2.5. Elektrostatik Alan Bilgisi
2.6.1. Elektrostatik Konu Alanının Araştırılmasına Yönelik Çalışmalar
Daha önce öğrencilerin elektrostatik konusundaki öğrenmeleri ve kavram yanılgıları üzerine yapılmış çalışmalarda bulunan sonuçlar bu araştırmanın alan bilgisi verilerinin yorumlanması açısından önemlidir. Öğrenciler fen kavramlarını öğrenirken çok sayıda kavram yanılgısı oluşturabilmektedir. Ayrıca var olan kavram yanılgılarını değiştirmenin oldukça güç olduğu ve bazen öğrencilerin öğretim sonunda bile bu yanılgılarını sürdürdüğü daha önceki çalışmalarla tespit edilmiştir (Bilal ve Erol, 2009; Maloney, O’Kuma, Hieggelke ve Heuvelen, 2001; Pocoví, 2007).
Öğrenme, öğrencilerin yeni fikirler kazanmalarıyla birlikte, sahip oldukları kavramları geliştirme, yani eskileri ile yenilerini yer değiştirme süreci olarak tanımlanmakta ve kavramsal değişim öğrencilerde farklı oranlarda meydana gelen özgün bir süreç olarak görülmektedir (Yağbasan ve Gülçiçek, 2003). Bu çalışmada sadece katılımcıların elektrostatik konusundaki alan bilgisi düzeyi tespit edilecek ve bu sırada tespit edilen kavram yanılgılarını gidermeye yönelik bir çalışma yapılmayacaktır.
2.6.1.1.Yurt Dışında Yapılmış Çalışmalar
Öğrencilerin mevcut anlamaları ve kavram yanılgıları üzerine birçok araştırma yapılmıştır (Lee, 2007; Posner, Strike, Hewson ve Gertzog, 1982). Öğrencilerin elektrik konusundaki kavramsal anlamaları/öğrenmeleri üzerine daha önceden yapılmış çalışmalarda bulunan sonuçlar araştırma verilerinin yorumlanması açısından önemlidir ve bu bakımdan ele alınmıştır.
Elektrik alan: (Bagno ve Eylon, 1997; Bilal ve Erol, 2009; Furio ve Guisasola, 1998; Planicic, 2006; Pocovi, 2007; Pocovi ve Finley, 2002; Saarelainen, Laaksonen ve Hirvoven, 2007; Törnkovist, Petterson ve Tranströmer, 1993; Viennot ve Rainson, 1992)
Statik elektrik: (Başer ve Geban, 2007; Bonham ve Risley,1999; Park vd., 2001) Elektrik kuvveti, elektriksel potansiyel, iş: (Bagno ve Eylon, 1997; Bilal ve Erol,
35
Gauss Yasası ve sığa: (Gordon ve Raduta, 2005; Guisasola, Zubimendi, Almudi
ve Ceberio, 2002; Isvan ve Singh, 2007; Singh, 2006).
Tablo 2. 3 İlgili Literatürden Derlenmiş Elektrostatik Konusu İle İlgili Kavram Yanılgıları İlgili Literatürden Derlenmiş Elektrostatik Konusu İle İlgili Kavram Yanılgıları
İletkenlik ve Yalıtkanlık İle İlgili Kavram Yanılgıları Referans
İletken, içinden elektrik akımının ve/veya ısının akabildiği bir maddedir. [Park vd., 2001; Beaty, 2005] Sadece iletkenler yüklenebilir. [Harrington, 1999]
Nemli hava iletkendir. [Güneş, 2013; Çiğdemtekin, 2007] Elektrik Yükleri ve Elektriklenme İle İlgili Kavram Yanılgıları Referans
Elektrik yükleri sadece iletkenler üzerinde hareket edebilir, yalıtkanlar üzerinde hareket etmezler.
[Harrington, 1999; Güneş, 2013]
Aynı cins yükle yüklenmiş iki iletken arasında, birinin üzerindeki yükler
diğerinin üzerindekileri iteceğinden dolayı yük transferi olmaz. [Guruswamy vd. 1996] Elektrik yükleri bir telin sadece yüzeyinde akarlar. [Beaty, 2005] Protonlar cisim boyunca hareket edebilirler. [Başer, 2003] Bir elektron yüksüz saf bir negatif yüktür. [Başer, 2003] Elektronlar yaklaşık ışık hızı ile hareket eder. [Güneş, 2013] Her bir elektron enerji taşır. [Güneş, 2013] Maddenin elektron ve protonları ayrıldığında hepsi durgun hale gelir ve
hareketsiz kalırlar.
[Başer, 2003] Elektrik enerjisi elektronlar tarafından yapılır. [Başer, 2003] Nötr, yüklenmenin üçüncü bir çeşididir. [Harrington, 1999]
Nötr cisim, yüksüz cisimdir/ Nötr cisimler hiç yük bulundurmazlar. [Güneş, 2013; Çiğdemteki, 2007; Başer, 2003; Beaty, 2005]
Yükler; ‘artı yük’ ve ‘eksi yük’ olarak adlandırılır. [Güneş, 2013; Çiğdemtekin, 2007] Hem pozitif hem de negatif yükler hareket edebilirler. [Çiğdemtekin, 2007]
Nötr cisimler negatif yüklüdür, yüklü cisimler de pozitif yüklüdür. [Çiğdemtekin, 2007] Nötr cisimde bulunan başlangıçta etkisiz olan yükler sürtünme ile aktifleşir
ve pozitif elektrik yüklerine dönüşür.
[Çiğdemtekin, 2007]
Yükler cam gibi dielektrik maddelerden akabilir. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013] Yükler kendi başlarına hareket eder. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013;
Başer, 2003]
Yüklenmiş cisim sadece bir tip yüke sahiptir. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
Elektrik yükleri kendiliğinden oluşur. [Guruswamy vd, 1996]
Aynı yükle yüklü iki metal cisim arasında yük transferi olmaz. [Guruswam vd., 1996; Başer, 2003] İki zıt yükle yüklü cisim arasında biri nötrleşinceye kadar yük geçişi olur. [Guruswamy vd., 1996; Başer, 2003] Bir balonun üzerine kürk sürtmek yük üretir. [Başer, 2003]
Bulutlar birbirlerine sürtünerek yüklenirler. [Beaty, 2005; Güneş, 2013] Sürtünme ile elektriklenmede bir cisimden negatif yükler diğerine
geçerken, diğer cisimdeki pozitif yüklerde ilk cisme geçer.
[Çiğdemtekin, 2007] Birbirine sürtülen cisimler ayrıldıklarında aynı cins elektrikle yüklenir. [Çiğdemtekin, 2007] Dokunma ile elektriklenmede nötr cisim yüklü cismin zıt elektrik yükü ile
yüklenir.
[Çiğdemtekin, 2007]
Yüklü bir metal ile nötr bir metal cisim arasında yük geçişi olmaz. [Guruswamy vd., 1996; Başer, 2003] Yüklü bir cisim nötr bir cisme yaklaştırıldığında yükleri nötr cisme geçer. [Çiğdemtekin, 2007]
İki cisim arasındaki yük geçişinde etkileşim zamanı önemli değildir. [Başer, 2003] Elektriklenme, iki cismin birbirine sürtülmesi sonucu elektrik üretilmesiyle
oluşur. [Park vd., 2001]
Elektriklenme, iki iletkenin çarpışması sonucu elektrik üretilmesiyle oluşur.
[Park vd., 2001]
Elektriklenme, sürtünme ile elektrik akışı sonucu oluşur. [Park vd., 2001] Elektriklenme, taşıma, sürtünme ya da iki cismin çarpışması ile oluşur. [Park vd., 2001] Elektriklenme, saçın ya da küçük kâğıt parçacıklarının çekilmesidir. [Park vd., 2001]
Statik elektrik, elektrik akımının durgun şeklidir. [Beaty, 2005, Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
Statik elektrik sürtünme ile oluşur. [Beaty, 2005, Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
36
Statik elektrik, elektronların birikmesidir. [Beaty, 2005, Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
Statik elektrik, bir enerji biçimidir. [Beaty, 2005; Başer, 2003] Statik elektriklenme olduğu zaman bir cins yük objenin yüzeyine gider
diğer cins yük ise merkezde kalır.
[Çiğdemtekin, 2007] Elektrik bir enerji türüdür. [Güneş, 2013; Beaty, 2005]] Statik elektrik yüksek voltajda hiçbir şey yapamaz. [Başer, 2003]
Elektrik, ağırlıksızdır. [Güneş, 2013; Beaty, 2005] Elektrik, fiziksel bir büyüklüktür. [Güneş, 2013]
Akan elektrik ve durgun elektrik olmak üzere iki çeşit elektrik vardır. [Beaty, 2005] Elektronlar harekete geçtiğinde elektrik akımı başlar ve bütün elektrostatik
olayları gözden kaybolur.
[Başer, 2003] Dıştan dokundurulduğunda dış yüzey içten dokundurulduğunda iç yüzey
yüklenir. [Şekercioğlu, 2011] Metal küre atom gibi düşünülür ve (+) yükler merkezde, (-) yükler dış
yüzeyde bulunur. [Şekercioğlu, 2011] Dokunma ile elektriklenmede iki cisim aynı yükle yüklenir ve yükleri eşit
oranda paylaşırlar.
[Şekercioğlu, 2011] Yüklü cisim dokundurulduğunda tüm yükünü küreye boşaltır. [Şekercioğlu, 2011] Yalıtkanlar iletkenler gibi yüklenebilir. [Şekercioğlu, 2011] Elektroskop İle İlgili Kavram Yanılgıları Referans
Tahta çubuk yüklü cisim ve elektroskop arasına konulduğu zaman
elektroskopun yaprakları hareket etmez, çünkü tahta çubuk iletken değildir. [Park vd., 2001] Elektroskop bir maddenin iletken olup olmadığını ölçmeye yarayan araçtır. [Park vd., 2001] Elektroskop, elektrik akımının kutupluluğunu ölçen araçtır. [Park vd., 2001] Elektroskop, elektrik akımının dayanıklılığını (strength) ölçen araçtır. [Park vd., 2001] Elektrik Alan ve Elektriksel Kuvvet İle İlgili Kavram Yanılgıları Referans
Elektriksel kuvvet ile yer çekim kuvveti benzer şeylerdir/aynıdır. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007]
Bir yük olmasa da her noktada kuvvet vardır. [Güneş, 2013; Başer, 2003] Biri diğerine göre daha fazla yüke sahip olan iki cisimden yük miktarı
büyük olan cisim diğerine daha büyük kuvvet uygular. [Maloney vd., 2001]
Elektriksel alan ve kuvvet aynı şeydir ve aynı yöndedir/doğrultudadır. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
Elektriksel kuvvetler, elektriksel alan çizgileri boyuncadır. [Başer, 2003]
Yük elektriksel alan çizgilerinde olmadığı zaman ona bir kuvvet etkimez. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
Elektriksel alan çizgileri gerçektir. Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003] Belirli sayıda elektriksel alan çizgileri vardır. [Demirci ve Çirkinoğlu, , 2004; Güneş, 2013,
Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
Elektriksel alan çizgileri herhangi bir yerden başlayıp sona erebilir. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
Elektriksel alan çizgileri birbirini kesebilir. [Başer, 2003] Elektrik alan çizgileri keskin sınırlar ve ilmekler yapabilir [Başer, 2003]
Elektriksel alan yükleri çektiği zaman parlama/ışıldama/kıvılcım oluşur. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013] Elektriksel alan çizgileri sadece iki boyutludur. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013,
Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
Bir yerde yük yoksa orada elektriksel alan çizgileri de yoktur. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Çiğdemtekin, 2007]
Tespit edecek bir şey yoksa alanlar da yoktur. [Güneş, 2013] Elektriksel alan çizgileri yüklerin hareket yoludur/ hareket yörüngeleri/
yükler tarafından izlenecek olan yollardır.
[Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013; Pocavi ve Finley, 2002]
Elektriksel alan çizgileri yükleri taşıyan yollardır. [Çiğdemteki, 2007; Pocavi ve Finley, 2002] Elektriksel alan çizgileri kuvvetleri taşıyan yollardır. [Pocavi ve Finley, 2002]
Elektriksel alan çizgileri tam olarak pozitif yükten negatif yüke doğrudur ve hareketi ifade eder.
[Güneş, 2013] Bir pozitif nokta yükün elektriksel alan çizgileri silinir, çünkü her yöne
37
Hareket eden yük her zaman elektriksel alan çizgilerini takip ederek ivmeli hareket eder.
[Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013, Çiğdemtekin, 2007]
Yükler bir yalıtkan üzerinde hareket etmediğinden orada bir elektriksel alan oluşmaz.
[Rainson ve vd.. 1994]
“Coulomb” kanunu nokta yüklere değil, bir sistem halinde bulunan yüklere etki eder.
[Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Çiğdemtekin, 2007]
Coulomb kanunu noktasal yük dışındaki yük sistemlerine de uygulanır. [Güneş, 2013] Tek bir noktasal yük düzgün (sabit) bir elektriksel alan oluşturabilir. [Şekercioğlu, 2011] Sabit elektriksel alanda sabit bir elektriksel kuvvet yoktur. [Şekercioğlu, 2011] Sabit elektriksel alana bırakılan yüklü parçacık elektriksel alanda hareket
ederken parçacığa etki eden elektriksel kuvvet artar veya azalır (Yükün cinsine göre).
[Şekercioğlu, 2011]
Gauss Yasası İle İlgili Kavram Yanılgıları Referans Elektriksel alan ve akı aynı şeydir. [Singh, 2006] Elektrik akısı ve elektrik yükleri vektöreldir. [Singh, 2006] Elektriksel alanın sıfır olduğu bir kapalı Gauss yüzeyinde mutlaka
elektriksel akı da sıfırdır. [Singh, 2006] Gauss yasası, kapalı yüzey olmasa bile simetrik olan tüm yüzeylere
uygulanır.
[Singh, 2006]
Gauss yasasında yük dağılımının değil cismin simetrik olması gerekir. [Şekercioğlu, 2011] Kapalı bir Gauss yüzeyi içindeki yükün yüzeyde oluşturduğu akı
Φ=E.A.Cosα ile bulunur. [Şekercioğlu, 2011] Gauss yüzeyindeki elektriksel akı yüzey içindeki yüke bağlı değildir. [Şekercioğlu, 2011] Elektrik Potansiyeli İle İlgili Kavram Yanılgıları Referans
Potansiyel/Gerilim devre boyunca akar. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013; Çiğdemtekin, 2007; Başer, 2003]
Potansiyel/Gerilim ve elektriksel alan arasında bir ilişki yoktur. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013; Başer, 2003]]
Potansiyel/Gerilim bir enerjidir. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013] Eş potansiyel eşit alan veya sabit alan anlamına gelir. [Şekercioğlu, 2011]
Yüksek gerilim kendi başına tehlikelidir/Yüksek voltaj kendine zarar verir. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013] Eş potansiyel çizgileri üzerinde bir yükü hareket ettirmek için iş yapılır. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013] Yüksek potansiyeldeki elektriksel alanın büyüklüğünün düşük potansiyele
göre büyük olması gerekir. [Şekercioğlu, 2011] Sığa ve Kondansatörler İle İlgili Kavram Yanılgıları Referans
Bir kondansatör ve bir pil aynı prensiple işler/çalışır. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013; Başer, 2003]
Kondansatörler yük kaynağıdırlar, yükleri depolarlar. [Başer, 2003; Beaty, 2005]
Piller yük depo ederler. [Beaty, 2005; Güneş, 2013; Çiğdemtekin, 2007] Piller ve jeneratörler elektrik üretir. [Beaty, 2005; Güneş, 2013]
Yükler bir kondansatör boyunca akar. [Başer, 2003] Potansiyel farkı sadece kondansatörün iki levhası üzerinde vardır levhalar
arasında bir yerde potansiyel fark yoktur.
[Demirci ve Çirkinoğlu, 2004;Güneş, 2013; Başer, 2003]
Sığayı yüklemek için bir iş yapılmaz. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004] Bir kondansatörü yüklemek için hiç iş yapmak gerekmez. [Güneş, 2013; Başer, 2003]
Bir kondansatörü yüklemek demek, onu yükle doldurmak demektir. [Güneş, 2013; Çiğdemtekin, 2007; Beaty, 2005] Bir kondansatörün kapasitesi/sığası üzerindeki yük miktarına bağlıdır. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013;
Başer, 2003]
Bir kondansatör üzerinde net bir yük vardır. [Güneş, 2013; Başer, 2003]
Pozitif yüklü sığanın levhaları üzerinde sadece pozitif yükler bulunur. [Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013; Başer, 2003]
“Yükler sığa boyunca hareket eder” , “Yükler kondansatör içerisinde akar”.
[Demirci ve Çirkinoğlu, 2004; Güneş, 2013] Bir kondansatör iki ayrı levha içerir veya Bir kondansatör için iki farklı
parçaya ihtiyaç vardır.
[Güneş, 2013; Başer, 2003] Kondansatörün levhaları arasındaki uzaklık arttıkça daha fazla yük
depolanacağından sığa artar. [Şekercioğlu, 2011] Uzaklık attıkça kondansatörün levhaları arasındaki potansiyel değişmez. [Şekercioğlu, 2011] Kondansatörün levhaları arasına konulan yalıtkan maddelerin
kondansatörün sığasını azalır. [Şekercioğlu, 2011] Yalıtkan maddenin kondansatörün levhaları arasındaki irtibatı koparması
sebebiyle sürekli bir volt artışı olur. [Şekercioğlu, 2011] Yalıtkan madde konsa bile uzaklık değişmediği için sığa değişmez. [Şekercioğlu, 2011]
38
Bagno ve Eylon (1997) yaptıkları araştırmada, 12.sınıf öğrencilerinin elektrik ve manyetizma kavramları ile ilgili kavramsal anlamalarını belirlemeye çalışmışlardır. Araştırmanın örneklemi 250 öğrenciden oluşmaktadır. Araştırmada öğrencilerin, elektrik enerjisi ile elektriksel alan kavramlarını birbirine karıştırdıklarını ve elektriksel alandan elektriksel potansiyele geçemediklerini tespit etmişlerdir. Araştırmacılar öğrencilerin bu yanlış algılamalarının nedeni olarak, sembollerin öğrenciler tarafından yanlış yorumlanmasını ve potansiyel ile potansiyel fark arasındaki farkın tam olarak belirtilmemesini göstermişlerdir.
Fruió ve Guisasola (1998) yaptıkları bir araştırmada, lise ve üniversite öğrencilerinin elektrik alanı kavramının öğrenilmesinde yaşadıkları zorlukları incelemişlerdir. Araştırmacılar verileri açık uçlu bir anket ve görüşmeler yoluyla toplanmıştır. Sonuçta, öğrencilerin elektrik alan şiddeti ve elektriksel kuvvet kavramlarını ayırt edemedikleri, elektrik alanda yüklü parçacığın hareketi ile ilgili problemlerdeki karmaşık durumları açıklarken elektrik alan kavramını kullanmadıkları ve öğrencilerin pek çok kavram yanılgısına sahip oldukları tespit edilmiştir.
Bonham ve Risley (1999) elektrostatik konusu ile ilgili 6 adet canlandırma içeren java programı (Physlet) geliştirmişler ve üçer kişilik öğrenci gruplarına internet bağlantılı bilgisayarlarla dersler yapılmıştır. Araştırma sonucunda ders materyali olarak kullanılan bu alıştırmalardaki simülasyonların, elektrostatik konusunun öğretiminde etkili olduğunu bulmuşlardır.
Maloney, O’Kuma, Hieggelke ve Heuvelen (2001) bir araştırma sırasında Elektrik ve Manyetizma Kavram Testi (CSEM: The Conceptual Survey of Electricity and Magnetism)’ ni geliştirmişlerdir ve bununla üniversite öğrencilerinin elektrik ve manyetizma konularında sahip oldukları kavramları ve alternatif kavramları tespit etmeye çalışmışlardır. Ölçek 32 sorudan oluşmuştur ve 5000’ den fazla genel fizik dersi alan öğrenciye, yapılan bir öğretimden sonra ön test ve son test olarak uygulanmıştır. Ancak, gerek ön test gerekse son testte öğrenci grubunun doğru cevap ortalamasının soruların yarısından bile az olduğunu ve kavram yanılgılarının öğretimden sonra bile devam ettiğini tespit etmişlerdir. Araştırma sonunda öğrencilerin Coulomb Yasasını kullanmada sıkıntı çektiklerini ve,
Yüklü iki cisim arasındaki etkileşimde yükü fazla olan cisimlerin az olan cisimlere daha fazla kuvvet uyguladığına inandıkları,
39
Elektrik alan şiddeti kavramını anlamadıkları ve karıştırdıkları,
Eş-potansiyel eğrileri arasında yapılan işin potansiyel farkına bakmaksızın, çizgiler arasındaki uzaklığa bağlı olarak daha fazla ya da daha az olduğuna inandıkları,
Durgun yüklü bir cisme manyetik alanda kuvvet uygulanacağına inandıkları, bildirilmiştir.
CSEM testi daha sonra birçok araştırmacı tarafından kullanılmış olup (Planicic, 2006; Saarelainen, Laaksonen ve Hirvonen, 2007) benzer yanılgılar tespit edilmiştir.
Park vd. (2001), etkiyle elektriklenme ile ilgili 46 dokuzuncu sınıf öğrencisi ile 54 üniversite ikinci sınıf öğrencisinin ön bilgilerini tespit etmeye çalışmışlardır. Daha sonra bu ön bilgilere dayalı gözlemsel kanıtlarla yarı yapılandırılmış görüşmeler yapmışlardır. Araştırmada lise öğrencilerinin elektrostatik hakkındaki önceki bilgilerini üniversite öğrencilerininki ile karşılaştırmışlardır. Özellikle öğrencilerin, yüklü madde ile elektroskop arasındaki etkileşmede kullanılan maddenin iletken veya yalıtkan olması durumundaki anlamalarını araştırmışlardır. Genellikle öğrencilerin yalıtkanların kutuplanmayla elektriklenmesini anlamadıklarını tespit etmişlerdir.
Guisasola, Zubimendi, Almudi, ve Ceberio (2002), sığa kavramının gelişimini incelemişler ve öğrencilerin kavramsal anlamalarını sığanın tarihsel gelişimi ile karşılaştırmışlardır. Araştırmada veriler 111 öğrenci üzerinden, elektrostatik ile ilgili beş problem durumu içeren soru ve üç nitel sorudan elde edilmiştir. Sonuç olarak, cismin yüklenme sürecini açıklarken öğrencilerin çoğunun yük terimini kullanmasına karşılık az bir kısmının elektrik potansiyeli teriminden bahsettiğini bulmuşlardır.
Pocovi ve Finley (2002) üniversite öğrencilerinin elektrik ve manyetik alan çizgileri konularındaki kavramsal anlamalarını inceledikleri araştırmalarında, verileri 39 üniversite öğrencisinden toplamışlardır. Çalışma sırasında, öğrencilere bu kuvvet çizgilerinin üzerine veya arasına konulan yüklü cisimlere kuvvet etkiyip etkimeyeceği sorulmuş ve eğer etkiyorsa yüklü parçacığın hareketini çizerek açıklamaları istenmiştir. Araştırma sonunda; öğrencilerden bazılarının kuvvet çizgileri üzerindeki yüke kuvvet çizgileri yönünde kuvvet etki edeceğini ve yükün hareket edeceği, bir kısmının çizgiler arasındaki yüke kuvvet etki etmeyeceğini ve yükün hareket edemeyeceği, bazılarının ise çizgiler arasına da çizgi çizilirse oradaki yüklerin de hareket edeceği yönünde açıklamalar yaptıkları tespit edilmiştir.
40
Gordon ve Raduta (2005), elektrik ve manyetizma ile ilgili olarak toplam 126 üniversite birinci ve ikinci sınıf öğrencisi ile yaptıkları bir araştırmada verileri iki adet çoktan seçmeli soru kullanarak elde etmişlerdir. Bu sorulardan biri Gauss yasasının farklı bölgelerdeki kullanımı ile ilgili iken diğeri manyetik alandaki yüklü bir parçacığın izlediği yol ile ilgilidir. Öğrencilerin büyük bir kısmı ilk soruda başarı gösterebiliyorken, klasik mekanikten bilgi transferini gerektiren Lorentz Kuvveti sorusunda kavrama yanılgılarına sahip olduklarını ve bu transferi yeterince iyi gerçekleştiremediklerini tespit etmişlerdir. İki farklı ülkede yapılan bu araştırmada her iki ülkede de istenilen düzeyde başarı sağlanamadığını tespit etmişlerdir. Gauss yasasının kullanılmasında öğrencilerin simetriye dikkat etmeksizin elektrik alanla ilgili formüllerini ezberlediklerini ve Gauss yasasından elektriksel alanı bulmada zorlandıklarını belirlemişlerdir. Yine öğrencilerin vektörel ve skaler büyüklükleri birbirinin yerine kullandıklarını tespit etmişlerdir.
Singh (2006), Gauss yasasının uygulamaları sırasında kullanılan elektriksel alan ve elektrik akısı kavramları ile ilgili yaptığı araştırmasında verileri 25 adet çoktan seçmeli soru içeren bir kavram testi ile elde etmiştir. Çalışmanın örneklemini 541 öğrenci oluşturmuştur. Araştırmada, öğrencilerin yük ile elektriksel akıyı vektörel büyüklük sandığı, elektriksel akı ile elektriksel alanı karıştırdığı tespit edilmiştir. Örneğin; bazı öğrenciler elektrik alan çizgilerinin kapalı bir yüzeyden “dışarı çıkmasının” pozitif olarak ve onların “içeri girmesinin” de negatif olarak elektriksel akıya katkı sağladığını, bu yüzden akının, vektör olması gerektiğini belirtmiştir.
Isvan ve Singh (2007) Coulomb Yasası, Gauss Yasası ve simetri, süper pozisyon ilkesi kavramlarını araştırma temelli öğretim ile üç farklı grupta uygulamış ve değerlendirmişlerdir. Araştırmada veriler açık uçlu ve çoktan seçmeli sorulardan oluşan test yardımıyla elde edilmiştir. Ayrıca gönüllü öğrencilerle yarı yapılandırılmış görüşmeler yapmışlardır. Öğrencilerin mekanik derslerindeki kuvvetlerle ilgili öğrendiklerini elektrostatik konusuna transfer edemediklerini tespit etmişlerdir. Sonuçta; öğrencilerin çoğunun elektrik yükü, elektriksel alan ve elektriksel kuvvet arasındaki farkı ayırt edemediğini ve bunları birbirine karıştırdığını, süper pozisyon ilkesinde ve Gauss yasasını kullanarak elektrik alanını hesaplamada güçlük çektikleri tespit edilmiştir. Buna göre araştırma temelli olarak düzenlenen; Gauss Yasası, süper pozisyon ilkesi ve simetri, elektrik akısı ve elektriksel alan arasındaki fark, Gauss Yasası ve simetri, sonra süper pozisyon ilkesinin yeniden kullanımı şeklinde düzenlenmiş beş adet ders geliştirmişlerdir. Bu
41
derslerin, tespit edilen kavram yanılgılarının oluştuğu kavramların öğretilmesinde etkili olduğu bulunmuştur.
2.6.1.2. Yurt İçinde Yapılmış Çalışmalar
Başer (2003), yaptığı çalışmada, kavramsal değişim metinlerine dayalı öğretimin, öğrencilerin elektrostatik kavramlarını anlamadaki başarılarına ve tutumlarına etkisini geleneksel öğretim yöntemiyle karşılaştırarak araştırmıştır. Araştırmanın örneklemini 60 lise ikinci sınıf öğrencisinin oluşturduğu araştırmada, kontrol grubunda geleneksel öğretim yöntemi uygulanırken, deney grubunda kavramsal değişim metinleri ve analojilere dayalı öğretim yöntemi uygulanmıştır. Veriler araştırmacı tarafından geliştirilen 40 adet çoktan seçmeli soru içeren elektrostatik kavram testi ile elde edilmiştir. Araştırma sonucunda, kavramsal değişim metinlerinin geleneksel öğretime göre öğrenci başarısını artırdığını ancak tutumun başarıya katkısı olmadığını belirtmiştir.
Demirci ve Çirkinoğlu (2004), üniversite öğrencilerinin elektrostatik ve manyetizma konusundaki kavram yanılgılarını belirlemişler. Bu amaçla veri toplama aracı olarak CSEM (Maloney vd.’nin geliştirmiş olduğu Elektrostatik ve Manyetizma) testini kullanmışlardır. Araştırmanın örneklemini 614 öğrenci oluşturmuştur. Sonuçta, bazı öğrencilerin elektriksel kuvvet ile elektriksel alanın aynı kavramlar olduğunu, elektriksel potansiyelin bir enerji çeşidi olduğunu, eş potansiyel çizgiler ve sığa ile ilgili yanlış anlamalara sahip olduklarını tespit etmişlerdir. Ayrıca, öğrencilerin öğrenim gördükleri anabilim dalları ve cinsiyetleri arasında erkek öğrenciler lehine istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunduğunu ifade etmişlerdir.
Maskan ve Güler (2004), yaptıkları araştırmada kavram haritaları yönteminin öğretmen adaylarının elektrostatik konusundaki kavramsal anlama düzeylerine ve başarısına etkisini belirlemeye çalışmışlardır. Araştırmanın verileri 31 öğretmen adayı üzerinden “sıfırdan kavram haritası üretme” yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Ele alınan kavramların yük, elektriksel kuvvet, elektrik alanı, akı, sığa, elektriksel potansiyel ve elektriksel potansiyel enerji olduğu araştırmada kavram haritaları yönteminin geleneksel öğretim yöntemine göre anlamlı düzeyde daha etkili olduğunu, bununla birlikte deney ve kontrol grupları arasında fizik tutumları bakımından istatistiksel olarak anlamlı bir fark olmadığını tespit etmişlerdir.
42
Saka ve Altın (2005), çoklu zekâ kuramının 6. sınıf öğrencilerin elektrostatik konusundaki