Kuvvet ve hareket konularında bir önceki bölümde tarama türü gerçekleştirilen araştırmalar, öğrencilerin kavram yanılgılarına sahip olduğunu göstermektedir. Bu araştırmalara göre öğrencilerin kuvvet kavramıyla ilgili görüşleri bilimsel olmayan unsurlara sahiptir. Bununla birlikte bazı araştırmacılara göre öğrencilerde kuvvetle ilgili görülen yanılgılar, kuvvetin yer aldığı kapsama göre değişmektedir (Palmer, 2001a, 2001b; Savinainen, Scott ve Viiri, 2005). Savinainen ve Viiri (2003) öğrencide görülen bu durumu kapsamsal tutarlık olarak tanımlamaktadır. Kapsamsal tutarlık, bir kavramın hem bilinen hem de yeni durumları oluşturan pek çok kapsamda kullanılabilmesi olarak tanımlanmaktadırlar. Bununla birlikte araştırmacılara göre öğrenciler, öğrendikleri yeni kavramı hangi koşullar altında kullanacaklarından emin olmayabilirler. Öğrenciler öğrendikleri yeni kavramı her
kapsamda kullanabilirler ya da kapsamı daraltarak bazı durumlarda kullanıp bazı durumlarda kullanmayabilirler. Benzer şekilde Steinberg ve Sabella (1997)’ya göre öğrenciye aynı kavramın farklı kapsamlarda sunulması, öğrenciden farklı yanıtlar gelmesini tetikleyebilir. Bu noktadan hareketle öğrencilerin yanılgılarının ortaya çıktığı kapsamın belirlenmesine yönelik araştırmalar gerçekleştirilmiştir.
Tao ve Gunstone (1999) tarafından 10. sınıf düzeyindeki 12 öğrenciyle yürütülen araştırmada kavramsal değişim yaklaşımı bilgisayar destekli bir öğrenme ortamında incelenmiştir. Bu amaçla öğrencilerin kuvvet ve hareket konularında sahip oldukları alternatif yanılgılarının belirlenmesi için bilgisayar benzetimleri geliştirilmiştir. Daha sonra öğrenciler gruplar olarak çalışarak, bilgisayar ortamında verilen durumla ilgili bir tahminde bulunmuşlar, bu tahminin açıklamasını yazmışlar, tahminlerinin doğru olup olmadığını programı ilerleterek kontrol etmişler ve varsa tahminleriyle bilgisayarda sunulan benzetimler arasındaki farklılıkları belirleyerek, bu farklılıkları çözümlemeye çalışmışlardır. 12 öğrenciyle yapılan görüşmeler, öğrencilerdeki kavramsal değişimin kapsama bağlı olduğunu göstermiştir. Örneğin bir konuda doğru bir kavrama gösteren bir öğrenci başka bir kapsamda bu kavramayı kullanmayı başaramamaktadır. Bu durumda araştırmacılar, bilgisayar benzetimlerinin bazılarında öğrencilerin kavramsal değişimi gerçekleştirebildiklerini, bazılarında ise başarısız olduklarını belirtmektedirler. Ayrıca araştırmacılara göre, kavramsal değişimde incelenmesi gereken noktalardan biri, öğrencilerin kavramsal ekolojilerindeki tutarlık ve epistemolojik bağlantılarının genellenebilirliğidir. Çünkü öğrenciler verilen kapsamın özelliğine göre sahip oldukları bilimsel anlayışı ya da alternatif anlamayı seçmektedirler.
Palmer (2001a) kapsamı bir problemin ya da durumun içinde yer aldığı fiziksel özellikler olarak tanımlamaktadır. Öğrencilerde görülen yanılgıların kapsama bağlı olarak değiştiğiyle ilgili bir araştırma Palmer (2001a) tarafından yapılmıştır. Araştırmanın amacı, öğrencilerin etki ve tepki kavramlarıyla ilgili çoklu kavramalarını ve bunlar arasındaki ilişkiyi belirlemektir. Palmer, çoklu kavrayış terimini kullanmayı tercih etmiştir, çünkü ona göre öğrenciler belirli bir problemde, günlük yaşantılarla ilişkili ön bilgileri kullanırken, başka bir problemde başka bir ön
bilgiyi kullanmaktadırlar. Bu durumda, öğrencinin kullandığı ön bilgi kapsama yani sorunun bulunduğu duruma bağlı olarak değişmektedir. Araştırma 10. sınıftan (15– 16 yaşları arasında) 53 öğrenciyle bire bir görüşmeler yapılarak gerçekleştirilmiştir. Görüşmelerde öğrencilere, değişik cisimler üzerinde duran bir kitabın bu cisimlerden herhangi birine etki edip etmediği sorulmuştur. Bir sonraki adımda, öğrencilerden kuvvetin etki ettiğini düşündükleri resimler üzerine, bu kuvveti çizmeleri istenmiş, bu cisimleri nasıl seçtiklerini açıklamaları istenmiştir. Aşağıdaki resimler, araştırmada kullanılan resimlerden seçilenlerdir.
Kitap-Balonun üstünde Yayın üstünde Köpüğün üstünde Masanın üstünde
Araştırmadan elde edilen bulgular, öğrencilerin kavrayışlarının oldukça değişik olduğunu göstermektedir. Öğrenciler, resimdeki kitabın ağırlığı nedeniyle, üzerinde durduğu cisimlere aşağıya (yere) doğru bir kuvvet uyguladığını belirtirken, sunulan dokuz durumdan yalnızca iki tanesinde yukarı yönde bir kuvvet olduğunu belirtmişlerdir. Öğrencilerde görülen ikinci düşünce ise, kitabın altındaki cismin yumuşak olması nedeniyle, aşağı yönde bir kuvvetin olacağıdır. Bu öğrencilere göre, sünger, yay, balon veya köpük gibi cisimler oldukça kolay eğilip bükülmeleri, onlara bir kuvvet etki ettiğinin göstergesidir. Benzer şekilde, bir önceki grupta yer alan öğrencilerin büyük çoğunluğu, kitabın altında yer alan cisimlerin sert cisimler olmaları nedeniyle, aşağı yönde herhangi bir kuvvet olmayacağını belirtmişlerdir. Bunun aksine, kitabın altında duran cisimler katı olduğunda, öğrencilere göre kitaptan yukarı yönde bir kuvvet yoktur. Bu araştırmada öne çıkan bir başka nokta, öğrencilerin “…olursa…olur.” şeklinde koşulsal mantık yapılarına sahip olmalarıdır (Eğer kitabın altında duran cisim esnekse, o zaman yukarı yönde bir kuvvet olacaktır, ama cisim sertse yukarı yönde bir kuvvet olmayacaktır). Palmer’a göre, öğrencilerin koşulsal cümleleri, verilen bir durum ya da kapsam içinde, hangi kavrayışları kullanacaklarına karar verme planlarıdır. Bu durum, araştırmacıya göre, sorunun
verildiği kapsamın önemini bir kez daha ortaya çıkarmaktadır. Çünkü öğrenciler, soruyu cevaplarken, soruyla ilişkili bireysel yaşantılarını düşünmektedirler. Bu nedenle, Palmer kavramsal değişimde, alternatif kavramın değiştirilmesine odaklanılmasının yanı sıra, kavramın yer aldığı kapsamın da incelenmesi gerektiğini önermektedir.
Mildenhall ve Williams (2001)’ın araştırması da öğrencilerin yanılgılarının sorunun kapsamı değiştikçe kapsamdan etkilediğini göstermektedir. Araştırmacılara göre, öğrenciye sunulan problemlerdeki sayısal veriler değiştirildiğinde öğrencinin verdiği yanıt değişmektedir. Örneğin bir soruda cisme etki eden kuvvetlerin küçük olması durumunda, sezgisel modele sahip olmasına rağmen, bu modeli kullanmayıp ders içinde öğretilen modeli kullanabilir. Ancak cisme etki eden kuvvetlerin büyük olması durumunda, öğrencinin sahip olduğu sezgisel model, derste öğrendiği modelle uyumlu hale gelebilir ve bu nedenle öğrenci sezgisel modelini kullanabilir. Bu durumda öğrenci, araştırmacı tarafından hibrit olarak tanımlanmış yani hem Newton modeline dayalı özellikleri hem de Aristo modeline dayalı modeli kullanabilmektedir. Araştırmacılar bu durumu daha da genelleştirerek öğrencide hem derste öğrendiği akademik zihinsel modelin hem de sezgisel modelin yer alabileceğini belirtmektedir. Bu durumda öğrenci verilen problemin değişkenlerine bağlı olarak hangi modeli kullanacağını seçmektedir.
Kapsama bağlı yanılgıların ortaya çıkarılmasıyla ilgili bir başka araştırma Bao, Hogg ve Zolman (2002) tarafından gerçekleştirilmiştir. Araştırmacılara göre, bir problemin içinde bulunduğu kapsamın özellikleri öğrencilerin problemle ilgili akıl yürütmesini etkilemektedir. Bu amaçla Newton’un 3 hareket yasasından yola çıkarak, öğrencilerin alternatif kavramsal modellerini kullanmalarıyla, kapsamsal özellikler arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Araştırmacılar, öğrencilerin akıl yürütmelerinde kullandıkları dört temel kapsamsal özellik ortaya çıkarmıştır. Bu kapsamsal özellikler aşağıda sunulmuştur:
§ Hızı daha büyük olan cisim daha fazla kuvvet uygular, § Kütlesi daha büyük olan cisim daha fazla kuvvet uygular,
§ İtme kuvveti uygulayan cisim daha büyük kuvvet uygular, § Hızı artan bir cisim daha büyük bir kuvvet uygular.
Araştırmacılara göre, etkili bir öğretimin yapılması için, öğrencilerin sahip oldukları anlayışlarla ilgili doğru bilgi sunan ve pek çok kapsamda ne tür anlayışlara sahip olduklarını gösteren ölçme araçlarına gereksinim duyulmaktadır. Ayrıca öğretim sırasında kavramla ilgili kapsamsal özelliklerin öğrencilerin sahip oldukları bilgi sistemiyle bütünleştirilmesi gereklidir.