Elektrostatik Konusu ile İlgili Yapılan Öğretim Çalışmaları

Elektrostatik konusunun soyut bir doğasının olması öğrencilerin zorluklar yaşamasına sebep olmaktadır. Elektriksel alanları zihinde canlandırmak zordur ve matematiksel işlemler karmaşık olmaktadır. Ayrıca, bazı öğrenciler sınıfa konuyla ilgili daha önceden kişisel olarak kazandıkları kavram yanılgıları ile gelmektedirler [76].

Elektrostatik konusu ile ilgili yapılan çalışmalar elektrik akımı konusuna göre daha az sayıdadır. Yapılan çalışmalardan bazıları öğrencilerin konuyla ilgili zorluklarını ve kavram yanılgılarını ortaya çıkarmaya yönelik durum tespiti şeklinde olup, diğer çalışmalar ise kavramsal anlamayı artırmak üzere denenen yeni yöntem ve geliştirilen öğretim materyalleridir.

Bu araştırmada yapılan literatür incelemelerinden elde edilen elektrostatik konusu ile ilgili makalelerin % 63’ünde elektrostatik kavramlarının tümünü kapsayan araştırmalar yapılmıştır [3, 18, 70, 76]. Bunların dışındaki çalışmalar ise elektriksel alan, kuvvet, elektriklenme, Gauss yasası gibi elektrostatiğin spesifik konularından oluşmaktadır. Örneğin, % 13 oranında elektriksel alan [75, 79, 82,] ile ilgili çalışma yapılmıştır. Ayrıca % 10 oranında da Gauss Yasası ile ilgili çalışma yapılmıştır [74, 81, 83]. Elektrostatiğin etki ile elektriklenme, iletkenler, yük korunumu ve sığa konularının her biri ile ilgili ile ilgili olarak ise sadece % 3 oranlarında çalışmaya rastlanmıştır [69, 75, 80, 84].

Elektrostatik ile ilgili çalışmaların % 27’si konunun öğretiminde geleneksel öğretim dışında bir öğretim yönteminin denenmesi ile ilgilidir [17, 68, 70, 77, 78]. Kavram yanılgıları ve kavramsal anlama ile ilgili çalışmalar % 50 oranındadır [3, 18, 69, 74, 75, 79, 80, 81]. Geriye kalan yüzdelik dilimi ise materyal geliştirme, elektrostatiğin tarihi gelişimi gibi konular içeren makaleler oluşturmaktadır.

Yapılan çalışmaların büyük çoğunluğunu kapsayan elektrostatiğin tamamı ile ilgili çalışmaların içerikleri, kullanılan yöntemler ve amaçları ile ilgili bilgiler

aşağıda verilmektedir. Literatür taramasından elde edilen verilere göre elektrostatik kavramlarının tümünü kapsayan çalışmalarda, öğrencilerin kavramsal anlamalarını ortaya çıkaracak çalışmalar önemli yer tutmaktadır. Kavramsal anlamayla ilgili çalışmalar incelendiğinde, elektrostatiğin tümünü kapsayan, ölçme aracı geliştirmeyi de içeren, Maloney ve arkadaşlarının (2001) [18] çalışmaları göze çarpmaktadır.

Maloney ve arkadaşları (2001), elektrostatik ve manyetizma konularındaki bazı kavramlarla ilgili geliştirdikleri ve güvenirlik katsayısı (KR-20) 0,75 olan testi 500’den fazla sayıda öğrenciye 30 farklı enstitüde uygulamıştır. Bu testin sonuçlarına göre öğrencilerin elektrostatik ve manyetizma konularında pek çok problemleri olduğu görülmüştür. Mesela, iletken ve yalıtkanlar üzerindeki yük dağılımının yanlış gösterilmesi; yüklerin bulunduğu ortama konan yeni bir yükün elektriksel alan ve kuvveti nasıl değiştirdiği ile ilgili hataların yapılması ve Coulomb Yasasının gerekli ve yeterli bir şekilde uygulanamaması bu zorluklardan bazılarıdır [18].

Ülkemizde yapılan çalışmalardan birinde ise Demirci ve Çirkinoğlu (2004), Maloney ve arkadaşlarının [18] geliştirmiş oldukları Elektrostatik ve Manyetizma testini kullanarak Balıkesir Üniversitesi’nde okuyan 614 öğrencinin elektrostatik ve manyetizma konusundaki önbilgilerini belirlemişler. Araştırma sonucuna göre, üniversite öğrencilerinin öğrenim gördükleri anabilim dalları ve cinsiyetleri arasında erkek öğrenciler lehine istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunduğu ifade edilmiştir. Ayrıca öğrencilerin en çok manyetik alan ve indüksiyon ile elektriksel alan içindeki bir yüke etki eden kuvvetle ilgili zorluk yaşadıkları tespit edilmiştir [3].

Bonham ve Risley (1999), çalışmalarında, ders materyali olarak elektrostatik konusu ile ilgili 6 adet canlandırmayı içeren java programını (Physlet) geliştirmişlerdir. Bu alıştırmalar bilgisayar sınıflarında kullanılmış ve üç öğrenciden oluşmuş öğrenci gruplarından her birine internet bağlantılı bilgisayarlarla dersler yapılmıştır. Sonuç olarak, bu alıştırmalarda kullanılan canlandırmaların (simülasyonlar), elektrostatik konusunun öğretiminde etkili ve gözlenebilir derecede gelişmeler sağladığı ifade edilmiştir [76].

Arı Korkusuz (2007) da, çalışmasında ilköğretim yedinci sınıf Fen ve Teknoloji dersindeki elektrostatik konusunun bilgisayar destekli öğretim programı için Rosenberg (1982) tarafından geliştirilen Genel Tasarım Programı- ADDIE modeline uygun olarak analiz, tasarım, geliştirme, uygulama ve değerlendirme aşamalarına uygun olarak hazırlanan bir öğretim materyali geliştirmiştir. Öğrenci programda yazılımı kullanarak ulaşabileceği kazanımları görebilmektedir. Çalışmada, bu programda konu anlatımından önce öğrencinin deneyerek sonuçlara varmasına olanak tanıyan etkileşimli örneklerle öğrenci pasif dinleyici olmaktan çıkacağı belirtilmiştir [85].

Başer (2003), kavramsal değişim aktivitelerine dayalı öğretimin, lise ikinci sınıfta öğrenim gören 60 öğrencinin elektrostatik kavramlarını anlamadaki başarılarına ve tutumlarına etkisini geleneksel öğretim yöntemiyle karşılaştırarak araştırmıştır. Başer’in çalışmasında, deney grubunda kavramsal değişim aktivitelerine dayalı öğretim, kontrol grubunda ise geleneksel öğretim yöntemi kullanılmıştır. Öğrencilerin kavram yanılgılarını gidermek için analoji (benzeşim) ve kavram değiştirme metinleri kullanılarak geliştirilen aktiviteler hazırlanmıştır. Ön test- son test kontrol desenli çalışmada, 40 çoktan seçmeli sorudan oluşan elektrostatik kavram testi geliştirilip kullanılmıştır. Araştırmada son testin güvenirlik katsayısı (Alfa) 0,85 çıkmıştır. Araştırmacı, geliştirilen kavramsal değişim aktivitelerinin geleneksel öğretime göre öğrenci başarısını artırdığını ve tutumun başarıya her hangi bir katkısı olmadığını ifade etmiştir [70].

Maskan ve Güler (2004), kavram haritaları yöntemini kullanarak 31 üniversite öğrencisinin elektrostatik konusundaki kavramsal anlama düzeylerini belirlemek amacıyla yaptığı çalışmada, öğrencilere elektrostatik kavramlarından yük, elektriksel kuvvet, elektrik alanı, akı, sığa, elektriksel potansiyel ve elektriksel potansiyel enerji ile ilgili “sıfırdan kavram haritası üretme” yöntemi kullanılarak kavram haritası yaptırılmıştır. Bu amaçla, deney grubu öğrencilerine dersin işlenmesine ek olarak kavram haritası çalışması yaptırılırken öncelikle konu kapsamındaki elektrostatik kavramları tespit edilmiştir. Son olarak bu kavramlar önermelerle ilişkilendirilip, hiyerarşik düzene göre haritalamaya geçilmiştir. Araştırmacıların, öğretim sonrası uyguladıkları elektrostatik kavram testi sonuçlarına

göre, kavram haritaları yönteminin geleneksel öğretime göre anlamlı düzeyde daha etkili olduğu belirlenmiştir. Ancak, iki grubun fizik tutumları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark olmadığı görülmüştür [77].

Saka ve Altın (2005), çoklu zeka kuramına dayalı olarak geliştirdikleri öğretim etkinliklerinin, öğrencilerin elektrostatik konusundaki başarılarına etkisini araştırmışlar ve fen dersine yönelik öğrenci tutumlarını belirlemişlerdir. İlköğretim altıncı sınıfta okuyan 60 öğrenci üzerinde deney ve kontrol gruplu yarı deneysel yöntem kullanarak geliştirdikleri öğretim etkinlikleri ile geleneksel öğretim yöntemini karşılaştırmışlardır. Ön test olarak uyguladıkları elektrostatik başarı testinin güvenirlik katsayısı 0,85’dir. Araştırma sonuçlarına göre çoklu zekaya dayalı olarak gerçekleştirilen öğretim etkinliklerinin geleneksel öğretime göre anlamlı düzeyde daha başarılı olduğu belirlenmiştir. Ayrıca araştırma bulgularına dayalı olarak ulaşılan sonuçlar; çoklu zeka kuramına göre geliştirilen öğretim etkinliklerinin öğrencilerin, elektrostatik konusundaki başarı düzeylerini olumlu yönde etkilemesi, bilimi öğrenme yollarını, bilimi algılamalarını ve fene karşı tutumlarını olumlu yönde etkilemesi ve de elektrostatik konusunda öğrendikleri bilgilerin kalıcı ve anlamlı düzeyde katkı sağlamasıdır [78].

Gönen ve arkadaşları (2006), [86] çalışmalarında Bilgisayar Destekli Öğretim ile yapılandırmacılık teorisine dayalı 7E öğretim modelinin öğrencilerin elektrostatik konusundaki başarıları ve fiziğe karşı tutumlarına etkisini karşılaştırmışlardır. Çalışmaları lise 1. sınıfta okuyan 33 öğrenciden oluşan kontrol ve deney grupları üzerinde gerçekleştirilmiştir. Deney grubu 19, kontrol grubu 14 öğrenciden oluşmaktadır. Deney grubunda Bilgisayar Destekli Öğretim, kontrol grubuna ise 7E modeline göre öğretim yapılmıştır. Grupların başarılarını karşılaştırmak amacıyla, Bloom’un taksonomisine uygun olarak elektrostatik konusunda hazırlanmış çoktan seçmeli 29 sorudan oluşan bir başarı testi uygulanmıştır. Elektrostatik başarı testinin istatistiksel analizi sonucuna göre bilişsel alanın bilgi ve kavrama düzeylerinde öğrencilerin başarıları arasında anlamlı bir fark bulunmuş, bilişsel alanın uygulama basamağında öğrencilerin başarıları arasında fark bulunmamıştır. Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre öğrencilerin fiziğe karşı tutumlarının öğretim yöntemlerinden etkilenmediği ifade edilmiştir.

Çiğdemtekin (2007), [68] araştırmasında, ortaöğretim öğrencilerinin elektrostatik konusu ile ilgili kavram yanılgılarının karikatüristik yaklaşım yöntemi kullanılarak giderilip giderilemeyeceğini araştırmıştır. Araştırmanın örneklemini 10. sınıfta okuyan 51 öğrenci oluşturmaktadır. Araştırmada 38 sorudan oluşan kavramsal anlama testi (α=0,73) ve araştırmacı tarafından geliştirilen elektrostatik konusuyla ilgili karikatürler kullanılmıştır. Araştırmanın sonuçlarına göre, karikatüristik yaklaşım yönteminin, öğrencilerdeki elektrostatik konusuyla ilgili olarak kavram yanılgılarının azalttığı, bu yönteme göre işlenen derslerin öğrenciler tarafından sevildiği ifade edilmiştir.

Demirci ve (Çirkinoğlu) Şekercioğlu (2009), [17] Akran Öğretimi yönteminin üniversite öğrencilerinin elektrostatik konusundaki başarılarına etkisini ve öğrencilerin yönteme yönelik tutumlarını 78 üniversite ikinci sınıf öğrencisi ile araştırmışlardır. Araştırmada kontrol gruplu deneysel model kullanılmıştır. Veri toplama aracı olarak, 20 adet çoktan seçmeli sorudan oluşan Elektrostatik Kavram Testi ve Akran Öğretimi Tutum Anketi kullanılmıştır. Elektrostatik kavram testinin güvenirlik katsayısı (KR-20) 0,65 olarak, akran öğretimi tutum anketinin güvenirlik katsayısı ise 0,93 olarak elde edilmiştir. Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre, deney grubunun başarısının kontrol grubuna göre istatistiksel olarak daha anlamlı olduğu bulunmuştur. Ayrıca öğrencilerin yönteme yönelik tutumlarının da yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Baran ve Maskan (2009), [87] Proje Tabanlı Öğrenme (PTÖ) Modelinin fizik öğretmenliği ikinci sınıfta okuyan toplam 30 öğrencinin elektrostatiğe yönelik tutumlarına etkisini belirlemeyi amaçladıkları çalışmalarında, yarı deneysel ön test- son test kontrol gruplu araştırma modelini kullanmışlardır. Çalışmalarında Elektrostatiğe Yönelik Tutum Ölçeği ve öğrencilerin elektrostatik başarısını saptamak amacıyla da Elektrostatik Başarı Testi ile birlikte görüşmeler yapılmıştır. Deney grubunda, öğrenciler, pil yapımı, kondansatör yapımı, elektroskop yapımı, bir iletkenin sığasını tespit etme, durgun elektriği tespit etme ile ilgili proje konuları üzerinde çalışmışlar ve projelerini oluşturmuşlardır. Deneysel işlemlerin sonunda, her iki grubun da elektrostatik tutum puanlarına bakıldığında, ön test ve son test

puanları ve başarı puanları arasındaki ilişki analiz edildiğinde başarı testinin uygulama basamağı ile tutum puanları arasında zıt bir ilişkinin olduğu saptanmıştır. Yapılan mülakatlarda ise deney grubu öğrencileri, uygulamalar boyunca aktif olduklarını, derslerin eğlenceli geçtiğini ifade etmişlerdir.

Binnie (2001), [88] elektrik ve manyetizmanın tarihi gelişimini ve elektriğin doğası, manyetizma ve bunların arasındaki kuvvetler ile ilgili kabul edilen fikirlerin gelişimlerinin eski Yunanlılardan günümüze hangi aşamalardan geçtiğini araştırmıştır. Bireylerin, olayları gözlemleyip bu gözlemleri bir model bağlamında açıklamaya çalıştıkları ve sonuç olarak elektrik ve manyetizma ile ilgili kavramların tarihsel gelişiminin bilinmesinin konuların öğrenilmesinde etkili olacağı ifade edilmiştir.

Bagno ve Eylon (1997) ise, [79] yaşları 17-18 arasında değişen 250 12.sınıf öğrencisi üzerinde elektrik ve manyetizma kavramları ile ilgili diagnostic/tanı çalışması yapmışlardır. Bu çalışmaya göre öğrenciler, elektrik enerjisi (Ep), elektriksel alan (E) kavramları ve potansiyel kavramlarını birbirine karıştırmaktadırlar. Araştırmacılar, öğrencilerin, elektriksel alanın durgun bir doğası olduğunu yani boşlukta yükler üzerinde elektriksel kuvvet oluşturan bir elektriksel alanın, ortama yeni bir yük girdiğinde bile değişmeyeceğini düşündüklerini belirlemişlerdir. Ayrıca pek çok öğrencinin elektriksel alan ve elektriksel potansiyel kavramları arasındaki ilişkiyi anlamadıklarını belirtmişlerdir. Bunun iki sebebi olduğunu, bunlardan birinin potansiyel ve potansiyel fark kavramları arasındaki farkın belirtilmemesi, diğerinin ise sembollerin yanlış yorumlaması olduğunu söylemişlerdir.

Park (2001), [64] çalışmasında Kore Kwangju’da yer alan bir liseden rasgele seçilmiş 46 dokuzuncu sınıf öğrencisinin ve 54 üniversite ikinci sınıf öğrencisinin etkiyle elektriklenme ile ilgili ön bilgilerini araştırmış ve öğrencilerin önceki bilgilerini destekleyen veya çürüten gözlemsel kanıtları sunarak onlarla görüşmeler yapmıştır. Bu amaçla, öğrencilerin elektrostatik olgusunun tanımı hakkındaki önceki bilgilerini belirleme ve lise öğrencilerinin hipotezi test etme süreci ile üniversite öğrencilerininkini karşılaştırma çalışmaları yapılmıştır. Verilen durum hakkında

hem doğru kavramları hem de yanlış kavramları olan öğrencilerden bazılarını görüşme yapmak için seçmişlerdir. Buna göre, bazı öğrenciler yüklü madde ve elektroskop arasındaki çubuk iletken olsaydı elektroskopun yaprakları hareket ederdi ve aynı şekilde çubuk iletken olmasa yapraklar hareket etmez diye düşünmektedirler. Bu durumda pratikte yapraklar iletken kadar iletken olmayanlar için de hareket ettiği için iletkenlerin gözlemi öğrenci açısından destekleyici kanıt olacaktır. İletkenler ile ilgili doğru fikirleri olup yalıtkanlar ile ilgili kavram yanılgıları olan 13 lise, 13 üniversite öğrencisi seçilerek bu öğrencilerle onların doğrulama süreçlerini araştırmak için tasarlanmış görüşmeler yapılmıştır. İletken çubuk değil de yalıtkan çubuk olduğu durumlarda yani yalıtkanın kutuplandığı zamanlardaki elektriklenmede birçok öğrenci anlama güçlüğü çekmektedir. Bu nedenle, birçok öğrencide, tahta çubuk yüklü cisim ve elektroskop arasına konulduğu zaman tahta çubuk iletken olmadığından elektronların elektroskopun içinde yapraklara hareket etmeyeceği şeklinde yanlış kavramalar oluşmaktadır (Oysa yüklü cisim tahta çubuğun kenarına getirildiğinde yüklü cismin elektrik alanı, tahta çubuğun atomunu çevreleyen elektron parçalarını çekebilir ve tahta çubuk kutuplanır. Ayrıca elektroskopun yaprakları hareket eder. Yalıtkan olan plastik çubuğun yün kumaşa sürtülerek yüklü hale gelmesi ve kağıt parçacıklarını çekmesi ile bu durum aynı sebepten kaynaklanmaktadır) [64].

Yüklü bir cisimde sığa kavramının anlaşılmasında öğrencilerin karşılaştıkları zorluklarla ilgili az sayıda öğretici çalışma bulunmaktadır. Sığanın anlaşılması öğrencilerin genel olarak elektrostatik teorisini öğrenmelerinin iyi bir göstergesi olabilmektedir. Elektrik teorisi içindeki yük, elektrik alanı, elektrik potansiyeli ve sığası gibi ana kavramların anlaşılmasında öğrenciler problemlerle karşılaşmaktadırlar. Sığanın anlamlı bir şekilde öğrenilmesi, öncelikle elektriksel potansiyel gibi makroskobik durumlar ile yük ve bir cismin yük yoğunluğu gibi mikroskobik durumlar arasındaki farkı anlayabilmeyi içerir. Guinsasola ve ark. (2002), [80] sığa kavramının öğretiminin önemli olmasından dolayı elektrik tarihçesi ile ilişkili olan yazılardan yararlanarak sığa kavramının gelişimini incelemişler ve öğrencilerin kavramsal anlamalarını sığanın tarihsel gelişimi ile karşılaştırmışlardır. Elektrik sığası kavramının elektrik teorisi içinde şekillenen bir okul kavramı olmasından ve öğrencilerin doğal fikirleri ile tarihsel bakış açısı arasında çok fark

olması sebebiyle, fizik derslerinde öğrenciler tarafından kullanılması ve değerlendirilmesi hakkında araştırmalarını yönlendirmişlerdir. Bu nedenle, çalışmalarında, 18. ve 17. yüzyıl boyunca elektriğin tarihçesini gözden geçirmeden başlayarak sığa kavramının yada onun gelişiminin kavramsal seviyesini dört safhada incelemişlerdir. Guisasola ve arkadaşlarının (2002), [80] elektrostatik konusuyla ilgili beş problem durumuyla üç nitel sorudan oluşan ve 111 öğrenci üzerinde uygulanan çalışmalarının sonuçlarına göre, cismin yüklü olma süreci ile ilişkili olan olguyu açıklarken birçok öğrencinin elektrik potansiyeli teriminden çok yük terimini kullandıkları belirlenmiştir. Birçok öğrenci yük sürecinin cismin kendisine bağlı olduğunu ve belki ona yük sağlayan diğer bir cisme bağlı olduğunu düşünmektedir.

Pocavi ve Finley (2002), [73] çalışmalarında, elektriksel kuvvetin, elektrik ve manyetik alan çizgilerinin Faraday tarafından nasıl tasarlandığı ve öğretim sonrası bu kavramların öğrenciler tarafından nasıl anlaşıldığını, öğrencilerin elektrostatikle ilgili durumları ve kuvvet çizgilerini/alan çizgilerini kavramsallaştırmalarının doğasını analiz etmişlerdir. Araştırmalarını Arjantin Üniversitesi’nde mühendislik bölümünde okuyan 39 öğrenci üzerinde gerçekleştirmişlerdir. Veri toplama aşamasında, öğrencilere, bir yük dağılımının kuvvet çizgileri/alan çizgileri üzerindeki A ve B noktalarına küçük bir yük konularak o yük üzerine bir kuvvetin etki edip etmediği ve eğer etki ediyorsa yükün izleyeceği yolu çizmelerinin istendiği iki adet soru sorulmuştur. Araştırmada, öğrencilerin, çizgilerin parçacığın çizdiği yörüngenin bazı yerlerinde parçacığa aktif olarak etki ettiğini düşündükleri belirlenmiştir. Öğrenciler, yükün takip edeceği yol ile kuvvet çizgilerini/alan çizgilerini karıştırmaktadırlar ve çizgileri, “yükleri taşıyan”, “yükler tarafından izlenecek olan”, “kuvvetleri taşıyan”, “yük içeren”, “kuvvet içeren” vb. şeklinde ifade etmektedirler. Ayrıca araştırmalarının sonuçlarına göre, birçok öğrencinin elektriğin iletimi gibi gerçek fiziksel olaylarda kuvvet çizgilerini/alan çizgilerini tasarlaması bakımından Faraday’ınkilere benzer fikirlere sahip olduklarını belirlemişlerdir [73].

Gordon ve Raduta (2005), [83] araştırmalarında elektrik ve manyetizma konusunda Ohio Devlet Üniversitesi’nden 74 birinci sınıf mühendislik öğrencisi ve Romanya Bucharest Üniversitesi’nden 52 ikinci sınıf öğrencisi üzerinde elektrik ve manyetizma ile ilgili araştırma yapmışlardır. Araştırmada, biri farklı bölgedeki

Gauss yasasının kullanımı ile ilgili diğeri kuvvet ve manyetik alandaki yüklü bir parçacığın izlediği yol ile ilgili olan iki adet çoktan seçmeli soru kullanmışlardır. Öğrencilerin büyük çoğunluğu, iletkenin içindeki elektrik alanı ile ilgili basit soruları çözebilmişlerdir. İkinci soru, Lorentz Kuvvet konusunu ve daha önce çalışılan klasik mekanikten bilgiyi transfer etmenin anlaşılmasına dayanmaktadır. Araştırmanın sonuçlarına göre daha önce öğrenilen mekanik bilgisinin elektrik ve manyetizmaya transfer olmadığı görülmüştür. Her iki ülkede de elektrik ve manyetizma konusundaki öğrenmenin öğretmenlerin istedikleri seviyede olmadığı belirlenmiştir. Gordon ve Raduta (2005), [83] öğrencilerin kavram yanılgılarına yol açan durumların, matematiksel araçların yanlış kullanımı, elektriksel alan ve manyetik alanlar arasında benzerlikler olması ve Maxwell’in denklemleri ve yasalar arasındaki bağlantının gözden kaçırılması olduğunu belirtmişlerdir. Çalışmanın sonuçlarına göre, Gauss yasasıyla ilgili soruya Romanya Üniversitesi öğrencilerinin % 25, Amerikan Üniversitesi öğrencilerinin ise % 16 oranında doğru cevap verdiklerini belirtilmiştir. Ayrıca, öğrencilerin pek çok durumda vektörel ve skaler büyüklükler arasındaki farkı bilmediklerini, sık sık eşitliğin bir tarafını skaler alırken diğer tarafını vektörel kabul ettikleri tespit edilmiştir.

Gauss yasasının kullanılmasında öğrenciler simetri özeliklerine dikkat etmeksizin elektrik alanının çeşitli formüllerini ezberlemektedirler. Öğrenciler bu formülleri elektrik alanı ve akısı arasındaki farkı gözetmeksizin uygulamaktadırlar. Ayrıca, Gauss yasasının elektriksel alanı bulmada faydalı olduğu durumları belirlemede zorlanmakta ve onların uygulanamaz olduğu durumlarda dahi simetrik yük dağılımından elde edilen sonuçlar ile genelleme yapmaktadırlar. Bu konuda pek çok ders kitabı simetriye yeterli bir şekilde vurgu yapmamaktadır. Singh

(2006), [74] çalışmasında Gauss yasasının uygulamaları için önemli olan simetri, elektriksel alan ve elektrik akısı kavramları ile ilgili Pittsburgh Üniversitesi’ndeki 541 öğrencinin zorluklarını 25 adet çoktan seçmeli sorudan oluşan bir kavram testi ile belirlemiştir. Çalışmanın sonuçlarına göre, öğrencilerin elektriksel akı ile elektriksel alanı karıştırdığı, elektriksel akı ve yükün vektörel büyüklük olduğunu düşündükleri ortaya konmuştur. Örneğin, akının formülünde bir cosθ ifadesinin olmasından dolayı, bir çok öğrenci bu açıyı elektrik alanı ile alan vektörü arasındaki açı olarak tanımlamak yerine akının bir vektör olduğu sonucuna varmıştır.

Öğrenciler, bunun nedeni olarak, elektrik akısının negatif ya da pozitif işaretlerinin her ikisine de sahip olabileceği gerçeğini işaret etmişlerdir. Öğrencilerin bu açıklamaları nicel bir fiziksel büyüklüğün vektör olabilmesi için kesin bir yönün belirtilebilmesinin şart olmadığını ima etmektedir. Bunun yerine elektrik alan çizgilerinin bütün elektrik akısına kapalı bir alan boyunca kapalı bir yüzeyden “dışarı çıkması” pozitif olarak ve onların “içeri girmesi” de negatif olarak katkı sağladığını, bu yüzden akının, vektör olması gerektiği açıklamasını yapmışlardır. Elektrik yükünün neden bir vektör olmasının gerektiğini savunurken öğrenciler genellikle artı yükün dışarı doğru işaret ettiği ve eksi yükün içeri doğru işaret ettiğini söylemektedirler. Bu açıklamalara göre öğrencilerin genellikle elektrik alanını referans aldığı ve buna yük dedikleri tespit edilmiştir. Bir çok öğrencinin süper pozisyon prensibi ile ilgili zorluğa sahip olduğu ve bir noktadaki bireysel yüklerden