Kuantum Fiziği Kavramsal Anlama Testinin Geliştirilmesi: Geçerlik ve Güvenirlik Çalışması

Year 2023, Volume: 23 Issue: 1, 520 - 541, 25.03.2023

Ömer Ensari , Celal Bayrak

https://doi.org/10.17240/aibuefd.2023..-1177413

Abstract

Bu çalışma, ortaöğretim öğrencilerinin kuantum fiziği giriş konularına yönelik kavramsal anlamalarını ölçen geçerli ve güvenilir bir test geliştirmek amacıyla yapılmıştır. Testin kapsamı kuantum fiziği giriş konuları olan siyah cisim ışıması, fotoelektrik olayı, Compton saçılması, ışığın ikili doğası ve madde dalgaları (de Broglie) konularından oluşmaktadır. Testte yer alan maddeler yenilenmiş Bloom taksonomisine göre sınıflandırılmıştır. Geliştirilen testin geçerlik ve güvenirlik incelemeleri için test 12. sınıfta öğrenim gören 148 öğrenciye uygulanmıştır. Testin geçerliği için uzman görüşleri alınmış ve madde güçlük ile madde ayırt edicilik indeksleri hesaplanmıştır. Ayrıca açımlayıcı faktör analizi yapılmıştır. Testten elde edilen puanların güvenirliğini belirlemek için KR-20 güvenirlik katsayısı hesaplanmıştır. Analizler sonucunda testin üç faktörden oluştuğu tespit edilmiştir. Testten elde edilen puanların güvenirliği için KR-20 güvenirlik katsayısı 0,93 bulunmuştur. Testin ayırt edicilik indeksi 0,63 ve güçlük indeksi 0,48 olarak hesaplanmıştır. Çalışma sonunda kuantum fiziği giriş konularını geçerli ve güvenilir bir şekilde ölçebilecek 24 maddeden oluşan ideal bir kavramsal anlama testi geliştirilmiştir.

Keywords

Fizik eğitimi, Kavramsal anlama, Kuantum fiziği, Ölçek geliştirme

The Development of Quantum Physics Conceptual Understanding Test: Validity and Reliability Studies

Abstract

The development of a test to measure introductory quantum physics subjects conceptual understanding of high school students with the validity and reliability studies is the goal of this research. The scope of the test consists of black body radiation, photoelectric effect, Compton scattering, dual nature of light and matter waves. The test’s items were classified accordingly the Revised Bloom Taxonomy. A total of 148 high school senior students participated in the study. Expert opinions were taken, and difficulty and discrimination indexes of the items were calculated to validate the test. In addition, test’s exploratory factor analysis was performed. For the reliability studies, the KR-20 coefficient values of test and factors were calculated. According to the analysis the test consisted of three factors. The test’s KR-20 value was found as 0,93. Test’s difficulty index was 0,48, and the discrimination index was 0,63. An ideal conceptual understanding test consisting of 24 items with validity and reliability was developed for the introductory subjects of quantum physics with this study.

Keywords

Conceptual understanding, Quantum physics, Physics education, Scale development

References

• Akarsu, B., Coşkun, H., & Kariper, İ. A. (2011). An investigation on college students’ conceptual understanding of quantum physics topics. Mustafa Kemal Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 8(15), 349-362.
• Akbaş, U., Karabay, E., Yıldırım-Seheryeli, M., Ayaz, A., & Demir, Ö. O. (2019). Türkiye ölçme araçları dizininde yer alan açımlayıcı faktör analizi çalışmalarının paralel analiz sonuçları ile karşılaştırılması. Journal of Theoretical Educational Science, 12(3), 1095-1123.
• Aksakallı, A., Turgut, Ü., & Salar, R. (2016). Modern fiziğe karşı negatif algılar ve yabancılaşma algısının nedenleri: Lisans öğrencileri üzerine nitel bir araştırma. Erzincan Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(2), 771-794.
• Alpegemen, S. (2019). 12. sınıf fizik ders kitabı. Başak Yayınları.
• Asikainen, M. A., & Hirvonen, P. E. (2009). A study of pre- and in-service physics teachers’ understanding of photoelectric phenomenon as part of the development of a research-based quantum physics course. American Journal of Physics, 77(7), 658–666. https://doi.org/10.1119/1.3129093.
• Awang, P. (2015). SEM made simple: A gentle approach to learning Structural Equation Modeling. MPWS Rich Publication, Bangi.
• Ayene, M., Krick, J., Damitie, B., Ingerman, A., & Thacker, B. (2019). A holistic Picture of physics student conceptions of energy quantization, the photon concept, and light quanta interference. International Journal of Science and Mathematics Education, 17(6), 1049–1070. https://doi.org/10.1007/s10763-018-9906-y
• Bouchée, T., de Putter-Smits, L., Thurlings, M., & Pepin, B. (2021). Towards a better understanding of conceptual difficulties in introductory quantum physics courses. Studies in Science Education, 1-20.
• Büyüköztürk, Ş. (2013). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı. 8. Baskı. Ankara: Pegem Akademi.
• Child, D. (2006). The Essentials of Factor Analysis, (3. Baskı). London: Continuum.
• Creswell, J. W. (2012). Educational research: Planning, conducting, and evaluating quantitative and qualitative research (4th ed.). Upper Saddle River, NJ: Merrill.
• Çokluk, Ö., Şekercioğlu, G., & Büyüköztürk, Ş. (2014). Sosyal bilimler için çok değişkenli istatistik SPSS ve Lisrel uygulamaları. Ankara: Pegem Akademi.
• Demir, N., & Akarsu, B. (2014). Modern fizik konuları ile ilgili kavram testi geliştirilmesi ve uygulanması: Modern fizik kavram testi (MKFT). Journal of European Education, 4(2), 39-51.
• Dicle Erdamar, I. Y. (2019). Lise fizik dersi öğretim programının program geliştirme bağlamında analizi. Harran Maarif Dergisi, 4 (2), 29-44. doi: 10.22596/2019.0402.29.44
• Didiş, N., Özcan, Ö., & Abak, M. (2008). Öğrencilerin bakış açısıyla kuantum fiziği: Nitel çalışma. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(34), 86-94.
• Dokuzfidan, G. (2019). Lise öğrencilerinin fotoelektrik ve Compton olaylarına ilişkin fikirleri [Yayınlanmamış yüksek lisans tezi]. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.
• Görecek Baybars, M., & Küçüközer, H. (2014). Fen bilgisi öğretmen adaylarının kuantum fiziğine ilişkin kavramsal anlamaları. Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 1(1).
• Güneş, B. (2017). Doğru Bilinen Yanlışlardan, Yanlış Bilinen Doğrulara: Fizikte Kavram Yanılgıları. Bilal Güneş (Ed.). Ankara: Palme Yayıncılık. Hair, J., Black, W., Babin, B., & Anderson, R. (2014). Multivariate data analysis. Pearson Prentice Hall, Uppersaddle River.
• Henriksen, E. K., Angell, C., Vistnes, A. I., & Bungum, B. (2018). What is light?: Students’ reflections on the wave-particle duality of light and the nature of physics. Science & Education, 27(1–2), 81–111.
• Kızılcık, H. Ş., & Ünlü Yavaş, P. (2017). Pre-service physics teachers’ opinions about the difficulties in understanding introductory quantum physics topics. Journal of Education and Training Studies, 5(1), 101-109.
• Koçak, D., Çokluk, Ö., & Kayri, M. (2016). Faktör sayısının belirlenmesinde MAP testi, paralel analiz, K1 ve yamaç birikinti grafiği yöntemlerinin karşılaştırılması. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(1), 330-359.
• Kotluk, N., & Yayla, A. (2016). Yenilenmiş Bloom taksonomisine göre modern fizik başarı testinin geliştirilmesi: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(1), 213-231.
• Krathwohl, D. R. (2002). A revision of Bloom's taxonomy: An overview. Theory into practice, 41(4), 212-218.
• Krijtenburg-Lewerissa, K., Pol, H. J., Brinkman, A., & Van Joolingen, W. R. (2017). Insights into teaching quantum mechanics in secondary and lower undergraduate education. Physical Review Physics Education Research, 13(1), 010109.
• Lorenzo-Seva, U., & Ferrando, P.J. (2022). A simulation-based scaled test statistic for assessing model-data fit in least-squares unrestricted factor-analysis solutions. Technical report, Universitat Rovira i Virgili.
• MEB (Milli Eğitim Bakanlığı). (2007). Ortaöğretim 9, 10, 11 ve 12. sınıflar Fizik dersi öğretim programı. Ankara: MEB Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı.
• MEB (Milli Eğitim Bakanlığı). (2013). Ortaöğretim 9, 10, 11 ve 12. sınıflar Fizik dersi öğretim programı. Ankara: MEB Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı.
• MEB (Milli Eğitim Bakanlığı). (2018). Ortaöğretim 9, 10, 11 ve 12. sınıflar Fizik dersi öğretim programı. Ankara: MEB Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı.
• Muthen, B., & Kaplan, D. (1992). A comparison of some methodologies for the factor analysis of non‐normal Likert variables: A note on the size of the model. British journal of mathematical and statistical psychology, 45(1), 19-30.
• ÖSYM (2018). AYT soru ve cevapları. https://dokuman.osym.gov.tr/pdfdokuman/2018/YKS/AYT_01072018.pdf
• ÖSYM (2019). AYT soru ve cevapları. https://dokuman.osym.gov.tr/pdfdokuman/2019/YKS/TSK/ayt_yks_2019_web.pdf
• ÖSYM (2021). AYT soru ve cevapları. https://dokuman.osym.gov.tr/pdfdokuman/2021/YKS/TSK/ayt_yks_2021.pdf
• Özcan, Ö. (2009). Kuantum mekaniği ve görelilik öğreniminde karşılaşılan kavramsal ve matematiksel zorlukların araştırılması [Yayınlanmamış doktora tezi]. Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Özcan, Ö., & Gerçek, C. (2015). Students’ mental models of light to explain the Compton Effect. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 191, 2195-2197.
• Stadermann, H. K. E., van den Berg, E., & Goedhart, M. J. (2019). Analysis of secondary school quantum physics curricula of 15 different countries: Different perspectives on a challenging topic. Physical Review Physics Education Research, 15(1), 010130.
• Şen, A. İ. (2002). Fizik öğretmen adaylarının kuantum fiziğinin temeli sayılan kavram ve olayları değerlendirme biçimleri. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 4(1), 76-85.
• Tabachnick, B. G. & Fidell, L.S. (2013). Çok değişkenli istatistiklerin kullanımı. 6. Baskıdan Çeviri Editörü: Mustafa Baloğlu. Ankara: Nobel Akademik Yayıncılık.
• Taber, K. S. (2018). The use of Cronbach’s alpha when developing and reporting research instruments in science education. Research in science education, 48(6), 1273-1296.
• Tan, Ş. (2004). Öğretimi planlama ve değerlendirme. Ankara: Pegem Akademi Yayınları.
• Taşlıdere, E. (2016). Development and use of a three-tier diagnostic test to assess high school students’ misconceptions about the photoelectric effect. Research in Science & Technological Education, 34(2), 164-186.
• Timmerman, M. E., & Lorenzo-Seva, U. (2011) Dimensionality assessment of ordered polytomous items with parallel analysis. Psychol. Methods, 16, 209–220
• Turgut, M. F., & Baykul, Y. (2012). Eğitimde ölçme ve değerlendirme. Ankara: Pegem Akademi Yayınları. Ünlü Yavaş, P., & Kızılcık, H. Ş. (2018). Öğrencilerin kuantum fiziğine giriş konularında zorlanma nedenlerinin araştırılması. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 38(1), 35-73.
• Wuttiprom, S., Sharma, M. D., Johnston, I. D., Chitaree, R., & Soankwan, C. (2009). Development and use of a conceptual survey in introductory quantum physics. International Journal of Science Education, 31(5), 631-654.
• Yılmaz, Z. A. (2019). 2000-2017 yılları arasında Türkiye’de fizik eğitimi ile ilgili yapılan tezlerin içerik analizi. Journal of Social Sciences/Sosyal Bilimler Dergisi (2146-4561), 9(17).
• Yiğit, N. (2008). Test geliştirme. G.Başol (Ed.) Eğitimde ölçme değerlendirme içinde(153-171). İstanbul: Lisans Yayıncılık.