Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının “Enerji” Kavramına İlişkin Bilişsel Yapılarının ve Kavram Yanılgılarının Belirlenmesi

Öz

Yaşamsal faaliyetlerle doğrudan ilişkili kavramlardan biri olan “Enerji” kavramı, artan teknoloji, sanayileşme ve nüfus ile beraber gün geçtikçe daha fazla önem kazanmaktadır. Bu nedenle, ilköğretim, ortaöğretim ve yükseköğretim programlarında öğrenilen "Enerji" kavramı, hem soyut hem de disiplinler arası bir kavram olduğu için fen eğitiminde ayrıcalıklı bir yere sahiptir. Bu araştırmanın amacı, fen bilgisi öğretmen adaylarının “Enerji” kavramına ilişkin bilişsel yapılarını ortaya koymak ve kavram yanılgılarını belirlemektir. Çalışmada nitel araştırma yöntemi kullanılmıştır. Araştırmaya, 2018-2019 öğretim yılında bir devlet üniversitesinin eğitim fakültesi fen bilgisi öğretmenliğinin üçüncü ve dördüncü sınıfında öğrenim gören 95 öğretmen adayı katılmıştır. Veriler, kelime ilişkilendirme testi (KİT) ve çizme-yazma tekniği kullanılarak toplanmıştır. Veriler, içerik analizi yapılarak kategorilerine ayrılmıştır. Fen bilgisi öğretmen adaylarının “Enerji” kavramı konusundaki bilişsel yapılarını açıklayan model Vue programı ile hazırlanmıştır. Analiz sonucunda, öğretmen adaylarının “Enerji” kavramı ile ilgili kavramsal yapılarının analizinde kelime ilişkilendirme testinden 7 kategori oluşturulmuştur. Bu bağlamda, öğretmen adaylarının bilişsel yapılarının “Enerji türleri”,“Enerji kavramını çağrıştıran bilimsel terimler” ve “Enerji kaynakları” kategorilerinde yoğunlaştığı tespit edilmiştir. Ayrıca çalışmada elde edilen verilerde öğretmen adaylarının “Enerji” kavramı konusunda kavram yanılgılarına sahip oldukları belirlenmiştir. Öğretmen adaylarında tespit edilen, kavram yanılgılarının bazıları; “Potansiyel, kinetik ve mekanik olmak üzere 3 çeşit enerji türü vardır.”,“Sadece canlıların enerjisi vardır.” şeklindedir.

Anahtar Kelimeler

• Enerji
• Bilişsel yapı
• Kelime ilişkilendirme testi
• Çizme-yazma tekniği
• Kavram yanılgısı

Determination of Cognitive Structures and Misconceptions of Pre-service Science Teachers’ Regarding the Concept of "Energy"

Öz

The concept of energy, which is one of the concepts directly related to vital activities, increases importance day by day with the increasing technology, industrialization and population. For this reason, the concept of energy learned in primary, secondary and higher education programs has a privileged place in science education since it is both an abstract and interdisciplinary concept.The aim of this study is to reveal the cognitive structures and to determine misconceptions of pre-service teachers related to the concept of energy. Qualitative research method was used in the study.The research was carried out with 95 pre-service teachers studying in the 3th and 4th grade of the faculty of education, science education program of a public university in 2018-2019. Word association test and drawing-writing technique were used to collect data.The data are categorized according to content analysis. The model of the pre-service teachers' cognitive structures on the concept of energy was prepared with the Vue program. Results shows that 7 categories were created from the word association test in the conceptual structures of pre-service science teachers regarding the concept of energy. In this context, it has been determined that the cognitive structures of pre-service science teachers are concentrated in the "Energy types", “Scientific terms that evoke the concept of energy” and "Energy sources" categories. In addition, with the data obtained in the study, it was determined that pre-service teachers had misconceptions about the concept of energy. Some of the misconceptions detected in pre-service science teachers are; There are three types of energy: potential, kinetic and mechanical, Only living things have energy.

Anahtar Kelimeler

• Energy
• Cognitive structure
• Word association test
• Drawing-writing technique
• Misconception

Kaynakça

1. Bahar, M. (2003). Biyoloji eğitiminde kavram yanılgıları ve kavram değişim stratejileri. Kuram ve Uygulamada Eğitim Bilimleri, 3(1), 27- 64.
2. Bahar, M. & Özatlı, S. (2003). Kelime İletişim Testi Yöntemi ile Lise 1. Sınıf Öğrencilerinin Canlıların Temel Bileşenleri Konusundaki Bilişsel Yapılarının Araştırılması, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, (5), 75-85.
3. Baki, A. (1999). Cebirle İlgili İşlem Yanılgılarının Değerlendirilmesi. In III. Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu. M.E.B. ÖYGM (pp: 46 – 49).
4. Balbağ, M. Z. (2018). Fen Bilgisi öğretmen adaylarının hız ve sürat kavramlarına ilişkin bilişsel yapıları: Kelime ilişkilendirme testi (KİT) uygulaması. Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi. Issue (33),38-48.
5. Cardellini, L. & Bahar, M. (2000). Monitoring the learning of chemistry through word association tests. Australian Chemistry Research Book, 19, 59- 69.
6. Chi, M. & Roscoe, R. (2002). The processes and challenges of conceptual change. [Electronic version]. Behavioral Science. 2, 3-27.
7. Creswell, J. W. (2007). Qualitative inquiry & research design: Choosing among five approaches ( 2. Baskı). USA: SAGE Publications.
8. Çakır, S.Ö. & Yürük, N. (1999). Oksijenli ve Oksijensiz Solunum Konusunda Kavram Yanılgıları Teşhis Testinin Geliştirilmesi ve Uygulanması. III. Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu. M.E.B. ÖYGM.

9. Çardak, O. (2009). The determination of the knowledge level of science students on energy flow through a word association test. Energy Education Science and Technology Part B: Social and Educational Studies, 1(3): 139-155.
10. Çetin, G., Özarslan, M., Isık, E., & Eser, H. (2013). Students’ views about health concept by drawing and writing technique. Energy Education Science and Technology, Part B, 5 (1), 597-606.
11. Çoban, G., Aktamış, H. & Ergin,Ö. ( 2007). İlköğretim 8. sınıf öğrencilerinin enerjiyle ilgili görüşleri . Kastamonu Eğitim Dergisi, 15(1), 175-184.
12. Domenech, JL., Gil, D., Gras, A., Guisasola, J., Martinez, J., Salinas, J., Trumber, R., Valdes, P. & Vilches, A. (2007). Teaching of energy issues: a debate proposal for a global reorientation, Physics Education, 16, 43-64.
13. Duit,R. (1984). Learning the energy concept in school-empirical results from the Philippines and West Germany. Physics Education, 19, 59–66.
14. Ekici, G. & Kurt, H. (2014). Öğretmen adaylarının “Aids” kavramı konusundaki bilişsel yapıları: Bağımsız kelime ilişkilendirme testi örneği. Türkiye Sosyal Araştırmalar Dergisi, 3, 267-306.
15. Ercan, F. & Taşdere, A. (2010). Kelime ilişkilendirme testi aracılığıyla bilişsel yapının ve kavramsal değişimin gözlenmesi. Türk Fen Eğitimi Dergisi (TÜFED), 7(2).
16. Goldring, H. & Osborne, J.(1994). Students' difficulties with energy and related concepts. Physics education 29 (1),26-32.
17. Güven, G & Sülün, Y. Investigation of the Effect of the Interdisciplinary Instructional Approach on Pre-service Science Teachers’ Cognitive Structure about the Concept of Energy. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi (EFMED) 12, (1) 249-281.
18. Gussarsky, E., & Gorodetsky, M. (1990). On the concept “chemical equilibrium: the associative framework. Journal of Research in Science Teaching, 27 (3), 197204.
19. Gülçiçek, Ç. & Yağbasan, R. (2004). Basit sarkaç sisteminde mekanik enerjinin korunumu konusunda öğrencilerin kavram yanılgıları. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 24(3), 23-38.
20. Hruschka, D.J., Schwartz, D., St.John, D.C., Picone-Decaro, E., Jenkins, R.A., & Carey, J.W. (2004). Reliability in coding open-ended data: Lessons learned from HIV behavioral research. Field Methods, 16 (3), 307-331.
21. Karaca, G., & Göktan, S.Ö. (2007). Ortaöğretim Kimya 10 Ders Kitabı. Ankara: Paşa Yayıncılık.
22. Kaya, E. (2017). Biyoloji öğretmen adaylarının “enzim” konusundaki bilişsel yapıları (Erzurum Örneği). Ekev Akademi Dergisi, 21 (72).
23. Kostova, Z., & Radoynovska, B. (2008). Word association test for studying conceptual structures of teachers and students. Bulgarian Journal of Science and Education Policy, 2 (2), 209-231.
24. Köse, S., Bağ, H., Sürücü, A. & Uçak, E., Prospective science teacher’ about energy, International Journal of Environmental and Science Education, 1, (2) 141-152.
25. Köseoğlu, F. & Bayır, E. (2011). Kelime ilişkilendirme test yöntemiyle kimya öğretmen adaylarının gravimetrik analize ilişkin bilişsel yapılarının incelenmesi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 1 (1), 107-125.
26. Kruger,C. (1990). Some primary teachers’s ideas about energy. Physicis Education 25, 86-91.
27. Kurnaz, M.A. (2007). Enerji kavramının üniversite 1. sınıf seviyesinde öğrenim durumlarının analizi. Yüksek lisans tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü: Trabzon.
28. Kurt, H. (2013). Biology student teachers’ cognitive structure about “Living thing". Educational Research and Reviews, 8 (12), 871-880.
29. Kurt, H., Ekici, G., Aktaş, M. & Aksu, Ö. (2013). Determining biology student teachers’ cognitive structure on the concept of “diffusion” through the free word association test and the drawing-writing Technique. International Education Studies, 6(9), 187-206.
30. Lichtman, M. (2010). Qualitative research in education. Los Angeles: Sage Publications, Inc.
31. Liu, X., Ebenezer, J. & Fraser, D. M., Structural characteristics of university engineering students’ conceptions of energy, Journal of Research in Science Teaching, 39, (5), 423-441.
32. Miles, M.B., & Huberman, A.M. (1994). Qualitative data analysis. Thousand Oaks, CA: Sage.
33. Nakiboglu, C. (2008). Using word associations for assessing non-major science students’ knowledge structure before and after general chemistry instruction: the case of atomic structure. Chemistry Education Research and Practice, 9 (4), 309-322.
34. Nartgün, Z. (2006). Fen ve Teknoloji Öğretiminde Ölçme ve Değerlendirme. Bahar, M. (Ed), Fen ve Teknoloji Öğretimi. Ankara: Pegema Yayıncılık.
35. Nussbaum, J. & Novick, S. (1982). Alternative frameworks, conceptual conflict and accommodation: Toward a principled teaching strategy. Instructional science.
36. Nyachwayaa, J.M., Mohameda, A.R., Roehriga, G.H., Woodb, N.B., Kernc, A.L .& Schneiderd,J.L.(2011).The development of an open ended drawing tool: Analternative diagnostic tool for assessing students’ understanding of the particulate nature of matter.Chemistry Education Research and Practice, 12(2),121-132.
37. Opitz, S. T., Harms, U., Neumann, K., Kowalzik, K. & Frank, A. (2015). Students’ energy concepts at the transition between primary and secondary school. Research in Science Education, 45(5), 691-715.
38. Özden, M. (2009). Primary student teachers’ ideas of atoms and molecules: Using drawings. Education, 129(4), 635-642.
39. Patrick, P. G. & Tunnicliffe, S. D. (2010). Science teachers’ drawings of what is inside the human body. Journal of Biological Education, 44(2), 81-87.
40. Pluhar, Z.F.,Piko,B.F.,Kovacs, S. & Uzzoli, A. (2009). Air pollution is bad for my health: Hungarian children’s knowledge of the role of environment in health and disease. Health & Place, 15, 239-246.
41. Reiss, M. J., & Tunnicliffe, S.D. (2001). Students’ understandings of human organs and organ systems. Research in Science Education, 31, 383-399.
42. Roberts, P., & Priest, H. (2006). Reliability and validity in research. Nursing Standard, 20, 41-45.
43. Sağdıç, D., Bulut, Ö., Korkmaz, S., Börü, S., Öztürk, E., & Cavak, Ş. (2007). Ortaöğretim 10. Sınıf Biyoloji. (2. Baskı), Ankara: MEB. Yayınları.
44. Shavelson, R. J. (1974). Methods for examining representations of a subject‐matter structure in a student's memory. Journal of Research in Science Teaching, 11(3), 231-249.
45. Skelly, K.M., & Hall, D. (1993). The development and validation of a categorization of sources of misconceptions in chemistry. Paper presented at the Third International Seminar on Misconceptions and Educational Strategies in science and Mathematics, Ithaca.
46. Smith,K.J. & Metz, P.A. (1996). Evaluating student Understanding of Solution Chemistry Through Microscopic Representations.Journal of Chemical Education. 73 (3), 233-235.
47. Solomon, J. (1982). How children learn about energy or does the first law come first?. School Science Review, 63(224), 415-422.
48. Stavridou,H.,Solomonidou,C. (1998). Conceptual reorganization and the construction of the chemical reaction concept during secondary education. International journal of science.
49. Stylianidou, F. (2002). Analysis of science textbook pictures about energy and pupils' readings of them. International Journal of Science Education,
50. Stylianidou, F., Ormerod, F., & Ogborn, J. (2002). Analysis of science textbook pictures about energy and pupils’ readings of them. International Journal of Science Education, 24(3), 257-283.
51. Şimşek, M. (2013). Sosyal bilgiler öğretmen adaylarının coğrafi bilgi sistemleri (CBS) konusundaki bilişsel yapılarının ve alternatif kavramlarının kelime ilişkilendirmesi testi ile belirlenmesi. 4. Ulusal İlköğretim Bölümleri Öğrenci Kongresi, 8-9 Kasım 2013 Nevşehir Üniversitesi, Nevşehir.
52. Tavşancıl, E., & Aslan, E. (2001). İçerik analizi ve uygulama örnekleri. Epsilon Yayınları: İstanbul.
53. Thomas, G. V., & Silk, A. Μ. J. (1990). An introduction to the psychology of children’s drawings. Hemel Hemstead, UK: Harvester Wheatsheaf.
54. Toman, U., & Cimer, O. S. (2011). Enerji Kavramının Farklı Öğrenim Seviyelerinde 1 Öğrenilme Durumunun Araştırılması. Bayburt Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 6, (I-II),23.
55. Toman, U., Karatas, O. F., & Cimer, O. S. (2016). Development and implementation of a standard test to diagnose misconceptions about energy and related concepts: The beginning. Bayburt Egitim Fakultesi Dergisi, 8(1), 116-134.
56. Trumper, R. A. (1998). Longitudinal study of physics students’ conceptions on energy in pre-service training for high school teachers. Journal of Science Education Technology, 7(4), 311-318.
57. Trefil, J., & Hazen, R.M. (2004). Physics matters: an intraduction to conceptual physics. Wiley, New York.
58. Tsai, C. C., & Huang, C. M. (2002). Exploring students' cognitive structures in learning science: a review of relevant methods. Journal of Biological Education, 36(4), 163-169.
59. Uyduran, G. (2019). Ortaokul Öğrencilerinin “Enerji” Konusundaki Bilişsel Yapılarının Kelime İlişkilendirme Testi (Kit) Yoluyla İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Ömer Halisdemir Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Niğde.
60. Watt, D.,M. (1983). Some alternative view of energy. Physics Education, 18 , 213-217.
61. Yağbasan, R. & Gülçiçek, Ç. (2003). Fen öğretiminde kavram yanılgılarının karakteristiklerinin tanımlanması. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi ,(1) 13.
62. Yayla, R. G., & Eyceyurt, G. (2011). Mental models of pre-service science teachers about basic concepts in chemistry. Western Anatolia Journal of Educational Sciences, 285-294.
63. Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2016). Soysal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Ankara: Seçkin Yayıncılık.
64. Yıldırım, T., Önal, N., Büyük, U. (2019). Sekizinci sınıf öğrencilerinin yenilenebilir enerji kaynaklarına ilişkin algılarının bilim karikatürleri aracılığıyla incelenmesi. Kuramsal Eğitimbilim Dergisi, 12(1), 342-368.
65. Yuenyong, C., & Yuenyong, J. (2007). Grade 1 to 6 Thai Students’ existing ideas about energy. Science Education International, 18(4), 289-298.
66. Yürümezoğlu, K., Ayaz, S. & Çökelez, A. (2009). Grade 7-9 students’ perceptions of energy and related concepts. Necatibey Faculty of Education Electronic Journal of Science and Mathematics Education, 3(2), 52-73.