öğrencilerin kuvvet kavaramına yükledikleri
advertisement
Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Gökhan ÖZDEMİR ÖĞRENCİLERİN KUVVET KAVRAMINA İLİŞKİN BİLGİ YAPILARININ BİR ANALİZİ Gökhan ÖZDEMİR* ÖZET Bu araştırmanın amacı, ilköğretim birinci kademe öğrencilerinin kuvvet kavramı konusundaki bilgi yapılarını tespit etmektir. Araştırmanın verilerini 8 ilköğretim birinci kademe öğrencisi ile yapılmış olan birebir görüşmeler oluşturmuştur. Görüşmelerde öğrencilere birtakım araç ve gereçlerle oluşturulan farklı durumlarda kuvvetin olup olmadığı sorulmuş ve cevaplarındaki nedensellik araştırılmıştır. Araştırmada kullanılan 7 soru setinin her birinde 2 farklı durum temsil edilmiş ve öğrencilerden bu durumlardaki kuvvet/kuvvetleri kıyaslamaları istenmiştir. Görüşmeler videoya kaydedilip transkripsiyonları yapıldıktan sonra Vosniadou ve Brewer’in geliştirdiği kodlama metodundan yararlanılarak veriler kodlanmıştır. Analizde Miles ve Huberman tarafından ortaya konmuş olan analitik nitel araştırma yöntemi benimsenmiştir. Öğrencilerin kuvvet kavramına ilişkin yorumlarında çoklu kuvvet anlamları ve soru setleri boyunca bu anlamlar arasında tutarsızlıklar tespit edilmiştir. Araştırmanın sonuçları bu araştırmaya katılan öğrencilerin, kuvvet konusundaki bilgi yapılarının daha çok parça nitelikli bilgi yapısı teorisi ile örtüştüğünü göstermiştir. Anahtar Sözcükler: Parçalı bilgi, bilgi yapısı, kavram yanılgısı, kuvvet kavramı. ABSTRACT The purpose of this study was to determine the knowledge structure of the first level elementary school students in the domain of force. The data of this study were collected from the individual interviews done with 8 first level elementary school students. During the interviews, different contexts were presented to the students. In these contexts, the students were asked whether there was a force in the presented contexts. Also, the causalities of their responses were investigated. In this study, 7 question sets were used. Each question set was consisted of 2 different contexts. Students were asked to compare the force/forces exerted on the objects in the different contexts. After the interviews were videotaped and transcribed, the data were coded following a methodology developed by Vosniadou and Brewer. In the analysis, an analytic qualitative research approach developed by Miles and Huberman was adopted. Students’ force interpretations included multiple and inconsistent force meanings across question sets. The results of this study indicated that students’ knowledge structures in the domain of force were more in line with knowledge-in-pieces perspective in this study. Key Words: Knowledge-in-pieces, knowledge structure, misconception, force concept. 1. GİRİŞ Öğrenme sürecinin çözümlenmesi için gerekli olan koşullardan biri öğrencilerin bilgi yapılarının anlaşılmasıdır. Öğrencilerin bilgi yapıları büyük ölçüde onların günlük deneyimleri ile şekillenir. Günlük deneyimlerin kazanımıyla oluşan bilgiler bazen okulda verilen bilimsel bilgilerin kazanımını olumlu yönde etkilerken önemli bir kısmı da kavram yanılgılarını beraberinde getirerek bilimsel bilginin öğrenilmesini güçleştirir. Fen bilgisindeki birçok konuda, bazı öğrencilerin hangi kavram yanılgılarına sahip oldukları ve bu kavram yanılgılarının öğrenmeyi nasıl etkilediği literatürde geniş olarak ortaya konulmuştur (Wandersee, Mintzes ve Novak, 1994; Pfundt ve Duit, 1994). Formal eğitimde kavram yanılgılarının olumsuz etkilerini ortadan kaldırmak ve etkili öğretim stratejileri geliştirmek için kavram değişimi sürecini ve öğrencilerin bilgi yapılarının tespit edilmesi gerekmektedir (Tao ve Gunstone, 1999). Dr. Gökhan Özdemir. Niğde Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, Fen Bilgisi Eğitimi ABD, Derbent Kampüsü, Niğde. [email protected] * Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 37 Gökhan ÖZDEMİR Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Öğrencilerin fen bilgisi konularındaki bilgi yapılarını tespit etmek, oluşturulacak olan fen bilgisi eğitim programları ve bu konuların öğretilme sürecinde kullanılacak yöntem ve teknikler açısından önemlidir. Bu araştırma kuvvet kavramı konusunda öğrencilerin bilgi yapılarını belirlemeye yönelik olduğundan, aşağıda öncelikle araştırmanın temellendiği bilgi yapısına ilişkin temel yaklaşımlar gözden geçirilecektir. 1.1. Bilgi Yapısına İlişkin Temel Teoriler Öğrencilerin bilgi yapıları birçok fen konusunda tespit edilmeye çalışılmış ve buna bağlı olarak kavram değişimi sürecinin nasıl oluştuğuna dair çeşitli iddialar ortaya atılmıştır. Bu iddiaları genel olarak iki kategori altında değerlendirmek mümkündür. Bunlar: (1) Teori nitelikli bilgi yapısı ve (2) parça nitelikli bilgi yapısıdır. 1.1.1. Teori Nitelikli Bilgi Yapısı Literatürde baskın olarak, bilginin yapısı teoriye benzer karakterde, bir bütünlüğü ve tutarlılığı olan çerçevede ifade edilmektedir (Carey, 1999; Chi, 2005; Ioannides ve Vosniadou, 2002; Wellman ve Gelman, 1992). Bu görüşe göre her ne kadar öğrencinin belirli bir konudaki teorisi, farkındalık ve hipotez test etme gibi bir takım açılardan, bilim adamının sahip olduğu teorilerden farklılık gösterse de, bütünlük ve belirli bir konuda benzer durumları açıklamasındaki tutarlılıktan dolayı bilimsel teorilerle ortaklık göstermektedir. Teori nitelikli bilgi yapısı görüşünün kökeni Piaget’in bilişsel gelişim kuramındaki şema kavramına dayanmaktadır. Şemalar, bireyin dünyaya gelişinden itibaren çevresindeki olayları anlamlandırmak ve kavramlar arasındaki ilişkileri kurmak için geliştirdiği geniş ölçekli bilgi yapıları olarak tanımlanabilir. Bir konudaki yeni bilgi veya deneyim bireyin zihninde var olan ilgili şemaya uyum gösteriyorsa bu bilgi sorunsuz şekilde o şemaya monte edilir. Eğer yeni bilgi veya deneyim bireyin zihninde var olan ilgili şemaya uyum göstermiyorsa birey bilişsel bir çatışma içinde kendini bulur. Bu durumda birey o şemanın temel taşları üzerinde değişiklik yapar veya yeni bir şema oluşturur ki bu devrimsel bir kavram değişimini gösterir. Benzer şekilde teori nitelikli bilgi yapısı kendi içinde tutarlı, deneyimler ve bir takım öğrenimlerle pekiştirilmiş şemalardır. Bunun sonucu olarak eğer bir öğrenciye belirli bir kavram hakkında benzer sorular sorulursa öğrencinin cevapları birbiri ile örtüşen anlamlar taşımalıdır (Ioannides ve Vosniadou, 2002). Çünkü o öğrenci sorulan soruları o kavram için zihninde oluşturulmuş belirli bir şema veya teorik yapıya bağlı olarak cevaplayacak ve bu da aynı kaynaktan gelen bu cevaplarda tutarlılığa neden olacaktır. Bu yüzden, bir kavrama bireyin yüklediği anlamların birbirine benzer sorulardaki tutarlılığını test etmek teori nitelikli bilgi yapısının varlığını test etmek olarak yorumlanabilmektedir. 1.1.2. Parça Nitelikli Bilgi Yapısı Diğer taraftan son yıllarda giderek artan şekilde parça nitelikli bilgi yapısı görüşü önem kazanmakta ve teori nitelikli bilgi yapısına alternatif teşkil ederek araştırmacılar arasında önemli tartışmalara yol açmaktadır. Parça nitelikli bilgi yapısı görüşünü destekleyen araştırmacılar bir öğrencinin günlük deneyimlerine bağlı olarak şekillenen bilgi yapılarını daha çok yarı bağımsız parçacıkların bir ekolojisi olarak düşünmektedir (Clark, 2006; diSessa, Gillespie ve Esterly, 2004; Harrison, Grayson ve Treagust, 1999; Linn, Eylon ve Davis, 2004). Bu görüşün kökeni Strike ve Posner (1992) tarafından ileri sürülen kavramsal ekoloji yaklaşımına dayanmaktadır. Bu araştırmacılara göre öğrencilerin kavramsal ekolojileri düzensiz parçalar, benzeşimler, mecazlar, epistemolojik inançlar, fizik ötesi inançlar ve birbiri ile mücadele eden kavramların bütününü içerir. Birçok araştırmacı bu tür bağımsız, düzensiz ve çoklu parçaların öğrencilerin bilgi yapılarını oluşturduğunu düşünmektedir (Clark, 2000, 2003; diSessa, 1988, 1993; Hunt ve Minstrell, 1994; Linn ve ark., 2004). Bu görüşün öncülerinden biri olan diSessa, harekete geçen düzensiz ve bağımsız bilgi parçalarının, duruma göre farklılık göstereceğine inanmaktadır. Diğer bir ifade ile, henüz bir konudaki bilimsel bilgiyi tam olarak kavramamış bir öğrenci farklı 38 Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Gökhan ÖZDEMİR durumlarda farkında olmadan farklı bilgi parçalarını aktifleştirir. Bu parçalar bir şema veya teoriyi meydana getiren ve birbirini tamamlayan düzenli parçalar olmadığından, öğrencinin bir konuda sorulacak olan farklı sorulara vereceği cevaplar birbiri ile tutarlılık göstermez. Kavram değişimi süreci içinde gereksiz bilgi parçaları silinir, yeni bilgi parçaları eklenir, bazı bilgi parçaları üzerinde değişiklik yapılır, bilgi parçaları organize edilir, bazı bilgi parçaları harekete geçmede öncelik kazanır ve nihayetinde bilimsel bilgi zihinde teorik bir yapı kazanarak özümsenmiş olur. Kısacası kavram değişimi devrimsel bir sürecin aksine evrimsel bir süreç olarak karşımıza çıkar. 1.2. Kuvvet Kavramında Öğrencilerin Bilgi Yapıları Kuvvet bireyin dünyaya gelmesinden itibaren itme ve çekme gibi deneyimlerle anlamlandırdığı bir kavramdır. Günlük hayatta sıklıkla kullanılan bu kavram hakkında öğrenciler formal eğitim öncesi doğru veya yanlış birçok bilgiye sahiptirler. Kuvvet kavramı konusundaki yanılgıların belirlenmesine ilişkin çok sayıda araştırma yapılırken, özellikle son yıllarda bir takım araştırmalar öğrencilerin kuvvet kavramındaki bilgilerinin yapısına odaklanmıştır. Fakat öğrencilerin kuvvet kavramına ilişkin bilgi yapılarını araştıran çalışmalarda birbiri ile çelişen sonuçlara varılmıştır. Ioannides ve Vosniadou (2002) tarafından, anaokulundan lise seviyesindeki öğrencilere kadar çeşitli yaştaki 105 Yunan öğrenci ile yapılan araştırmada, öğrencilerin yaklaşık %89’unun kuvvet kavramına ilişkin yorumları, teori nitelikli bilgi yapısı görüşünü desteklediği sonucuna varılmıştır. Diğer bir ifade ile her bir öğrencinin kuvvet kavramına ilişkin araştırma sorularına verdiği yanıtlar oldukça yüksek derecede tutarlılık göstermiştir. Bu araştırmaya katılan 30 ilköğretim birinci kademe öğrencisinin büyük çoğunluğu, sorulan bütün soruları iç ve kazanılmış kuvvet anlamları ile açıklamışlardır (Bu anlamlar yöntem bölümünde açıklanacaktır). Diğer taraftan diSessa ve ark. (2004), Ioannides ve Vosniadou’nun (2002) çalışmasını Amerikalı öğrencilerle tekrar etmiş ve 9 ilköğretim birinci kademe öğrencisinden hiçbiri araştırma örneğindeki diğer öğreniciler gibi kuvvet kavramını yorumlamada tutarlılık göstermemişlerdir. Bu nedenle diSessa ve ark. (2004) bu bulguyu parça nitelikli bilgi yapısı görüşü lehine yorumlamıştır. Ana sınıfından lise seviyesine kadar, farklı kademelerden 32 Türk öğrencinin katıldığı benzer bir araştırmada (Özdemir, 2006), öğrencilerin yaklaşık %65’i kuvvet kavramının yorumlamasında tutarlılık göstermemişlerdir. Araştırmaya katılan 8 ilköğretim birinci kademe öğrencilerinden sadece birinin kuvvet kavramına yüklediği anlam soru setleri boyunca değişmemiştir. Bu araştırmadaki bulgular da öğrencilerin kuvvet kavramındaki yorumlarının en iyi parça nitelikli bilgi yapısı görüşü ile açıklanabileceğine işaret etmektedir. Yukarıdaki çalışmaların hepsindeki soru setlerinde, öğrencilere kâğıt üzerine basit çizgilerle resmedilmiş olan figürler gösterilmiş, resmedilen durumlarda kuvvetin olup olmadığı sorgulanmış ve ayrıca kuvvet “vardır” veya “yoktur” diye verilen cevapların nedenselliği sorgulanmıştır. Örneğin kâğıt üzerine basit şekilde çizilmiş, yerde duran bir taş öğrenciye gösterilmiş ve “yerde duran bu taşın üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden?” diye sorulmuştur. Soruların birçoğunda farklı ağırlık ve büyüklükteki taşlar farklı durumlarda resmedilmiştir. Ayrıca öğrencilerin farklı durumlarda kuvvet kavramına ilişkin yorumlarını daha iyi anlamak için karşılaştırma soruları sorulmuştur. Örneğin yüksekliğin, öğrencinin kuvveti yorumlamasındaki etkisini görebilmek için, bir tepenin üzerindeki taş ile yerde duran taşın üzerinde kuvvet olup olmadığı her iki durum için sorulmuş, öğrenci her iki durumda da herhangi bir kuvvetten bahsettiği taktirde bu iki durumdaki kuvvetlerin aynı mı yoksa farklı mı olduğu sorulmuş ve ayrıca nedeni sorgulanmıştır. Fakat bu araştırmalarda resmedilen durumların birbirine çok yakın olması, bir öğrencinin soru setleri boyunca birbiri ile tutarlı yorumlar yapma ihtimalini güçlendireceğinden, bu araştırmalarda izlenen yöntem ve sorular sorgulanmalıdır. Örneğin sürekli farklı büyüklük ve ağırlıktaki taşların farklı durumları resmetmek için kullanılması özellikle çok küçük yaştaki öğrencilerin iç kuvvetten söz etmelerine yani kuvveti her sorulan soruda taşın büyüklüğü ve ağırlığı ile açıklamalarına neden olacaktır. Bu durum teori nitelikli bilgi yapısını doğrulayacak olan yöntemsel bir hata olarak düşünülmektedir. diSessa ve ark.(2004) öğrencilerin kuvvet kavramı hakkındaki yorumlarının tutarlılığını ölçmede, öğrencilere sorulan sorularda birbirine çok benzer olmayan ve zengin içerikli durumların seçilmesinin daha doğru olacağı yargısına varmıştır. 1.3. Araştırmanın Amacı ve Araştırma Soruları Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 39 Gökhan ÖZDEMİR Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Bu araştırmanın amacı farklı durumların temsili için oluşturulan somut gösterimlerde ilköğretim birinci kademe öğrencilerinin kuvvet kavramındaki bilgi yapılarını tespit etmektir. Araştırma soruları aşağıdaki gibidir. 1. Somut gösterimlerle sunulan farklı durumlarda, ilköğretim birinci kademe öğrencilerinin kuvvet kavramına yükledikleri anlamlar nelerdir? 2. İlköğretim birinci kademe öğrencilerinin kuvvet konusuna ilişkin bilgi yapıları en iyi teori nitelikli bilgi yapısı teorisi ile mi yoksa parça nitelikli bilgi yapısı teorisi ile mi açıklanabilir? 2. YÖNTEM 2.1. Çalışma Grubu Araştırmanın çalışma grubunu yaşları 9 ile 11 arasında değişen 8 ilköğretim birinci kademe öğrencisi oluşturmuştur. Bu grup 4 erkek 4 kız öğrenciden meydana gelmiştir. Öğrenciler Ankara’daki bir ilköğretim okulunda araştırmaya katılmaya gönüllü öğrenciler arasından seçilmiştir. Veriler bire bir görüşme yoluyla toplanacağından konuşmaya açık öğrencilerin bu çalışmada yer almasına özen gösterilmiştir. Ayrıca öğrencilerin okul dışında edindiği farklı bilgi ve deneyimler onların bilgi yapılarının oluşmasında önemli rol oynadığından ve bu bilgi yapıları öğrencilerin sosyal çevresine göre değişkenlik gösterdiğinden, öğrencilerin hepsi sosyo-ekonomik açıdan orta düzeydeki ailelerden seçilmiştir. Ayrıca, çalışma grubundaki öğrenciler orta derecede okul başarı düzeyine sahiptir. Öğrencilerin sosyo-ekonomik ve okul başarı düzeylerinin tespitinde sınıf öğretmenlerinin bilgi ve görüşlerine başvurulmuştur. 2.2.Görüşme Soruları Görüşmeler için 7 soru seti hazırlanmıştır (Bkz. Ek). Her soru setinde iki farklı durum araç ve gereçler yardımı ile temsil edilmiş ve temsil edilen bu durumların her birinde sırasıyla kuvvet olup olmadığı ve nedeni sorgulanmıştır. Eğer bir öğrenci soru setlerindeki her iki durumda da kuvvetin varlığından söz etmiş ise, öğrencinin yürüttüğü aklı veya yaptığı tahminin dayanağını daha iyi ortaya çıkarmak için, her soru setindeki durumlarda var olan kuvvetler arasında bir farklılık olup olmadığı ve nedeni sorulmuştur. Bu araştırma için hazırlanan ve aşağıda sıralanan soru setlerinde üç önemli nokta dikkate alınmıştır: (1) Soru setleri boyunca farklı durumları temsil etmek için büyük ve küçük taş gibi sürekli aynı nesnelerin kullanılmasından kaçınılmış, (2) hazırlanan sorulardaki farklı durumları resmetmek, yerine somut olarak araştırmacı tarafından çeşitli durumlar bir takım araç ve gereçler kullanılarak öğrenciye gösterilmiş ve (3) literatürde sıkça bahsedilen iç, kazanılmış, itme/çekme ve yerçekimine ilişkin kuvvet kavramlarını ortaya çıkaracak nitelikte sorular hazırlanmıştır. Sorular aşağıdaki gibi özetlenebilir. Serbest/Açıyla Düşen Toplar: Bu soru setinde iki topun aynı yükseklikten düşüşü bir eğimle farklılaştırılmıştır. Özdeş toplardaki bu farklılığın öğrencilerin kuvvet hakkındaki yorumlarını ne şekilde etkileyeceği araştırılmak istenmiştir. Duvara Omuzla/Elle Dayanma: Bu soru setinde araştırmacı birinci durumda omuzla, ikinci durumda ise elle duvara dayanmaktadır. Bu soru setinde duvara uygulanan kuvvetlerin şekli farklıdır. Bu farklılığın öğrencinin kuvvet kavramına yüklediği anlamları nasıl etkileyebileceği araştırılmak istenmiştir. Farklı Yüksekliklere Fırlatılan Paralar: Bu soru setinde literatürde bir kavram yanılgısı olarak bilinen, şiddete ve güce bağlı olarak cismin kazandığı hareketi açıklayan (McCloskey, 1983) düşünce test edilmek istenmiştir. Ayrıca benzer iki durumdaki farklılığı oluşturan yüksekliğin öğrencilerin yorumunda oynadığı rol araştırılmak istenmiştir. 40 Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Gökhan ÖZDEMİR Küçük/Büyük Yay Üzerindeki Kitaplar: Bu soru setinde yayların çapı farklılaştırılmış, böylece kuvvet uygulayıcının büyüklüğü öğrencilerin kitabın üzerindeki kuvveti yorumlayışı irdelenmek istenmiştir. Yavaş/Hızlı Bilyeler: Bu soru setinde bilyelerin farklı hızlarda hareket etmesinin, öğrencilerin kuvvet kavramını yorumlamalarında nasıl bir rol oynayacağı araştırılmak istenmiştir. Küçük/Büyük Toplu Sarkaçlar: Bu soru setinde iki ayrı sarkaçta hareket eden ve büyüklükleri farklı iki top bulunmaktadır. Hareket eden topların büyüklüğündeki farklılık öğrencilerin kuvvete ilişkin yorumlarında farklılığa yol açıp açmayacağı irdelenmek istenmiştir. İp Ucunda Dönen Top/Tüp İçinde Dönen Bilye: Bu soru diSessa ve ark. (2004) tarafından yapılan çalışmadan uyarlanmıştır. Fizikteki kuvvet kavramı açısından ipin ucunda dairesel olarak dönen top ile tüpün içinde dairesel olarak dönen bilye arasında hiçbir fark yoktur. Dönen bu nesnelerin üzerindeki tek kuvvet yerçekimi kuvvetidir. Bu soruda top/bilye farklılığı ve döndükleri ortamın farklılığı öğrencilerin kuvvet kavramına ilişkin yorumlarını etkileyeceği tahmin edilmektedir. 2.3.Verilerin Toplanması ve Analizi Araştırmanın verilerini 8 ilköğretim birinci kademe öğrencisi ile yapılan yaklaşık 15-25 dakikalık görüşmeler oluşturmuştur. Her öğrenciye Ek bölümündeki 7 soru seti uygulanmıştır. Fakat sorular bunlarla sınırlı değildir. Öğrencilerin çeşitli araç ve gereçler yardımı ile temsil edilen farklı durumlardaki kuvvet kavramına ilişkin yorumlarını tam olarak anlayabilmek için, gerekli durumlarda “Biraz daha açıklar mısın?”, “Ne demek istiyorsun?” gibi sorular sorulmuştur. Araştırmacı tarafından bire bir yapılan bütün görüşmeler videoya kaydedilmiştir. Bu görüşmelerin transkripsiyonları tamamlandıktan sonra analize başlanmıştır. Verilerin analizinde Vosniadou ve Brewer (1992, 1994) tarafından geliştirilen kodlama ve analiz metodundan yararlanılmıştır. Bu metot Miles ve Huberman (1994) tarafından ortaya konan nitel araştırma yöntemi ile örtüşmektedir. Analiz başlıca üç kısımdan oluşmuştur: (1)Verilerin önceden belirlenmiş kategoriler içinde kısaltılarak gruplanması, (2) ön kategoriler içinde gruplanması mümkün olmayan yorumlar için yeni kategoriler oluşturulması, (3) bu veriler sunularak sonuç çıkarılması ve (4) sonuçları pekiştiren kanıtların sunulması. Verilerin kodlanması için aşağıdaki kodlama şeması (yönerge tablosu) geliştirilmiştir (Tablo 1). Öğrencilerin her bir setteki açıklamaları kodlama şemasındaki cevap kategorileri ile karşılaştırılmış ve onların kuvvet kavramına yükledikleri anlam veya anlamlar tespit edilmiştir. Bu kodlama şeması literatürde belirtilen ve öğrencilerin kuvvet kavramına ilişkin anlayışlarını sıklıkla yansıtan 4 muhtemel kategoriden oluşturulmuştur: (1) İç kuvvet, (2) kazanılmış kuvvet, (3) itme/çekme kuvveti ve (4) yerçekimi kuvveti. İç kuvvet: Eğer öğrenci kuvveti bir cismin büyüklüğü ve ağırlığı ile ilişkilendiriyorsa bu cismin bir iç kuvveti olarak değerlendirilmiştir. Kazanılmış Kuvvet: Eğer öğrenci kuvveti cismin bir parçası ve onun hareket halindeki durumunu açıklayan bir öğe olarak görüyorsa, bu tür yorumlar kazanılmış kuvvet olarak değerlendirilmiştir. İtme/Çekme Kuvveti: Kazanılmış kuvvetten farklı olarak eğer öğrenci hareket eden veya etmeyen cisimlerde itme veya çekme kuvvetinden söz ediyorsa bu yorum itme/çekme kuvveti olarak değerlendirilmiştir. Yerçekimi Kuvveti: Yerçekimine ilişkin bütün yorumlar bu kategori altında değerlendirilmiştir. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 41 Gökhan ÖZDEMİR Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Tablo 1. Kodlama Şeması İç Kuvvet 1. Serbest/Açıyla Düşen Toplar Özdeş toplar oldukları için, toplar üzerindeki kuvvetler eşittir. 2. Duvara Omuzla/Elle Dayanma 3. Farklı Yüksekliklere Fırlatılan Paralar Özdeş duvarlar olduğu için duvarlar üzerindeki kuvvetler eşittir Özdeş paralar olduğu için paralar üzerindeki kuvvetler eşittir 4. Küçük/Büyük Yay Üzerindeki Kitaplar Özdeş kitaplar olduğu için kitaplar üzerindeki kuvvetler eşittir 5. Yavaş/Hızlı Hareket Eden Bilyeler Özdeş bilyeler olduğu için bilyeler üzerindeki kuvvetler eşittir 6. Küçük/Büyük Toplu Sarkaçlar Büyük top daha büyük/ağır olduğu için büyük topun üzerindeki kuvvet daha büyüktür 7. İp Ucunda Dönen Top/Tüp İçinde dönen bilye Bilye toptan daha ağır olduğu için tüp içinde dönen bilyenin üzerindeki kuvvet daha büyüktür Kazanılmış Kuvvet Toplara aynı kişi kuvvet verdiğinden toplar üzerindeki kuvvetler eşittir Duvar hareket etmediğinden herhangi bir kuvvet yoktur İtme/çekme Kuvveti Herhangi bir itme/çekme olmadığı için toplar üzerinde kuvvet yoktur Duvar itildiğinden duvarlar üzerinde kuvvet vardır. Yerçekimi Kuvveti Her iki top üzerindeki yerçekimi kuvveti eşittir Daha çok kuvvet verildiğinden kişinin verdiği kuvvet yükseğe fırlatılan paranın üzerinde daha büyüktür Herhangi bir itme/ çekme olmadığı için havadaki paralar üzerinde kuvvet yoktur. Kitaplar hareket etmediği için kitaplar üzerinde herhangi bir kuvvet yoktur Daha çok kuvvet verildiğinden kişinin verdiği kuvvet hızlı hareket eden bilyenin üzerinde daha büyüktür Daha çok kuvvet verildiğinden kişinin verdiği kuvvet büyük top üzerinde daha büyüktür Herhangi bir itme/ çekme olmadığı için kitaplar üzerinde kuvvet yoktur Herhangi bir itme/ çekme olmadığı için hareket eden bilyeler üzerinde kuvvet yoktur Her iki para üzerindeki yerçekimi kuvveti eşittir veya daha yükseğe fırlatılan paranın üzerindeki yerçekimi kuvveti daha büyüktür Her iki kitap üzerindeki yerçekimi kuvveti eşittir Bilye toptan ağır olduğu için kişinin bilyeye verdiği kuvvet daha büyüktür Herhangi bir itme/ çekme olmadığı için hareket eden top veya bilye üzerinde kuvvet yoktur Herhangi bir itme/ çekme olmadığı için hareket eden toplar üzerinde kuvvet yoktur Her iki duvar üzerindeki yerçekimi kuvveti eşittir Her iki bilye üzerindeki yerçekimi kuvveti eşittir Her iki top üzerindeki yerçekimi kuvveti eşittir veya büyük top üzerindeki yerçekimi kuvveti daha büyüktür. Top ve bilyenin üzerindeki yerçekimi kuvveti eşittir veya bilye üzerindeki yerçekimi kuvveti daha büyüktür 3. BULGULAR Yapılan analizde 8 ilköğretim birinci kademe öğrencilerinden sadece ikisinin kuvvet konusundaki cevaplarında soru setleri boyunca tutarlılığa rastlanırken geri kalan altı öğrencinin cevaplarında soru setleri boyunca tutarsızlıklar gözlenmiştir (Tablo 2). 42 Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Gökhan ÖZDEMİR Tablo 2.Öğrencilerin Soru Setleri Boyunca Kuvvet Kavramına Yükledikleri Anlamlar 1. Serbest/ Açıyla düşen toplar 2. Duvara omuzla/elle dayanma 3. Farklı yüksek liklere fırlatılan paralar 4. Küçük/büy ük yay üzerindeki kitaplar 5. Yavaş/hızlı hareket eden bilyeler 6. Küçük/büy ük toplu sarkaçlar Kazanılmış Yerçekimi Kazanılmış Yerçekimi Yerçekimi Kazanılmış Kazanılmış Kazanılmış Kazanılmış Kazanılmış 7. İp ucunda dönen top/tüp içinde dönen bilye Kazanılmış İtme/çekme Kazanılmış Yerçekimi Kazanılmış Yerçekimi Diğer (kaldırma) Diğer (kaldırma) Kazanılmış Kazanılmış Kazanılmış Kazanılmış İtme/çekme Şevval İç Kazanılmış Yerçekimi İç Kazanılmış İç Kazanılmış Mehmet İtme/çekme Diğer (Rüzgâr) Diğer (Duvarın çekim kuvveti) İtme/çekme İtme/çekme Diğer (ipin uyguladığı kuvvet) İç Kazanılmış Diğer (Rüzgâr) Kazanılmış İç Kazanılmış Diğer (Kuvvet yok çünkü kolayca düşüyor ve fırlatılıyor) İç İtme/çekme Diğer (İpin uyguladığı kuvvet) Diğer (Kuvvet yok çünkü kolayca hareket edebiliyor) Kazanılmış Serpil Koray Diğer (Kuvvet yok çünkü altında destek yok) İç Kazanılmış Diğer (Kuvvet yok çünkü altında destek yok) Diğer (Yayın boyları eşit olduğu için kuvvetler eşittir) İç Diğer (Kitap büyük yayı esnettiği için büyük yayda kuvvet var küçük yayda yok) Diğer (Yayın boyları eşit olduğu için kuvvetler eşittir) Diğer (Masanın verdiği kuvvet) Diğer (Kuvvet yok çünkü altında destek yok) Rüveyda İç Kazanılmış İç İtme/çekme İç İç İç İç Diğer (İpin uyguladığı kuvvet) Diğer (Havadaki topta kuvvet yok. Bilyede tüpün uyguladığı kuvvet vardır) İç Kazanılmış Diğer (Tüpün uyguladığı kuvvet) Ümit Fatmanur Enes İtme/çekme Diğer (Kuvvet yok çünkü hareket eden cisimler üzerinde kuvvet olmaz) Kazanılmış Diğer (Kuvvet yok çünkü kolayca hareket edebiliyor) Tablo 2 de görüldüğü gibi Ümit kazanılmış kuvvet, Rüveyda ise iç kuvvet anlamları açısından cevaplarında tutarlılık göstermiştir. Araştırmaya katılan diğer bütün öğrencilerin soru setlerindeki cevapları en az bir tane kazanılmış veya iç kuvvet anlamı taşısa da hiçbiri soru setleri boyunca tutarlılık gösteren belli bir kuvvet anlamı ile akıl yürütmemişlerdir. Bu ana bulgu, çalışmaya katılan öğrencilerin bilgi yapılarının parça nitelikli bilgi yapısı teorisi ile daha fazla örtüştüğü şeklinde yorumlanabilir. Aşağıdaki bölümlerde bu çalışmadaki öğrencilerin kuvvet kavramına yükledikleri anlamlar ve parça nitelikli bilgi yapısını destekleyen bulgular irdelenecektir. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 43 Gökhan ÖZDEMİR Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi 3.1. İç, Kazanılmış ve Diğer Kuvvet Anlamlarının Baskınlığı Genel olarak araştırmaya katılan ilköğretim birinci kademe öğrencilerinde iç, kazanılmış ve diğer kuvvet anlamları ağırlıklı olarak gözlenmiştir. Diğer bir ifade ile öğrenciler kuvvet kavramını cisimlerin bir parçası veya cisimlerin hareketteki durumlarını açıklayan bir etki olarak anlamlandırmışlardır. Bazı öğrencilerin yorumlarında ise ilgili literatürde söz edilmeyen ve soru setlerindeki durumlara bağlı olarak ürettikleri diğer kuvvet anlamları gözlenmiştir. Bu çalışmaya katılan öğrencilerin 7 soru setindeki cevaplarında toplam 72 defa çeşitli kuvvet anlamları gözlenmiştir. Bu rakam öğrencilerin bir takım soru setlerindeki durumlarda birden fazla kuvvetten söz ettiklerini göstermektedir. Toplam olarak 15 iç kuvvet, 24 kazanılmış kuvvet, 7 itme/çekme kuvveti, 6 yerçekimi kuvveti ve 20 kodlama şemasındaki cevap kategorilerinde yer almayan “diğer” kuvvet anlamaları gözlenmiştir (Tablo 3). Tablo 3. Gözlenen Kuvvet Anlamlarının Türlerine Göre Dağılımı Ümit Fatmanur Enes Şevval Mehmet Serpil Koray Rüveyda Toplam Genel Toplam İç 0 0 0 4 1 2 1 7 15 Kazanılmış 7 5 2 5 2 1 0 2 24 İtme/çekme 0 1 3 0 3 0 0 1 7 Yerçekimi 1 2 2 1 0 0 0 0 6 72 Diğer 0 1 2 1 4 4 6 2 20 Öğrencilerin soru setlerindeki durumlara yükledikleri çoklu kuvvet anlamlarının, onların kuvvet kavramına ilişkin sabit bilişsel şemalara sahip olmadıklarına bir işarettir. Bu bulgu parça nitelikli bilgi yapısı teorisini destekler niteliktedir. 3.2. Kuvvet Kavramına İlişkin Diğer Anlamlar Öğrencilerde gözlenen ve literatürde ortaya konulmuş iç, kazanılmış, itme/çekme ve yerçekimi kuvvetleri dışında bu araştırmadaki öğrenciler, önceden öngörülmeyen kuvvet kavramına ilişkin birçok farklı anlamlar sergilemişlerdir. Fakat kodlama şemasında öngörülmeyen bu farklı kuvvet anlamları hiçbir öğrencide soru setleri boyunca bir tutarlılık ve bütünlük arz eden nitelikte değildir. Verilerin analizdeki bu bulgu da parça nitelikli bilgi yapısını desteklemektedir. Çünkü öğrenciler farklı durumlardaki değişkenler karşısında, kuvvet kavramına farklı anlamlar yüklemektedirler. Bu bölümde kodlama şemasında öngörülmemiş, öğrencilerin bazı soru setlerinde geliştirdikleri kuvvet kavramına ilişkin farklı düşüncelerinin bazılarına yer verilecektir. 3.2.1. Esnemeye Bağlı Kaldırma Kuvveti Fatmanur ve Enes 4. soru setinde (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) kaldırma kuvvetinden söz etmektedirler. Bu kuvvet anlam olarak fizikteki etki/tepki kuvvetlerinden farklı olarak buradaki duruma bağlı olarak geliştirilen muhakemenin bir sonucudur. Fatmanur ile yapılan görüşmeden alınan aşağıdaki bölümde, Fatmanur çapları birbirinden farklı, aynı maddeden yapılmış iki yay üzerine yerleştirilen aynı kitapta farklı yay kaldırma kuvvetleri olduğunu belirtmiştir. A-Bu kitabın üzerindeki kuvvet diğer kitabın üzerindeki kuvvet ile aynımıdır yoksa farklımıdır? F-Farklıdır. A-Neden? 44 Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Gökhan ÖZDEMİR F-Buradaki kuvvet daha fazladır [eliyle küçük yayı işaret ediyor]. A-Neden? F-Çünkü buna koyduğumuzda [kitabı büyük yay üzerine koyunca] kitap büyük yayı küçük yaydan daha alçak bir seviyeye düşürüyor. Ama bunun [kitabı küçük yayın üzerine koyuyor] üzerine koyduğumuzda ise buna koyduğumuzdan daha yükseğe çıkarıyor [kitabı] yani daha güçlü bir seviyede yukarıya kaldırıyor. A-Küçük yayın kitaba uyguladığı kuvvetin daha fazla olduğunu mu düşünüyorsun? F-Evet. Bu [büyük yay üzerindeki kitap] daha dibe çöktürüyor. Bu daha yüksekte. Bir daha bakayım da...[tekrar deniyor]. Evet, birlikte olmuyor [aynı seviyede]. Fatmanur küçük çaplı yayın kitaba uyguladığı kuvvetin daha fazla olduğunu düşünmüş ve bunun nedenini büyük yayın kitap altında daha çok esnemesine bağlamıştır. Görüldüğü gibi bu soru setindeki yayın esneme faktörü Fatmanur’un kuvvet kavramını yorumlamasında rol oynamaktadır. Ona göre yayların esneme faktörü özdeş kitaplar üzerindeki kuvveti farklılaştırır. 3.2.2. Destekleme Kuvveti Koray 1. (serbest/açıyla düşen toplar), 3.(farklı yüksekliklere fırlatılan paralar) ve 6. (küçük/büyük toplu sarkaçlar) soru setlerindeki cisimler üzerinde hiçbir kuvvet olmadığını düşünmüş bunun nedenini ise bu soru setlerindeki cisimlerin havada olmasına bağlamıştır. Bu setlerde Koray’ın yaptığı açıklamalar göstermektedir ki, bir cismin üzerinde kuvvetten söz edebilmek için, o cismi “kaldıran” veya “destekleyen”, masa veya yer gibi başka bir cisim olması gerekmektedir. Örneğin 1. sette (serbest/açıyla düşen toplar) Koray her iki durumda da düşen toplar üzerinde herhangi bir kuvvet olmadığını düşünmüş ve bunun gerekçesini aşağıdaki şekilde açıklamıştır. A- ...Havadaki bu topun üzerinde herhangi bir kuvvet var mıdır? K-Havada yoktur. A-Ne zaman vardır? K-Yerde top dururken. Hımmm burada bir top var farz edin [eliyle masanın üzerinde bir topun durmasını tarif ediyor]. Durur böyle. Havada duramaz böyle. Altında destek olması gerek burada durabilmesi için. Yerde durabilir mesela. Burada [masa ve yeri gösteriyor] durabilir mesela. Ama havada duramaz. A-Yani top böyle de düşse şöyle de düşse üzerinde bir kuvvet yoktur diye düşünüyorsun çünkü havadayken altında bir destek yok diyorsun. K-Evet. A-Anladım. 3.2.3. Kuvvet Hareketsizlik Gerektirir Serpil 5. sette (yavaş/hızlı hareket eden bilyeler) her iki bilyeye de etki eden herhangi bir kuvvetin olmadığını düşünmüştür. Onun bu sette yürüttüğü akla göre, hareket eden cisimlerin üzerinde herhangi bir kuvvetten söz edilemez. A- Hareket eden bu bilyenin üzerinde herhangi bir kuvvet var mıdır? S-Yok. A- Neden? S-Çünkü hareket ettiği için. A- Hareket eden bu bilyenin üzerinde herhangi bir kuvvet var mıdır? S-Yok. A- Neden? S-Buda onun gibi hareket ettiği için birde çok, bide çok hızlı hareket ettiği için. A- Hareket eden cisim üzerinde kuvvet olmaz mı diye düşünüyorsun? S- Evet olmaz. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 45 Gökhan ÖZDEMİR Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi 3.2.4. Kuvvet Boyuta Bağlıdır Mehmet 4. soru setinde (küçük/büyük yay üzerindeki kitap) yaylar üzerindeki özdeş kitaplara, yayların eşit kuvvet uyguladığını belirtmiştir. Bu cevabının nedenini ise yayların boylarının eşit olmasına bağlamıştır. Mehmet ile olan görüşmeden alınan aşağıdaki bölümde görüleceği üzere Mehmet yayların çaplarının farklı olduğuna da dikkat etmiş ve bu yorumlarında farklılığa yol açmıştır. A-Bu kitabın [Küçük yay üzerindeki] üzerinde herhangi bir kuvvet var mıdır? M-Vardır. A-Neden? M-Öbür yaydan dar olduğu için ona az etki veriyor. A-Yani yine yayın etkisi var diyorsun. M-Evet. A-Bu kitabın üzerindeki kuvvet bu kitabın üzerindeki kuvvetle aynımıdır farklımıdır? M-Aynıdır. A-Neden? M-Çünkü boyları ikisinde de koyduğunda aynı boy [eliyle gösteriyor]. A-Ama biraz önce dedin ki bu dar olduğu için daha az etki veriyor. M-Ama yakın boyları. Onun için aynıdır. Mehmet’in açıklamalarında dikkat etmemiz gereken önemli bir nokta var. Kitabın altındaki yayların hem çapı hem de uzunlukları Mehmet’in kuvvet yorumunu etkilemektedir. Fakat Mehmet’in açıklamaları birbiri ile çelişmektedir. Mehmet, yaylardan birinin çapı diğerine göre küçük olmasından dolayı, küçük yay üzerindeki kitaba daha az kuvvet etki ettiğini düşünmüş fakat daha sonra yayların boyları aynı olduğu için bu kez kitaplar üzerindeki kuvvetlerin eşit olduğu yorumunu yapmıştır. 3.2.5. İpin Uyguladığı Kuvvet Enes, Mehmet ve Rüveyda 6. sette (küçük/büyük toplu sarkaçlar) ipin sarkaçta salınan topa uyguladığı kuvvetten söz etmişlerdir. Mehmet’in aşağıdaki açıklamalarında görüldüğü gibi, bu anlam kazanılmış kuvvet anlamından ve itme/çekme kuvveti anlamından farklıdır çünkü burada topu harekete geçiren kişinin verdiği kuvvetten söz edilmemektedir. A-Bu sarkaçta salınan top üzerinde herhangi bir kuvvet var mıdır? M-Vardır. A-Neden? M-Çünkü topun üzerinde ip olduğu için onu etkiliyor. Yere değmesini engelliyor. 3.3. Öğrencilerin Kuvvet Kavramını Yorumlamalarındaki Tutarsızlıklar Yukarıdaki bölümlerde değinildiği gibi öğrencilerin kuvvet kavramına ilişkin yorumlarında birbiri ile çelişen, farklı kuvvet kavramları sıklıkla tespit edilmiştir. Bu bölümde her bir öğrencinin soru setleri boyunca, kuvvet kavramına ilişkin sergiledikleri tutarsızlıklar sunulacaktır. Fatmanur Fatmanur 1.(serbest/açıyla düşen toplar), 3. (farklı yüksekliklere fırlatılan paralar), 5. (yavaş/hızlı hareket eden bilyeler), 6. (küçük/büyük toplu sarkaçlar) ve 7. (ip ucunda dönen top/tüp içinde dönen bilye) soru setlerinde söz konusu olan durumları kazanılmış kuvvet anlamı ile yorumlamıştır. Diğer bir değişle, kuvveti, cismin hareketini açıklayan, cisme dışardan verilen ve hareket süresince cismin üzerinde taşınan bir etki olarak yorumlamıştır. Bu düşünceden hareket ile eğer Fatmanur’un kazanılmış kuvvet anlamında, bütün durumları açıklayacak bir teorisi olsaydı veya kuvvet kavramına ilişkin teori nitelikli bir bilişsel şeması olsaydı, 46 Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Gökhan ÖZDEMİR Fatmanur’un 2. (duvara omuzla/elle dayanma) ve 4. (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) setlerdeki yorumları da kazanılmış kuvvet kavramı ile örtüşmesi gerekirdi. Kazanılmış kuvvet anlamı ile hareket edildiğinde, Fatmanur’un, 2. sette (duvara omuzla/elle dayanma) duvarın hareketi söz konusu olmadığı için ve 4. sette de (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) kitabın hareketi söz konusu olmadığı için herhangi bir kuvvetten söz etmemesi gerekirdi. Fakat Fatmanur 2. sette (duvara omuzla/elle dayanma) duvara etki eden bir kuvvetin olduğunu düşünerek bunun nedenini itme/çekme kuvveti anlamı ile ifade etmiştir: “...Bir kuvvet uyguluyoruz. Dokunma kuvveti, itme kuvveti gibi bir şey. Yani elimizin yükünü oraya veriyoruz. İtme kuvveti vardır.” Benzer şekilde 4. sette (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) Fatmanur kitaba etki eden bir kuvvetin olduğunu düşünerek bunun nedenini “kaldırma” kuvveti anlamı ile şu şekilde ifade etmiştir: “...Bu yay onu (kitabı) kaldırdığı için (kuvvet) vardır diyorum.” Fatmanur’un 2. (duvara omuzla/elle dayanma) ve 4. (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) setteki kuvvet kavramına ilişkin yorumlarının diğer setlerdeki yorumlarından farklılık göstermesi, soru setlerinde temsil edilen durumların farklılığından ve aynı zamanda soru setlerinde ilk göze çarpan özelliklerin farklılığından kaynaklanıyor olabilir. 2. (duvara omuzla/elle dayanma) ve 4. (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) setteki cisimler diğer setlerde olduğu gibi hareket halinde değildir. 2. sette (duvara omuzla/elle dayanma) göze ilk çarpan özellik duvarın itilmesi olduğundan, Fatmanur duvarın üzerindeki kuvveti itme/çekme kuvveti ile açıklamıştır. Benzer şekilde 4. seti (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) karakterize eden şey kitabın yay üzerinde durması olduğundan, Fatmanur yayın üzerindeki kuvveti yayın kaldırma kuvveti ile yorumlamıştır. Fakat aynı öğrenci 5. sette (yavaş/hızlı hareket eden bilyeler) hızlı ve yavaş hareket eden bilyeler üzerinde masanın uyguladığı bir “kaldırma” kuvvetinden söz etmemiştir. Ayrıca Fatmanur 1. (serbest/açıyla düşen toplar) ve 3. (farklı yüksekliklere fırlatılan paralar) setlerdeki söz konusu cisimler üzerinde var olan yerçekimi kuvvetinden söz ederken diğer setlerdeki cisimlere etki eden yerçekimi kuvvetinden hiç söz etmemiştir. Setlerdeki durumları incelediğimizde bu iki setteki cisimlerin diğer setlerdeki cisimlerden farklı olarak, düşer vaziyette olduğunu görürüz. Belki de Fatmanur’a göre yerçekimi ancak düşen cisimlere etki eden bir kuvvettir. Sonuç olarak bu bulgular Fatmanur’un kuvvet kavramına yüklediği anlamların setlerdeki duruma göre farklılaştığını göstermektedir. Benzer şekildeki birbiri ile belirgin şekilde örtüşmeyen kuvvet anlamları diğer öğrencilerin yorumlarında da tespit edilmiştir. Şimdi diğer öğrencilerin kuvvet kavramına yüklediği anlamları ve cevaplarındaki tutarsızlıkları gözden geçirelim. Enes Enes’in kuvvet kavramına yüklediği anlamlar soru setleri boyunca önemli tutarsızlıklar göstermiştir. Enes’in cevapları 3. sette (farklı yüksekliklere fırlatılan paralar) kazanılmış ve yerçekimi kuvveti anlamları, 5. sette (yavaş/hızlı hareket eden bilyeler) sadece kazanılmış kuvvet anlamı, 1. sette (serbest/açıyla düşen toplar) sadece yerçekimi kuvveti anlamı, 2. (duvara omuzla/elle dayanma) ve 7. (ip ucunda dönen top/tüp içinde dönen bilye) setlerde itme/çekme kuvveti anlamı, 6. sette ipten kaynaklanan kuvvet anlamı ve 4. sette (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) kaldırma kuvveti anlamını taşımaktadır. Şevval Şevval’in kuvvet kavramına yüklediği anlamlar soru setleri boyunca farklılık göstermiştir. Şevval’in cevapları 4. sette (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) iç kuvvet anlamı, 5. (yavaş/hızlı hareket eden bilyeler) ve 7. (ip ucunda dönen top/tüp içinde dönen bilye) setlerde kazanılmış kuvvet anlamı, 3. (farklı yüksekliklere fırlatılan paralar) ve 6. (küçük/büyük toplu sarkaçlar) setlerde iç ve kazanılmış kuvvet anlamları, 1. sette iç, kazanılmış ve yerçekimi kuvveti anlamları ve 2. sette (duvara omuzla/elle dayanma) “duvarın çekim kuvveti” anlamı taşımaktadır. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 47 Gökhan ÖZDEMİR Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Şevval’in belirttiği çoklu ve birbirinden farklı kuvvet anlamları onun yorumlarının soru setlerindeki duruma göre farklılaşmasından kaynaklanmaktadır. Her bir soru setindeki farklı değişkenler onun kuvvet kavramına ilişkin tutarsız akıl yürütmesine neden olmuştur. Mehmet Benzer şekilde Mehmet’in kuvvet kavramına yüklediği anlamlar soru setlerindeki durumlara göre farklılık göstermiştir. Mehmet’in yorumları 1. sette (serbest/açıyla düşen toplar) itme/çekme kuvveti ve “rüzgâr” kuvveti anlamı, 2. sette (duvara omuzla/elle dayanma) sadece itme/çekme kuvveti anlamı, 3. sette (farklı yüksekliklere fırlatılan paralar) sadece “rüzgâr” kuvveti anlamı, 5. (yavaş/hızlı hareket eden bilyeler) ve 7. (ip ucunda dönen top/tüp içinde dönen bilye) setlerde kazanılmış kuvvet anlamı, 6. sette (küçük/büyük toplu sarkaçlar) iç ve ipten kaynaklanan kuvvet anlamları taşırken, 4. sette (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) yayların boyları eşit olduğu için, her iki durumda da kitaplar üzerindeki kuvvetlerin eşit olacağını düşünmüş ve farklı bir yorumda bulunmuştur. Görüldüğü gibi Mehmet’in bir soru setinde kuvvet kavramına yüklediği anlam diğer bir soru setinde olmayabilmektedir. Örneğin 1. (serbest/açıyla düşen toplar) ve 3. (farklı yüksekliklere fırlatılan paralar) soru setlerinde varlığını belirttiği rüzgâr kuvvetinden diğer soru setlerinde söz etmemiştir. Belki de Mehmet rüzgârın ancak düşen cisimleri etkileyebileceğini düşünmüştür. Serpil Serpil’in de soru setleri boyunca kuvvet kavramı hakkındaki yorumları bir bütünlük göstermemiştir. Serpil’in yorumları 1. (serbest/açıyla düşen toplar) ve 4. (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) sette iç kuvvet anlamları, 2. sette (duvara omuzla/elle dayanma) ise kazanılmış kuvvet anlamları taşımaktadır. 3. (farklı yüksekliklere fırlatılan paralar), 5. (yavaş/hızlı hareket eden bilyeler),6. (küçük/büyük toplu sarkaçlar) ve 7. (ip ucunda dönen top/tüp içinde dönen bilye) setlerde ise Serpil cisimlere etki eden herhangi bir kuvvetin olmadığını düşünmüştür. Çünkü Serpil hareket eden veya düşen cisimler üzerinde herhangi bir kuvvet olmayacağına inanmaktadır. Bu yorumu iç kuvvete yakın bir anlam taşımaktadır. Koray Koray’ın kuvvet kavramına ilişkin yorumları da her soru setinde aynı değildir. Koray’ın en tipik yorumuna göre, havada hareket eden cisimlerin üzerinde herhangi bir kuvvet olamaz, çünkü onları kaldıran veya destekleyen bir kuvvet yoktur. Bu düşünceyle hareket eden Koray’ın kuvvet kavramına ilişkin yorumları 1. (serbest/açıyla düşen toplar), 3. (farklı yüksekliklere fırlatılan paralar), 4. (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar),5. (yavaş/hızlı hareket eden bilyeler), 6. (küçük/büyük toplu sarkaçlar) ve 7. (ip ucunda dönen top/tüp içinde dönen bilye) setlerde tutarlılık göstermiştir. Koray 1. (serbest/açıyla düşen toplar), 3. (farklı yüksekliklere fırlatılan paralar) ve 6. (küçük/büyük toplu sarkaçlar) setlerdeki cisimler havada olduğu için cisimler üzerinde herhangi bir kuvvet olmadığını düşünmüştür. 4. sette (küçük/büyük yay üzerindeki kitaplar) kitaplar üzerinde onları kaldıran yaylardan dolayı kuvvet olduğunu düşünmüştür. 7. sette (ip ucunda dönen top/tüp içinde dönen bilye) ipin ucunda dönen topun üzerinde, havada olması nedeniyle kuvvet olmadığını ancak tüpün içinde dönen bilyenin üzerinde tüpün uyguladığı bir kuvvet olduğunu düşünmüştür. Fakat 2. sette (duvara omuzla/elle dayanma) Koray’ın kuvvet kavramına ilişkin yorumu diğer yorumlarından farklıdır. 2. sette (duvara omuzla/elle dayanma) Koray iç ve kazanılmış kuvvet anlamları sergilemiştir. Rüveyda Rüveyda soru setleri boyunca kuvvet kavramına ilişkin birbiri ile en tutarlı yorumları yapan iki öğrenciden biridir. Rüveyda bütün soru setlerindeki durumlara yüklediği anlamlar iç kuvvet anlamı ile örtüşmektedir. Fakat bazı soru setlerinde Rüveyda’nın yorumları iç kuvvetin 48 Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Gökhan ÖZDEMİR yanı sıra başka kuvvet anlamları da taşımaktadır. Bu anlamlar 1. (serbest/açıyla düşen toplar) ve 7. sette (ip ucunda dönen top/tüp içinde dönen bilye) kazanılmış kuvvet, 2. sette (duvara omuzla/elle dayanma) itme/çekme kuvveti ve 6. sette (küçük/büyük toplu sarkaçlar) ipin uyguladığı kuvvettir. Rüveyda’nın cevaplarında bulunan ve setlerdeki durumlara göre farklılaşan çoklu kuvvet anlamları, onun teori formunda ve her durumu açıklayan bir bilgi yapısı olmadığına bir işaret olarak değerlendirilebilir. Ümit Ümit’in bütün soru setlerinde yaptığı açıklamalar kazanılmış kuvvet anlamı ile örtüşmektedir. Sadece 1. sette (serbest/açıyla düşen toplar) kazanılmış kuvvete ek olarak yerçekimi kuvvetinin varlığından da söz etmiş fakat diğer setlerde yerçekimi kuvvetinin varlığını belirtmemiştir. 4. TARTIŞMA VE SONUÇ Bu araştırmanın bulguları üç temel madde kapsamında özetlenebilir: (1) Araştırmaya katılan 8 ilköğretim birinci kademe öğrencisinden 6 sı, soru setleri boyunca kuvvet kavramına ilişkin yorumlarında tutarsızlık göstermişlerdir, (2) literatürde sıkça söz konusu olan ve öğrencilerin kuvvet kavramına ilişkin yorumlarında tespit edilen, iç, kazanılmış, itme/çekme ve yerçekimi kuvvetlerine ilişkin anlamlar dışında, soru setlerindeki durumlara bağlı olarak, birçok yeni anlam tespit edilmiştir, (3) Öğrenciler bazı soru setlerinde birden fazla kuvvet anlamı içeren yorumlarda bulunmuşlardır. Yukarıdaki bulguların hepsi parça nitelikli bilgi yapısını desteklemektedir. Genel olarak, bu çalışmaya katılan öğrenciler soru setleri boyunca kuvvet kavramına ilişkin yorumlarında, her durumdaki kuvvet veya kuvvetleri açıklayabilecek, sabit ve teori nitelikli bir bilişsel şema ile yorumda bulunmamışlardır. Bu sonuç, öğrencilerin kuvvet kavramı konusundaki bilgi yapılarını irdeleyen diSessa ve ark.’nin (2004) ve Özdemir’in (2006) yaptığı çalışmalardaki sonuçlarla paralellik göstermektedir. Diğer yandan bu sonuçlar aynı konuda Ioannides ve Vosniadou’nın (2002) çalışmasıyla tezatlık göstermektedir. Daha önce bahsedildiği üzere, diSessa ve ark. (2004) araştırmasını İngilizce ve Amerikalı öğrencilerle, Ioannides and Vosniadou (2002) araştırmasını Yunanca ve Yunan öğrencilerle, Özdemir (2006) araştırmasını Türkçe ve Türk öğrencilerle yapmıştır. Ayrıca bu araştırma yine Türkçe ve Türk öğrenciler ile yapılmıştır. Bu çalışmalarda elde edilen sonuçların farklılığı uygulanan araştırma yöntemlerinin farklılığından kaynaklanabileceği gibi dil ve kültürel farklılıklardan da kaynaklanıyor olabilir. Örneğin kuvvet Yunanca ve Türkçedeki günlük dilde “güç” kavramı yerine de kullanılmaktadır. Yunan ve Türk öğrencilerle yapılan ilgili çalışmalarda ve bu çalışmada, öğrencilerin söz konusu durumlardaki kuvvete ilişkin yorumlarının sıklıkla iç kuvvet kavramı ile örtüşmesinin nedeni bu olabilir. Çünkü iç kuvvet anlamı, kuvveti cismin büyüklüğü ve ağırlığı ile bağdaştıran bir düşünceden kaynaklanmaktadır. Bu yüzden dil ve kültürün öğrencilerin kuvvet kavramı konusundaki bilgi yapılarına etkisini irdeleyen araştırmalara ihtiyaç vardır. Henüz bu konuda, literatürde anılan herhangi bir çalışma yoktur. Ayrıca eğitim sistemindeki farklılıklar bu sonuçların farklılaşmasına katkı sağlıyor olabilir. Kuvvet ve hareket konusunun verilmeye başlandığı yaş, ülkelerin eğitim sistemine göre değişkenlik göstermektedir. Örneğin Türkiye’de öğrencilere kuvvet ve hareket konusunun öğretilmesi ilköğretimin 4. sınıfında başlanmaktadır. Ayrıca, kuvvet ve hareket konusunun öğretilmesinde ve bu konudaki kavram yanılgılarının giderilmesinde, sınıf öğretmelerinin uyguladığı yöntem ve teknikler değişkenlik gösteriyor olabilir. Hatta aynı okulda sınıftan sınıfa bu değişkenlik söz konusu olabilir. Unutulmamalıdır ki öğrencilerin bir konudaki bilgi yapılarındaki bütünlük veya parçalanmışlık konudan konuya farklılık gösterebilir. diSessa (1988, 1993) parça nitelikli bilgi teorisini zengin durumlar içeren ve günlük deneyimlere bağlı olarak öğrencilerin konuyla ilgili bilişsel şemalarında yapılanan, kuvvet ve hareket gibi konular için geliştirmiştir. Bu yüzden öğrencilerin güncel deneyimlerinin veya informal öğrenimlerinin az olduğu astronomi, evrim ve kalıtım gibi fen bilgisi konularında parça nitelikli bilgisi yapısı teorisinin geçerliliği söz konusu olmayabilir. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 49 Gökhan ÖZDEMİR Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Sonuç olarak her ne kadar bu araştırmadaki sonuçlar parça nitelikli bilgi yapısı teorisini desteklese de bu konuda yapılacak olan yorumlarda dikkatli olunması gerekmektedir. Farklı fen konularında ve farklı yaşlardaki öğrencilerin bilgi yapılarındaki bütünlük veya parçalanmışlık farklılık gösterebilir. Bu konudaki araştırmaların hızlanmasına ve alınacak sonuçların paralelinde, fen konularının öğretiminde uygulanacak yöntem ve tekniklerin geliştirilmesine ihtiyaç vardır. 50 Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Gökhan ÖZDEMİR KAYNAKÇA Carey, S. (1999). “Sources of Conceptual Change”. In E. K. Scholnick, K. Nelson, P. Miller (Eds.), Conceptual Development: Piaget’s Legacy, Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 293-326. Chi, M. T. H. (2005). “Commonsense Conceptions of Emergent Processes: Why Some Misconceptions are Robust”. The Journal of the Learning Sciences.14(2): 161199. Clark, D. B. (2006). “Longitudinal Conceptual Change in Students' Understanding of Thermal Equilibrium: An Examination of the Process of Conceptual Restructuring”. Cognition and Instruction. 24 (4): 467-563. Clark, D.B. (2003). “Analyzing Student Knowledge Integration: Theories or Pieces?”, Paper Presented at the 2003 Annual Meeting of the National Association for Research in Science Teaching, Philadelphia, PA. Clark, D. B. (2000). “Scaffolding Knowledge Integration Through Curricular Depth”, Unpublished Doctoral Dissertation, University of California, Berkeley. diSessa, A. A. (1988). “Knowledge in Pieces”. In G. Forman , P. B. Pufall (Eds.), Constructivism in the Computer Age, Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 49–70. diSessa, A. A. (1993). “Toward an Epistemology of Physics”. Cognition and Instruction.10 (2 & 3):105-225. diSessa, A.A., Gillespie, N., & Esterly, J. (2004). “Coherence versus Fragmentation in the Development of the Concept of Force”. Cognitive Science. 28: 843-900. Harrison, A., G., Grayson, D., J., Treagust, D., F. (1999). “Investigating a Grade 11 Student's Evolving Conceptions of Heat and Temperature”. Journal of Research in Science Teaching. 36 (1): 55-87. Hunt, E., Minstrell, J. (1994). “A Cognitive Approach to the Teaching of Physics”. In K. McGilly (Ed.), Classroom Lessons: Integrating Cognitive Theory and Classroom Practice, Cambridge,MA: MIT Press, 51–74. Ioannides, C., Vosniadou, S. (2002). “The Changing Meaning of Force”. Cognitive Science Quarterly. (2): 5-61. Linn, M. C., Eylon, B., Davis, E. A. (2004). “The Knowledge Integration Perspective on Learning”. In M. C. Linn, E. A. Davis & P. Bell (Eds.), Internet Environments for Science Education, Mahwah, NJ Lawrence Erlbaum Associates. Miles, M. B., Huberman, A. M. (1994). Qualitative Data Analysis (2nd ed). Thousand Oaks, CA: Sage. Özdemir, G. (2006). “The Role of Contextual Sensitivity in the Conceptualization of Force”, Unpublished Doctoral Dissertation, Arizona State University, Tempe. Pfundt, H., Duit, R. (1994). Bibliography: Students’ Alternative Frameworks and Science Education (4th ed). Kiel: IPN. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 51 Gökhan ÖZDEMİR Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Strike, K.A., Posner, G.J. (1992). “A Revisionist Theory of Conceptual Change”. In R. Duschl, R. Hamilton (eds.), Philosophy of science, Cognitive Psychology, and Educational Theory and Practice, Albany, NY: SUNY Press, 147-176. Tao, P-K., Gunstone, R.F. (1999). “The Process of Conceptual Change in Force and Motion during Computer-Supported Physics Instruction”. Journal of Research in Science Teaching. (36): 859-882. Vosniadou, S., & Brewer, W. F. (1992). “Mental Meanings of the Earth: A study of Conceptual Change in Childhood”. Cognitive Psychology. (24): 535-585. Vosniadou, S., Brewer, W. F. (1994). “Mental Models of the Day/Night Cycle”. Cognitive Science. (18): 123-183. Wandersee, J.H., Mintezes, J.J., Novak, J.D. (1994). “Research on Alternative Conceptions in Science”. In D.L. Gabel (ed.), Handbook of Research on Science Teaching and Learning, New York: Macmillan,177-210. Wellman, H. M., Gelman, S. (1992). “Cognitive Development: Foundational Theories of Core Domains”. Annual Review of Psychology. (43):337–375. 52 Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi Gökhan ÖZDEMİR EK SORU SETLERİ 1. Serbest/Açıyla Düşen Toplar (a) (a) Düşen bu topun üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (b) Düşen bu topun üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (ab) Düşen bu topun (a) üzerindeki kuvvet, düşen bu topun (b) üzerindeki kuvvet ile aynımıdır farklımıdır? Neden? (b) (a) Bu duvarın üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (b) Bu duvarın üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (ab) Bu duvarın (a) üzerindeki kuvvet, bu duvarın (b) üzerindeki kuvvet ile aynımıdır farklımıdır? Neden? 2. Duvara Omuzla/Elle Dayanma (a) (b) 3. Farklı Yüksekliklere Fırlatılan Paralar (a) (a) Havadaki bu paranın üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (b) Havadaki bu paranın üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (ab) Havadaki bu paranın (a) üzerindeki kuvvet, bu paranın (b) üzerindeki kuvvet ile aynımıdır farklımıdır? Neden? (b) 4. Küçük/Büyük Yay Üzerindeki Kitaplar (a) Bu kitabın üzerinde herhangi bir kuvvet varmı? (b) Bu kitabın üzerinde herhangi bir kuvvet varmı? (ab) Bu kitabın (a) üzerindeki kuvvet, bu kitabın (b) üzerindeki kuvvetle aynımıdır farklımıdır? Neden? (a) (b) Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 53 Gökhan ÖZDEMİR Öğrencilerin Kuvvet Kavramına İlişkin Bilgi Yapılarının Bir Analizi 5. Yavaş/Hızlı Bilyeler Bu topun üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (a) (b) Bu topun üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (ab) Bu topun (a) üzerindeki kuvvet, bu topun (b) üzerindeki kuvvet ile aynımıdır farklımıdır? Neden? (a) (b) 6. Küçük/Büyük Toplu Sarkaçlar (a) Bu sarkacın ucunda salınan topun üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (b) Bu sarkacın ucunda salınan topun üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (ab) Bu sarkacın ucunda salınan topun (a) üzerindeki kuvvet, bu sarkacın ucunda salınan topun (b) üzerindeki kuvvet ile aynımıdır farklımıdır? Neden? (a) (b) 7. İp Ucunda Dönen Top/Tüp İçinde Dönen Bilye Neden? (a) İpin ucunda dairesel olarak dönen bu topun üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? (b) Tüpün içinde dairesel olarak dönen bu bilyenin üzerinde herhangi bir kuvvet var mı? Neden? (ab) İpin ucunda dairesel olarak dönen bu topun (a) üzerindeki kuvvet, tüpün içinde dairesel olarak dönen bu bilyenin üzerindeki kuvvet ile aynımıdır farklımıdır? Neden? (a) 54 (b) Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi
