Selçuk Üniversitesi Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi Sayı 30, Sayfa 271-279, 2010 KİNEMATİK KONUSUNA AİT PROBLEMLERİN ÇÖZÜMÜNE GRAFİK MATERYALLERİN ETKİSİ * Dündar Yener 1, Hatice Güzel 2 1 S. Ü. A. K. Eğitim Fakültesi İlköğretim Bölümü Fen Bilgisi Eğitimi A. D. Konya, TÜRKİYE dundaryener@selcuk.edu.tr 2 S. Ü. A. K. Eğitim Fakültesi Ortaöğretim Bölümü Fizik Eğitimi A. D. Konya, TÜRKİYE hguzel@selcuk.edu.tr ÖZET Bu çalışmada, grafik materyaller ve kinematik konusu hakkında literatür taraması yapılarak kinematik konusunda, grafik materyaller yardımlı ve düz metinli sorular hazırlanmıştır. Selçuk Üniversitesi Eğitim Fakültesi Ortaöğretim Matematik, Fizik, Kimya, Biyoloji Anabilim Dalları nın 1. sınıflarındaki 119 öğrenciye uygulanmıştır. Kinematik konusuna ait problemlerin çözümüne grafik materyallerin etkisi araştırılmıştır. Grafikli ve düz metinli sorulardan elde edilen veriler SPSS (Statistical Social Science for Package Program) ile değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme sonucunda; grafik materyaller ile hareket konusu öğretildiği zaman, öğrencilerin konuyu daha iyi kavradıkları, dolayısı ile de soruları daha kolay ve daha çabuk çözdükleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak öğrenciler, grafik materyallerle hazırlanan soruları çözmede, düz anlatım sorularını çözmeden daha başarılı olmuşlardır. Anahtar Kelimeler: Fizik Eğitimi, Grafik Materyaller, Kinematiği Grafikle Öğretim, Grafikli Kinematik Testleri. * Çalışma, S.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Eğitimi Bilim Dalında hazırlanan yüksek lisans tezinden oluşturulmuştur aynı zamanda 23. Uluslar arası Fizik Kongresinde sözlü olarak sunulan bildirinin geliştirilmiş halidir.
Selçuk Üniversitesi Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi Sayı 30, Sayfa 271-279, 2010 THE AFFECT OF GRAPHICAL MATERIALS ON PROBLEM SOLVING OF KINEMATICS Dündar YENER 1 Hatice GÜZEL 2 1 S. U. A. K. Education Faculty Primary Education Department Science Education Sup-Department, Konya, TURKEY, dundaryener@selcuk.edu.tr 2 S. U. A. K. Education Faculty Secondary Education Department Physic Education Sup-Department, Konya, TURKEY, hguzel@selcuk.edu.tr ABSTRACT In this study, a review of literature about graphical materials and kinematics was done. Preparing traditional questions supported by graphical materials on kinematics that applied to 119 first year s students at secondary education mathmatics department, and physics, chemistry and biology departments at Selcuk University Educational Faculty. The effect of graphical materials on problem solving of kinematics were searched. The data obtained from traditional questions and graphical questions were evaluated by using SPSS (Statistical Social Science for Package Program). At the end of this evaluation, it is obvious that if kinematics are taught with graphical materials, students can learn the subject better, thus, they solve the questions easierly and more rapidly. As a result, the students were more successful to solve the questions with graphical materials than traditional questions. Keywords: Physics Education, Graphical Materials, Teaching Kinematics with Graphs, Kinematics tests with Graphs.
Kinematik Konusuna Ait Problemlerin Çözümüne Grafik Materyallerinin Etkisi 273 GİRİŞ Bilim ve teknolojideki gelişmelerin hızlı ilerleyişi, çoğu insanların hayatlarının yanı sıra milletlerin eğitim sistemlerini de etkilemektedir. Bilgi aktarılışı, bilimin önemini artırmaktadır. Bu yüzden; sosyo-ekonomik, teknolojik ve eğitim şartlarındaki değişime bağlı olarak, geleneksel bilgi aktarılması (bilginin şahıslar arası geçişi) kökten değişmelere ihtiyaç duymaktadır. Dolayısıyla milletler kendi eğitim sistemlerinin randımanını belirleyen kaliteli araştırmacılara ihtiyaç duymaktadır. Lise eğitiminde öğretilen konularla, toplum arasındaki ilgiyi kurmak oldukça zordur. Fizik eğitiminde bilgiyi kurmak daha kolay olmasına karşın, öğrencilerin fiziğe olan ilgisinin azlığı bu ilişkiyi kurdurmamaktadır. Bunun en başta sebebi olarak da; öğrencilerin fizik derslerini anlaşılması zor olarak görmelerindendir. Örneğin; üniversite yerleştirme sınavında doğru net sayısı en düşük derslerden birisi fiziktir. 2001 yılında fizik net sayısı ortalama 2,89 dur (ÖSYM, 2001). Amerika da seçmeli ders olan fiziği, son yıllarda tercih eden öğrenci sayısı düşmüştür. Tercih edenlerin bir kısmı da bu dersi daha sonra bırakmaktadır (Hewitt, 1990). Fen ve özellikle fizik derslerindeki öğrenme isteklerinin azlığı, başarılarının düşmesine sebep olmaktadır. Bunun giderilmesi için öğrencilerin anlama ve konuları kavrama düzeylerine uygun olan etkili eğitim-öğretim metot ve materyalleri seçilmelidir. Öğretim materyalleri, öğrenme sürecinin zihinsel etkinliklerine yardımcı olan gereçler olup, görsel öğretim materyalleri, en genel anlamıyla sözel bilgilerin görsel bilgilendirilmeleridir (Kılıç, 1997). Grafikler, fotoğraflar, kavram haritaları, slaytlar, filmler, bilgisayar ve televizyon ekran görüntüleri v.b. bu tür materyallerdendir. Görsel öğretim materyalleri, öğrencinin yönlendirilmesinde, dikkatini toplamasında, analiz ve sentez yapabilmesinde yardımcı olmaktadır. İyi tasarlanmış bir şematik gösterim, sözcüklerin tek başına taşıyamayacağı bir kavrayış sağlamakta ve hatırlamayı kolaylaştırmaktadır (Düzgün, 2000). Grafikler, verilerin kompleks yapılarını görselleştirdiklerinden ve bu yol ile fonksiyonel bir bağlantıyı özetlediği, cebirsel ve eylemsel tariflere kıymetli bir alternatif sunduğundan bilim adamları tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır (Zajkov & Jonoska, 2003; Berg & Philips, 1994; Makros & Tinker, 1987). Konum ve zaman kavramlarını, hız ve ivme içeren kavramları yani hareket konusunu geleneksel bir metotla takdim ederek öğretmek isteyen bir kimse, eğer bu kavramların önemini açıklamak istiyorsa; grafikleri kullanmadan açıklaması mümkün değildir (Zajkov & Jonoska, 2003). McDermott, Rosenquist ve Van Zee (1987), bir grafikte eğrinin altındaki alanı bulmada öğrencilerin zorlandıklarını rapor etmişlerdir. Aynı yıllarda (1987)
274 D. Yener, H. Güzel Mokros ve Thinker (1987), öğrencilerin grafiklerde eğimi belirlerken hayli zorlandıkları bulgusuna varmışlardır. Beichner ın (1994) yaptığı, Kuzey Carolina da yayınladığı makalesinde kinematikte grafik materyallerle konunun anlaşılabilirliliğini ve grafiksel anlatımla kuramsal anlatımın öğrenme farkını araştırmıştır. Bu bilgi ve tespitler ışığında; grafik materyallerin kullanılması, fizik gibi anlaşılmasında zorluk çekilen derslere katkı sağlayabileceği düşünülmüştür. YÖNTEM Ortaöğretim Fen ve Matematik Alanlar Bölümü Matematik Anabilim Dalı, Fizik Anabilim Dalı, Kimya Anabilim Dalı, Biyoloji Anabilim Dalı na kinematik konusu; yalnız kinematik formüllerini kullanarak, yalnız grafikler kullanılarak, her ikisini de kullanarak anlatılmış ve bu öğrencilere düz anlatım ve grafik materyallerle hazırlanan 10 ar soruluk iki test uygulanmıştır. Amaç Üniversite 1.sınıf öğrencilerinin Genel Fizik I dersindeki kinematik konusuna ait problemlerin çözümüne, grafik materyallerin etkisinin olup olmadığının araştırılması amaçlanmıştır. Sonuçların cinsiyete göre değişimi incelenmiştir. Örneklem Araştırma örneklemi 2003-2004 eğitim-öğretim yılında öğrenim gören, Selçuk Üniversitesi Eğitim Fakültesi Ortaöğretim Fen ve Matematik Alanlar Bölümü, Matematik Anabilim Dalı, Fizik Anabilim Dalı, Kimya Anabilim Dalı, Biyoloji Anabilim Dalı nın 1. sınıf öğrencilerinden oluşmaktadır. Örneklem grubu; Matematik Anabilim Dalından 34 öğrenci, Fizik Anabilim Dalından 32 öğrenci, Kimya Anabilim Dalından 20 öğrenci, Biyoloji Anabilim Dalından 33 öğrenci gelişigüzel seçilerek, toplam 119 öğrenciden oluşturulmuştur. Bu öğrencilerin 65 ini kız öğrenciler, 54 ünü erkek öğrenciler oluşturmaktadır. Veri Toplama Aracı ve Verilerin Analizi Uygulama, Anabilim Dallarında kinematik konusu olarak düz anlatım ve grafik materyaller yardımlı olarak işlenmiştir. Düz anlatım metoduyla ve grafik materyaller yardımıyla hazırlanan 10 ar soruluk iki test 119 öğrenciye uygulanmıştır. Doğru cevaplar (1), yanlış cevaplar (0), boş bırakılan sorulara da rakam verilmeden Excel programına kodlanmıştır. Elde edilen veriler Kuder-Richardson Cronbach α Formülü kullanılarak güvenirliği değerlendirilmiştir. Güvenilirlik katsayısı 0,76 bulunmuştur.
Kinematik Konusuna Ait Problemlerin Çözümüne Grafik Materyallerinin Etkisi 275 Araştırmada kullanılan testte bulunan çoktan seçmeli sorular, SPSS bilgisayar istatistik paket programı kullanılarak değerlendirilmiştir. Düz anlatım ve grafik materyaller kullanılarak uygulanan testlerin arasında anlamlı bir farkın olup olmadığına bakmak için t testi uygulanmıştır. t testi sonucunda bölümler arası farkın olup olmadığına bakmak için varyans analizi uygulanmıştır. Öğrenciler soruları çözerken süre de tutulmuştur. BULGULAR Öğrencilerin düz metinli ve grafikli soruların uygulama puan ortalamalarının t testi karşılaştırması Tablo 1 de gösterilmiştir. Tablo 1: Öğrencilerin Düz Metinli ve Grafikli Soruların Uygulama Puan Ortalamalarının t Testi Karşılaştırması. Düz anlatımlı Grafik yardımlı Ortalama N Ss t p 5,95 119 2,64-4.305 0,000* 6,99 119 1,68 Tablo 1 de görüldüğü gibi öğrencilerin düz anlatım uygulama puan ortalamaları ile grafikle anlatım uygulama puan ortalamaları arasında anlamlı bir fark bulunmuştur (p<0,05). Grafik materyaller kullanılarak ders anlatılan Ortaöğretim Matematik, Fizik, Kimya ve Biyoloji Anabilim Dalları öğrencilerinin; düz anlatım metodu kullanılarak ders anlatılan aynı bölüm öğrencilerine göre daha başarılı oldukları görülmüştür. Ortaöğretim Matematik Anabilim Dalı öğrencilerinin düz metinli ve grafik materyallerle uygulama puanının t testi karşılaştırması Tablo 2 de gösterilmiştir. Tablo 2. Ortaöğretim Matematik Anabilim Dalı Öğrencilerinin Düz Metinli ve Grafik Materyallerle Uygulama Puanının t Testi Karşılaştırması Düz anlatımlı Grafik yardımlı Ortalama N Ss t p 7,68 34 2,18 7,29 34 1,70 0,830 0,412 Tablo 2 de görüldüğü gibi düz anlatım metoduyla ve grafik materyaller kullanılarak ders anlatılan Ortaöğretim Matematik Anabilim Dalı öğrencilerinde anlamlı bir fark olmadığı gözlenmiştir (p>0,05). Ortaöğretim Fizik Anabilim Dalı öğrencilerinin düz metinli ve grafik materyallerle uygulama puanının t testi karşılaştırması Tablo 3 de gösterilmiştir. Tablo 3. Ortaöğretim Fizik Anabilim Dalı Öğrencilerinin Düz Metinli ve Grafik Materyallerle Uygulama Puanının t Testi Karşılaştırması
276 D. Yener, H. Güzel Düz anlatımlı Grafik yardımlı Ortalama N Ss t p 6,41 32 2,35 1,670 0.105 7,16 32 1,65 Tablo 3 de görüldüğü gibi grafik materyallerle ders anlatım uygulama (7,16) puan ortalamasının, düz anlatım uygulama (6,41) puan ortalamasına göre yüksek olmasına rağmen anlamlı bir fark çıkmamıştır (p> 0,05). Ortaöğretim Kimya Anabilim Dalı öğrencilerinin düz metinli ve grafikli soruların uygulama puanının t testi karşılaştırması Tablo 4 de gösterilmiştir. Tablo 4. Ortaöğretim Kimya Anabilim Dalı Öğrencilerinin Düz Metinli ve Grafikli Soruların Uygulama Puanının t Testi Karşılaştırması Düz anlatımlı Grafik yardımlı Ortalama N Ss t p 3,85 20 1,76 6,35 20 1,63 5,286 0,000* Tablo 4 de görüldüğü gibi Ortaöğretim Kimya Anabilim Dalı öğrencilerinin düz metinli ders anlatım uygulama puan ortalamaları ile grafikli soruların puan ortalamaları arasında anlamlı bir fark bulunmuştur (p<0,05). Grafik materyallerle hazırlanan sorularda tüm öğrenciler toplam 8 soru boş bırakırken, düz anlatımlı sorularda tüm öğrenciler toplam 53 adet soruyu boş bırakmışlardır. Ortaöğretim Biyoloji Anabilim Dalı öğrencilerinin düz metinli ve grafik materyallerle uygulama puanının t testi karşılaştırması Tablo 5 de gösterilmiştir. Tablo 5. Ortaöğretim Biyoloji Anabilim Dalı Öğrencilerinin Düz Metinli ve Grafik Materyallerle Uygulama Puanının t Testi Karşılaştırması Düz anlatımlı Grafik yardımlı Ortalama N Ss t p 5,00 33 2,54 6,91 33 1,70 4,893 0,000* Tablo 5 de görüldüğü gibi Ortaöğretim Biyoloji Anabilim Dalı öğrencilerinin düz anlatım uygulama puan ortalamaları ile grafikle anlatım uygulama puan ortalamaları arasında anlamlı bir fark bulunmuştur (p<0,05). Grafik materyallerle hazırlanan sorularda tüm öğrenciler toplam 9 soru boş bırakırken, düz anlatımlı sorularda tüm öğrenciler toplam 41 tane soruyu boş bırakmışlardır. Düz metinli soruları çözme açısından Anabilim Dalları nın varyans analizi sonuçları Tablo 6 da gösterilmiştir.
Kinematik Konusuna Ait Problemlerin Çözümüne Grafik Materyallerinin Etkisi 277 Tablo 6. Düz Metinli Soruları Çözme Açısından Anabilim Dalları nın Varyans Analizi Sonuçları Kareler Kareler sd Toplamı Ortalaması F p Gruplar Arası 225,988 3 75,329 Gruplar İçi 593,710 115 5,163 14,591 0,000* Toplam 819,697 118 Tablo 6 da görüldüğü gibi varyans analizi sonucunda uygulama yapılan bölümler arasında anlamlı bir fark bulunmuştur. Bölümler için; F değeri 14,591, p değeri 0,000 olarak bulunmuştur. Grafik materyaller yardımıyla uygulanan testin varyans analizi sonuçları Tablo 7 de gösterilmiştir. Tablo 7. Grafik Materyaller Yardımıyla Uygulanan Testin Varyans Analizi Sonuçları Kareler Kareler sd Toplamı Ortalaması F p Gruplar Arası 12,437 3 4,146 Gruplar İçi 322,555 115 2,805 1,478 0,224 Toplam 334,992 118 Grafik materyaller yardımıyla uygulanan testin varyans analizinde anlamlı bir farkın ortaya çıkmaması (p>0,05), Anabilim Dalları arasında farkın olmadığını gösterir. Yani; Grafik materyaller kullanılarak uygulanan tüm Anabilim Dalları yaklaşık aynı başarıyı elde etmişlerdir. Öğrencilerin düz metinli soruları çözme açısından cinsiyete göre değişiminin karşılaştırılması Tablo 8 de gösterilmiştir. Tablo 8. Öğrencilerin Düz Metinli Soruları Çözme Açısından Cinsiyete Göre Değişiminin Sonuçları Cinsiyet N Ortalama S.s. t p Düz Anlatımlı Kız 65 6,42 2,423 Erkek 54 5,39 2,791 2,119 0,036 * Tablo 8 de görüldüğü gibi düz metinli soruları çözme açısından kız öğrencilerle erkek öğrencilerin puan ortalamaları arasındaki fark anlamlı çıkmıştır (p<0,05). Puan ortalamaları incelendiğinde; kızların 6,42, erkeklerin 5,39 puan ortalamalarına sahip oldukları görülmektedir. Bu sonuç; kız öğrencilerin erkek öğrencilere göre düz anlatımlı uygulanan testte daha başarılı olduklarını gösterir.
278 D. Yener, H. Güzel Öğrencilerin grafik materyaller yardımlı uygulama ortalamalarının cinsiyete göre değişiminin karşılaştırılması Tablo 9 da gösterilmiştir. Tablo 9. Öğrencilerin Grafik Materyaller Yardımlı Uygulama Ortalamalarının Cinsiyete Göre Değişiminin Sonuçları Cinsiyet N Ortalama S.s. t p Grafik Yardımlı Kız 65 7,26 1,661 Erkek 54 6,67 1,671 1,939 0,055 Tablo 9 da görüldüğü gibi cinsiyete göre grafik materyaller yardımlı uygulama açısından öğrencilerin puan ortalamaları anlamlı çıkmamıştır (p=0,055). Görüldüğü gibi grafik materyallerle uygulanan testte kız öğrencilerle, erkek öğrenciler soruları aynı başarı düzeyinde cevaplamışlardır. Dolayısıyla grafik materyaller kullanımı cinsiyete göre aynı düzeyde etki etmektedir. SONUÇLAR Öğrencilerin düz metinli ve grafik materyalli soruları çözme süreleri kaydedilmiştir. Araştırma verileri incelendiğinde, bütün öğrencilerin grafik materyaller yardımlı soruları daha erken sürede çözdükleri görülmüştür. Öğrencilerin düz metinli sorularla uygulanan teste verdikleri cevaplar incelendiğinde; daha çok soru boş bıraktıkları, soruları cevaplamada daha uzun zaman harcadıkları ve öğrencilerin soruları daha fazla yanlış yaptıkları görülmüştür. Ayrıca Anabilim Dalları arasında düz metinli soruları çözme açısından fark olduğu görülmüştür. Düz anlatımlı sorularda bölümler arası başarı farkı vardır. Grafik materyallerle uygulanan testte Anabilim Dalları arası fark ortaya çıkmamıştır, grafik materyal yardımlı sorularda Anabilim Dalları arası başarı yaklaşık eşittir. Ayrıca grafik materyallerle hazırlanan sorularda öğrenciler, daha az soru boş bırakmış ve daha kısa sürede soruları cevaplamışlardır. Düz metinli soruları cevaplama açısından cinsiyete bakıldığında; kız öğrencilerin erkek öğrencilere göre daha başarılı olduğu sonucu çıkmıştır. Kız öğrenciler bu metotla hazırlanan sorularda erkek öğrencilere göre, daha az boş soru bırakmış ve daha çok doğru soru cevaplamışlardır. Düz anlatım metoduyla hazırlanan sorularda kız öğrencilerle erkek öğrenciler arasında anlamlı bir fark ortaya çıkmıştır. Grafik materyallerle hazırlanan soruların çözümünde kız öğrencilerle erkek öğrenciler arasında anlamlı bir fark çıkmamıştır. Grafik materyaller kullanılarak anlatılan kinematik konusunun kız veya erkek öğrenciler tarafından öğrenilmesinde herhangi bir farklılık görülememiştir.
Kinematik Konusuna Ait Problemlerin Çözümüne Grafik Materyallerinin Etkisi 279 ÖNERİLER 1. Kinematik konusunun öğretiminde grafik materyaller kullanmaya öğretmenler özen göstermelidir. 2. Grafiksel öğretim formüle dayalı anlatıma göre daha fazla duyu organlarıyla algılandığından daha çok kullanılmalıdır. 3. Genel Fizik derslerinde öğrencilere grafik bilgisi, çizimi ve yorumlanması öğretilmelidir. 4. Fizik derslerini daha zevkli hale getirebilmek için görsel materyallere başvurulması gerekir. KAYNAKÇA Beichner, R. J., 1990. The Effect of Simultaneous Motion Representation and Graph Generation in Kinematics Lab., Journal of Resaercah in Science Teaching, 27 (8), 803-815. Beichner, R. J., 1994. Testing Student Interpretation of Kinematics Graphs, American Journal of Physics, 62 (8), 750-762. Delialioğlu, F., 2003. The Roles of Gender and Learning Styles on Tenth Grade Students Kinematics Graphing Skills, METU Yüksek Lisans Tezi, Ankara. Hewitt, P. G., 1990. Conceptually Speaking, The Science Teacher, 55-57. Kılıç,R., 1997. Görsel Öğretim Materyalleri Tasarım İlkeleri, Milli Eğitim Dergisi, sayı: 136, Ankara. McDermott, L. C., Rosenquist, M. L. & Van Zee, E. H., 1987. Student Difficulties in Connecting Graphs and Physics: Examples from Kinematics, American Journal of Physics, 55 (6), 503-513. Mokros, J. R. & Tinker, R.F., 1987. The İmpact of Microcomputer-based Labs on Children s ability to Interpret Graphs, Journal of Resaercah in Science Teaching, 24 (4), 369-383. ÖSYM, 2001. Ortaöğretim Kurumlarına Göre 2001 Öğrenci Seçme Sınavı Sonuçları, ÖSYM Yayınları, Ankara. Zajkov, O. & Jonoska, M., 2003. Graph and Graphic Understanding Among Secondary Students, Fifth General Conference of The Balkan Physical Union, Vrnjacka Banja, Serbia
280 Selçuk Üniversitesi Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi, Sayı 30, 2010