Effect of Conventional Lecturing on Pre-service Science Teachers' Understanding about the Interaction of Light with the Lenses

Abstract

This study investigated the effect of conventional lecturing on pre-service science teachers' understandings about the interaction of single colored light ray with lenses. From the interaction term, it is meant that how will the ray behave (reflect or refract) and in which path it will move after it hit the surface of the lens. The study was conducted with 80 pre-service science teachers at the fall semester of 2013-2014 academic years. The one group pretest-posttest design was used as research method and the instruction was conducted via conventional lecturing method. A measuring tool, consisting of 12 questions, was developed by researchers and it was administered as pre and post-tests before and after instructions. The data was analyzed by both descriptively and inferentially. Beyond, some response categories were developed based on the frequency analysis, conducted on participants' responses. The descriptive analyses denoted that although the students' mean scores increased by %100 from pretest to posttest, their posttest average mean score is still too low for the science teacher candidates. Since the data was not normally distributed, the non-parametric test of Wilcoxon Signed Rank Test for Paired Samples was conducted to investigate whether there is a significant difference between pretest and posttest scores. The results denoted that conventional lecturing increased students' understanding of the path of light rays send through the lenses significantly. However, the frequency analyses conducted on posttest response categories indicated that some of the pre-service science teachers still tended to confuse the paths of special light rays sent through lenses with those of others’ and also with those of spherical mirrors.

Keywords

• Physics education
• geometric optics
• lenses
• special rays

Düz Anlatım Yöntemi Kullanılan Öğretimin Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının Işığın Mercek ile Etkileşimi Konusundaki Anlamalarına Etkisi

Öz

Bu çalışmada düz anlatım yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen öğretim faaliyetinin Fen Bilgisi Öğretmen adaylarının merceklere gönderilen tek renkli ışık ışınlarının merceklerle etkileşimi konusundaki anlamalarına etkisi incelenmiştir. Etkileşim kavramından ışığın mercek yüzeyi ile karşılaşma sonrası nasıl hareket edeceği (kırılma ya da yansıma) kastedilmektedir. Çalışma 2013-2014 eğitim öğretim yılı sonbahar döneminde 80 öğretmen adayı ile gerçekleştirilmiştir. Araştırma kapsamında tek grup ön-test son-test deneysel araştırma deseni kullanılmış olup, öğretim faaliyetleri sunuş tekniği ile gerçekleştirilmiştir. Araştırmada 12 sorudan oluşan bir ölçüm aracı geliştirilmiş olup ön-test ve son-test olarak uygulanmıştır. Elde edilen veriler betimsel ve çıkarsamalı istatistik kullanılarak analiz edilmiştir. Ayrıca, cevaplar üzerinden frekans analizi yapılarak cevap kategorileri oluşturulmuştur. Betimsel istatistik sonuçları adayların başarı ortalamalarında ön-testten son-teste %100 lük bir artışı göstermesine rağmen, son-test ortalamalarının öğretmen adayları için oldukça düşük olduğunu göstermiştir. Veriler, normal bir dağılım göstermediğinden dolayı, parametrik olmayan testlerden Wilcoxon Eşleştirilmiş Çiftler Testi ile analiz edilmiştir. Test sonuçları öğretim faaliyetlerinin adayların ön-test ve son-test puanları arasında anlamlı bir farklılık oluşturduğunu göstermiştir. Ancak, son-testten elde edilen veriler bazı öğretmen adaylarının öğretim sonrasında halen daha ince kenarlı ve kalın kenarlı merceklere gönderilen özel ışınları diğer mercek veya aynalardaki özel ışınlar ile karıştırma eğiliminde olduklarını göstermiştir.  

Anahtar Kelimeler

• Fizik eğitimi
• geometrik optik
• mercekler
• özel ışınlar

References

1. Aydın, S. (2007). Geometrik optik konusundaki kavram yanılgılarının kavramsal değişim metinleri ile giderilmesi. Yayımlanmamış doktora tezi, Erzurum: Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
2. Bendall, S., Goldberg, F., & Galili, I. (1993). Prospective elementary teachers’ prior knowledge about light. Journal of Research in Science Teaching, 30(9), 1169-1187.
3. Blizak, D., Chafiqi, F., & Kendil, D. (2013). What thinks the university’s students about propagation of light in the vacuum? European Scientific Journal, 9(24), 197-213.
4. Blizak, D., Chafiqi, F., & Kendil, D. (2009). Students misconceptions about light in Algeria. Optical Society of America Technical Digest Series.
5. Büyüköztürk Ş. (2008). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı. (9. Baskı). Ankara: Pegem Akademi.
6. Chen, C.C., Lin, H-S., & Lin, M-L. (2002). Developing a two-tier diagnostic instrument to assess high school students’ understanding-the formation of images by a plane mirror. Proc. Natl. sci. Counc. ROC(D). 12(3), 106-121.
7. Chu, H. E, Treagust, D. F., & Chandrasegaran, A. L. (2009). A stratified study of students’ understanding of basic optics concepts in different contexts using two-tier multiplechoice items. Research in Science & Technological Education. 27(3), 253-265.
8. Favale, F. & Bondani, M. (2013). Misconceptions about optics: an effect of misleading explanations? ETOP. Retrieved December 21, 2014, from http://spie.org/Documents/ETOP/2013/4_Conceptual%20Understanding%20Assessment/ ETOP2013_4-4.pdf

9. Feher, E. & Rice, K. (1988). Shadows and anti-images: childrens’ conception of light and vision. II. Science Education, 72(5), 637-649.
10. Galili, I., Hazan, A. (2000). Learners’ knowledge in optics: interpretation, structure and analysis. International Journal of Science Education, 22, 57-88.
11. Galili, I., Bendal, S., & Goldberg, F. (1993). The effects of prior knowledge and interaction on understanding image formation. Journal of Research in Science Teaching, 30(3), 271301.
12. Goldberg, F. M. & McDermott, L. C. (1986). Student difficulties in understanding images formed by plane mirror. The Physics Teacher, 24, 472.
13. Goldberg, F. M. & McDermott, L. C. (1987). An investigation of student understanding of the real image formed by a converging lens or concave mirror. American Journal of Physics, 55(2), 108-119.
14. İnandı, Y. (2013). Eğitim psikolojisi. Öğrenme-öğretme yöntem ve teknikleri. B. Gündüz ve B. Çapri (Editörler). Eğitim Psikolojisi. Birinci Baskı. Adana: Karahan Kitabevi, ss. 312339.
15. Kaltakci, D. & Eryilmaz, A. (2010). Identifying Pre-service Physics Teachers’ Misconceptions with Three-tier Tests, GIREP-ICPE-MPTL Conference: Teaching and Learning Physics today: Challenges? Benefits?, August 22-27, Reims, France, p.140.
16. Kara, M., Kanlı U., & Yağbasan, R., (2003). Lise 3. sınıf öğrencilerinin ışık ve optik ile ilgili anlamakta güçlük çektikleri kavramların tespiti ve sebepleri. Milli Eğitim Dergisi, 158, bahar, 26 Kasım 2011 tarihinde, http://yayim.meb.gov.tr/dergiler/158/kara.htm. web adresinden alınmıştır.
17. Kocakülah, A. & Şardağ, M. (2013). Fen bilgisi öğretmen adaylarının görüntü oluşumu hakkındaki kavramsal anlamaları. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 2(4), 114.
18. Langley, D., Ronen, M., & Eylon, B. (1997). Light propagation and visual patterns: preinstruction learners’ conceptions. Journal of Research in Science Teaching, 34(4), 399-424.
19. Palacious, F. J. P., Cazorla, F. N., & Cervantes, A. (1989). Misconceptions on geometric optics and their associations with relevant educational variables. International Journal of Science Education, 11(3), 273-286.
20. Senemoğlu, N. (1997). Gelişim öğrenme ve öğretim kuramdan uygulamaya. Ankara, Spot Matbaacılık.
21. Sönmez, V. (1994). Program Geliştirmede Öğretmen El Kitabı (7.Baskı). Ankara: Anı Yayıncılık
22. Tavşancıl, E. & Aslan, E. (2001). Sözel, yazılı ve diğer materyaller için içeri kanalizi ve uygulama örnekleri. İstanbul: Epsilon Yayınları.