Ishida ve Chuang (1997), ne yazık ki termodinamik öğrenen hemen herkesin, termodinamiğin en zor ders olduğu düşüncesine sahip olduğunu ve bu nedenle, termodinamiğin asla anlaşılamayacağıyla ilgili kurulmuş olan bu düşüncenin üstesinden gelebilecek yeni bir yöntem geliştirmeye gereksinim olduğunu belirtmektedir.
Çoğu öğrenci için termodinamik çalışmak sorun oluşturur; hemen hemen bütünüyle hesaplamaları yapmak ve sınavları geçmek için ezberle öğrenilmek zorunda olan ve anlaşılmayan denklemlerden oluşuyor olarak görülür. Genellikle termodinamik kavramlarının soyut olduğu kabul edilir. Termodinamik kavramlarının soyut yapısı, yeni anlamlar oluştururken öğrencilerin bilişsel süreçlerini zorlaştırır (Carson ve Watson, 2002).
Williams ve Glasser (1991a), geleneksel olarak termodinamik öğrencilerinin konuyu anlamada güçlük yaşadıklarını, Azevedo e Silva (1991) da termodinamikteki bazı kavramların basit görünmelerine karşın öğrenciler tarafından genellikle kavranmadığının bilinen bir gerçek olduğunu belirtmektedirler.
Thomas ve Schwenz (1998), çoğu durumda öğrencilerin temel kavramları anlamalarının sınırlı, çarpık, yanlış veya tamamıyla kayıp olduğunu söylemektedirler.
Patron (1997), öğrencilerin termodinamiği soyut bir bilim olarak tanımladığını, matematiksel denklemleri ve türevleri termodinamiğin temel bir öğesi olarak gördüklerini belirtmektedir. Patron (1997)’a göre, termodinamik öğretimi geliştirilmeye ihtiyaç duymaktadır. Eğitimciler, termodinamiğin çoğu güçlüğünün,
genellikle gereksiz şekilde karmaşık olan yetersiz tanıtımından kaynaklandığını onaylamıştır.
Sichau (2000), termodinamiğin öğrencilerin çoğu için popüler olmadığını ve çoğu öğrencinin termodinamikten özellikle de matematiksel kısmından nefret ettiğini, termodinamiğin bütün pratik uygulamalardan çok uzak gözükmesi nedeniyle, çok soyut ve teorik olduğunu söylemektedir. Bunun bir nedeninin; profesyonel fizikçilerin, uygulama alanının genişliği, sadece üç temel ilke kullanılarak karmaşık problemleri çözmeyi olanaklı kılması, fiziğin tümüne önemli etkileri nedeniyle termodinamiğe hayranlık eğilimi göstermeleri ve termodinamik öğretirken, bütün yaklaşımlarını belirleyenin bu yönler olması, bu bakış açısının sadece uzun süreli çalışma ve öğretim ile oluşabileceğini unutmaları olduğunu belirtmektedir.
Termodinamiğin ikinci yasası hemen hemen daima termodinamik öğrencilerinin kalbini korkuyla çarptırır. Entropi kavramının tanıtımı genellikle sadece bu korkularını artırır. Termodinamik dersini geçen ve sonunda mezun olan öğrenciler bile sık sık ikinci yasayı ve entropiyi gerçekten anlamadıklarını hissederler ve genellikle bu konulara olan korkularını asla yenemeyeceklerini kabul ederler (Rosen, 2002).
Sözbilir (2003), alanyazın incelemesinin lise ve üniversite öğrencileri tarafından entropinin anlaşılmasının zor bulunduğunu gösterdiğini, çoğu durumda öğrencilerin anlamalarının sınırlı, çarpık ve yanlış olduğunu belirtmektedir.
Bucher (1993), termodinamik öğretimindeki güçlüklerin büyük ölçüde entropi kavramının soyut yapısından kaynaklandığını, kavramı daha somut yapabilmek için genellikle entropinin düzensizliğin bir ölçüsü olduğu görüşüne baş vurulduğunu, eğer koşullar istatistik mekaniksel bir tanımla dikkatli bir şekilde analiz edilmezse de, bu görüşün çok anlaşılmaz olduğunu ve yanıltıcı olabileceğini ileri sürmektedir.
Johnstone, MacDonald ve Webb (1977), entropinin öğrenciler tarafından anlaşılmadığını söylemektedir.
Isı, ısı iletimi, sıcaklık ve hal değişimleri gibi daha temel termodinamik kavramları üzerine alanyazında çok sayıda çalışma bulunmaktadır (Başer 1996; Carlton 2000a ve 2000b; Chang 1999; Erickson 1979 ve 1980; Greenbowe ve Meltzer 2003; Kalem 2002; Kalem, Tanel ve Çallıca 2002; Laburu ve Niaz 2002; Lewis, Stern ve Linn 1993; Linn ve Songer 1991; Lubben, Netshisaulu ve Campbell 1999; McDermott ve Redish 1999; Tsai 1999; Varma 2003; Wiser ve Amin 2001). Yapılan çalışmaların çoğu, lisans öncesi öğrencileri üzerinedir. Isı, iş ve termodinamiğin birinci yasası üzerine yapılan çalışmalar da bulunmaktadır (Cotignola, Bordogna, Punte ve Cappannini 2002; Holman ve Pilling 2004; Loverude 1999; Loverude, Kautz ve Heron 2002; Meltzer 2004).
Meltzer (2004), üniversite düzeyinde bulunan öğrencilerin termodinamik öğrenimi hakkında çok az çalışma bulunduğunu, ilkokul ve ortaokul düzeylerinde ısı, ısı iletimi, sıcaklık ve faz değişimleri gibi termodinamiğin en temel kavramlarının öğrenci öğrenimi üzerine yüzlerce çalışma olmasına karşın, entropi ve termodinamiğin ikinci yasası kavramlarını üniversite öğrencilerinin anlamalarını incelemeye yönelik rapor edilmiş az araştırma olduğunu belirtmektedir. Entropi ve ikinci yasa kavramlarını üniversite öğrencilerinin anlamalarını incelemeye yönelik rapor edilmiş araştırmaların çoğunun üniversite kimya derslerinde öğrencilerin termodinamik kavramlarını anlamasını incelediği ve bir kısmının da kimya içeriğine yönelik bazı özel konulara ek olarak birinci ve ikinci yasa kavramlarına da değindiği Meltzer (2004) tarafından bildirilmektedir.
Üniversite öğrencileri üzerinde termodinamik kavramlara ilişkin çok az çalışma yapıldığı Patron (1997) tarafından da belirtilmiştir.
Sözbilir (2001), öğrencilerin entropi kavramını anlamalarıyla ilgili çalışmaların sınırlı olduğunu, kuramsal yönleri ve öğrencilerin anlamalarını yansıtan bazı çalışmalar olmasına karşın, sistematik olarak yaygın araştırma olmadığını
belirtmektedir. Öğrencilerin entropi ile ilgili güçlüklerinin, diğer termodinamik kavramlar için olduğundan daha fazla çalışma gerektirdiğini, lise ve üniversite öğrencilerinin, entropi değişimi ve sıcaklık arasındaki ilişki, entropi ve kendiliğinden olma, katı ve sıvı maddelerdeki entropi değişimlerini anlamalarının sonraki araştırmalara yararlı olabileceğini söylemektedir.
Carson ve Watson (2002), üniversite ve lise düzeyinde entropi kavramıyla ilgili az sayıda çalışma olduğunu belirtmektedir.
Kesidou ve Duit (1993), termodinamiğin ikinci yasası ile ilgili kavram yanılgıları ve kavramsal değişim hakkında fazla çalışma olmadığını belirtmektedirler.
Yakın zamanda yaptığı çalışmasında Cochran (2005), termodinamiğin ikinci yasasının nasıl öğretilmesi gerektiğini ya da entropi kavramının nasıl verilmesi gerektiğini öneren yayınlanmış çok makale olmasına karşın, bu konularda öğrenci anlaması üzerine yayınlanmış araştırmanın olmadığını söylemektedir.
Yapılan alanyazın incelemesi sonucunda, termodinamiğin ikinci yasası ve entropi konularının öğretimine yönelik önerilerde bulunan bol miktarda çalışma bulunduğu görülmüştür (İlgili çalışmalar Bölüm 2’de verilmektedir). Bölüm 2’de ayrıntıları verildiği üzere, ikinci yasa ve entropi konularında öğrenci görüşlerini ve kavram yanılgılarını inceleyen yeterince çalışma bulunmaktadır.
Termodinamiğin ikinci yasası ve entropi konularında öğrencilerin öğrenmesini geliştirmeye yönelik çok az sayıda çalışma vardır (Bakınız Bölüm 2). Cullen (1983) çalışmasında, üniversite kimya öğrencileri üzerinde geliştirmiş olduğu öğretimsel materyalin etkililiğini incelemiştir. Patron (1997)’un aktardığına göre, Ben-Zvi, Silverstein ve Mamlock (1993) çalışmalarında lise öğrencileri üzerinde geliştirdikleri modeli denemişlerdir. Ben-Zvi, 1999 yılında yaptığı çalışmasında geliştirmiş olduğu ders planını lise öğrencileri üzerinde denemiştir. Sözbilir (2001)’in aktardığına göre, Tomanek (1994)’in çalışması da lise öğrencileri üzerinde
bir ders planının denenmesi şeklindedir. Cochran (2005) ise daha çok öğrenci yanılgılarını incelediği doktora tez çalışmasında geliştirmiş olduğu ders planlarının etkililiğini de araştırmıştır. Cochran ve Heron tarafından 2006 yılında yapılan çalışma ise Cochran’ın (2005) çalışmasının bir kısmını sunmaktadır.
Alanyazın incelemesi sonucu, ikinci yasa ve entropi konularında üniversite öğrencilerinin öğrenmesini geliştirmeye yönelik rapor edilmiş çok az çalışma olduğu görülmüş ve bu konuda çalışılmasına gereksinim olduğuna karar verilmiştir.
Sonraki kesimde, bu araştırmanın eğitim fakültesi öğrencileri üzerinde gerçekleştirilme gerekçesinin açıklanabilmesi amacıyla, öğretmen eğitiminin önemi vurgulanacaktır.