Fızık öğretmen adaylarının termodinamiğin birinci yasası çerçevesinde ısı, iş ve iç enerji ile ilgili kavramsal zorlukları


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Fizik Eğitimi Bilim Dalı , Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: BENGÜ KANDEMİR ATASEVER

Danışman: Şebnem İnğeç

Özet:

Bu çalışmada fizik öğretmen adaylarının termodinamiğin birinci yasası kapsamında ısı, iş ve iç enerji kavramları hakkındaki kavramsal zorlukları incelenmiştir. Araştırmanın çalışma grubu bir devlet üniversitesinde fizik eğitimi anabilim dalında termodinamik dersi alan ya da almakta olan toplam 133 (94 kadın, 39 erkek) öğretmen adayından oluşmuştur. Araştırma, eğitim alanında yaşanan deneyimleri ve olguları daha derinlemesine tanıma fırsatı tanıyan nitel araştırma yaklaşımı çerçevesinde gerçekleştirilmiştir. Araştırmada amaç doğrultusunda iki veri toplama aracı kullanılmıştır. Veri toplama araçlarından biri Meltzer (2004) tarafından geliştirilen diagnostik sorulardır. Toplam 3 seçmeli sorudan oluşan bu ölme aracında; öğretmen adaylarına başlangıç ve bitiş noktaları aynı olan iki farklı süreç verilmiş, termodinamiğin birinci yasası çerçevesinde bu iki ayrı süreçte “yapılan iş”, “soğurulan ısı”

ve “enerji değişimi” sorgulanmış, birbirlerine kıyas yaparak yorum yapmaları istenmiştir. Yorumlar yazılı olarak alınmıştır. İkinci veri toplama aracı olarak yarı yapılandırılmış görüşmeler kullanılmıştır. Görüşme soruları olarak veri toplama aracı olan diagnostik sorular kullanılmıştır. Yazılı olarak verdikleri cevaplar katılımcılara bir kez daha yöneltilmiştir. Bu sorular formal bir şekilde soru – cevap şeklinde yürütülmüştür. Nitel veriler açık uçlu verileri destelemek amaçlı kullanılmıştır. Açık uçlu olan diagnostik sorular ve yarı yapılandırılmış görüşmeler yoluyla veri toplama aşamalarının tamamlanmasının ardından tüm veri setleri bir araya getirilmiştir. Veriler içerik analiz türlerinden kategorisel analiz ve frekans analizi teknikleri kullanılarak çözümlenmiştir. İçerik analizi kapsamında verilerin kodlanması, temaların bulunması, kodlara ve temalara göre verilerin düzenlenmesi ve tanımlanması, bulguların yorumlanması aşamaları izlenmiştir. Verilerin analizi sonucunda ulaşılan bulgulara göre; fizik öğretmen adaylarının termodinamiğin birinci yasasını bildiklerini ama grafik okumakta zorlandıkları ya da termodinamiğin birinci yasasını bildiklerini ama formül kullanmadan yorumlayamadıkları ya da formüllerin ne anlama geldiğini bilmedikleri gibi kavramsal düzeyde zorlukların yaşandığı tespit edilmiştir. Öğretmen adaylarının termodinamiğin birinci yasası çerçevesinde işi P-V grafiğinde “eğri altında kalan alan” olarak yorumlamada zorlandıkları görülmüştür. Ayrıca öğretmen adaylarının azımsanmayacak bir kısmının işin süreçten bağımsız olduğuna yönelik yani sadece başlangıç ve bitiş durumlarına bağlı olduğu fikrine sahip oldukları tespit edilmiştir. Fizik öğretmen adaylarında ısının da süreçten bağımsız olduğu inancına sahip oldukları belirlenmiştir. Bir diğer zorluk ise enerji/iç enerji değişimi ile ilgili olarak “sürekli artan enerji değimi vardır” inancıdır. Ulaşılan bu sonuçlar alan yazın ile karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır. Araştırma sonuçları kapsamında çeşitli önerilerde bulunulmuştur. Öğretmen adaylarının termodinamiğin birinci yasası çerçevesinde işi P-V grafiğinde “eğri altında kalan alan” olarak yorumlamada zorlandıkları, azımsanmayacak bir kısmının da işin süreçten bağımsız olduğuna yönelik yani işin sadece başlangıç ve bitiş durumlarına bağlı olduğu fikrinde bulundukları tespit edilmiştir. Benzer zorluğun ısı kavramında da yaşandığı görülmüştür. Katılımcıların ısının da iş gibi süreçten bağımsız olduğu inancında oldukları belirlenmiştir. Bir diğer zorluk ise enerji/iç enerji değişimi ile ilgili olarak “sürekli artan enerji değimi vardır” inancıdır. Ulaşılan bu sonuçlar alan yazın ile karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır. Araştırma sonuçları kapsamında çeşitli önerilerde bulunulmuştur

Anahtar Kelimeler : Fizik Eğitimi, Kavramsal Zorlanma, Termodinamiğin Birinci Yasası