Yapılandırılmış Grid Metodu ile Lise Öğrencilerinin Newton`un

YAPILANDIRILMIŞ GRİD METODU İLE LİSE ÖĞRENCİLERİNİN NEWTON’UN
HAREKET YASASI, İŞ, GÜÇ VE ENERJİ KONUSUNDAKİ ANLAMA DÜZEYLERİ
VE HATALI KAVRAMLARININ TESPİTİ
Mehmet BAHAR1, Emel ÖZTÜRK2, Salih ATEŞ1
1
Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, İlköğretim Bölümü, BOLU
2
MEB, Abant Lisesi, Fizik Öğretmeni, BOLU
Özet: Yapılandırılmış girid, bir konuda hazırlanan sorulara verilecek cevapların numaralandırılmış dokuz veya on iki
kutucuk oluşan bir tabloya dağıtılmasından oluşan bir metottur. Öğrenciler hem sorulara cevap teşkil eden uygun
kutucukların seçimi hem de bunların mantıksal veya işlevsel olarak dizilmesinden sorumludur. Aynı kutucuk birden fazla
sorunun cevabı için kullanılabilir. Bu çalışmada yapılandırılmış girid metodu, Lise 2. sınıf öğrencilerine (N=22) Newton’un
hareket yasası, iş güç ve enerji konu anlatımı sonrası uygulanmıştır. Sonuçlar öğrencilerin genel olarak ders konusu ile ilgili
iyi bir anlama düzeyine ulaştıklarını fakat kuvvetin harekete etkisi konusunda anlama zorlukları ve hatalı kavramlara sahip
olduğunu ortaya koymuştur. Yapılandırılmış grid metodunun fizik ve diğer fen dallarında anlamlı öğrenmeyi ölçen bir metot
ve teşhis aracı olarak nasıl kullanılabileceği tartışılmıştır.
1. GİRİŞ
Öğrencilerdeki hatalı kavramlar (misconceptions) veya alternatif düşünce kalıpları (alternative
frameworks) ile ilgili, ulusal ve uluslar arası düzeyde bir çok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmalarda
hatalı kavramların ortaya çıkarılması, nedenleri ve çözüm yolları ile ilgili çeşitli öneriler sunulmuştur.
Fizik konuları çalışmalarının en yoğun yapıldığı alanlardan birisidir. Örneğin basit mekanik
konusunda yapılan araştırmalar (Hasweh, 1988; Lythcott, 1985) öğrencilerin bir çoğunun; a) bir
nesneye bir kuvvet uygulandığı zaman, bu kuvvetin yönünde bir hareket üretir, b) sabit kuvvetin
etkisi altında bir nesne sabit hızla hareket eder c) bir nesnenin hızı uygulanan kuvvetin büyüklüğü ile
orantılıdır d) kuvvetin yokluğunda nesne ya hareketsizdir yada eğer hareket ediyorsa hareketi yavaşlar,
düşüncelerini benimsediklerini göstermektedir. Clement (1983) bir çok öğrencinin kullandığı modelin
son derece basit olduğunu yani hareketin bir kuvvete delalet ettiğini, belirttiğini ifade eder. Esasında
bir çok öğrencide hız, kuvvet ve ivme (accelaration) arasındaki potansiyel ilişki konusunda
kavramasal yanlışlar vardır. Trowbridge and McDermott (1981) öğretim öncesi bir gurup öğretmen ve
fizik öğrencileri ile yaptıkları görüşmelerde örneklemin ancak %25 ine yakın bölümünün ivmenin
niteliksel anlamını yeterince gerçek durumlara uygulayabilme kabiliyetini gösterdiklerini tespit
etmişlerdir. Doğrusal olmayan hareket konusunda, elli üniversite öğrencisi üzerinde yapılan bir başka
çalışmada da (Caramazza, McCloskey and Green, 1981) spiral bir tüpten hareket ederek çıkan bir
topun izlediği yolun çizilmesi istenmiş ve öğrencilerin %35 i topun spiral içinde izlediği doğrusal
olamayan hareketini çizmişlerdir.
Bu çalışmada da, Lise 2. sınıf fizik konularından Newton’un hareket yasası, iş, güç ve enerji
konularında öğrencilerin anlama düzeyleri ve hatalı kavramların tespiti, yapılandırılmış girid yöntemi
kullanılarak ortaya konmaya çalışılacaktır.
2. YÖNTEM
Bu çalışmanın örneklemini 22 (16 Erkek, 6 Kız) lise 2. sınıf öğrencisi oluşturmaktadır.
Örneklemi oluşturan öğrencilerin bilişsel yapılarında Newton’un hareket yasası, iş, güç ve enerji
kavramları arasındaki ilişkiyi nasıl gördüğünü tespit etmek amacı ile Yapılandırılmış Girid Metodu
(YGM) kullanılmıştır. Yapılandırılmış girid ile ilgili ilk çalışma Egan (1972) tarafından başlatılmış ve
daha sonra diğer araştırmacılar bu tekniği geliştirerek kullanmışlardır (Johnstone, Bahar ve Hansell,
2000, Bahar, 2001). Bu teknikte yaşa ve seviyeye bağlı olarak 9 veya 12 kutucuktan oluşan bir tablo
hazırlanır. Giridi hazırlamak üzere öğretmen kendisine bir soru sorar ve bu sorunun cevabını
gelişigüzel kutucuklardan birine veya birkaçına yerleştirir. Sonra 2. soruyu sorar ve cevabını gene
kutucuklara yerleştirir fakat 2. sorunun cevabını teşkil eden kutucuklarda bir kısmı birinci sorununda
cevapları arasında olabilir. Diğer bir deyişle 2. sorunun cevabının bir kısmı 1. sorunun da cevabı
olabilir. Bu şekilde kutucukların tamamı doluncaya kadar soru hazırlanarak cevaplar kutucuklara
dağıtılır. Sonuçta öğrencilerden a) Her sorunun cevabı için uygun kutucukların bulunması ve b) bu
kutucuk numaralarının mantıksal veya işlevsel sıraya göre dizilmesi istenir. Öğrencilerin verdiği cevap
o konudaki bilgi seviyesini, kavramsal bağları veya yanlış kavramları, bilgi eksikliğini gösterir.
Girid tekniğinin analiz yönteminde ise daha önce belirtildiği gibi öğrencilerden a) Her sorunun
cevabı için uygun kutucukların bulunması ve b) bu kutucuk numaralarının mantıksal veya işlevsel
sıraya göre dizilmesi istenir. Her iki adım içinde farklı bir puanlama sistemi uygulanır. Her sorunun
cevabı için uygun kutucukların bulunması aşamasında aşağıdaki formül uygulanır:
C1
C3
C2
C4
C1= Doğru seçilen kutucuk sayısı
C3= Yanlış seçilen kutucuk sayısı
C2= Toplam doğru kutucuk sayısı
C4= Toplam yanlış kutucuk sayısı
Bu formüle göre öğrencilerin puanları –1 0 ve +1 arasında değişir. Bu puanı on üzerinden
değerlendirmek için önce negatifliği ortadan kaldırmak amacı ile 1 ile toplanır ve elde edilen sayı 5 ile
çarpılır.
Kutucuk numaralarının mantıksal veya işlevsel sıraya dizilmesinin değerlendirilmesinde
aşağıdaki puanlama sistemi kullanılır.
Öncelikle doğru sıralanmış kutucuk numaraları için (Ek-1 deki 2. sorunun b şıkkının cevabı 7, 1
ve 5 tir.);
Soru 1:7 numara 1’den önce mi? Cevap evet ise art arda mı geliyor?
Soru 2:1 numara 5’ten önce mi? Cevap evet ise art arda mı geliyor?
Bu 2 soruda 4 tane “evet” veya “hayır”cevabı alınır. Her “evet ” cevabı “2.5” ve her “hayır”
cevabı “0 ” ile değerlendirilirse bir öğrenci 4 “evet ”için 10 puan alırdı.
Newton’un hareket yasası, iş, güç ve enerji konusu ile ilgili araştırmacılar tarafından hazırlanan
girid Ek 1 de verilmiştir. Yapılandırılmış girid öğrencilere konu anlatımı sonrası uygulanmıştır. Fakat
uygulamaya geçilmeden önce öğrencilere, bu metotla ilgili gerekli bilgiler verilmiştir.
3.BULGULAR
Fizik konuları öğrenciye hem görsel hem de sözel düşünebilme imkanı sağlar. Bu nedenle
çizilen şekiller problemin çözümünde önemli yer teşkil eder. Fizikte hız (hareket), Newton’un hareket
yasası ile iş-güç-enerji konuları birbirinden bağımsız değildir. Bu şekilde grid tablosunda doğru cevabı
bulmak için birden fazla konuyu irdelemek gerekir.Öğrenciye konular arasındaki ilişkilendirme
yaptırılabilirse anlamlı öğrenme gerçekleşmiş olur.
22 öğrenciye yapılan uygulamada aşağıdaki hatalı kavramlar tespit edilmiştir:
i)
Öğrencilerden 2 kişi 1. soruya 4 nolu kutucuğu enerji korunduğu halde
işaretlememişlerdir. Halbuki cismin hızı eğik düzlemin sonunda sıfır olsa da enerji
korunmuştur. Öğrencilerin “cismin hızı değişirse enerji korunmaz.” yargısına vardıkları
görülmüştür. Ama genel olarak “Enerji ” konusu öğrenciler tarafından anlaşılmıştır.
ii)
9 öğrenci 2. soruda 8 nolu kutucuktaki F= 10 N’ luk kuvvetin iş yaptığını
belirtmişlerdir. Halbuki bu cisim üzerinde F net= 0 idi ve kuvvet cismi hareket
ettiremez. Yanlış benimsenen yargı cisme uygulanan her kuvvet cismi hareket ettirir ve
bundan dolayı iş yapar.
iii)
3. soruda 7 öğrenci 4 nolu yanlış kutucuğu işaretlemiştir. Öğrenciler cismin hızı
azalıyorsa sürtünmeli ortamdadır yargısına varmıştır.
iv)
13 öğrenci 1 ve 7 nolu kutucuklardaki sabit 10 N’ luk kuvvet etkisinde cisimlerin sabit
hızlı hareket ettiğini düşünüyorlar. Oysa ki sabit bir kuvvet varsa cisim ivmeli hareket
yapar. Hasweh (1988) ve Lythcott (1985)’un yaptıkları araştırmalar da bu hatalı
kavramı desteklemektedir.
v)
Bir cisim sabit hızlı ise ivmeli hareket etmiyor (ivme sıfırdır) demektir. Veya ivmeye
sahipse sabit hızlı hareket edemez. Öyleyse 4. ve 5. soruların cevap numaraları
tamamen terstir. Ama 6 öğrenci 4. ve 5. sorulara aynı kutucukları
işaretlemişlerdir.Öğrenciler tarafından ivme kavramı tam olarak anlaşılmamıştır.
Genel olarak grid metodu ile amacımız olan Newton’un hareket yasası ile iş-güç-enerji
konularında kavramlar arasında öğrencilerin ilişki kurmaları sağlanmıştır. Sonuçlar öğrencilerin yüzde
seksenin iyi bir anlama düzeyine ulaştığını gösteriyor.Fakat “Kuvvet” ve “Hareket” ilişkisinde
yukarıda belirtilen hatalı kavramlar görülmüştür.
4. SONUÇ VE ÖNERİLER
Zihinde yapılanma veya Oluşturmacılık (Constructivism) gibi öğrenme kuramlarının hepsi
öğrenmenin bireye özgü olduğunu, bilginin bir bireyden diğerine aktarılırken tekrar yapılandığını yani
öğrenmenin bilginin direk bir aktarımı olmadığını ifade eder. Her bireyin farklı bir öğrenme tarzına ve
ön bilgiye (hazır bulunuşluluk) sahip olması nedeni ile duyu organları alınan ve algı süzgecinden
geçen yeni bilginin kişinin anlama düzeyine indirgenmesi, kendi kavramların ve kelimelerin
kullanılarak tekrar yapılanması gerekir. Fakat yeni öğrenilen bilgi kişinin belleğinde halihazırda var
olan bilgi ağının eğer bir parçası olamıyorsa, bu ağın içine giremiyor ve yapılandırılamıyorsa bu
bilgiyi hatırlamak son derece zor olacaktır. Başka bir ifade ile buna ezbercilik diyebiliriz. Ama algı
süzgecinden geçen bilgi bilinçli bir şekilde bu ağsı yapının bir parçası oluyor ve kavramlar arasında
ilişkilendirmeler yapılabiliyorsa o zaman anlamlı öğrenmeden bahsedebiliriz. Zaten bilimsel bilgi
birbirinden bağımsız ayrı birer gerçekler dizini olarak düşünülemez. Bilimsel bilgi birbirine girmiş,
birbiri ile ilişkili bir bilgi ağı olarak düşünülmelidir. Öğrenciler her yeni konuyu var olan bilgilerle
ilişkilendirmeli ve bu şekilde düşünmeye teşvik edilmelidir. Bu sebepten bu amaca yönelik,
öğrencilerin bilişsel yapısına ışık tutan, hatalı kavramların tespitini kolaylaştıran, anlamlı öğrenmeyi
ölçmeye yönelik bir metot öğretmenler için son derece önemlidir.
Bu tekniğin en önemli özelliği anlamlı öğrenmeyi ölçmeyi sağlaması, öğrencinin bilişsel
yapısındaki yanlış kavramları, bilgi ağındaki eksiklik ve aksaklıkları ortaya koyması için bir teşhis
aracı olarak kullanılmasıdır.
5. KAYNAKÇA
Bahar, M. (2001). Çoktan seçmeli testlere eleştirel bir yaklaşım ve alternatif metotlar. Kuram ve
Uygulamada Eğitim Bilimleri, 1(1), 23-38.
Egan, K. (1972). Structural communication – a new contribution to pedagogy. Programmed Learning
and Educational Technology, 1, 63-78.
Johnstone, A.H., Bahar, M. and Hansell, M.H. (2000). Structural communication grids: a valuable
assessment and diagnostic tool for science teachers. Journal of Biological Education, 34 (2), 87-89.
Hasweh, M. (1988). Descriptive studies of students’ conceptions in science. Journal of Research in
Science Teaching, 24, 291-307.
Lythcott, J.1(985). Aristotelian was given as the answer, but was the question? American Journal of
Physics, 53, 428-432.
Clement, J. (1983). A conceptual model discussed by Galileoand used intuitively by physics students.
In D. Gentner & A. Stevens (Eds) Mental models. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum.
Trowbridge, D.E. and McDermott, L. (1981). Investigation of students’ understanding of the concept
of accelaration in one dimension. American Journal of Physics, 49, 242-253.
Caramazza, A., McCloskey, M. & Green, B. (1981). Curvilinear motion in the absence of external
forces. Science, 210, 1130-1141.
Aşağıdaki soruları tablodaki kutucuklara göre cevaplayınız.
1. 3, 4, 6 ve 9. kutucukların hangisinde veya hangilerinde mekanik enerji korunur?
(Uygun kutucuklar 3, 4 ve 6 dır.)
2. a-) Hangi kutucuklarda cisme uygulanan F =10 N’luk kuvvet iş yapar?
b-) İş yapacağını düşündüğünüz kuvvetler cismin yerini 2 m değiştirirse yapılan işleri
büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
(Uygun kutucukların sayısı ve büyükten küçüğe sırası 7, 1 ve 5 tir.)
3. Hangi kutucuklarda cisimler kesinlikle sürtünmeli ortamdadır?
(Uygun kutucuklar 5, 8 ve 9 dır.)
4. Hangi kutucuklardaki başlangıçta hareketli olduğu kabul edilen cisimler kesinlikle sabit hızlı
hareket ederler?
(Uygun kutucuklar 2, 6 ve 8 dır.)
5. Hangi kutucuklardaki cisimler bir ivmeye sahiptir?
(Uygun kutucuklar 1, 3, 4, 5, 7, ve 9 dur.)