Kepler Yasaları Kavramına İlişkin Çalışmalar

Fizik eğitimi alanında Kepler yasalarına ilişkin öğrencilerin fikirlerini araştıran çalışma sayısı oldukça azdır. Aşağıda bu çalışmalara ve bu çalışmalardan elde edilen bulgulara kısaca değinilmiştir.

Klammer (1998) yaptığı çalışmada Kepler yasalarına ilişkin alanyazında karşılaştığı şu alternatif kavramları derlemiştir:

 Gezegenler çembersel yörüngede dolanır.

 Tüm gezegenler kendi yörüngelerinde aynı hızla hareket eder.

 Gezegenlerin yörüngeleri kesinlikle aynı yörüngede yer alır.

 Güneş etrafında dolanan tüm gezegenler aynı periyotta döner.

 Dönme hareketi ile dolanma hareketi aynıdır.

Ruzhitskaya ve Speck (2009) çalışmalarında 43 üniversite öğrencisinin astronomi kavramlarına ilişkin fikirlerini araştırmayı amaçlamıştır. Bu amaçla, astronomi dersleri öğrencilerin yaparak öğrenecekleri yapılandırmacı öğrenme çevrelerine uygun düzenlenmiştir. Dersler süresince, öğrenciler CLEA proje takımı tarafından oluşturulan eğitim simülasyonları ve fikirlerin paylaşılması temelli öğretim veren astronomi çalışma kitabı kullanmıştır. Bazı dersler öğretmenin kısa sunumu ile yürütülmüştür. Çalışmanın ilk ve son günleri öğrenciler mevsimlerin oluşma nedeni, Ay’ın görünen büyüklüğü ve evreleri, gezegenlerin yörüngesi, Güneş sisteminin yapısı, Güneş, uzak yıldızlar ve ışığın doğası hakkında fikirlerini belirtmiştir. Bu çalışma sonucunda, öğrencilerin bazı kavramlara ilişkin doğru yapılar oluşturduğu belirlenirken, bazı kavramlara ilişkin ise yeni alternatif kavramların ortaya çıktığı belirlenmiştir. Öğretim sonrası dahi öğrenciler açısal momentumun korunumuna ve Kepler yasalarına bağlı olarak küçük gezegenlerin

daha hızlı döndüğünü düşünmektedir. Simülasyon ve işbirlikli grup tartışmaları temelli öğretim dahi öğrencilerin Kepler yasaları ile ilgili fikirleri üzerinde etkili olamamış ve alternatif kavramların oluşmasına neden olmuştur.

Yu, Sahami ve Denn (2010) çalışmalarında öğrencilerin Kepler yasaları ile ilgili fikirlerini belirlemek için yüzoniki üniversite öğrencisi ile yarı yapılandırılmış görüşmeler yapmıştır. Kepler’in birinci yasası olan gezegenlerin Güneş etrafındaki yörüngesi ile ilgili en sık karşılaşılan cevap yörüngenin oval, yumurta şekilli olduğu şeklindeki alternatif kavramlardır. Doğru cevap olan eliptik yörünge kavramını öğrencilerin %24’ü kullanmıştır. Öğrencilerin %12’si yörüngenin dairesel olduğundan bahsetmiştir. Öğrencilerin %8’i ise yörüngenin dairesel ve eliptik yörüngenin karışımı olduğunu söylemiştir. Kepler’in ikinci yasası olan gezegenlerin yörüngedeki hızı ile ilgili öğrencilerin %54’ü görüş belirtmemiştir. %21’i hızın sabit olduğunu söylemiştir. Doğru cevap olan gezegenlerin Güneş’e yakın iken hızlı olduğu, uzakta iken yavaş olduğu cevabını veren öğrenci oranı %15’dir. Öğrencilerin %7’si oluşturduğu anlamları karıştırmıştır. Kepler’in üçüncü yasası olan gezegenlerin Güneş’e olan mesafesine göre gezegenlerin hızı ile ilgili öğrencilerin çok çeşitli fikirlere sahip olduğu belirlenmiştir. Öğrencilerin %42’si doğru cevap olan Güneş’e yaklaştığında gezegenlerin daha hızlı hareket ettiği, Güneş’ten uzaklaştığında daha yavaş hareket ettiği cevabını vermiştir. Öğrencilerin %19’u fikir belirtmemiştir. Öğrencilerin %11’i farklı hızlarda hareket ettiğini söylerken, %7’si karışık cevaplar vermiştir. Öğrencilerin %5’i uzak gezegenlerin daha büyük yörüngesi olduğunu, %4’ü hızın sabit olduğunu belirtmiştir. Öğrencilerin %4’ü gezegenlerin hızının boyutlarına ve kütlesine bağlı olduğunu belirtirken, %4’lük bir kesim ise diğer faktörler başlığı altında yer alan cevaplar vermiştir. Öğrencilerin %4’ü daha büyük orbitallerde daha uzun zamanda hareket eder cevabını vermiştir. Bu çalışma sonucunda öğrencilerin Kepler yasaları ile ilgili sahip olduğu fikirlerin çoğunun alternatif kavram niteliğinde olduğu belirlenmiştir.

Klammer (1998) çalışmasında sadece Kepler yasaları ile ilgili alternatif kavramlara değinirken, Yu, Sahami ve Denn (2010) çalışmalarında öğrencilerin Kepler yasaları ile ilgili fikirlerini ortaya çıkarmaya yönelik görüşmeler yapmıştır. Bu çalışmada öğrencilerin Kepler yasaları ile ilgili sahip olduğu fikirlerin çoğunun alternatif kavram niteliğinde olduğu belirlenmiştir. Ruzhitskaya ve Speck (2009) ise

çalışmalarında yapılandırmacı öğrenme çevrelerine uygun düzenlenen öğretim sonucu öğrencilerin fikirlerinde gerçekleşen değişimi incelemiştir. Bu çalışma sonucunda, işbirlikli grup tartışmalarının ve simülasyonların öğrencilerin Kepler yasaları ile ilgili alternatif kavramlarınındeğişiminde yeterli olmadığı hatta yeni alternatif kavramların oluşmasına neden olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda, Kepler yasalarına ilişkin öğrencilerin öğretim öncesi çeşitli alternatif kavramlara sahip olduğu belirlenmiş ve kavramsal değişime yönelik yapılan öğretimin dahi öğrencilerin alternatif kavramlarının bilimsel fikirleredoğru değişiminde etkili olamadığı belirtilmiştir. Kepler yasalarının öğretimine yönelik yapılan çalışma sayısı sadece bir tanedir ve bu çalışmada da işbirlikli çalışma grupları ile yapılan öğretimin çok etkili olmadığı belirtilmiştir. Kepler yasalarının öğretiminde farklı öğretim yöntemlerinin kullanıldığı çalışmalar yapılmamıştır.

Tork, açısal momentum ve Kepler yasaları kavramlarına ilişkin yapılan çalışma sayısı dinamiğin diğer kavramlarına oranla oldukça azdır. Alanyazın taramasında çok sayıda çalışmaya rastlanmamış olması nedeni ile çeşitli çalışmalardan elde edilen sonuçlar ile bu çalışmanın sonuçlarının karşılaştırılması pek olası değildir. Çünkü bu çalışmanın örnekleminin özelliklerinde benzer çalışmalara alanyazında rastlanmamıştır. Bu nedenle bu çalışmadan elde edilen sonuçlar ayrıntılı bir şekilde incelenecek ancak benzer çalışmaların sonuçları ile çok fazla karşılaştırılamayacaktır.

Alanyazında bu kavramlara ilişkin karşılaşılan çalışmalar arasında ise özellikle öğretime yönelik çalışma sayısı yukarıda da belirtildiği gibi birkaç taneyi geçmektedir. Yapılan çalışmalar öğrencilerin bu kavramlara ilişkin çeşitli alternatif kavramları olduğunu göstermesine rağmen, öğrencilerde karşılaşılan bu alternatif kavramların değişimine yönelik nasıl bir öğretim düzenleneceğine ilişkin çalışma sayısı yok denecek kadar azdır. Bu kavramların öğretimine ilişkin yapılan sınırlı sayıdaki çalışmaların sonuçlarında, öğrencilerin öğretim sonrası dahi bu kavramları anlamakta güçlük çektikleri belirtilmektedir. Hatta yukarıdaki çalışmaların bir kısmında öğretim sonrası bu kavramlara ilişkin öğrencilerde yeni alternatif kavramların oluştuğundan bahsedilmektedir.

Yukarıda bulgularına kısaca değinilen bu kavramlara ilişkin yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlarda, bu kavramların öğrenilmesinin bir hayli güç

olduğu belirlenmiş ve geleneksel öğretim yöntemlerinin bu kavramların öğretimi için yeterli olmadığı tespit edilmiştir. Bu sonuçlararağmen kavramsal değişimi sağlamak için öğretimin düzenlendiği çalışma sayısı çok azdır. Çalışmalar bu kavramların öğrenilmesinde yaşanan güçlüklerden bahsetmiş ancak bu kavramların öğretiminin nasıl gerçekleştirileceğine yönelik önerilerde bulunulmamıştır. Bu kavramlara ilişkin alanyazında karşılaşılan çalışmalar, bu kavramlara ilişkin daha fazla sayıda ve daha nitelikli çalışmalar yapılmasının gerekliliğini ortaya koymuştur. Özellikle de bu kavramların öğretiminin nasıl gerçekleştirebileceğine yönelik çalışmalar yapılmalıdır. Kullanılan öğretim yöntemlerinin etkililiği bu çalışmalar sonucunda tartışılabilir.

Bu çalışmaya konu olan kavramlara ilişkin alanyazında karşılaşılan çalışmaların sonucunda tork, açısal momentum ve Kepler yasaları kavramları ile ilgili öğretimin gerekliliği ortaya konmuştur. Bu çalışmada öğrencilerin öğrenmekte zorlandıkları tork, açısal momentum ve Kepler yasaları kavramlarına ilişkin anlam oluşturmaya yönelik düzenlenen öğretim sayesinde öğrencilerin bilimsel bilgiler ile uyumlu yapılar oluşturması amaçlanmaktadır. Bu amaçla seçilen araştırma modeli, araştırmanın örneklemi ve bu örneklemin özellikleri, örneklemin seçilme nedenleri, veri toplama araçlarının neler olduğu ve nasıl geliştirildiği, araştırma verilerinin nasıl toplanıldığı, araştırma sonucunda elde edilen verilerin nasıl analiz edildiği ve yorumlandığı üçüncü bölümde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.