Madde ve ısı ünitesine ilişkin çoklu gösterimlerin ortaokul öğrencilerinin bilişsel yapılarıyla karşılaştırılarak incelenmesi
Investigation of multiple representations of matter and heat unit in comparison with the cognitive structures of middle school students
Yazar: BURCU KAYAMAZ
Danışman: DOÇ. DR. BURAK FEYZİOĞLU
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training

Özet:
Amaç: Çalışmanın amacı, madde ve ısı ünitesine ilişkin çoklu gösterimlerin ortaokul öğrencilerinin bilişsel yapılarıyla karşılaştırılarak incelemektir.
Materyal ve Yöntem: Çalışmanın birinci aşamasını doküman analizi yöntemi, ikinci aşamasını araçal durum çalışması, üçüncü aşamasını içerik analizi oluşturmaktadır. Çalışmanın ilk amacı ders kitaplarında ve ders defterlerinde yer alan madde ve ısı ünitesiyle ilgili kavramların ve süreçlerin çoklu gösterimler açısından incelenmesidir. Fen Bilimleri dersinde kullanilan ders kitaplari ve  ders defterleri Gkitzia, Salta ve Tzougraki'nin (2011)  oluşturduğu kriter ve kod listesine uygun olarak betimsel analiz edilmiştir. Araştırmanın birinci alt problemine yönelik MEB'in belirlediği (Tebliğler Dergisi, 2019) ortaokullarda okutulan 2022-2023 Eğitim-Öğretim yılında kullanılan Fen Bilimleri ders kitaplarından altıncı sınıf seviyesinden üç tane ders kitabı seçkisiz olmayan amaçlama örnekleme yöntemine göre seçilmiştir. Ders defterleri ise beş şubeden düzenli defter tutan öğrencilerden seçilmiştir.  Bu çalışmanın ikinci amacı öğrencilerin madde ve ısı ünitesiyle ilgili bilişsel yapılarını incelemektir. Araştırmanın ikinci alt problem için araçsal durum çalışması kullanılmıştır. 6. Sınıf öğrencilerine uygulanan açık uçlu soruların analizinde kelime ilişkilendirme testi kullanılarak analiz edilmiştir. Çalışmanın örneklemini Aydın ilinin Çine ilçesinde Milli Eğitim Bakanlığı'na bağlı ortaokuldaki 6. sınıf öğrencilerinden rastgele seçilen 30 öğrenci oluşturmuştur. Çalışmanın üçüncü amacı çoklu gösterimlerle öğrencilerin bilişsel yapılarını karşılaştırarak incelemektir. Çalışmada üçüncü alt probleme yönelik içerik analiz yöntemi kullanılmıştır. 
Bulgular: Çalışmada ders kitaplarında en fazla makroskobik boyutta en az ise sembolik boyutta çoklu gösterime yer verildiği saptanmıştır. Ders defterlerinde ise makroskobik ve mikroskobik boyuttaki görseller eşit sayıda yer almıştır.Öğrencilerin bilişsel yapıları incelendiğinde katı,sıvı ve gaz kavramlarının frekans tablolarında daha fazla yer aldığı saptanmıştır. Daha sonra bu kavramları erime,donma, buharlaşma,kütle ve hacim gibi kavramlar izlemiştir. Kurulan cümlelerde maddenin halleri ve hal değişimiyle ilgili cümleler kurulmuştur. Çizilen görsellerde ise maddenin halleri,maddenin hal değişimi ve maddenin tanecikli yapısıyla ilgili çizimler yapılmıştır.Çoklu gösterimlerle bilişsel yapı incelendiğinde  öğrencilerin makroskobik boyutta çizimler yaptığı sembolik ve mikroskobik boyutta çizimlere daha az yer verdiği saptanmıştır. Fen Bilimleri dersinde çoklu gösterimlerle ilgili animasyonlar, görseller, üç boyutlu modeller ve maketler kullanılabilir.
Sonuç: Öğrencilerin en fazla makroskobik gösterim boyutundaki bilgileri yapılandırdıkları saptanmıştır. Araştırmaya katılan 6. Sınıf öğrencilerinin 'Madde ve Isı' ünitesindeki bilgileri ana hatlarıyla yüzeysel bilişsel yapılarında yer verdikleri sonucuna ulaşılmıştır. Kanıtlanabilirlik açısından deney ve gözlem gibi somut yollarla ortaya çıkarılan makroskobik boyut mikroskobik ve sembolik boyuta göre öğrencilerin bilişsel yapılarında daha fazla yer almıştır. Ayrıca makroskobik, mikroskobik ve sembolik boyut arasında bağlantı kurmada zorlanmışlar ve üç çeşit gösterim arasında geçiş yapamadıkları sonucuna ulaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Çoklu Gösterimler, Ders Kitabı, Madde ve Isı, Kelime İlişkilendirme Testi, Bilişsel Yapı.

Abstract:
Purpose: The purpose of the study is to examine multiple representations of the matter and heat unit by comparing them with the cognitive structures of secondary school students.
Materials and Methods: The first phase of the study is the document analysis method, the second phase is an instrumental case study, and the third phase is content analysis. The first aim of the study is to examine the concepts and processes related to matter and heat unit in textbooks and textbooks in terms of multiple representations. The textbooks and course notebooks used in the Science course were analyzed descriptively in accordance with the criteria and code list created by Gkitzia, Salta and Tzougraki (2011). For the first sub-problem of the research, three sixth grade textbooks from the Science textbooks used in the 2022-2023 academic year in secondary schools, determined by the Ministry of Education (Tebliğler Magazine, 2019), were selected according to the non-random purpose sampling method. Course notebooks were selected from students who kept regular notebooks from five branches.  The second aim of this study is to examine students' cognitive structures regarding the matter and heat unit. An instrumental case study was used for the second sub-problem of the research. The open-ended questions applied to 6th grade students were analyzed using the word association test. The sample of the study consisted of 30 randomly selected 6th grade students at the secondary school affiliated with the Ministry of National Education in Çine district of Aydın province. The third aim of the study is to examine students' cognitive structures by comparing them with multiple representations. The content analysis method was used for the third sub-problem in the study.
Findings: In the study, it was determined that the textbooks included multiple representations mostly in the macroscopic dimension and least in the symbolic dimension. Macroscopic and microscopic visuals were included in equal numbers in the textbooks. When the cognitive structures of the students were examined, it was determined that the concepts of solid, liquid and gas were included more in the frequency tables. Later, these concepts were followed by concepts such as melting, freezing, evaporation, mass and volume. In the sentences made, sentences were made about the states of matter and its change of state. In the visuals drawn, drawings were made about the states of matter, the state change of matter and the granular structure of matter. When the cognitive structure was examined with multiple representations, it was determined that students made macroscopic drawings and gave less space to symbolic and microscopic drawings. Animations, visuals, three-dimensional models and mock-ups related to multiple representations can be used in the Science course.
Result: It was determined that students mostly structured information in the macroscopic representation dimension. It was concluded that the 6th grade students participating in the research included the information in the 'Matter and Heat' unit in their superficial cognitive structures. In terms of demonstrability, the macroscopic dimension, which is revealed through concrete methods such as experiments and observations, is more present in students' cognitive structures than the microscopic and symbolic dimensions. In addition, it was concluded that they had difficulty in making connections between macroscopic, microscopic and symbolic dimensions and could not switch between the three types of representations.

Key words: Multiple Notations, Textbook, Matter and Heat, Word Association Test, Cognitive Structure.