Bu bölümde 1980’li yıllardan bu yana, alan yazında genişçe yer alan kuvvet ve hareket konularında yapılan tarama türü araştırmalar sunulmuştur. Tablo 2.1 kuvvet ve hareket konularında yapılmış araştırmaların bir özetini sunmaktadır. Tabloda, çalışmayı gerçekleştiren araştırmacılar, araştırmada kullanılan veri toplama araçları, örneklem grubu ve örneklem grubunda gözlenen kavram yanılgılarından belirgin olanlar sunulmuştur. Ayrıca, kavram yanılgılarıyla ilgili Tablo 2.1’de yer almayan diğer araştırmalar da ilerleyen bölümde sunulmuştur.
Tablo 2.1
Kuvvet ve Hareket Konularında Öğrencilerde Gözlenen Kavram Yanılgılarıyla İlgili Yapılan Bazı Araştırmalar
Araştırmacı/lar Veri Toplama Aracı/Araçları
Örneklem Öğrencilerde Gözlenen Yanılgılar
Watts ve Zylbersztajn (1981)
12 sorudan oluşan çoktan seçmeli test
8. sınıf öğrenciler (n=125)
§ Bir cisim hareket ediyorsa, cisme hareketle aynı yönde bir net kuvvet etki eder.
§ Bir cismin hızı azalırsa, o cisme etki eden kuvvet de azalır. Clement (1982) 3 açık uçlu soru Üniversite öğrencileri
(n=150)
Bir cisim hareket ediyorsa, cisme hareketle aynı yönde bir net kuvvet etki eder.
Minstrell (1982) Açık uçlu Soru Lise öğrencileri (n=25) Tepki kuvvetinin göz ardı edilmesi Gunstone (1987) 4 açık uçlu soru 7. ve 12. sınıf
öğrencileri (n=5534)
Bir cisim hareket ediyorsa, cisme hareketle aynı yönde bir net kuvvet etki eder.
Kruger, Summers ve Palacio (1990) Olaylar ve durumlar hakkında görüşme İlköğretim öğretmenleri (n=20)
§ Cisimlerin şekli bir kuvvettir.
§ Yerçekimi sadece dünyada gözlenir ve örneğin ayda bulunan bir kişinin ağırlığı yoktur
Sadanad ve Kess (1990)
Çoktan seçmeli test Lise öğrencileri (n=57) § Canlı varlıklar, üzerinde duran cisimlere yukarı yönde bir kuvvet uygularken, cansız cisimler yukarı yönde bir kuvvet uygulamaz.
§ Sabit hızlı bir hareketi sürdürmek için sabit bir kuvvet gereklidir.
Palmer (2001b) Görüşme formu 6. sınıf (n=56) ve 10. sınıf (n=56) öğrencileri
Yukarı yönde hareket eden cisimlere yerçekimi kuvveti etki etmez.
Bahar, Öztürk ve Ateş (2002)
Yapılandırılmış girid Lise ikinci sınıf öğrencileri (n=22)
Cismin hızı değişirse enerji korunmaz.
Kuru (2003) Çoktan seçmeli test Lise 2. sınıf öğrencileri (n=456)
§ Ağırlık madde miktarıdır.
§ Ağırlık bir kuvvet çeşidi değildir. Gülçiçek ve
Yağbasan (2004)
Çoktan seçmeli kavram testi
Lise 2. sınıf öğrencileri (n=310)
Basit sarkaç hareketi yapan kütle, denge konumuna yaklaştığında enerjisi artar.
Lattery (2005) Açık uçlu soru ve görüşme formu
Birinci sınıf üniversite öğrencileri (n=558)
Yaya uygulanan kuvvet, yayın fiziksel özellikleriyle (yayın geniş ya da dar olması) ilişkilidir.
Demirçalı (2006) Açık uçlu sorular Birinci sınıf üniversite öğrencileri (n=104)
§ Yerçekimi kuvveti ihmal edilebilir.
§ Etki ve tepki kuvvetleri aynı cisme etki eder. Zeybek (2007) Çoktan seçmeli test Dördüncü sınıf
üniversite öğrencileri (n=154)
§ Bir cisme uygulanan kuvvet cisim üzerinden kaldırılsa da etki etmeye devam eder.
§ Ağır cisimler daha hızlı düşerler.
Osborne ve Gilbert (1980, aktaran Gilbert, Watts ve Osborne (1982) araştırmalarında olaylar hakkında görüşme yöntemini kullanarak yaşları 7 ile 20 arasında değişen ve Newton’a dayalı kuvvet kavramını önceden öğrenmiş olan bazı öğrencilerden oluşan bir grupla görüşmeler gerçekleştirilmiştir. Araştırmada olaylar ve durumlar hakkında görüşme yöntemi kullanılmıştır (interview about instance). Bu yöntemde önce küçük kartlar üzerine bir olay veya durumu anlatan çizimler yapılır. Sonra bu şekiller öğrencilere gösterilerek incelemeleri sağlanır ve daha sonra da olay ya da durumla ilgili öğrencilere soru yöneltilir (Çepni, 2005). Araştırmada öğrencilerde kuvvetle ilgili gözlenen yanlış kavramsal anlayışların sebebi beş grupta incelenmiştir. Bu gruplar aşağıda sunulmaktadır:
a) Birey veya insan merkezli bakış açısı: Karşılaşılan durumlar insan yaşantılarına ve değerlerine göre düşünülür. Bu nedenle, öğrenciye hareket eden bir bisiklet üzerinde pedal çevirmeden duran bir adam gösterildiğinde ve “Bisiklete etki eden bir kuvvet var mı?” diye sorulduğunda gelen yanıt “Hayır çünkü adam bisikletin pedalını ya da başka bir şeyi çevirmiyor” şeklindedir.
b) Gözlenemeyen ya da var olmayan şeylerle ilgili inanış: Gösterilen bir durumda, fiziksel bir niceliğin bizzat kendisi ya da bu niceliğin etkileri gözleninceye kadar, bu niceliğin varlığına inanılmaz. Bu nedenle, çimenlik bir alana doğru aşağı yönde ilerleyen bir tenis topuna etki eden kuvvet sorulduğunda gelen yanıt “Hayır, kendiliğinden aşağı doğru iniyor” şeklindedir.
Öğrencilerin fizikteki kavramsal anlamalarıyla ilgili bir betimsel çalışma Driver (1983, aktaran McDermott, 1984) tarafından gerçekleştirilmiştir. Driver araştırmasında laboratuvarda deneyler yaparken ve materyallerle uğraşırken öğrencilerin hem birbirleriyle hem de öğretmenle aralarındaki diyalogları gözlemiştir. Gözlem sonuçları, bir sandalyenin üzerinde oturan kişi örneğine göre, oturan kişinin sandalyeye kuvvet uyguladığı görüşünün öğrenciler tarafından kabul edilmesine karşın, sandalyenin oturan kişiye karşı bir kuvvet uyguladığı görüşünü kabul etmediklerini ortaya çıkarmıştır. Driver’a göre, öğrencilerin sahip olduğu bu
bakış açısı, sınıf içi öğretimden sonra ve hatta daha uzun dönemler sonra bile öğrencilerde gözlendiğinden, üstesinden gelmede zor bir durumu göstermektedir.
Soner (2006) tarafından üniversite öğrencileriyle yürütülen araştırmada, fizik dersi alan lisans öğrencilerinin cinsiyet, fakülte ve puan türüne göre; mekaniğin temelini oluşturan kuvvet ve hareket konuları ile ilgili kavram yanılgılarını ortaya çıkarmak amaçlanmıştır. Araştırmanın örneklemini, Afyon Kocatepe Üniversitesi’nde 2005–2006 akademik yılında, farklı fakülte ve ana bilim dallarında (sınıf öğretmenliği, fizik, kimya, matematik, maden mühendisliği, jeodezi- fotogrametri mühendisliği ve seramik mühendisliği) öğrenim gören öğrenciler oluşturmuştur. Öğrencilerin kuvvet ve hareket konularındaki kavram yanılgılarını ölçmek amacıyla 30 soruluk Kuvvet ve Hareket Başarı Testi kullanılmıştır. Bu teste daha sonra 5 tane açık uçlu soru eklenerek ikinci bir anket oluşturulmuştur. İkinci anket, 2005–2006 akademik yılının üçüncü haftasında birinci ankete katılan öğrenciler arasından rasgele seçilen 47 öğrenciye uygulanmıştır. Aynı anket, on üçüncü haftada 47 öğrenciye aradaki farkı tespit etmek için kuvvet ve hareket konuları anlatıldıktan sonra da uygulanmıştır. Araştırmanın sonuçlarına göre, cinsiyet, puan türü, bölüm ve fakülte gibi değişkenlerle, öğrencilerin kuvvet ve hareket konularında kavram yanılgılarında bir ilişkinin olduğu görülmüştür. Veriler cinsiyet değişkenine göre analiz edilmiş ve erkek öğrencilerin doğru cevap yüzdesinin (% 31,3) kız öğrencilere göre daha yüksek (% 22,6) olduğu belirlenmiştir. Sayısal puan türü ile gelen görencilerin doğru cevap yüzdesi % 29,8 olup eşit ağırlık puan türü ile gelen öğrencilere göre daha yüksektir. Ayrıca sayısal puan türüyle gelen öğrencilerin eşit ağırlıkla gelen öğrencilere göre puanlarının daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Aynı veriler fakülte değişkeninde analiz edildiğinde; doğru cevap yüzdesi sırasıyla fen fakültesi (%31,4) mühendislik fakültesi (% 29) ve eğitim fakültesi (% 20,9) öğrencilerine aittir. Soner’e göre öğrenciler üniversitede fizik dersi almadan önce de sonra da kavram yanılgılarına düşmektedir. Bu nedenle, öğrencilerin derste öğrendikleri teorik bilgileri laboratuvarda yapacakları deneylerle desteklemeleri ve günlük hayatla birleştirmeleri gerekmektedir.
Kerr, Beggs ve Murphy (2006) tarafından yapılan araştırmada 11 yaşındaki öğrencilerin ve öğretmen adaylarının kuvvet, enerji, canlı, hayvan ve çiçekle ilgili kavramsal anlamaları incelenmiştir. Bu amaçla araştırmaya 96 ilköğretim öğrencisi ve 168 öğretmen adayı katılmıştır. Araştırmada ilköğretim öğrencilerinin belirtilen kavramlarla ilgili anlamalarının incelenmesi için “kavram oyunu” tasarlanmış ve uygulanmıştır. Oyunda öğrencilere, kavramların yazılı olduğu kartlar gösterilmiş ve kavramın doğrudan açıklaması yerine kavramla ilgili akıllarına gelen ipuçlarını açıklamaları istenmiştir. Öğretmen adaylarına da benzer şekilde kartlar gösterilmiş ve onlardan bu kavramların açıklamalarını yazmaları istenmiştir. Sonuçlar, öğretmen adaylarının ve öğrencilerin bitki ve hayvanla ilgili anlamalarının oldukça benzer olduğunu buna karşın enerji, kuvvet ve canlıyla ilgili anlamaların farklılaştığını göstermiştir. Öğretmen adaylarının enerjiyle ilgili daha bilimsel anlama oranı yaklaşık % 60 iken bu oran öğrenciler için yaklaşık % 10’dur. Benzer bir durum, kuvvetle ilgili anlamaların karşılaştırılmasında ortaya çıkmıştır. Araştırmacılara göre bu durumun sebebi, ilköğretim öğrencilerinin kuvvet ve enerji gibi soyut kavramları anlamakda zorlanmalarından kaynaklanmaktadır. Öğretmen adayları ise, bu kavramlarla ilgili öğrenimlerinde daha fazla tanımla karşılaştıklarından daha bilimsel bir yaklaşıma sahip olabilirler.