The effect of virtual laboratory applications on the achievement of secondary school students in teaching the granular structure of matter
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.14867793Keywords:
Chemistry education, particulate structure of matter, simulation, virtual laboratory, Artificial IntelligenceAbstract
Purpose: The objective of this study is to investigate the impact of virtual laboratory applications on students' performance in the teaching of the subject matter "Particulate Structure of Matter" to middle school students.
Design and Methodology: The study was conducted in two public educational establishments. The study sample comprised 191 seventh-grade students. The study employed a quasi-experimental design, utilising a pre-test-post-test control group. The study employed an achievement test as the primary data collection instrument. The subject of "Particulate Structure of Matter" was taught using the methods prescribed by the current curriculum for the control group and a computer-aided virtual laboratory application for the experimental group. The data were subjected to quantitative analysis using the SPSS data analysis program, and the results were obtained. Independent groups t-test analyses were conducted to examine the differences between the means in the data obtained from the experimental and control groups.
Results: The findings revealed that the results were statistically significant at p<0.05. Consequently, it was concluded that there was a significant difference in favour of the experimental group and that virtual laboratory applications were more effective in teaching the subject of particulate structure of matter to middle school students.
Implications & Suggestions: A comparative analysis of the implementation and impact of virtual laboratory applications can be conducted by examining the differences between interactive and non-interactive applications.
References
Adadan, E. (2013). Using multiple representations to promote grade 11 students’ scientific understanding of the particle theory of matter. Research in Science Education, 43, 1079-1105.
Altay, E. & Balım, A. G. (2021). Maddenin tanecikli yapısı ile ilgili kavram yanılgılarının tespiti. Batı Anadolu Eğitim Bilimleri Dergisi, 12(2), 576-592.
Ayas, A. Özmen, H. & Coştu, B. (2002). Maddenin tanecikli yapısının öğretiminde karşılaşılan zorluklar. Eğitim ve Bilim, 27(158), 79-88.
Aydın, Ş. Z. N. (2018). Fen bilgisi dersi öğretiminde sanal laboratuvar uygulamasının kullanılması ve değerlendirilmesi. İstanbul Üniversitesi: Yüksek lisans tezi.
Baş, K. (2022). Fen eğitiminde sanal laboratuvar uygulamalarının öğrencilerin akademik başarılarına ve fen tutumlarına etkisi. Akdeniz Üniversitesi: Yüksek lisans tezi.
Banda, H. J., & Nzabahimana, J. (2023). The impact of physics education technology (PhET) interactive simulation-based learning on motivation and academic achievement among. Malawian physics students. Journal of Science Education and Technology, 32(1), 127–141. https://doi.org/10.1007/s10956-022-10010-3
Bozkurt, E., & Sarıkoç, A. (2008). Fizik Eğitiminde Sanal Laboratuvar, Geleneksel Laboratuvarın Yerini Tutabilir mi?. Selçuk Üniversitesi Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi, 25, 89-100.
Büyüköztürk, Ş. (2010). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı [Handbook of data analysis for social sciences]. Pegem Akademi.
Can, A. (2019). SPSS ile bilimsel araştırma sürecinde nicel veri analizi. 7. Baskı, Pegem Akademi, Ankara.
Çinici, A., Özden, M., Akgün, A., Ekici, M., & Yalçın, H. (2013). Sanal ve gerçek laboratuvar uygulamalarının 5. sınıf öğrencilerinin ışık ve ses ünitesiyle ilgili başarıları üzerine etkisinin karşılaştırılması. Bayburt Eğitim Fakültesi Dergisi, 8(2), 92-106.
Danacı, F. (2018) Maddenin tanecikli yapısının animasyonla öğretiminin öğrencilerin akademik başarıları üzerindeki etkisi. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi: Yüksek lisans tezi.
Daşdemir, İ. (2016). Animasyon kullanımının öğrencilerin akademik başarılarına, öğrenilen bilgilerin kalıcılığına ve bilimsel süreç becerilerine etkisi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 21(4), 1287-1304.
Duman, M. Ş. & Avcı, G. (2016). Sanal laboratuvar uygulamalarının öğrenci başarısına ve öğrenilenlerin kalıcılığına etkisi. Erzincan Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(1), 13-33. https://doi.org/10.17556/jef.08804
Estriegana, R., Medina-Merodio, J. A., & Barchino, R. (2019). Student acceptance of virtual laboratory and practical work: An extension of the technology acceptance model. Computers & Education, 135, 1-14. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2019.02.010
Fan, X., & Chen, M. (2001). Parental involvement and students’ academic achievement: A meta-analysis. Educational Psychology Review, 13(1–22). https://doi.org/10.1023/A:1009048817385
Ferketich, D. (1991). Focus on psychometrics aspects of item analysis. Research in Nursing & Health, 14(2), 165–168.
Fraenkel, J.R., Wallen, & Hyun, (2011). How to design and evaluate research in education. New York: McGraw-Hill Humanities/Social Sciences/Languages.
Ganasen, S., & Shamuganathan, S. (2017). The effectiveness of physics education technology (PhET) interactive simulations in enhancing matriculation students’ understanding of chemical equilibrium and remediating their misconceptions. In: Karpudewan M., Md Zain A., Chandrasegaran A. (eds). Overco. Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-10-3437-4_9
Gökulu, A. (2013). Bilgisayar destekli öğretimin etkisinin incelenmesi ve maddenin tanecikli yapısı konusu ile ilgili öğrencilerin kavram yanılgılarının tespiti. The Journal of Academic Social Science Studies, 6(5), 571-585.
Guzman, J.L., Joseph, B. (2021). Web-based virtual lab for learning design, operation, control, and optimization of an anaerobic digestion process. Journal of Science Education and Technology 30, 319–330. https://doi.org/10.1007/s10956-020-09860-6
Harrison, A. G., & Treagust, D. F. (2000). Learning about atoms, molecules, and chemical bonds: A case study of multiple-model use in grade 11 chemistry. Science Education, 84, 352-381.
İlhan, N., & Hoşgören, G. (2017). Fen bilimleri dersine yönelik yaşam temelli başarı testi geliştirilmesi: Asit baz konusu [Developing of context based achievement test towards science: Acids and bases]. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 5(2), 87–110.
İlhan, N., Sadi, S., Yıldırım, A., & Bulut, H. (2009). Kimya öğretmen adaylarinin laboratuar uygulamaları hakkındaki düşünceleri[Candi̇date chemi̇stry teachers ’ opinions about laboratory practice]. Kastamonu Eğitim Dergisi, 17(1), 153–160.
İlyasoğlu, U., & Aydın, A. (2014). The effect of computer assısted teachıng on the scıence and technology teacher candıdates’ achıevement ın the dırect current cırcuıts teachıng. Kastamonu Eğitim Dergisi, 22(1), 223-240.
Jia, F., Sun, D., & Looi, C. (2023). Artificial intelligence in science education (2013–2023): Research trends in ten years. Journal of Science Education and Technology, 33, 94–117. https://doi.org/10.1007/s10956-023-10077-6
Karaçöp, A. (2012). Maddenin tanecikli yapısı konusunun öğretiminde bilgisayar destekli öğretimin öğrencilerin akademik başarılarına, tutumlarına ve kalıcılık düzeylerine etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara.
Karaduman, B. & Emrahoğlu, N. (2011). “Maddenin tanecikli yapısı” ünitesinin öğretiminde, bilgisayar destekli ve bilgisayar temelli öğretim yöntemlerinin, akademik başarı ve kalıcılığa etkisi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 19(3), 925-938.
Kiraz, A. (2014). Yapay zeka destekli sanal laboratuvar tasarımı: çekme deneyi uygulaması (Doktota Tezi). Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi (Tez No: 379548). Sakarya Üniversitesi.
Lawson, A.E. (1995). Science teaching and the development of thinking. Belmont, CA: Wadsworth.
McMillan, J. H., & Schumacher, S. (2006). Research in education: evidence-based inquiry (6th edition). Pearson Publishing.
MEB. (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı. Ankara: Talim Terbiye Kurulu Başkanlığı Yayını.
Okumuş, S., Öztürk, B., Çavdar, O., Karadeniz, Y., & Doymuş, K. (2016). fen bilgisi öğretmen adaylarının fiziksel ve kimyasal olaylarda maddenin tanecikli yapısı ile ilgili anlamalarının belirlenmesi. E-Kafkas Journal of Educational Research, 3(1), 64-78.
Özdener, N. (2005). Deneysel öğretim yöntemlerinden benzetişim (simulatıon) kullanımı. The Turkish Online Journel of Educational Technology, 4(4), 93-98.
Özmen, H. (2004). Maddenin tanecikli yapısı ile ilgili alternatif kavramaların tespitinde farklı veri toplama araçlarının birlikte kullanımı. Journal of Research in Education and Teaching, 3, 15-28.
Ramirez, J., Soto, D., López, S., Akroyd, J., Nurkowski, D., Botero, M. L., ... & Molina, A. (2020). A virtual laboratory to support chemical reaction engineering courses using real-life problems and industrial software. Education for Chemical Engineers, 33, 36-44. https://doi.org/10.1016/j.ece.2020.07.002
Renshaw, C. E, & Taylor, H. A (2000). The educational effectiveness of computer-based instruction. Computers and Geosciences, 26(6), 677-682.
Ruttena, N., Van Joolingen, W., R. & Van der Veena, J., T. (2012). The learning effects of computer simulations in science education. Computers & Education, 8, 136–153. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.07.017
Smetana, L. K., & Bell, R. L. (2012). Computer simulations to sup- port science instruction and learning: A critical review of the literature. International Journal of Science Education, 34(9), 1337–1370.
Udin, W. N., Ramli, M., & Muzzazinah (2020). Virtual laboratory for enhancing students' understanding on abstract biology concepts and laboratory skills: a systematic review. Journal of Physics: Conference Series, 1521, 1-5.
Yılmaz, M., & Eren, A. (2014). Sınıf öğretmen adaylarına basit elektrik devreleri konusunun simülasyon ve laboratuvar uygulaması teknikleriyle öğretimi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 4(2), 84-99.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 International Journal of Education and Artificial Intelligence
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
CC Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0
