Bu araĢtırma kapsamında öğretmen adaylarının kuvvet ve hareket konuları kapsamında teknolojik pedagojik alan bilgileri incelenmiĢtir. Kuvvet ve hareket ünitesinin neden uygulama ünitesi olarak seçildiği yöntem kısmında ayrıntılı olarak açıklanacaktır (bkz. 3.7) ancak bu baĢlık altında literatürde kuvvet ve hareket ünitesi ile ilgili kavram yanılgılarına yer verilmiĢtir.
Genelde fen eğitiminde ve özelde de fizik eğitiminde öğrenci, öğretici ve konudan (fizik) kaynaklanan sorunlardan dolayı anlamlı öğrenmenin gerçekleĢmesinde ilkokuldan üniversite sonuna kadar olan süreçte sorunlar yaĢanmaktadır (Halloun & Hestenes, 1985; Redish, Saul, & Steinberg, 1998; Hammer, 1996; Hammer, 1994a; Hammer, 1994b; Engelhardt, Gray, Hrepic, Itza-Ortiz, Allbaugh, Rebello & Zollman, 2004). Tüm eğitimleri süresince üzerinde durulmasına karĢın öğrencilerin kavramsal anlamada ve öğrenmede büyük zorluklar yaĢadıkları bilinmektedir (Hestenes, Wells, & Swackhamer, 1992; Hestenes & Wells, 1992; Hestenes & Halloun, 1995).
Yapılandırmacı yaklaĢıma göre öğrenciler sınıfa gelirken zihinleri boĢ olarak gelmez. Öğrencilerin sınıfa getirdikleri hatalı bilgiler yanlıĢ anlama, yanlıĢ kavrama, alternatif kavrama, kavram yanılgısı, yaygın kanılar adı altında incelenmektedir (Ayas, 2005, s.84). Öğrencilerin bu ön bilgileri, kendiliğinden geliĢir, bilimsel bilgilerle uyuĢmaz, yaygın olarak görülür, değiĢime karĢı dirençlidir (Vosniadou, 1994). Ancak öğretmenler öğrencilerin kavram yanılgılarını belirlemeli, kavram yanılgılarına karĢı koymak için onlarla yanılgıları tartıĢmalı ve bilimsel modellere dayanarak öğrencilerin kendi fikirlerini yapılandırmalarında onlara yardım etmelidir (Demirci, 2003, s.112).
Literatürde, bireylerin her çağda; ilköğretimden lise döneminde hatta öğretmenlerin bile kavram yanılgılarına sahip olduğu tespit edilmiĢtir. Driver, Squires, Rushworth ve Wood-Robinson (1994, s.149) ilköğretim ve lise öğrencilerinin kuvvet ve hareket konusunda yanlıĢ kavramalarını Ģöyle özetlemiĢtir:
Bir hareket yoksa ona etki eden bir kuvvet yoktur.
Hareket yoksa kuvvetten bahsedemeyiz.
Bir cisim hareket ettiğinde, hareketin yönünde bir kuvvet olmalıdır.
Kuvvet ortadan kalkarsa, cismin durur.
Hareketli cisimlerde hareket süresince bir kuvvet vardır.
Hareket uygulanan kuvvetle orantılıdır.
Sabit bir hız (bir boyutta), sabit bir kuvvet tarafından meydana gelir.
Ülkemizde ilköğretim öğrencilerinin kavram yanılgılarını incelediğimizde, yapılan birçok çalıĢmada kuvvet ve hareket konularında öğrencilerin kavram yanılgılarına sahip olduğu belirlenmiĢtir. Milli Eğitim Bakanlığı Talim Terbiye Kurulu 4. ve 5. sınıf fen bilgisi dersine yönelik olarak yeni bir öğretim programı geliĢtirmek amacıyla ülke gelinde bir ihtiyaç analizi yapmıĢtır. Toplam 63 ilden gelen komisyon raporları belgesel tarama yöntemi ile incelenmiĢtir. Bu rapora göre 4. ve 5. sınıf öğrencilerinin fen bilgisi dersinde en çok zorlandığı konular fizik ve biyoloji ile ilgili konular olmuĢtur. Bu raporda öğrencilerin en çok zorlandıkları ve programdan çıkartılması istenilen konular içinde kuvvet ve hareket konusu da bulunmaktadır (M.E.B. / E.A.R.G.E.D, 2002). Yine bu araĢtırmaya paralel olarak; Polat (2005) araĢtırmasında ilköğretim ikinci kademe öğrencilerin fen bilgisi dersinde en çok zorlandığı konuların fizik ve biyoloji konuları olduğunu tespit etmiĢ ve konum zaman grafiği verilen hareketlinin hızını bulma konusunda öğrencilerin zorlandıklarını aynı zamanda bu konuda öğrencilerin %20 oranında baĢarılı olduklarını tespit etmiĢtir.
Ġlköğretim öğrencilerinin kütle ve ağırlık konusunda (Tatar & Koray, 2003), hareket ve kuvvet arasındaki iliĢki, sürtünme kuvveti, yerçekimi ve dengelenmiĢ kuvvetler (Nuhoğlu, 2008; Hançer, 2007; Hapkiewicz, 1992, Hapkiewicz, 1999), birimler (Koray, Özdemir & Tatar, 2005) gibi konularda kavram yanılgılarına sahip olduğu bulunmuĢtur. Ġlköğretim birinci kademe öğrencilerinin kuvvet kavramı konusunda parça nitelikli bilgi yapısına sahip olduğu, yani kuvvet kavramına iliĢkin yorumlarında çoklu kuvvet anlamları ve bu anlamlar arasında tutarsızlıklar olduğu tespit edilmiĢtir (Özdemir, 2007).
Bunun yanında literatürde öğretmen ve öğretmen adaylarının da kuvvet ve hareket konularında kavram yanılgılarına ve öğrenme güçlüklerine sahip olduğu belirlenmiĢtir. Fizik öğretmen adaylarının kuvvet ve hareket konularında kavram yanılgılarını inceleyen bir çalıĢmada, öğretmen adaylarının kavram yanılgılarına 1-4. sınıf öğrencilerinin bu konudaki kavram yanılgılarının ilerleyen sınıflarda azaldığını ve öğrencilerin sahip olduğu kavram yanılgılarında cinsiyete göre anlamlı bir fark olmadığı bulunmuĢtur (Bayraktar, 2009).
Farklı bir çalıĢmada, öğretmen adaylarının Newton Yasalarını anlamada güçlük çektiğini bunun sebebinin ise bilimsel bilgileri kendi deneyimlerinle ve günlük yaĢamlarınla iliĢkilendirememesinden kaynaklandığı belirlenmiĢtir (Sağlam-Arslan & Devecioğlu, 2010). Bir sınıf öğretmeni adayının ivme kavramında öğrenme zorluklarını inceleyen durum çalıĢmasında, uzmanlar için basit bir matematik kavramının (değiĢim oranının) fiziksel bir kavram (hız) olarak ele alındığında, öğrenenler tarafından farklı seviyede, sık rastlanılan ve değiĢime dirençli, bir kavram yanılgısı olarak ortaya çıktığı ifade edilmiĢtir (TaĢar, 2010).
Hope ve Townsend (1983) öğretmen adaylarının, biyolojide bitki, hayvan ve canlılar ve fizikte kuvvet, sürtünme ve yer çekimi konularında anlama düzeylerini karĢılaĢtırmıĢtır. Öğretmen adaylarının biyolojideki konuları daha iyi anladığını ancak hayvanlar ve canlılar konularında kavram yanılgılarının olduğunu fakat fizikteki (kuvvet, sürtünme ve yer çekimi) konuları anlama düzeylerinin biyolojiye göre daha düĢük olduğunu bulmuĢtur.
Ayrıca fizik öğretmen adaylarının enerjinin somut bir varlık, soyut bir fikir olmadığını ve enerji ile kuvvet kavramlarını karıĢtırdıkları (Trumper, 1998), biyoloji ve kimya öğretmen adaylarının kuvvetle ilgili uygun olmayan terimler kullandıkları (Preece, 1997) tespit edilmiĢtir. Biyoloji öğretmen adaylarının hareketsiz durumdaki kuvvetlerden çok hareketli durumdaki kuvvetlerde, ağırlığın yönünü bulmada, yer çekimi ve ağrılığı ayırt etmede, yerçekiminin manyetik bir merkeze bağlı olduğunu (Trumper & Gorsky, 1997) kavram yanılgılarına sahip oldukları tespit edilmiĢtir. Ayrıca Ġngiltere‟de ilköğretim öğretmenlerinin de kuvvet; yerçekimi ve ağırlık, sürtünme; kuvvetlerin birleĢimi ve bileĢke kuvvet; tepki kuvveti ve bilimsel dil kullanma konularında zorlandıkları tespit edilmiĢtir (Kruger & Summers, 1990)