Entropi kavramına bütüncül bir bakış açısıyla geliştirilen "Üçayak yaklaşımı"nın lise öğrencilerinin anlama düzeyine etkisinin incelenmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, FEN VE MATEMATİK ALANLAR EĞİTİMİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: FARUK AKBULUT

Danışman: YÜKSEL ALTUN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Entropi kavramı için günümüze kadar bilim insanları tarafından birçok açıklama getirilmeye çalışılmış, fakat özellikle entropinin tanımlanmasında kullanılan bazı yaklaşım ve düzensizlik gibi metaforlar lise ve üniversite düzeyinde öğrencilerin kafa karışıklığı yaşamasına neden olmuştur. Bu yüzden termodinamik kavramlar özellikle de entropi öğrencilerimiz tarafından anlaşılmaz bulunmuştur. Her ne kadar birçok yayın kuruluşu 2013 itibari ile yeni kitap baskılarında düzensizlik kavramını kullanmasalar da yapılan bazı araştırmalarda (Haglund vd., 2015) düzensizliğin yine en fazla tercih edilen kavram olduğu görülmektedir. Bunun yanında oldukça soyut olması ve kavrama zorluğu nedeniyle gizemli bir kavram olan entropinin açıklanmasında düzensizliğe alternatif olarak çeşitli metafor ve yaklaşımlar geliştirilmiştir (Leff, 1996; Styer, 2000; Lambert, 2011 vd.). Fakat bu yaklaşımların birçoğunda entropinin makroskopik doğası görmezden gelinmiş ve bunun sonucunda entropinin öğretimi aşamasında çeşitli zorluklarla karşılaşılmıştır. Bu amaçla, bu çalışmada termodinamik ve istatiksel yaklaşımın öğrencilere nasıl anlatılacağı ile ilgili zorluğun ve düzensizlik temelinde yaşanılan karmaşanın üstesinden gelebilmek amacıyla "Üçayak Yaklaşımı" geliştirilmiştir. Araştırmanın modeli olarak öncelikle araştırmaya bir olguyu incelemek amacıyla veriler toplanarak başlanmış ve nitel verilerden elde edilen sonuçların analiz edilmesiyle de yeni bir öğretim yaklaşımı geliştirilmiştir. Araştırmanın nicel veri toplama sürecinde ise bu yaklaşımın etkililiği yarı deneysel desen modeli ve SPSS21 programı kullanılarak araştırılmıştır. Ayrıca araştırma problemi ile ilgili daha bütüncül anlayış geliştirebilmek ve nicel verilerin daha iyi anlaşılabilmesi için uygulama araştırması nitel araştırma ile desteklenmiştir. Bu bağlamda buluş yaklaşımına ilişkin veriler araştırmanın nitel boyutunu oluşturmuştur. Araştırma nitel süreçle başlayıp nicel süreçle devam eden ve daha sonra karma desen kullanılmasıyla sonlandırılmıştır. Bu durum yapılan araştırmanın çok aşamalı desen olduğunu göstermektedir. Araştırmanın örneklem grubu, kontrol grubu 15 ve deney grubu 19 öğrenciden oluşmaktadır. Öğrenciler özellikle entropi kavramı başta olmak üzere diğer termodinamik kavramlar ve bunlar arasındaki ilişkilere odaklanan etkinliklere dâhil edilmiştir. Nicel araştırma sürecinin sonunda, deney ve kontrol grubundaki öğrencilerin sontest KEBT arasında ve yine deney grubunun öntest-sontest başarı puanları arasında deney grubu lehine anlamlı bir farklılık oluşmuştur. Bununla beraber Üçayak Yaklaşımının nitel boyutunda buluş yoluyla öğrenmeden elde edilen veriler incelendiğinde öğrencilerin tahmin aşamasına göre kabul edilebilir cevaplarında önemli bir artış yaşandığı, dolayısıyla termodinamik kavram ve yasaların anlaşılmasında amaçlanan öğretim hedeflerine büyük oranda ulaşıldığı sonucuna varılmıştır. Diğer taraftan entropinin tanımlanmasına yönelik mevcut tanımlarda çoğunlukla mikroskobik odaklı yaklaşımların benimsenmesinden dolayı entropinin makroskopik doğası görmezden gelinmiş ve nihayetinde entropi anlaşılmaz bir kavram olarak hafızalarda yer etmiştir. Bilim eğitiminde yaşanılan bu zorluk dile getirilmesine rağmen (Baierlein, 1994; Kozliak, 2004) geçen süre içerisinde bu problemin üstesinden gelebilecek türden bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bununla beraber enerji ve olasılık entropinin açıklanmasında olmazsa olmaz kavramlar olarak belirtilmiştir (Lambert, 2006). Neticede entropi öğretimini sistematize edebilme amaçlı geliştirilen Üçayak Yaklaşımından elde edilen veriler ışığında entropi ile amaçlanan öğretim hedeflerinin özünü yansıtan alternatif bir entropi tanımı geliştirilmiştir. Buna göre "Entropi; kullanılamayan enerjinin veya enerji dağılımının olasılıklı bir ölçüsüdür'' olarak yeniden tanımlanmıştır. Sonuç olarak bu çalışmada entropi kavramı bilim eğitiminde kapsamlı bir şekilde incelenmiş ve öğretim hedeflerine uygun alternatif bir öğretim yaklaşımı ve entropi tanımı geliştirilerek bu alanla ilgili yaşanılan karmaşanın üstesinden gelmek amaçlanmıştır.