Systematic literature review of studies ınvestigating conceptual understanding related to the subject of gases

Abstract

The subject of gases is among the important subjects in physics and chemistry teaching. Students often have misconceptions in these fields, which negatively impact learning. For this reason, studies on conceptual understanding and misconceptions are important. The aim of this study is to present the findings obtained from a systematic literature review of international studies focusing on misconceptions and conceptual understanding about gases between 1992 and 2024. In this systematic literature review, literature was searched through various databases (Web of Science, Education Resources Information Center (ERIC)), and the findings were reported in accordance with the "Preferred Reporting Items for Systematic Review and Meta-Analysis" (PRISMA) steps. A total of 171 articles were identified from Web of Science (N=114) and ERIC (N=57) databases. After applying the inclusion/exclusion criteria, 41 articles were obtained. The data were analysed using descriptive and content analysis methods. In the study, it was seen that most of the subjects of the articles focused on teaching materials and especially experimental research were at the forefront. In these studies, it was found that conceptual tests were primarily used to identify participants' misconceptions about gases, with a focus on high school and undergraduate students. Research has shown that activity-based and technology-supported teaching contributes positively to conceptual development related to gases. However, it has been emphasised that abstract topics such as the ideal gas law involve serious conceptual difficulties for students. In this direction, it is recommended to use active learning-based teaching methods, diversify teaching materials, and increase laboratory experiments.

Gazlar konusu fizik ve kimya öğretiminde önemli konular arasında yer almaktadır. Öğrencilerin bu alanlarda sıklıkla kavram yanılgılarına sahip olması öğrenmeyi olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle kavram yanılgıları ve kavram öğretimi üzerine yapılan çalışmalar önemlidir. Bu çalışmanın amacı, 1992-2024 yılları arasında gazlarla ilgili kavram yanılgıları ve kavramsal anlamaya odaklanan uluslararası çalışmaların sistematik bir literatür taramasından elde edilen bulguları sunmaktır. Bu sistematik literatür taramasında çeşitli veri tabanları (Web of Science, Education Resources Information Center (ERIC)) aracılığıyla literatür taraması yapılmış ve bulgular "Preferred Reporting Items for Systematic Review and Meta-Analysis" (PRISMA) adımlarına uygun olarak raporlanmıştır. Web of Science (N=114) ve ERIC (N=57) veri tabanlarından toplam 171 makale tespit edilmiştir. Dahil etme/dışlama kriterleri uygulandıktan sonra 41 makale elde edilmiştir. Veriler betimsel ve içerik analizi yöntemleri kullanılarak analiz edilmiştir. Çalışmada, makalelerin konularının çoğunun öğretim materyalleri üzerine yoğunlaştığı ve özellikle deneysel araştırmaların ön planda olduğu görülmüştür. Bu çalışmalarda katılımcıların gazlarla ilgili kavram yanılgılarını tespit etmek için çoğunlukla kavramsal testlerin kullanıldığı ve daha çok lise ve lisans öğrencilerine odaklanıldığı tespit edilmiştir. Araştırmalar, etkinlik temelli ve teknoloji destekli öğretimin gazlarla ilgili kavramsal gelişime olumlu katkı sağladığını göstermiştir. Ancak ideal gaz kanunu gibi soyut konuların öğrenciler için ciddi kavramsal zorluklar içerdiği vurgulanmıştır. Bu doğrultuda aktif öğrenme temelli öğretim yöntemlerinin kullanılması, öğretim materyallerinin çeşitlendirilmesi ve laboratuvar deneylerinin artırılması önerilmektedir.