ÜNİVERSİTE  BİRİNCİ  SINIF  ÖĞRENCİLERİNİN ELEKTROMANYETİK  KAVRAMLARI  ÖĞRENMELERİNDEKİ GELİŞME  VE  ÖĞRETİM  SİSTEMİ  ÜZERİNE  BULGULAR

M. Sabri Kocakülah

University of Leeds

Özet 

Bu çalışmada Balıkesir Üniversitesi Necatibey Eğitim Fakültesi Fizik Eğitimi Bölümü 1. sınıf öğrencilerinin elektromanyetizma konusuna ait kavramsal anlamalarında karşılaşılan güçlükler ve öğretim sonrası öğrenmelerinde gelişme olup olmadığı incelenmiştir. Bilindiği gibi, elektromanyetizma konusu öğrencilere üniversite eğitiminden önce orta öğretim yıllarında da verilmekte olup, üniversite 1. sınıfta bu konunun yeniden öğretimi yapılmaktadır. Öğrencilerin ortaöğretim döneminden getirdiği bilgileri göz önüne alıp, üniversitede konunun ikinci bir defa verilmesinden sonra, öğrenmelerinde bir değişim olup olmadığını araştırmak, bu çalışmanın özünü oluşturmaktadır. Bu amaçla öğrencilere üç aşamalı anketler serisi uygulanmış, bir aylık elektromanyetizma dersine ait eğitimleri boyunca her bir ders sonrası öğrencilerin bilgi düzeyini yoklayan sorular dağıtılmış ve bazı öğrencilerle, ilgili derse ait konu üzerinde görüşmeler yapılmıştır. Ayrıca hem öğretmen, hem de öğrenciler arasında ders boyunca süre gelen etkileşim, katılımsız-gözlem metoduyla gözlenmiştir. 

Elektromanyetizma konusunu seçmedeki gerekçe ve literatürde bu konuyla ilgili çalışmalar 

Öğrencilerin elektromanyetizma konusuyla ilgili kavramsal anlamalarına dönük çalışmalara birçok nedenden dolayı gereksinim vardır. Bunlardan birincisi, elektromanyetizma konusunun oldukça soyut olup, bazı prensip ya da kurallara (örn, Lenz yasası, sağ el kuralı, vb.) dayalı olmasıdır. Araştırmacının önceden çalışma ortamının bu seviyede olması, bu sırada edinilen izlenimler, konunun seçiminde birincil etkendir. Buna ek olarak, yakın zamana kadar üniversitelere ait ulusal ve belirli bir müfredatın olmayışı, fizik eğitimi derslerinin büyük bir çoğunluğunun öğretmen merkezli ve teorik olarak kanun ispatı ve problem çözmeye dayalı oluşu, laboratuvar aktivitelerinin neden, nasıl ve niçin gibi sorularla, düşündürücü olmasından çok ezbere dayandırılması bir diğer faktör olarak kabul edilebilir. İkincisi, müfredattaki yaygın konulardan olan, fizikteki elektromanyetizma konusu üzerinde, öğrencilerin kavramsal anlamalarına yönelik yok denecek kadar az sayıda çalışmanın bulunmasıdır (Pfundt ve Duit, 1991 ). Son olarak, elektromanyetizma konusunun diğer konu ya da kavramlarla yakından ilişkili oluşu ve literatürdeki araştırmalarda elektromanyetik kavramların yerleşmemesini bu konuya bütünleyici bir konu olan elektrik ünitesinden gelen kavramların yolaçtığı kargaşaya bağlamaları, araştırmacının bu konuyu seçmesindeki bir diğer etkendir. 

Bu konuda, Galili (1995), yaşları 16 ile 30 arasında değişen yüksek okul öğrencileri ve öğretmen adaylarına bir seri sorudan oluşan anket dağıtmıştır. Sorulardan birinde iki mıknatıs kutbu arasına konmuş akım taşıyan bir telden oluşan sistemin tüm elemanlarına etkiyen kuvvetler sorulmuş ve öğrencilerin sadece %3'ünün bu soruyu doğru cevaplayabildiği görülmüştür. Öte yandan Paulus ve Treagust (1991), 16 yaşındaki öğrencilerle yaptığı çalışmada öğrencilerin sadece %17 sinin akım taşıyan bir iletkenin, yakınına konulan bir başka iletken üzerinde kuvvet oluşturduğunu açıklayabildiklerini saptamışlardır. Bu araştırmacıların çıkardığı sonuç da şöyle açıklanabir: Bir mıknatısın manyetik alanı içindeki akım taşıyan tele etkiyen kuvveti gösteren demonstrasyonlar çok hızlı yapıldığından öğrencilere sağ el kuralında kullanılan yönleri zihinlerinde canlandırmaları için yeterli sürenin verilmediğidir. 

Prosser (1994), üniversite 1. sınıf öğrencilerinin manyetik alan, elektrik alan, elektromanyetik indüksiyon gibi kavramlar üzerine sezgisel anlamalarını belirlemek amacıyla bir çalışma yürütmüştür. Elektromanyetik indüksiyon konusunda öğrencilere indüksiyon bobini ve ampermetreden oluşan bir diyagram gösterilmiş ve eğer bir çubuk, mıknatıs bobinin içine sokup çıkarılırsa ne olacağı sorulmuştur. Soruya 20 öğrenciden sadece 3'ü indüksiyon akımının yönünü, Lenz yasasını kullanarak tam cevap verebilmiş, geri kalan öğrenciler ise indüksiyon akımının yönünü belirleyemedikleri gibi manyetik kavramları elektrik kavramlardan ayıramamışlardır. 

Loftus (1996), öğrencilerin elektromanyetizma konusunu sadece anlamakta güçlük çekmediğini, ayrıca öğretilen elektromanyetik olayları tanımlamada problemlerle karşılaştıklarını vurgulamaktadır. Loftus (1996) da, çalışmasında demonstrasyon deneyleri kullanarak, değişik yaş grubundaki öğrencilerin elektromanyetik kavramlar hakkındaki düşüncelerinin nasıl değiştiğini araştırmış ve ilköğretim düzeyindeki öğrencilerin tamamına yakınının sorulara sezgisel cevaplar verdiğini sadece birkaç lise öğrencisinin tam cevap verebildiğini bulmuştur. Loftus (1996)'a göre, eğer fen eğitimcileri, örneğin, basit bir indüksiyon olayını net bir şekilde açıklayabilirlerse, öğrenciler bu olayı yorumlamada başka ünitelere ait kavramları ya da günlük yaşamdan edindikleri sezgisel düşüncelerini kullanmazlar. Selman ve ark. (1982), öğrencilerin kavramsal anlamaya yönelik kapasiteleri göz önüne alınmadıkça, onların verilen bilgileri ve kavramları özümsemelerinin mümkün olmadığını savunarak, öğretmenleri ve müfredat hazırlayıcılarını uyarmaktadırlar. Bu düşünceye destek çıkan Hood (1987), üniversite seviyesinde elektromanyetizma konusunun öğretiminin formül türetimine dayandırılıp, olayın matematik yönüyle ilgilenildiği için öğrencilerin konunun fiziksel yorumunu yapamadıkları, dolayısıyla tam bir kavramsal anlamayı sağlayamadıklarını iddia etmektedir. 

Çalışmanın amacı 

·      Öğrencilerin elektromanyetizma konusuna başlamadan önce sahip oldukları fikirleri belirlemek,

·      Konunun öğretimi boyunca bu fikirlerde değişme olup olmadığını saptamak,

·      Bu fikirlerin ne ölçüde kabul edilebilir olduğunu alandaki kaynaklara dayanarak açıklamak,

·      Öğrenmeye engel olan kavramları, anlamadaki zorlukları belirlemek,

·      Araştırmadan elde edilen sonuçları konunun daha iyi öğrenimi ve öğretilmesi için değerlendirmek.

Araştırma soruları 

Yukarıdaki beş amaç doğrultusunda bu çalışma için şu sorular verilmiştir: 

·      Öğrencilerin elektromanyetizma konusunda sahip oldukları fikirler konunun öğretiminden önce ve sonra nasıldır?

·      Konunun öğretimi boyunca öğrencilerin elektromanyetik kavramlar hakkındaki fikirleri nasıl değişmektedir?

·      Elektromanyetizmanın öğrenilmesinde açığa çıkan belirgin kavramsal zorluklar nelerdir?

·      Üniversitede verilen eğitimin öğrencilerin konuyu öğrenmelerinde olumlu ya da olumsuz etkileri nelerdir? Daha iyi bir öğretim tekniği için neler önerilebilinir? 

Metod  

Bu çalışmada, öğrencilerin elektromanyetizma konusunu öğrenmelerinde değişme olup olmadığını saptamak amacıyla, aşağıdaki dört yöntem kullanılmıştır: 

1.      Ön test - Son test - Gecikmiş son test

2.      Katılımsız gözlem metodu

3.      Ders sonu soruları

4.      Yarı yapılandırılmış görüşme 

Araştırmada kullanılan bu dört yöntem ile ilgili bilgiler aşağıda verilmiştir: 

1. Ön test - Son test - Gecikmiş son test 

Öğrencilerin elektromanyetik kavramları anlamalarında gelişme olup olmadığını saptamada kullanılan bu 4 yöntemden, ön-test, son-test ve gecikmiş son testi içeren soru paketleri, çalışmanın temel veri toplama öğesini oluşturmaktadır. Bu soru paketleri 95 üniversite 1.sınıf fizik eğitimi bölümü öğrencisine uygulanmış olup, araştırmanın önemli bir kısmı bu paketlerin iyileştirilmesine harcanmıştır. Soru paketlerinde çoktan seçmeli ve çoktan seçmeli sorulara açıklama gerektiren açık uçlu sorular, öğrencilerin elektromanyetik kavramlara ait fikirlerinde ders öncesi ve sonrası dönemlere göre değişim olup olmadığını ölçmek amacıyla kullanılmıştır. 

Ön test soruları öğrencilerin liseden getirdikleri kavramsal bilgiyi ölçerek, hangi seviyede üniversite birinci sınıfa başladıklarını, son test ise öğretimden hemen sonra kazanılan bilgilerin neler olduğunu bulmak amacıyla uygulanmıştır. Her iki test de altı adet sorudan oluşup, her bir soru çoktan seçmeli ve açık uçlu bölümden oluşmaktadır. Gecikmiş son test için de aynı sayıda soru kullanılmış, ancak ön testte kullanılan üç soru yerine, aynı kavramları yoklayan ve daha önce sorulmamış üç soru kullanılmıştır. Burada amaç son testteki başarının, ön testteki soruların hatırlanmasından kaynaklanabileceği kuşkusunu azaltmak, öte yandan da aynı soruları kullanarak üç ayrı test boyunca öğrencilerin fikirlerinde değişiklik olup olmadığını öğrenmektir. Her üç soru paketi Balıkesir Üniversitesi Necatibey Eğitim Fakültesi Fizik Eğitimi Bölümündeki 95 birinci sınıf öğrencisine uygulanmış olup, araştırmacı halen bu soru paketlerinin analizlerini yürütmektedir. 

2. Katılımsız gözlem 

Katılımsız gözlem metodu kullanılarak sınıf içi aktivite normal ders akışını bozmaksızın incelenmiş ve ders anlatımı sırasında elde edilen izlenimler not edilmiştir. Gözlem metodunu kullanmanın ana amacı elektromanyetizma dersi sırasında işlenilen konuların içeriği hakkında genel bir izlenim edinmektir. 

Bu metod öğretmenin konuya ait kavramları ya da temel ilkeleri ne zaman ve nasıl verdiğini izlemek, kısacası öğretme stratejisini belirlemek amacıyla kullanılmıştır. Genel olarak, elektromanyetizma konusunun öğretimi sırasında sınıf içi etkileşimlerin doğası, öğretim metodu ve araç gereçler hakkında bir izlenim edinilmesi istenmiş ve bu amaca yönelik olarak bir gözlem formu hazırlanmıştır. 

Araştırmacının pozisyonu göz önüne alındığında, dersin normal işleyişini aksatmamak ve ders anlatımını üst düzeyde izlemek için katılımsız gözlem metodu seçilmiştir. Bu amaçla bir mikrofon öğretmenin yakasına bir diğeri de sınıfın ortasına yerleştirilerek, öğretmen ve öğrencilerden gelen tüm konuşmalar kaydedilmiştir. Normal ders süresi 90 dakika olup, sınıf içi aktivite 5 dakikalık aralıklara bölünerek, Fizik birinci sınıfından 95 öğrenci ve ders öğretmeni gözlenmiştir. 

3. Ders sonu soruları 

Her bir ders sonrası, derse ait konu ile ilgili bir kısa açık uçlu soru ders boyunca kazanılan bilgileri derinlemesine araştırmak amacıyla uygulanmıştır. Derse ait konunun kavranıp kavranmadığına ilişkin bir izlenim edinmek amacıyla her dersin son 5 dakikasında sorulan bu sorular, yine Fizik birinci sınıfından 95 öğrenciye dağıtılmıştır. Bu sorulardan elde edilen cevaplarda öğrencilerin zorlandıkları kavramlar göz önüne alınarak, görüşmelerde sorulacak soruların bir kısmı oluşturulmuştur. Hazırlanan bu sorular öğrencilerin zihinlerinde oturtamadıkları kavramları açığa vurmaları ve bunların görüşmeler sırasında derinlemesine incelenmesi açısından önemlidir. 

4. Yarı yapılandırılmış görüşme 

Ders sonu sorularına ait cevaplar okunduktan sonra bu cevaplarda açık olmayan noktalar, yanlış veya eksik anlama izlenimi veren cümleler, bu cevapları veren öğrencilerin isimleri verilmeksizin görüşmelerde kullanılmıştır. Burada amaç, öğrencilerin ima etmek istediklerini derinlemesine incelemek ve onların öğretim boyunca bilgiyi oluşturma yapıları hakkında bilgi edinmektir. Ayrıca demonstrasyon yoluyla deney düzenekleri kullanılarak yapılan görüşmeler, öğrencinin olayı gözlemlemesini sağlayacak şekilde de yürütülmüştür. Bu tür görüşmelerden amaç testlerden kullanılan verilere tamamlayıcı veriler sağlamak ve kağıt üzerinde anlaması zor olayı bizzat görerek öğrenciye yorumlatmaya çalışmaktır. Bu tür görüşmeler öğrenci ile görüşmeci arasındaki tartışmanın akıcı ve hiyerarşik olmasında yararlı olmuş ve 30 dakikayı geçmeyecek şekilde ayarlanmıştır. 

Görüşme programı belirlendikten sonra, altı öğrenci ile araştırmacı tarafından önceden hazırlanmış deneyler üzerinde tartışmaya dayalı görüşme yapılmıştır. Bu görüşmelerde kullanılan öğrencilerin seçiminde, öğrencilerin ÖYS puanına dayanılarak hazırlanan sınıf listesindeki konumu ve ders öğretmeninin öğrenciler hakkındaki görüşleri dikkate alınmış, ayrıca öğrencilerin görüşmelere gönüllü olarak katılımlarının sağlanmasına maksimum titizlik gösterilmiştir. Öğrencilerle yapılan bu görüşmeler sayesinde, bireysel olarak öğrencilerin kavramları anlamalarında gelişme olup olmadığı, alınan cevapların derinlemesine incelenmesiyle saptanmaya çalışılmıştır. 

Özetle, görüşmeler için Fizik 1. sınıfından seçilen 6 adet öğrenci;

-          araştırmacı ile görüşme soruları üzerinde konuşmaya istekli olup olmamasına,

-          öğretmenin belli öğrenciler üzerindeki tavsiyesine,

-    sınıf listesindeki konumlarına göre bir kişi listenin yukarısından, iki kişi listenin ortasından ve bir kişi de alt kısmından olacak şekilde seçilmiştir. 

Görüşmelerden elde edilen veriler henüz analiz edilmemiş olup bunların seçilen bireysel öğrencilerin öğrenmelerinde gelişme olup olmadığını açığa çıkarmada etkili olacağı umulmaktadır. 

Sonuçlar  

Araştırmacı halen soru paketlerinde kullanılan soruların analizini sürdürmektedir. Bu kısmın henüz tamamlanmamış analizinden elde edilen sonuçlar şöyle özetlenebilir: 95 öğrenciden soru türüne göre yaklaşık % 65-80'i bilimsel olarak kabul edilemez ya da başka ünitelere ait konularla ilgili cevap vermişlerdir. Test türlerine göre yapılan incelemede elektromanyetizma konusunun öğretimi öncesi uygulanan ön-test sorularına verilen cevaplarda, öğrencilerin yaklaşık onda biri bilimsel olarak kabul edilebilir (fiziksel açıdan doğru olup, tam veya yarım olarak verilen cevaplar) cevaplar vermişlerdir. Öğretim sonrası uygulanan son teste ait sorularda araştırmacının bilimsel olarak kabul edilebilir cevap saydığı tam ve yarım açıklama veren öğrenci sayısı çok az (% 10-15) bir artış göstermiş, öğretimden belli bir zaman dilimi (3,5 ay) sonra uygulanan gecikmiş son-teste ait bazı sorulara verilen cevaplarda, öğrencilerin öğretim öncesi sahip oldukları eski fikirlerine geri döndükleri bulunmuştur. 

Soru paketlerinden elde edilen bir diğer sonuç ise, I. öğretim öğrencilerinin II. öğretim öğrencilerinden daha başarılı olduğudur. İki öğrenci grubu arasındaki bu farkın, SPSS (Sosyal Bilimler İçin İstatistik Programı) programı kullanılarak, istatistiksel olarak anlamlı (p<0.05) olduğu gösterilmiştir. 

Çalışmanın fizik eğitimi alanı için önemi ve uygulamada sağlayacağı katkılar 

Fizikte, bireysel, öğrencilerle onların Mekanik (Clement, 1982; Gunstone, 1987), Elektrik (Osborne, 1983; Shipstone, 1984) ve Enerji (Trumper, 1996; Fetherstonhaugh, 1994) konularında yapılmış birçok çalışmaları olmasına karşın, Elektromanyetizma alanındaki çalışmalar önceden de belirtildiği gibi çok seyrek olup, bu çalışmanın, bu alana dikkat çekmesini sağlayacağı umulmaktadır. 

Literatürdeki bulgulara göre öğrencilerin fikirleri ile bilimsel olarak doğru kabul edilen fikirlerin arasında ciddi bir farklılık olduğu görülmektedir. Dolayısıyla, elektromanyetizma konusunda öğrencilerin sezgisel düşüncelerden bilimsel olarak kabul edilebilir görüşlere doğru yönlendirilmesi gerekmektedir ki, bu konuda öğretmenlere ilgili konuyu öğretmeye başlamadan önce onların önceki bilgilerini yoklaması görevi düşmektedir. Ayrıca öğrencilere ne tür ve hangi seviyede konuyla ilgili açıklama yapmaları gerektiği, açıklamalar sırasında başka ünitelerden gelen kavram kargaşasını önlemek için hangi kavramlar üzerinde titizlikle durulması gerektiği, bu konularda kullandıkları terminolojide ve sınıf içi aktivitelerde dikkat etmeleri gereken noktaların neler olduğu konularında, öğretmelere ve olası bir başarısızlığın nedenleri konusunda da müfredat hazırlayıcılarına önerilerde bulunulacaktır. 

Bunun dışında, bu çalışmada kullanılan örneklem, öğretmen adayı öğrenciler olduğu için bu çalışmanın sonuçları bir bakıma bu öğrencilerin aldığı hizmet öncesi eğitimin (üniversite eğitiminin) bir değerlendirmesi olacaktır. Ayrıca, bu düzeyde bir eğitim sonucu öğrencilerin öğrenmelerinde değişme olup olmadığının açığa çıkarılmasının, ileride öğretmen olacak öğrenci adaylarının durumunu belirtmede ve mevcut eğitim sistemi hakkında bir izlenim vermede yararlı olacağı düşünülmüştür.