özellikle Bohr atom modelinin birçok öğrencinin bilişsel yapısına güçlü bir etkisinin olduğu tespit edilmiştir. Bununla birlikte, yarı yapılandırılmış görüşmelerde kuantum modeline ilişkin bilgilere sahip olduğu tespit edilen öğrencilerin önemli bir bölümünün atomun yapısını klasik ve/veya yarı klasik modeller çerçevesinde çizdikleri tespit edilmiştir. Bu nedenle, öğrencilerin atom yapısına ilişkin bilişsel yapıları hakkında daha kapsamlı bilgiye sahip olmak için farklı ölçme araçlarının bir arada kullanılması önerilmektedir.Anahtar Sözcükler: Atom, bilişsel yapı, lise fizik öğretim programı, lise kimyaöğretim programı, çizim, kavram haritalama, yarı yapılandırılmış görüşme

The main purpose of this study was to investigate 12th grade students' cognitive structures about the atom concept with the help of concept mapping, semi structured interview, and drawing tools. 299 students from five schools in Ankara (four schools were state high schools, one was a private high school) were involved in this study in the fall and spring semesters of 2013-2014 academic year. The students had drawn concept maps. In addition, 37 students, randomly selected among 299 students, have involved in semi structured interviews and drew an image of an atom on a piece of paper.In the analysis of concept maps, 37 students' propositions related to four fundamental concepts in quantum physics; atom, electron, light, and photon were analyzed. The interview data and students' drawings of an atom were analyzed based on the categories developed with respect to the atomic models. In addition, the results derived from the analysis of semi structured interview data and students' drawings were compared.The results obtained from the analysis of all three assessment tools revealed that most students conceived the atom's structure in terms of classical and/or semi classical atomic models. In particular, the results indicated that the Bohr model had a strong influence on students' cognitive structures. In addition to this, the results of the semi structured interview data revealed that some students had knowledge about the quantum model of the atom. However, a significant number of these students drew classical and/or semi classical models. For that reason, it is suggested that multiple assessment tools should be used to have more definite information about students' cognitive structures related to the structure of the atom.Keywords: Atom, Cognitive Structure, High School Physics Curricula, HighSchool Chemistry Curricula, Concept Mapping, Drawing, Semi Structured Interview