Development of a two-tier diagnostic test to determine students' understanding of concepts in genetics

Problem Durumu: Öğrencilerin fen kavramlarını eksiksiz ve doğru olarak anlamalarını amaçlayan fen öğretiminin etkililiği, ancak uygun ölçme araçları ile ölçüldüğünde doğru olarak değerlendirilebilir. Öğrencilerin fen kavramlarını anlamalarını belirlemede kullanılan kavram haritaları, çoktan seçmeli testler ve görüşmeler başarılı yöntemler olarak kabul edilmektedir ancak bu yöntemlerin her birinin çeşitli sınırlılıkları mevcuttur. Öğrencilerin, kavramları anlamalarının belirlenmesinde, öğrenci cevaplarının nedenlerine dayanan ve bilinen alternatif kavramları içeren iki aşamalı çoktan seçmeli test maddelerinin kullanılması önerilmektedir. İki aşamalı testler, öğrencilerin seçtikleri cevaplara ait gerekçelerini ve yorumlarını dikkate aldığından önceki yaklaşımlara göre oldukça gelişmiş bir yaklaşımdır. Puanlaması ve uygulaması kolay olan iki aşamalı testler ile geçerli ve güvenilir biçimde, öğrenci fikirleri daha etkili olarak değerlendirilebilmektedir. Öğrencilerin anlamada en fazla zorlandığı biyoloji konularından biri genetiktir. Çoğu genetik kavramı imgesel ve teorik bir özelliğe sahiptir. Öğrencilerin teorik genetik kavramları anlamlı olarak öğrenebilmeleri, bu kavram ve olguların varsayıma dayanan nedenlerini bilmelerine bağlıdır. Araştırmanın Amacı: Öğrencilerin genetik kavramları anlamalarını belirlemede, öğrencilerin bu kavramlar hakkında sahip oldukları bilgiler ile beraber bu bilgilerini dayandırdıkları nedenlerin araştırılması önemli ve etkili sonuçlar verecektir. Bu sebeple, araştırmada ortaöğretim öğrencilerinin genetik kavramları anlamalarını belirlemeye yönelik iki aşamalı bir testin geliştirilmesi, geçerlik ve güvenirlik analizlerinin yapılması amaçlanmıştır. Araştırmanın Yöntemi: Ortaöğretim öğrencilerinin genetiğin temel kavramlarını anlamalarını belirlemeye yönelik iki aşamalı test, 10 aşamalı 3 ana bölümden oluşan bir yöntem izlenerek geliştirilmiştir. Birinci bölüm içeriğin belirlenmesi, ikinci bölüm öğrencilerin yanlış anlamaları hakkında bilgi edinilmesi, üçüncü bölüm ise iki aşamalı testin geliştirilmesidir. İçeriğin belirlendiği ilk bölümde bilgi önermeleri ve kavram haritasıyla konunun sınırları çizilmiş, kapsam geçerliği sağlanmıştır. İkinci bölümde öğrencilerin yanlış anlamalarını belirlemek için ilgili araştırmalar incelenmiş, öğrencilerle görüşmeler yapılmış, açık uçlu ve çoktan seçmeli sorular içeren bir test uygulanmıştır. Üçüncü bölümde, iki aşamalı çoktan seçmeli test maddeleri geliştirilmiştir. Geliştirilen iki aşamalı testin 231 ortaöğretim öğrencisine uygulanmasıyla elde edilen verilerin, madde ve test analizi yapılmıştır. Analizler sonucunda maddelerin güçlüğü, ayırt edicilikleri, çeldiricilerin işlerliği ve testin güvenirliği belirlenmiştir. Geçerliğin belirlenmesi için iki temel soruya cevap aranmıştır. Bunlardan ilki; maddelerin bilgi önermeleri ile tanımlanan içeriği ölçüp ölçmediği, ikincisi ise; maddelerin uygulama grubunun düzeyine uygun olup olmadığıdır. Kapsam geçerliği için uzman görüşleri alınmış, bilgi önermeleri ve kavram haritası ile kontrolü sağlanmıştır. Yapı geçerliğinin saptanmasında grup farklılıkları yöntemi kullanılmıştır. Bir sorunun doğru cevaplanmış olarak kabul edilebilmesi için, maddenin her iki aşamasına da doğru cevap verilmiş olması gerekmektedir. Öğrencilerin test maddelerinin hem birinci aşamasına hem de her iki aşamasına birden verdikleri cevaplar değerlendirilmiştir. Yanlış cevap kombinasyonları incelenmiş ve öğrencilerin genetik kavramları ile ilgili yanlış anlamaları belirlenmiştir. Araştırmanın Bulguları: İki aşamalı genetik kavram testinin uygulanmasıyla elde edilen verilerin madde analizi sonucunda maddelerin ayırıcılık güçleri, 0,34 ile 0,74 arasında bulunmuştur. Madde güçlük indeksleri ise 0,25 ile 0,67 arasında değişmektedir. Testin ortalaması 6,02, testin ortalama güçlüğü ise 0,43 olarak hesaplanmıştır. Testin varyansı ise 16,13’tür. Testin güvenirliği Kuder- Richardson 20 formülü ile hesaplanmış ve 0,86 olarak bulunmuştur. ITEMAN for Windows 3,50 ile çeldiricilerin işlerliği analiz edilmiştir. Analiz sonucunda testten yüksek puan alan öğrencilerin, maddelere ait doğru seçenekleri cevaplarken, testin genelinden düşük başarı elde edenlerin ise doğru seçenek dışındaki çeldiricilere yöneldikleri görülmüştür. Analiz sonuçları her bir çeldiricinin iyi işlediğini, seçeneklerde düzeltmeye gerek olmadığını göstermiştir. Yapı geçerliğini belirlemek için grup farklılıkları yöntemi kullanılmıştır. Anadolu Lisesi öğrencileri ve düz lise ile yabancı dil ağırlıklı lise öğrencileri iki farklı grup olarak değerlendirilmiş, bu gruplardan elde edilen veriler arasındaki korelasyona bakılmıştır. Korelasyon katsayısı 0,169 olarak bulunmuştur. Bu değerin düşük olması testin yapı geçerliğinin bir göstergesi olarak kabul edilmektedir. Öğrencilerin test maddelerinin birinci aşamasına doğru cevap verme oranlarının, her iki aşamaya birden doğru cevap verme oranlarından yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu bulgu, öğrencilerin kavramları yeterince anlamadan, ezberleyerek öğrendiklerini göstermektedir. Yanlış cevaplar incelenmiş ve öğrencilerin %10’undan fazlasında karşılaşılan yanlış anlamalar belirlenmiştir. Araştırmanın Sonuçları ve Önerileri: İki aşamalı genetik kavram testinin madde analizi, geçerlik ve güvenirlik analizleri sonucunda elde edilen tüm bulgular, bu testin ortaöğretim öğrencilerinin genetik kavramları anlamalarını belirlemek amacıyla geçerli ve güvenilir biçimde kullanılabileceğini göstermektedir. Geliştirilen testte yer alan maddelerin ilk aşaması 3 seçenekli bir bilgi sorusundan oluşurken, ikinci aşaması, birinci aşamada verilen cevap için 5 muhtemel nedenden oluşan seçenekler içerir. Test, genetiğin temel kavramları olan DNA, gen, kromozom kavramları ile bu kavramlar arasındaki ilişkileri ve hücre bölünmelerinin kalıtımla ilişkisi konularında öğrencilerin anlamalarını belirlemeye yöneliktir. Test, iki aşamalı 14 çoktan seçmeli maddeden oluşmaktadır. Testin çoktan seçmeli oluşu sınıf içerisinde öğretmenlere uygulama ve pua

PDF

___

Bahar, M., Johnstone, A. H., & Hansell, M. H. (1999). Revisiting learning difficulties in biology. Journal of Biological Education, 33 (2), 84-89.
Bahar, M., Johnstone, A. H., & Sutcliffe, R. G. (1999). Investigation of students’ cognitive structure in elementary genetics through word association tests. Journal of Biological Education, 33 (3), 134-141.
Baker, W. P. & Lawson, A. E. (2001). Complex instructional analogies and theoretical concept acquisition in college genetics. Science Education, 85, 665-683.
Banet, E. & Ayuso, E. (2000). Teaching genetics at secondary school: A strategy for teaching about the location of inheritance information. Science Education, 84, 313-351.
Baykul, Y. (2000). Eğitim ve psikolojide ölçme: Klasik test teorisi ve uygulaması. [Measurement in Education and Psychology]. Ankara: ÖSYM Yayınları.
Brown, C. R. (1990). Some misconceptions in meiosis shown by students responding to an advanced level practical examination question in biology. Journal of Biological Education, 24 (3), 182-186.
Chen, C. C., Lin, H. S., & Lin, M. L. (2002). Developing a two-tier diagnostic instrument to assess high school students’ understanding – the formation of images by a plane mirror. Proceedings of National Science Council ROC(D), 12 (3), 106-121.
Crocker, L. & Algina, J. (1986). Introduction to classical and modern test theory. USA: Holt, Reinhart and Winston.
Çakır, M. & Crawford, B. (2001, January). Prospective biology teachers’ understanding of genetics concepts. Annual Meeting of the Association for the Education Teachers in Science, January 18-21, Costa Mesa.
Hackling, M. & Treagust, D. (1984). Research data necessary for meaningful review of grade ten high school genetics curricula. Journal of Research in Science Teaching, 21, 197–209.
Haslam, F. & Treagust, D. F. (1987). Diagnosing secondary students’ misconceptions of photosynthesis and respiration in plants using a two-tier multiple choice instrument. Journal of Biological Education, 21 (3), 203-211.
Johnson, S. K. & Stewart, J. (2002). Revising and assessing explanatory models in high school genetics class: A comparison of unsuccessful and successful performance. Science Education, 86, 463-480.
Knippels, M. P. J, Waarlo, A. J., & Boersma, K. T. (2005). Design criteria for learning and teaching genetics. Journal of Biological Education, 39 (3), 108-112. Lewis, J., Leach, J., & Wood-Robinson, C. (2000a). All in the genes? - Young people’s understanding of the nature of genes. Journal of Biological Education, 34 (2), 74-79.
Lewis, J., Leach, J., & Wood-Robinson, C. (2000b). What’s in a cell? - Young people’s understanding of the genetic relationship between cells, within an individual. Journal of Biological Education, 34 (3), 129-132.
Lewis, J., Leach, J., & Wood-Robinson, C. (2000c). Chromosomes: the missing link - young people’s understanding of mitosis, meiosis, and fertilization. Journal of Biological Education, 34 (4), 189-199.
Lewis, J. & Wood-Robinson, C. (2000). Genes, chromosomes, cell division and inheritance – do students see any relationship? International Journal of Science Education, 22 (2), 177-195.
Lin, S. W. (2004). Development and application of a two-tier diagnostic test for high school students’ understanding of flowering plant growth and development. International Journal of Science and Mathematics Education, 2, 175-199.
Marbach-Ad, G. (2001). Attempting to break the code in student comprehension of genetic concepts. Journal of Biological Education, 35 (4), 183-189.
Novak, J. D. (1990). Concept mapping: A useful tool for science education. Journal of Research in Science Teaching, 27 (10), 937-949.
Odom, A. L. & Barrow, L. H. (1995). Development and application of a two-tier diagnostic test measuring college biology students’ understanding of diffusion and osmosis after a course of instruction. Journal of Research in Science Teaching, 32 (1), 45-61.
Okebukola, P. A. (1990). Attaining meaningful learning of concepts in genetics and ecology: An examination of the potency of the concept-mapping technique. Journal of Research in Science Teaching, 27 (5), 493-504.
Orcajo, T. I. & Aznar, M. M. (2005). Solving problems in genetics II: Conceptual restructuring. International Journal of Science Education, 27 (12), 1495-1519.
Palmer, D. H. (1998). Measuring contextual error in the diagnosis of alternative conceptions in science. Issues in Educational Research, 8 (1), 65-76.
Peterson, R. F., Treagust, D. F., & Garnett, P. (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.
Rotbain, Y., Marbach-Ad, G., & Stavy, R. (2005). Understanding molecular genetics through a drawing based activity. Journal of Biological Education, 39 (4), 174-178.
Tamir, P. (1989). Some issues related to the use of justifications to multiple-choice answers. Journal of Biological Education, 23 (4), 285-292.
Tan, K. C. D. (2000). Development and application of a diagnostic instrument to evaluate students’ conceptions of qualitative analysis. PhD Thesis, Curtin University of Technology.
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.
Tekkaya, C., Özkan, Ö., Sungur, S., & Uzuntiryaki, E. (2001). Biology concepts perceived as difficult by Turkish high school students. Hacettepe Üniversitesi Egitim Fakültesi Dergisi, 21, 145-150.
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.
Treagust, D. F. (2006). Diagnostic assessment in science as a means to improving teaching, learning and retention. (Invited presentation). UniServe Science Assessment Symposium Proceedings.
Treagust, D. F. & Chandrasegaran, A. L. (2007). The Taiwan national science concept learning study in an international perspective. International Journal of Science Education, 29 (4), 391- 403.
Venville, G. J. & Treagust, D. F. (1998). Exploring conceptual change in genetics using a multidimensional interpretive framework. Journal of Research in Science Teaching, 35 (9), 1031-1055.
Venville, G., Gribble, S. J., & Donovan, J. (2005). An exploration of young children’s understandings of genetics concepts from ontological and epistemological perspectives. Science Education, 89, 614-633.
Wang, J. R. (2004). Development and validation of a two-tier instrument to examine understanding of internal transport in plants and the human circulatory system. International Journal of Science and Mathematics Education, 2, 131-157.
Wood-Robinson, C., Lewis, J., & Leach, J. (2000). Young people’s understanding of the nature of genetic information in the cells of an organism. Journal of Biological Education, 35 (1), 29- 36.