“IŞIĞIN MADDE İLE ETKİLEŞİMİ” ÜNİTESİNE YÖNELİK İKİ AŞAMALI KAVRAMSAL ANLAMA TESTİ GELİŞTİRME ÇALIŞMASI

DEVELOPMENT OF A TWO-TIER CONCEPTUAL UNDERSTANDING TEST FOR THE UNIT “INTERACTION OF LIGHT WITH MATTER”

Abstract

The aim of this study is to develop a valid and reliable two-tier conceptual understanding test to determine 7th grade middle school students’ conceptual understanding and alternative conceptions regarding the unit “Interaction of Light with Matter.” Following the stages suggested by Treagust (1988) and Baykul (2015), the test development process included content determination, identification of misconceptions, item writing, expert review, pilot implementation, and statistical analyses. The research was conducted with 107 students studying in public middle schools in Manisa during the 2023–2024 academic year. The construct validity of the test was examined through Confirmatory Factor Analysis (CFA) and Exploratory Factor Analysis (EFA), revealing a three-factor structure: “Absorption of Light,” “Mirrors,” and “Refraction of Light and Lenses.” CFA results showed that the model had high goodness-of-fit values (CFI = .989; RMSEA = .016; χ²/sd = 1.027). According to Rasch analysis, item reliability was found to be quite high (.94), while person reliability was moderate (.69). The overall Cronbach’s Alpha coefficient of the scale was calculated as .739, indicating an acceptable level of internal consistency. The findings revealed that the developed test can measure students’ conceptual understanding and misconceptions in a valid and reliable way. Thanks to its two-tier structure, the test not only evaluates whether students arrive at the correct answer but also how they justify and construct their reasoning. In this context, the test provides science teachers and researchers with a diagnostic assessment tool that can contribute significantly to the identification of misconceptions, the regulation of instructional processes, and the monitoring of students’ cognitive development.

Keywords: Conceptual understanding, misconceptions, two-tier test, interaction of light with matter, Rasch analysis.

Öz

Bu araştırmanın amacı, ortaokul 7. sınıf öğrencilerinin “Işığın Madde ile Etkileşimi” ünitesine yönelik kavramsal anlayışlarını ve sahip oldukları alternatif kavramları belirlemek için geçerliği ve güvenirliği sağlanmış iki aşamalı kavramsal anlama testi geliştirmektir. Çalışmada Treagust (1988) ve Baykul’un (2015) önerdiği aşamalara uygun olarak test geliştirme süreci izlenmiş; içerik belirleme, kavram yanılgılarının tespiti, madde yazımı, uzman görüşü, pilot uygulama ve istatistiksel analizler gerçekleştirilmiştir. Araştırma, 2023-2024 eğitim-öğretim yılında Manisa ilindeki ortaokullarda öğrenim gören 107 öğrenci ile yürütülmüştür. Testin yapı geçerliliği doğrulayıcı faktör analizi (DFA) ve açımlayıcı faktör analizi (AFA) ile incelenmiş, üç faktörlü bir yapıya ulaşıldığı belirlenmiştir: “Işığın Soğurulması”, “Aynalar” ve “Işığın Kırılması ve Mercekler”. DFA sonuçları, modelin yüksek uyum değerlerine sahip olduğunu göstermiştir (CFI = .989; RMSEA = .016; χ²/sd = 1.027). Rasch analizi bulgularına göre madde güvenirliği oldukça yüksek düzeyde (.94), kişi güvenirliği ise orta düzeyde (.69) bulunmuştur. Ölçeğin genel Cronbach’s Alpha katsayısı .739 olup kabul edilebilir düzeyde iç tutarlılık göstermektedir. Sonuçlar, geliştirilen testin öğrencilerin kavramsal anlama düzeylerini ve kavram yanılgılarını geçerli ve güvenilir bir şekilde ölçebildiğini ortaya koymuştur. İki aşamalı yapısı sayesinde öğrencilerin yalnızca doğru bilgiye ulaşıp ulaşmadıkları değil, aynı zamanda bilgiyi nasıl yapılandırdıkları da değerlendirilebilmiştir. Bu bağlamda test, fen bilimleri öğretmenlerine ve araştırmacılara kavram yanılgılarının tespiti, öğretim süreçlerinin düzenlenmesi ve öğrencilerin bilişsel gelişimlerinin izlenmesi açısından önemli katkılar sağlayabilecek bir ölçme aracı niteliğindedir

Anahtar Terimler: Kavramsal anlama, kavram yanılgıları, iki aşamalı test, ışığın madde ile etkileşimi, Rasch analizi.

Etik ve Çıkar Çatışması

Bu çalışma, Dokuz Eylül Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Anabilim Dalı Fen Bilgisi Öğretmenliği doktora programında yapılan “Yansıtıcı Düşünme ve Yazma Uygulamalarının Ortaokul Öğrencilerinin Kavramsal Anlamalarına, Üst Biliş ve Eleştirel Düşünme Becerilerine Etkisi” başlıklı tezden üretilmiştir. Yazarlar araştırmanın tüm süreçlerinde etik kurallara uygun davranıldığını ve yazarlar arasında herhangi bir çıkar çatışmasının olmadığını beyan eder.

KAYNAKÇA

Adadan, E., & Savaşçı, H. S. (2012). Integrating visual representations with scientific modeling: The impact on students' understanding of the particulate nature of matter. International Journal of Science Education, 34(2), 275–297. https://doi.org/10.1080/09500693.2011.582522

Akyıldız, S. (2020). Ortaokul öğrencilerinin fen bilimleri dersine yönelik tutumlarının bazı değişkenler açısından incelenmesi. Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Dergisi, 8(1), 14–26.

Alkış Küçükaydın, M. (2020). Ortaokul öğrencilerinin fen kavramlarına yönelik sahip oldukları kavram yanılgılarının belirlenmesi. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 16(2), 106–120.

Anıl, D., & Küçüközer, H. (2017). Ortaokul öğrencilerinin düzlem aynada görüntü oluşumu konusundaki zihinsel modelleri. Kastamonu Eğitim Dergisi, 25(4), 1409–1426.

Anıl, D., & Küçüközer, H. (2017). Öğrencilerin düzlem aynaya ilişkin kavram yanılgılarının belirlenmesi. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 41, 1–14. https://doi.org/10.9779/pauefd.389720

Artdej, R., Ruenwongsa, P., & Panijpan, B. (2010). Diagnostic test on stoichiometry and conceptual change in chemistry learning. International Journal of Science and Mathematics Education, 8(3), 379–406.

Ausubel, D. P. (1968). Educational psychology: A cognitive view. New York: Holt, Rinehart and Winston.

Aydın, H. (2007). Işık ve optik konularında kavram yanılgıları. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 8(1), 95–108.

Bacanak, A., Değirmenci, S., & Karamustafaoğlu, S. (2012). Güneş sistemine yönelik kavram yanılgıları. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 1(1), 47–53.

Bacanak, A., Yalçın, N., & Özbek, G. (2012). Fen ve teknoloji öğretiminde karşılaşılan kavram yanılgıları: Gökkuşağı örneği. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 1(3), 198–207.

Bakırcı, H., Taşdemir, A., & Eş, H. (2016). Fen bilgisi öğretmen adaylarının optik konularındaki kavram yanılgılarının belirlenmesi. Uluslararası Eğitim Bilimleri Dergisi, 3(1), 13–25.

Baykul, Y. (2015). İlköğretimde matematik öğretimi (13. baskı). Pegem Akademi.

Blizak, D., Chafiqi, F., & Hogg, K. (2009). Algerian students’ understanding of image formation by converging lenses: A study using two-tier multiple choice questions. Physics Education, 44(1), 55–61. https://doi.org/10.1088/0031-9120/44/1/008

Bond, T. G., & Fox, C. M. (2007). Applying the Rasch model: Fundamental measurement in the human sciences (2nd ed.). Lawrence Erlbaum Associates.

Brown, T. A. (2015). Confirmatory factor analysis for applied research (2nd ed.). The Guilford Press.

Burns, J., Okey, J., & Wise, K. C. (1985). Development of a two-tier diagnostic test measuring college biology students’ understanding of photosynthesis. Journal of Research in Science Teaching, 22(2), 145–155.

Büyüköztürk, Ş. (2002). Faktör analizi: Temel kavramlar ve ölçek geliştirmede kullanımı. Eğitim Yönetimi, 32(4), 470–483.

Büyüköztürk, Ş., Kılıç-Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2013). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Akademi.

Byrne, B. M. (2016). Structural equation modeling with AMOS: Basic concepts, applications, and programming (3rd ed.). Routledge.

Can, A. (2017). SPSS ile bilimsel araştırma sürecinde nicel veri analizi (5. baskı). Pegem Akademi.

Chi, M. T. H., Slotta, J. D., & de Leeuw, N. (1994). From things to processes: A theory of conceptual change for learning science concepts. Learning and Instruction, 4(1), 27–43.

Chu, H. E., Treagust, D. F., & Chandrasegaran, A. L. (2009). Naïve students’ conceptual development and change concerning electrochemistry: A case study using multiple conceptual change model. International Journal of Science Education, 31(12), 1587–1604.

Çepni, S. (2019). Araştırma ve proje çalışmalarına giriş (7. baskı). Celepler Matbaacılık.

Çetinkaya, S., & Taş, A. (2016). Ortaokul öğrencilerinin fen konularındaki kavram yanılgılarının belirlenmesi. Amasya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 5(2), 342–358.

Çokluk, Ö., Şekercioğlu, G., & Büyüköztürk, Ş. (2010). Sosyal bilimler için çok değişkenli istatistik: SPSS ve LISREL uygulamaları. Pegem Akademi.

Damanhuri, M. I., Treagust, D. F., Won, M., & Chandrasegaran, A. L. (2016). High school students’ understanding of electrochemistry: The influence of symbolic representation. International Journal of Science Education, 38(10), 1561–1582.

Demirci, N., & Efe, R. (2007). The use of two-tier diagnostic test to assess students’ misconceptions in physics. Journal of Turkish Science Education, 4(2), 57–73.

Demircioğlu, H., Demircioğlu, G., & Ayas, A. (2005). Kavram yanılgılarını belirlemek için iki kademeli test geliştirilmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 29, 115–125.

DeVellis, R. F. (2016). Scale development: Theory and applications (4th ed.). Los Angeles: Sage.

Duit, R., & Treagust, D. F. (2003). Conceptual change: A powerful framework for improving science teaching and learning. International Journal of Science Education, 25(6), 671–688.

Erman, E. (2017). Fen öğretiminde kavram yanılgılarının belirlenmesi: Işık ünitesi örneği. Kastamonu Eğitim Dergisi, 25(6), 2181–2196.

Field, A. (2005). Discovering statistics using SPSS (2nd ed.). Sage.

Galili, I., & Hazan, A. (2000). Learners’ knowledge in optics: Interpretation, structure and analysis. International Journal of Science Education, 22(1), 57–88.

Gönen, S., Kocakaya, S., & Kocakaya, F. (2011). Fizik öğretiminde kavram yanılgılarına yönelik iki kademeli test geliştirme. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 1(3), 251–258.

Hoelter, J. W. (1983). The analysis of covariance structures: Goodness-of-fit indices. Sociological Methods & Research, 11(3), 325–344.

Hu, L., & Bentler, P. M. (1999). Cutoff criteria for fit indexes in covariance structure analysis: Conventional criteria versus new alternatives. Structural Equation Modeling: A Multidisciplinary Journal, 6(1), 1–55.

Kaewkhong, K., Wongkia, W., Panijpan, B., & Ruenwongsa, P. (2010). Thai high-school students’ misconceptions about and models of light refraction through convex lenses. Physics Education, 45(1), 97–107.

Kaltakçı, D., & Eryılmaz, A. (2010). Developing a three-tier test to assess high school students’ misconceptions about simple electric circuits. International Journal of Science and Mathematics Education, 8(3), 583–603.

Karataş, F. Ö., Köse, S., & Coştu, B. (2003). Fen öğretiminde kavram yanılgılarının belirlenmesine yönelik iki kademeli test geliştirilmesi. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 14, 45–54.

Kline, R. B. (2016). Principles and practice of structural equation modeling (4th ed.). New York: Guilford Press.

Kocakülah, A., & Demirci, A. (2010). Öğrencilerin düzlem ayna konusundaki kavram yanılgılarının tespiti. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 29, 45–64.

Kocakülah, A., & Turan, R. (2019). Ortaokul öğrencilerinin fen kavramlarına ilişkin sahip oldukları kavram yanılgılarının belirlenmesi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 9(1), 84–96.

Kousathana, M., Demerouti, M., & Tsaparlis, G. (2005). Instructional misconceptions in acid-base equilibria: An analysis of students’ answers. Chemistry Education Research and Practice, 6(3), 134–151.

Kurtoğlu-Güldalı, F., & Karslı-Baydere, F. (2023). Ortaokul düzeyinde bilimsel süreç becerilerinin ölçülmesine yönelik test geliştirme. Eğitim Kuram ve Uygulama Araştırmaları Dergisi, 9(2), 123–145.

Linacre, J. M. (2014). A user’s guide to WINSTEPS MINISTEP: Rasch-model computer programs (Version 3.81). Winsteps.com.

Lu, Y., & Bi, H. (2016). Developing and evaluating two-tier multiple-choice diagnostic test for chemistry. International Journal of Science Education, 38(1), 73–93. https://doi.org/10.1080/09500693.2015.1115929

Milli Eğitim Bakanlığı. (2013). Ortaokul Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı. Ankara: Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı.

Milli Eğitim Bakanlığı. (2018). Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı (İlkokul ve Ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). Ankara: Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı.

Milli Eğitim Bakanlığı. (2024). Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli: Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı Taslağı. Ankara: MEB Yayınları.

Novak, J. D. (2010). Learning, creating, and using knowledge: Concept maps as facilitative tools in schools and corporations. Journal of e-Learning and Knowledge Society, 6(3), 21–30.

Nunnally, J. C., & Bernstein, I. H. (1994). Psychometric theory (3rd ed.). McGraw-Hill.

Orwat, R., Holmes, N. G., & Bonn, D. A. (2017). The role of in-lab activities in student learning. Physical Review Physics Education Research, 13(1), 010123.

Osborne, R. J. (1983). Towards modifying children’s ideas about electric current. Research in Science & Technological Education, 1(1), 73–82.

Özçelik, D. A. (2010). Eğitimde ölçme ve değerlendirme. Pegem Akademi.

Peterson, R. F., Treagust, D. F., & Garnett, P. J. (1989). Development and application of a diagnostic instrument to evaluate Grade-11 and -12 students’ concepts of covalent bonding and structure following a course of instruction. Journal of Research in Science Teaching, 26(4), 301–314.

Sahin Akyüz, S., & Çil, E. (2013). Ortaokul öğrencilerinin renk ve ışık ile ilgili kavram yanılgılarının giderilmesine yönelik öğretim materyali geliştirilmesi. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 14(2), 295–317.

Schumacker, R. E., & Lomax, R. G. (2010). A beginner’s guide to structural equation modeling (3rd ed.). Routledge.

Smith, J. P., diSessa, A. A., & Roschelle, J. (1994). Misconceptions reconceived: A constructivist analysis of knowledge in transition. The Journal of the Learning Sciences, 3(2), 115–163.

Soeharto, S., Csapó, B., Sarimanah, E., Dewi, F. I., & Sabri, T. (2019). A review of students’ common misconceptions in science and their diagnostic assessment tools. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia, 8(2), 247–266. https://doi.org/10.15294/jpii.v8i2.18649

Şahin Akyüz, S., & Çil, E. (2013). Ortaokul öğrencilerinin ışık ve görme konularındaki kavram yanılgıları. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 9(2), 123–138.

Şahin, Ç., & Çepni, S. (2011). Kuvvet ve hareket ünitesine yönelik iki kademeli test geliştirilmesi. Eğitim ve Bilim, 36(162), 234–247.

Şencan, H. (2005). Sosyal ve davranışsal ölçümlerde güvenilirlik ve geçerlilik. Seçkin Yayıncılık.

Tabachnick, B. G., & Fidell, L. S. (2007). Using multivariate statistics (5th ed.). Pearson Education.

Tan, K. C. D., Goh, N. K., Chia, L. S., & Treagust, D. F. (2002). Development and application of a two-tier multiple choice diagnostic instrument to assess high school students’ understanding of inorganic chemistry qualitative analysis. Journal of Research in Science Teaching, 39(4), 283–301.

Tavşancıl, E. (2005). Tutumların ölçülmesi ve SPSS ile veri analizi. Nobel Yayıncılık.

Tennant, A., & Conaghan, P. G. (2007). The Rasch measurement model in rheumatology: What is it and why use it? Arthritis & Rheumatism, 57(8), 1358–1362.

Treagust, D. F. (1988). Development and use of diagnostic tests to evaluate students' misconceptions in science. International Journal of Science Education, 10(2), 159–169. https://doi.org/10.1080/0950069880100204

Tyson, L. M., Venville, G. J., Harrison, A. G., & Treagust, D. F. (1999). A multidimensional framework for interpreting conceptual change events in the classroom. Science Education, 83(4), 423–450.

Ural, A., & Kılıç, İ. (2006). Bilimsel araştırma süreci ve SPSS ile veri analizi. Detay Yayıncılık.

Uysal, F., & Bostan Sarıoğlan, A. (2020). Kavram öğretimi ve kavram yanılgılarının giderilmesine yönelik yaklaşımlar. Uluslararası Eğitim Bilimleri Dergisi, 7(15), 86–110.

Widarti, H. R., Riandi, R., & Wilujeng, I. (2016). Alternative conceptions in optical instruments among Indonesian high school students. Journal of Science Learning, 1(1), 29–33.

Widiyatmoko, A., & Chimizu, K. (2018). A survey of pre-service science teachers’ misconceptions about light and optics. Journal of Physics: Conference Series, 1097, 012004.

Yağbasan, R., & Gülçiçek, Ç. (2003). Fen öğretiminde kavram yanılgılarının belirlenmesi ve giderilmesi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 23(2), 131–146.

Yin, R. K. (2009). Case study research: Design and methods (4th ed.). Sage Publications.