Investigation of Secondary School Students' Alternative Ideas for "Measuring of Force and Friction" Unit: Score Analysis

Abstract

In the research, it was aimed to examine the alternative ideas of secondary school students about the measurement of force and friction unit. Survey method was used in the research. The study was carried out with 140 students studying in the 5th grade of secondary school in the 2020-2021 academic year. The data in the research were obtained by using an achievement test consisting of 30 multiple choice questions. The obtained data were analyzed descriptive analysis technique and using the analysis technique developed by Bao (1999). The answers given by the students for each question were analyzed separately and the frequency and percentage values were interpreted using the tables. Concentration scores and concentration factors were calculated for each question based on these values. Thanks to the analysis, the deficiencies of the students were determined based on the questions they made wrong. As a result of the research, alternative ideas of students about the direction of friction force and associating friction force with daily life were determined. Teachers were suggested to create lesson designs that would enable them to relate learning outcomes more to daily life in order to overcome the deficiencies of their students in the subject of friction force. In addition, in order to obtain the best results from these analyzes, suggestions were given to the researchers about data collection tools.

Keywords

• Alternative ideas
• Measuring of force
• friction
• Concentration score
• Concentration Factor

ORTAOKUL ÖĞRENCİLERİNİN KUVVETİN ÖLÇÜLMESİ VE SÜRTÜNME ÜNİTESİNE YÖNELİK ALTERNATİF FİKİRLERİNİN İNCELENMESİ: SKOR ANALİZİ

Öz

Araştırmada ortaokul öğrencilerinin kuvvetin ölçülmesi ve sürtünme ünitesine yönelik alternatif fikirlerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Araştırmanın doğasına uygun olarak durum tespiti temelinde tarama yöntemi kullanılmıştır. Çalışma 2020-2021 eğitim öğretim yılında ortaokul 5. sınıfta öğrenim gören 140 öğrenciyle yürütülmüştür. Araştırmada veriler 30 çoktan seçmeli sorudan oluşan başarı testi kullanılarak elde edilmiştir. Elde edilen veriler betimsel olarak ve Bao (1999) tarafından geliştirilen analiz tekniği kullanılarak analiz edilmiştir. Öğrencilerin her bir soru için verdiği cevaplar ayrı ayrı analiz edilmiş ve frekans yüzde değerleri tablolardan faydalanarak yorumlanmıştır. Bu frekans değerleri üzerinden her bir soru için skorlar ve yoğunlaşma faktörleri hesaplanmıştır. Yapılan analizle öğrencilerin yanlış yaptıkları sorularda eksiklikleri incelenerek yorumlanmıştır. Araştırma sonucunda öğrencilerin sürtünme kuvvetinin yönü ve sürtünme kuvvetinin günlük yaşamla ilişkilendirilmesi konularıyla ilgili alternatif fikirleri tespit edilmiştir. Öğretmenlere, öğrencilerinin sürtünme kuvvetiyle ilgili eksikliklerini gidermek adına öğretim programı kazanımlarını günlük yaşamla ilişkilendirmelerini sağlayacak daha fazla ders tasarımları oluşturmaları önerilmiştir. Ayrıca bu analizlerden en iyi sonuçları elde edebilmek için araştırmacılara veri toplama araçları konusunda öneriler getirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Alternatif fikir
• Kuvvetin ölçülmesi
• Sürtünme
• Skor
• Yoğunlaşma faktörü

References

1. Akbulut, H. İ., & Çepni, S. (2013). Bir üniteye yönelik başarı testi nasıl geliştirilir?: İlköğretim 7. sınıf kuvvet ve hareket ünitesine yönelik bir çalışma. Amasya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 2(1), 18-44.
2. Ayas, A. (2005). Kavram Öğrenimi. S. Çepni içinde, Kuramdan Uygulamaya Fen ve Teknoloji Öğretimi (s. 66-91). Ankara: PegemA.
3. Ayyıldız, N., & Altun, S. (2014). Matematik dersine ilişkin kavram yanılgılarının giderilmesinde öğrenme günlüklerinin etkisinin incelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 28(2), 71-86.
4. Baki, A. (1999). Cebirle ilgili işlem yanılgılarının değerlendirilmesi. III. Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu, 23-25 Eylül 1998, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon MEB. ÖYGM. 46-55.
5. Bao, L. (1999). Dynamics of student modeling: A theory, algorithms, and application to quantum mechanics. Unpublished doctoral dissertation, University of Maryland, Maryland.
6. Bao, L., & Redish, E. F. (2001). Concentration analysis: A quantitative assessment of student states. American Journal of Physics, 69(7), 45-53.
7. Bao, L., & Redish, E. F. (2006). Model analysis: Representing and assessing the dynamics of student learning. Physical Review Special Topics-Physics Education Research, 2(1), 010103, 1-16.
8. Bahar, M. Nartgün, Z., Durmuş, S., & Bıçak, B. (2015). Geleneksel-tamamlayıcı ölçme ve değerlendirme teknikleri öğretmen el kitabı. Ankara: Pegem Akademi.

9. Banawi, A., Sopandi, W., Kadarohman, A., & Solehuddin, M. (2019). Prospective primary school teachers’ conception change on states of matter and their changes through PredictObserve-Explain Strategy. International Journal of Instruction, 12(3), 359-374.
10. Berber, N. C., & Sarı, M. (2009). Kavramsal değişim metinlerinin iş, güç, enerji konusunu anlamaya etkisi. Selçuk Üniversitesi Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi, 27, 159-172.
11. Besson, U., Borghi, L., De Ambrosis, A., & Mascheretti, P. (2007). How to teach friction: Experiments and models. American Journal of Physics, 75(12), 1106‐1113.
12. Bolat, A., Aydoğdu, R. Ü., Uluçınar Sağır, Ş., & Değirmenci, S. (2014). 5. sınıf öğrencilerinin güneş, dünya ve ay kavramları hakkındaki kavram yanılgılarının tespit edilmesi. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 3 (1).
13. Bonanno, A., Bozzo, G., Grandinetti, M., & Sapia, P. (2016). Work–energy theorem and friction forces: two experiments. Physics Education, 51(6), 065004.
14. Bozdemir, H., Ezberci Çevik, E., Candan Helvacı, S., & Kurnaz, M. A. (2018). Fen bilgisi öğretmen adaylarının bazı astronomi kavramlarına yönelik alternatif fikirlerinin incelenmesi. Trakya Eğitim Dergisi, 8(4), 808-821.
15. Büyüköztürk, Ş., Çakmak, E. K., Akgün, O. E., Karadeniz, S., & Demirel, F. (2018). Bilimsel araştırma yöntemleri. Ankara: PegemA Yayıncılık.
16. Canlas, I. P. (2021). Using visual representations in identifying students’ preconceptions in friction. Research in Science & Technological Education, 39(2), 156-184.
17. Chiou, G. L., Lee, M. H., & Tsai, C. C. (2013). High school students’ approaches to learning physics with relationship to epistemic views on physics and conceptions of learning physics. Research in Science & Technological Education, 31(1), 1-15.
18. Çakır, Ş. Ç., & Uludağ, G. (2019). Okul öncesi dönemdeki çocukların “ışık’’ ilişkin kavramına bilgilerin belirlenmesi. Ankara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Fakültesi Dergisi,52(1), 163-189.
19. Çepni, S., Ayas, A., Johnson, D., & Turgut, M. F. (1997). Fizik Öğretimi. YÖK/ Dünya Bankası Milli Eğitimi Geliştirme Projesi Hizmet Öncesi Öğretmen Eğitimi, Ankara.
20. Çevik, E. E., & Kurnaz, M. A. (2019). Analysis of the responses of science teacher candidates to force concept inventory by concentration factor. Universal Journal of Educational Research, 7(1), 111-117.
21. Çıldır, I., & Şen, A. İ. (2006) Lise öğrencilerinin elektrik akımı konusundaki kavram yanılgılarının kavram haritalarıyla belirlenmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 30, 92-101.
22. Dega, B. G., & Govender, N. (2016). Assessment of students' scientific and alternative conceptions of energy and momentum using concentration analysis. African Journal of Research in Mathematics, Science and Technology Education, 20(3), 201-213.
23. Duit, R., & Treagust, D. F. (2003). Conceptual change: A powerful framework for improving science teaching and learning. International Journal of Science Education, 25(6), 671–688.
24. Ercan, F., Taşdere, A., & Ercan, N. (2010). Kelime ilişkilendirme testi aracılığıyla bilişsel yapının ve kavramsal değişimin gözlenmesi. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 7(2), 136-154.
25. Gitari, W. (2016). The application of school science by urban high school youth through problem-solving in everyday life. Science Education International, 27(3), 344-368.
26. Hacıoğlu, Y. (2020). Tematik STEM Eğitimi Uygulaması: Sürtünme Kuvveti Örneği. Boğaziçi Üniversitesi Eğitim Dergisi, 37, 3-21.
27. Hançer, A. H., Şensoy, Ö., & Yıldırım, H. İ. (2003). İlköğretimde çağdaş fen bilgisi öğretiminin önemi ve nasıl olması gerektiği üzerine bir değerlendirme. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(1), 80-88.
28. Hırça, N. (2004). İlköğretim 8. sınıf öğrencilerinde enerji kavramı ile ilgili alternatif fikirlernın tespiti ve okullar arasındaki farklılıkların karşılaştırılması (Yüksek Lisans Tezi). Kafkas Üniversitesi.
29. Horton, C. (2007). Student alternative conceptions in chemistry. California Journal of Science Education, 7(2), 18-38.
30. Hürcan, N. (2011). İlköğretim 7. sınıf öğrencilerinin fen ve teknoloji dersinde öğrendikleri fen kavramlarını günlük yaşamla ilişkilendirme durumlarının belirlenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Sakarya Üniversitesi.
31. İzci, K. (2018). Türkiye kapsamında ortaöğretim fen bilimleri alan öğretmenlerinin ölçme ve değerlendirme okuryazarlıkları: Betimsel bir içerik analizi. Eğitim ve İnsani Bilimler Dergisi: Teori ve Uygulama, 9(17), 23-54.
32. James B. Hunt, Jr. Institute for Educational Leadership and Policy. (2007). K-8 science education: Elements that matter: A Report from the 2007 North Carolina science summit.
33. Kaltakçı, D. (2012). Development and application of a four-tier test to assess preservice physics teachers’ misconceptions about geometrical optics (PhD Thesis). Middle East Technical University.
34. Kanlı, U. (2009). Yapılandırmacı kuramın ışığında öğrenme halkası’nın kökleri ve evrimi-örnek bir etkinlik. Eğitim ve Bilim, 34(151), 44-65.
35. Karaaslan, E. H., & Ayas. A. (2016). Fen eğitiminde ‘bilimsel açıklama’ ve önemi. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 17(3), 101-120.
36. Karakaya, F., Yılmaz, M., Çimen, O., & Adıgüzel, M. (2020). Identifying and correcting pre-service teachers' misconceptions about the alternation of generations. Cumhuriyet International Journal of Education, 9(4), 1047-1063.
37. Karasar, N. (2012). Bilimsel araştırma yöntemi: kavramlar, ilkeler, teknikler. Ankara: Nobel Yayın Dağıtım.
38. Kartal, T., Öztürk, N. & Yalvaç, H. G. (2011). Misconceptions of science teacher candidates about heat and temperature. Procedia Social and Behavioral Sciences, 15, 2758–2763.
39. Kırıcı, M. G., Artun, H., & Bakırcı, H. (2018). Eğitim Bilişim Ağı destekli eğitimin ‘‘kuvvetin ölçülmesi ve sürtünme’’ kavramlarının öğrenilmesine etkisi. Turkish Studies, 13(6), 23-38.
40. Kızılcık, H. Ş., Çelikkanlı, N. Ö., & Güneş, B. (2015). Fizik öğretmen adaylarının düzgün çembersel hareket konusundaki kavram yanılgılarının zaman içinde değişimi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi (EFMED), 9(1), 205-223.
41. Kurnaz, M. A., & Ekşi, Ç. (2015). An analysis of high school students' mental models of solid friction in physics. Educational Sciences: Theory and Practice, 15(3), 787-795.
42. Lay, Y. F., Khoo, C. H., Treagust, D. F., & Chandrasegaran, A. L. (2013). Assessing secondary school students' understanding of the relevance of energy in their daily lives. International Journal of Environmental and Science Education, 8(1), 199-215.
43. Mason, L., Zaccoletti, S., Carretti, B., Scrimin, S., & Diakidoy, I. (2019). The role of inhibition in conceptual learning from refutation and standard expository texts. International Journal of Science and Mathematics Education, 17(3), 483–501.
44. Meşeci, B., Tekin, S., & Karamustafaoğlu, S. (2013). Maddenin tanecikli yapısıyla ilgili kavram yanılgılarının tespiti. Dicle Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 5 (9), 20-40.
45. Milli Eğitim Bakanlığı (MEB). (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı. Ankara: Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı.
46. Mulhall, P., & Gunstone R. (2012). Views about learning physics held by physics teachers with differing approaches to teaching physics. Journal of Science Teacher Education, 23 (5), 429–449. doi:10.1007/s10972-012-9291-2.
47. Ozan, F. (2019). 5. sınıf “Kuvvetin Ölçülmesi ve Sürtünme” ünitesine yönelik FeTeMM uygulamalarının etkililiğinin çeşitli değişkenler bağlamında incelenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Amasya Üniversitesi.
48. Özkan, F. (2017). 7. Sınıf sindirim sistemi konusunda iki aşamalı test geliştirilerek alternatif fikirlerinin tespit edilmesi (Yüksek Lisans Tezi). Erciyes Üniversitesi.
49. Özkan, Ö. Tekkaya, C., & Geban, Ö. (2004). Facilitating conceptual change in students understanding of ecological concepts. Journal of Science Education and Technology, 13 (1), 95–105.
50. Özmen, H. (2004). Fen öğretiminde öğrenme teorileri ve teknoloji destekli yapılandırmacı (constructivist) öğrenme. The Turkish Online Journal of Educational Technology – TOJET, 3(1), 100-111.
51. Pastırmacı, E. (2011). 7. sınıf öğrencilerinin iş ve enerji konusundaki alternatif fikirlerinin belirlenmesi ve kavramsal gelişimlerinin incelenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Balıkesir Üniversitesi.
52. Prasitpong, S., & Chitaree, R. (2009). What Thai students think about directions and types of frictional forces. International Conference on Physics Education, 1263, 66-69.
53. Ramesh, M., Victor, S. R., & Nagaraju, M. T. V. (2020). Misconceptions in certain science concepts among tribal students. An International Bilingual Peer Reviewed Refereed Research Journal, 10(40), 24-28.
54. Siverton, M. L. (1993). Transforming ideas for teaching and learning science. Washington, DC: US Department of Education.
55. Slavin, R. E., Lake, C., Hanley, P., & Thurston, A. (2014). Experimental evaluations of elementary science programs: A best‐evidence synthesis. Journal of Research in Science Teaching, 51(7), 870-901.
56. Sözen, M., & Bolat, M. (2014).11–18 Yaş öğrencilerin ses hızı ile ilgili sahip oldukları kavram yanılgılarının belirlenmesi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi,33(2), 505-523.
57. Şaşmaz Ören, F., Karatekin, P., Erdem, Ş. ve Ormancı, Ü. (2012). Öğretmen adaylarının bitkilerde solunum-fotosentez konusundaki bilgi düzeylerinin kavram karikatürleriyle belirlenmesi ve farklı değişkenlere göre analizi. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 13 (3), 155-174.
58. Taşkın, T., & Moğol, S. (2017). Fizik eğitiminde yaratıcı drama yöntemine bir örnek: sürtünme kuvveti. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 11(1), 198-221.
59. Tavukçuoğlu, E. (2018). Lise öğrencilerinin sürtünme kuvveti, ivme ve eylemsizlik kavramlarıyla ilgili bilişsel yapılarının araştırılması (Yüksek Lisans Tezi). Hacettepe Üniversitesi.
60. Uyanık, G. & Dindar, H. (2016). İlkokul dördüncü sınıf fen bilimleri dersinde kavramsal değişim metinlerinin kavram yanılgılarının giderilmesine etkisi. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 36 (2), 349-374.
61. Uygun, N. & Saraç, E. (2020). Sınıf öğretmeni adaylarının ölçme ve değerlendirme tekniklerine yönelik tercihlerinin ders planları ile incelenmesi. Uluslararası Eğitim Araştırmacıları Dergisi, 3(2), 199-212.
62. Vadnere, R. V., & Joshi, P. P. (2009). On analysis of the perceptions of standard 12 students regarding a physics concept using techniques of quantum mechanics. Physics Education, 25(4), 279-290.
63. van Riesen, S. A. N., Gijlers, H., Anjewierden, A., & de Jong, T. (2018). The influence of prior knowledge on experiment design guidance in a science inquiry context. International Journal of Science Education, 40(11), 1327-1344.
64. Yeltekin-Atar, B. Ş. , Aykutlu, I., & Bayrak, C. (2021). Türkiye’de son 10 yılda fizik eğitiminde kavram yanılgılarıyla ilgili yapılan çalışmaların değerlendirilmesi. Atatürk Üniversitesi Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi Dergisi, 42, 304-323. Doi: 10.33418/ataunikkefd.831817
65. Yılmaz, M. M. (2015). 8. sınıf öğrencilerinin ses konusundaki kavramlarla ilgili alternatif fikirlerinin incelenmesi (Yüksek Lisans Tezi).Balıkesir Üniversitesi.