Alternative to Traditional Physics Instruction: Effectiveness of Conceptual Physics Approach

Arastırmanın Alt Yapısı: Yapılandırmacı eğitim, öğrencilerin sahip olduğu ön bilgilerin kendi öğrenmeleri üzerindeki önemini vurgulamaktadır. Sınıf ortamına getirilen bilimsel konulardaki ön bilgiler, yeni bilimsel kavram ve prensiplerin doğru bir sekilde öğrenilmesini etkilemektedir. Öğrencilerin sahip olduğu kavram yanılgılarını ortadan kaldırmak ve anlamlı öğrenmeyi gerçeklestirmek için çesitli öğretim stratejileri gelistirilmistir. Bunlardan bir tanesi kavramsal değisim yaklasımıdır. Kavramsal değisim yaklasımı ilk defa Posner, Strike, Hewson ve Gertzog tarafından ortaya atılmıstır. Roth, kavramsal değisim metnini, Hynd ve Alvermann ise çürütme metnini gelistirmislerdir. Yapılan çalısmalar, ilköğretim, ortaöğretim veya kolej gibi az öğrenci sayısına sahip sınıflar için, sınıf odaklı kavramsal yaklasımının etkili olduğunu belirtmektedir. Sınıf odaklı kavramsal yaklasım, sınıf içerisinde öğretmen-öğrenci ve öğrenci-öğrenci etkilesimini ön plana çıkartarak kavramsal değisimi sağlamaktadır. 1982’de Millikan Lecture Ödülü’nü alan Paul G. Hewitt, sınıf odaklı kavramsal yaklasım için Kavramsal Fizik Yaklasımı’nı önermistir. Kavramsal Fizik; • Kavramların üzerine vurgular yaparak, gündelik hayattan örnekler vererek temel fikrin anlatılmasını, • Matematiksel esitliklerin öncelikle kavramlar arasındaki iliskileri ön plana çıkaracak sekilde kullanılmasını, öğrencilerin kritik düsünme becerilerinin gelistirilmesini, sayısal uygulamaların ise en son asamada gerçeklestirilmesini, • Yerleri geldikçe fizik konularının teknolojideki uygulamalarından bahsedilmesini, böylelikle toplumun bilim ve teknolojiye karsı olumlu tutumlar gelistirmesini sağlamayı hedeflemektedir. Arastırmanın Amacı: Çalısmada Paul G. Hewitt’in Kavramsal Fizik hakkındaki düsünceleri ön plana çıkarılarak, kavramsal fizik dersi gelistirildi. Çalısmanın amacı, Kavramsal Fizik Yaklasımı’nın Ankara’nın Çankaya ilçesinde bulunan 9. sınıf özel okul öğrencilerinin basit elektrik devreleri konusundaki basarılarına ve tutumlarına etkisini incelemektir. Arastırmanın Yöntemi: Çalısmanın evrenini Ankara’nın Çankaya ilçesinde bulunan ve fizik dersini İngilizce olarak öğrenen tüm 9. sınıf özel okul öğrencileri olusturmaktadır. Bölgede bu sartları tasıyan dört özel okul, 33 sınıf ve yaklasık 660 öğrenci bulunmaktadır. Çalısmadaki örneklem, arastırmacılara uygunluklara göre bu okullardan bir tanesinde bulunan dört sınıftaki 73 öğrenci olarak belirlendi. Örneklem evrenin yaklasık % 11’ini olusturmaktadır. Çalısma iki fizik öğretmeni ve her öğretmenin birer adet deney ve kontrol grubu olmak üzere toplam dört sınıfta gerçeklestirildi. Öğrencilerin basit elektrik devreleri konusundaki basarılarını ölçmek için Fizik Basarı Testi (ACT) ve basit elektrik devreleri konusuna karsı olan tutumlarını belirlemek için Fizik Tutum Ölçeği (ATS) kullanıldı. Kavramsal fizik hedefleri doğrultusunda çesitli öğretim materyalleri (Hedefler, test belirtke tablosu, kavram yanılgısı-aktivite tablosu, kavramsal fizik-hedefler tablosu, kavramsal fizik ders notları, gösterimler, öğretmenler için metot-uygulama rehberi) gelistirildi. Ölçüm araçları ve materyallerin geçerlilik ve güvenilirlikleri kontrol edildi. Tüm materyaller bir öğretim görevlisi, bir arastırma görevlisi ve iki fizik öğretmeni tarafından incelendi. Uygulayıcı öğretmenler metotlar konusunda eğitildi. Cronbach alfa değerlerleri, basarı son-testi için 0.72, tutum son-testi için ise 0.94 olarak bulundu. Çalısma ACT ve ATS‘lerin ön-test olarak uygulanması ile basladı. İki sınıfta basit elektrik devreleri konusu, Kavramsal Fizik Yaklasımı ile diğer iki sınıfta ise aynı konu Geleneksel Öğretim Yöntemi ile anlatıldı. Deney gruplarında kavramsal fiziğin öğretim amaçları dikkate alınarak kavramlar üzerinde duruldu; asetat çizimleri, gösteriler, deneyler, analojiler, sınıf içi tartısmalar yaptırılarak gündelik hayattan örnekler verildi. Formüller öncelikle kavramlar arasındaki iliskileri açığa çıkarmak için anlamlı birer rehber olarak ele alındı. Matematiksel uygulamalar ise en son asamada gerçeklestirildi. Yeri ve zamanı geldikçe basit elektrik devreleri konusunun teknolojideki uygulamalarından bahsedildi. Kontrol gruplarında ise öğretim tamamen öğretmene bırakıldı. Öğretmenler kavramların tanımlarını tahtaya yazarak konuyu anlattılar ve daha sonra örnek soruların çözümlerini tahta üzerinde gerçeklestirdiler. Kontrol gruplarında, deney grupları için hazırlanılan aktivitelerin hiçbir tanesi kullanılmadı. Üç haftalık bir uygulama sonunda, ACT ve ATS tekrar sontest olarak uygulandı. Eksik veri analizinden sonra betimsel istatistik değerleri hesaplandı. Yordamsal istatistik sayıtlıları doğrulandıktan sonra da MANCOVA analizi yapıldı. Arastırmanın Bulgu ve Sonuçları: Betimsel istatistik sonuçlarına göre Kavramsal Fizik Yaklasımı öğrencilerin ACT basarı ortalamalarını, toplam 25 puan üzerinden 5.39 puan arttırırken, Geleneksel Öğretim Yöntemi yalnızca 1.15 puan arttırdı. Aynı sekilde Kavramsal Fizik Yaklasımı deney grubu öğrencilerinin ATS ortalamalarını toplam 120 puan üzerinden, 6.68 puan arttırırken, Geleneksel Öğretim Yöntemi kontrol grubu öğrencilerinin ATS ortalamalarının 5.17 puan düsmesine neden oldu. Değiskenler arasında iliski analizi yapıldığında, öğrencilerin basit elektrik devreleri konusundaki ön bilgilerinin, son-test basarı puanlarını etkilediği tespit edildi. Öğrencilerin cinsiyet ve ön-test puanları arasındaki iliski ile cinsiyet ve son-test puanları arasındaki iliski incelendiğinde, Kavramsal Fizik Yaklasımı’nın kız öğrencilerin basarılarını arttırmada daha etkili bir yaklasım olduğu sonucuna ulasıldı. MANCOVA ve devamında gerçeklestirilen ANCOVA analizlerinin sonuçları Kavramsal Fizik Yaklasımı’nın öğrencilerin basit elektrik devreleri konusundaki basarı ve tutumlarını, Geleneksel Öğretim Yöntemi’ne göre anlamlı bir sekilde arttırdığını gösterdi. Arastırmanın Yargı ve Önerileri: Yapılan alan taramalarında su ana kadar Kavramsal Fizik Yaklasımı’nın öğrencilerin basarı ve tutumlarına etkisini sayısal ve

Geleneksel Fizik Öğretimine Alternatif Yaklaşım: Kavramsal Fizik Yaklaşımı’nın Etkililiği

Background of Study: It is widely accepted that students’ pre-existing conceptions about the scientific phenomena affect their learning of accurate scientific principles. A conceptual approach promotes meaningful learning in students regarding science concepts. Purpose of Study: The primary purpose of this study was to compare the relative effectiveness of a conceptual approach to physics and traditional teaching for ninth grade, private high school students’ understanding of and attitudes toward simple electricity. Methods: The population of the study consists of all ninth grade private high school students who study science courses in English in the Çankaya district of Ankara in Turkey. There were four high schools, with 33 classes and 660 students, satisfying this condition in the district. We chose one school and four classes, comprising 73 ninth grade students. The students in the sample correspond to approximately 11 % of the students in the population. For a conceptual physics approach, we adapted Paul G. Hewitt’s ideas about conceptual physics to high school physics instruction in simple electricity. For the study, various learning materials were prepared with a conceptual physics approach in mind. Two physics teachers and their four classes were enrolled in the study. Each teacher had two classes; one was assigned as an experimental group and the other was assigned as control group. Two groups of students (N1=34) were instructed with the conceptual physics approach, while the other two groups (N2=33) were instructed by the traditional method. For the study, two measuring tools were used; the Achievement Test about Simple Electricity (ACT) and the Attitude Scale about Simple Electricity (ATS). The ACT and ATS were administered to both experimental and control group students as pre-tests before the instruction and as post-tests after the instruction. The study continued for three weeks; students in both groups completed instruction designed for them. Findings and Results: The main effects of treatments were analyzed by using MANCOVA and follow up ANCOVA techniques. These analyses denoted that the conceptual physics approach led to a better understanding of simple electricity than did the traditional method. Also, the students instructed with the conceptual physics approach developed more positive attitudes than the students instructed according to the traditional method. Conclusions and Recommendations: The conceptual physics approach led to intensive teacher–student and student-student interactions and a larger commitment of instructional time to individual exploration. Hence, conceptual physics enabled students to understand the main concepts and encouraged them to think critically. In conclusion, the conceptual physics approach should be used in physics lessons.

___

  • Brouwer, W. (1984). Problem-posing physics: A conceptual approach. American Journal of Physics, 52(7), 602-607.
  • Chambers, S. K. & Andre, T. (1996). Gender, prior knowledge, interest, and experience in electricity and conceptual change text manipulations in learning about direct current. Journal of Research in Science Teaching, 34(2), 107-123.
  • Chambers, S. K. & Andre, T. (1995). Are conceptual change approaches to learning science effective for everyone? Gender, prior subject matter interest, and learning about electricity. Contemporary Educational Psychology, 20, 377-391.
  • Cohen, J. & Cohen, P. (1983). Applied multiple regression / correlation analysis to the analysis of behavioral Science. New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates.
  • Cunningham, J. & Herr, N. (1994). Hands-on physics activities with real-life applications. United States of America.
  • Hardal, Ö. (2002). The effects of hands-on activities on high school students’ achievement in physics. Unpublished master thesis, Middle East Technical University.
  • Hewitt, P. G. (1999). Conceptual physics (Third edition with expanded technology, the high school physic program teachers’ edition). California: Addison Wesley Longman, Inc.
  • Hewitt, P. G. (1998). Conceptual physics (Eight edition). One Jacob Way, Reading, MA 01867, USA: Addison Wesley Longman, Inc.
  • Hewitt, P. G. (1990). Conceptually speaking: teaching the physics concepts before introducing the formulas. Science Teacher, 55-57.
  • Hewitt, P. G. (1983) Millikan lecture 1982: The missing essential- a conceptual understanding of physics. American Association of Physics Teachers, 51(4), 305-311.
  • Hynd, C. & Alvermann, D. E (1986). The role of refutation text in overcoming difficulty with science concepts. Journal of Reading, 29, 440-446.
  • 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.
  • Posner, G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W., & Gertzog, W. A. (1982). Accommodation of a scientific conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education, 66, 211–227.
  • Robinson, P. (1999). Conceptual physic laboratory manual (Third edition). California: Addison Wesley Longman, Inc.
  • Rosenquist, M. L. & McDermott, L. C. (1987). A conceptual approach to teaching kinematics. American Association of Physics Teachers, 55(5), 407-415.
  • Roth, K. J. (1985). Conceptual Change Learning and student processing of science texts. Paper presented at the annual meeting of American Research Association, Chicago, Illinois. April.
  • Sencar, S. & Eryilmaz, A. (2004). Factors mediating the effect of gender on ninth-grade Turkish students’ misconceptions concerning electric circuit, Journal of Research in Science Teaching, 41(6), 603–616.
  • Sungur, S., Tekkaya, C., & Geban, Ö. (2001). The contribution of conceptual change texts accompanied by concept mapping to students’ understanding of the human circulatory system. School Science and Mathematics, 101: 91-101.
  • Şen, A. I., & Aykutlu, I. (2008). Using concept maps as an alternative evaluation tool for students’ conceptions of electric current. Eğitim Arastırmaları-Eurasion Journal of Educational Research, 31, 75-92.
  • Taber, S. K., Trafford, T., & Quail, T. (2006). Conceptual resources for constructing the concepts of electricity: the role of models, analogies and imagination. Physics Education, 41(2), 155 – 160.
  • Wang, T. & Andre, T. (1991) Conceptual change text versus traditional text and application questions versus no questions in Learning about Electricity. Contemporary Educational Psychology, 16, 103-116.