Page 47 - UFEK2017 Özetler Kitabı

3. ULUSAL FİZİK EĞİTİMİ KONGRESİ BİLDİRİ ÖZETLERİ KİTABI

B35 FİZİK ÖĞRETMEN ADAYLARININ ISI, İŞ VE TERMODİNAMİĞİN BİRİNCİ
YASASI İLE İLGİLİ KAVRAMSAL ZORLUKLARI

1
1
Şebnem, KANDİL İNGEÇ , Bengü ATASEVER

1 Gazi Üniversitesi, Gazi Eğitim Fakültesi, Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Bölümü, Fizik Eğitimi Anabilim Dalı

Günümüzde en genel hali ile “termodinamik” bir enerji ve entropi bilimi olarak nitelendirilmektedir.
Termodinamik, sistemin her bir bileşeninin davranışının mikroskobik ayrıntılarına inmeden makroskobik bir boyutta bir
sistemin genel fiziksel özelliklerinin anlaşılmasını sağlar. Aynı zamanda entropi, enerji, ısı kapasitesi ve sıcaklık gibi temel
kavramlar arasındaki ilişkileri açıklar.
Termodinamik, fiziksel ve kimyasal dönüşümlerde enerjinin değişimini incelediği için fizik ve kimyanın pek çok
alanında, çevre ve çevre eğitiminde yararlanılmaktadır. Hatta her türlü ekonomik, ekolojik, politik ve yönetsel faaliyet
enerji odaklı olarak şekillenmektedir (Alpan ve Efil, 2011). Bailey (1990) ise toplumsal kaynakların yararlı bir işe
dönüştürülme sürecinde ortaya çıkan kayıpları termodinamiği ikinci yasasına dayalı olarak “sosyal entropi” ile açıklık
getirmektedir. Sosyal entropi, insan ilişkileri ile üretme ve gelir yaratma kapasitesi arasındaki ilişkiyi açıklamaya çalışan
bir kuramdır (Erol, 2001) .
Yapılan alan yazın taramasında özellikle ısı ve sıcaklık kavramlarının öğrenilmesi üzerine odaklanıldığı
görülmektedir (Alwan, 2011; Eryılmaz, 2010, Yeşilyurt, 2006; Kaptan ve Korkmaz, 2001; Aydoğan, Güneş ve Gülçiçek,
2003; Harrison, Grayson ve Treagust,1999). Yapılan araştırmalar öğrencilerin sıcaklık ve ısıyı anlamakta ve ayırt etmekte
zorlandıklarını göstermektedir ( Aydın 2007; Gürbüz 2008, Gürçay ve Gülbaş, 2016). Termodinamiğin ikinci yasasına dair
üniversite düzeyinde öğretim üzerinde yoğunlaşan yayınlanmış çalışmaların sayısı sınırlı düzeydedir (Meltzer, 2004;
Kırtak-Ad, Demirci, 2012; Kırtak-Ad, Demirci, 2013).
Üniversite fiziği öğrencilerinin ısı, iş ve termodinamiğin birinci yasasının öğrenilmesine yönelik ilk ayrıntılı
araştırma 2002'de Loverude, Kautz ve Heron tarafından yayınlanmıştır. Bu çalışmada ABD’nin üç büyük üniversitesindeki
gözlemlerden elde edilen kapsamlı verileri bir araya getirmiş ve termodinamikteki temel kavramlarla ilgili ciddi ve çok
sayıda öğrenme zorluğunun olduğunu belirlemiştir. Birçok öğrencinin ısı, iş ve iç enerji gibi temel kavramları ayırt
edemediği görülmüştür. Öğrencilerin çok azının da günlük yaşam bağlamlı basit problemlerin çözmek için
termodinamiğin birinci yasasını kullanabilmiştir. Meltzer (2004) de yaptığı araştırmada benzer sonuçlara ulaşmıştır.
Öğrencilerin termodinamiğin birinci yasasından yalnızca % 20 veya daha azının etkili şekilde kullanabildiğini ve yaşanan
zorluğun kısmen ısı, iş ve iç enerjinin aynı birimlerle ifade edilmesinden kaynaklanabileceğini ifade etmiştir.
Ulusal alan yazında Termodinamiğin birinci yasası çerçevesinde ısı, iş ve iç enerjinin ele alındığı araştırmaların
bulunmadığı tespit edilmiştir. Termodinamik ile ilgili temel yasaların bilinmesi enerji konusunda yaşanan sorunların daha
iyi anlaşılmasına katkıda bulunacağı ve yurtdışında yapılan araştırmalarda termodinamiğin birinci yasasının
uygulanmasına yönelik zorlukların yaşandığı bulgusu dikkate alındığında termodinamiğin birinci yasası bazında ısı, iş ve
iç enerjinin değerlendirildiği çalışmaların yapılması alan yazına katkı sağlayacaktır.
Bu çalışmada amaç fizik öğretmen adaylarının termodinamiğin birinci yasası, ısı ve iş hakkındaki akıl
yürütmelerini incelemek ve bu kavramların anlaşılmasında yaşanan zorlukları belirlemektir. Bu araştırma,
Termodinamiğin birinci yasası baz alınarak ısı ve iş kavramlarının anlaşılmasında yaşanan zorlukların anlaşılmasına ışık
tutması ve bu kavramların daha derinlemesine incelenmesine ve yorumlanmasına fırsat vermesi açısından önemlidir.
Araştırmada nitel ve nicel analiz yöntemleri kullanılarak karma araştırma yaklaşımı benimsenmiştir. Araştırma
deseni olarak fizik öğretmen adaylarının ısı ve iş kavramlarına ilişkin sahip olduğu bilgileri açık uçlu sorular yoluyla
açıklayan betimsel tarama modeli kullanılmıştır. Soruların açık uçlu olmasının nedeni katılımcıların cevaplarının ayrıntılı
bir şekilde inceleyebilme imkânını vermesidir.
Amaçlı örnekleme yöntemlerinden ölçüt örnekleme yöntemi kullanılarak çalışma grubu oluşturulmuştur.
Araştırmanın çalışma grubunu Eğitim Fakültesi, Fizik Eğitimi Anabilim Dalı'nda öğrenim gören toplam 23 fizik öğretmen
adayı oluşturmuştur. Araştırma verileri 2014-2016 yılları arasında toplanmıştır.
Araştırmanın verileri iki aşamada toplanmıştır. Birinci aşamada fizik öğretmen adaylarına, Meltzer (2004)
tarafından geliştirilen diyagnostik sorular yöneltilmiştir. Araştırmanın ikinci aşamasında ise çalışma grubundan üç yıl da
hatalı cevap veren ve gönüllü olan iki kişi ile yarı yapılandırılmış görüşmeler yapılmış ve fizik öğretmen adaylarında
yanılgıları oluşturan zorlukların ne olduğuna ilişkin görüşleri alınmıştır.
Araştırmadan elde edilen nicel verilerin analizinde, frekans ve yüzdeler kullanılmış, açık uçlu sorular a verilen
yanıtlardan ve mülakatlardan elde edilen nitel verilerin anlamlandırılması sürecinde içerik analizi yöntemi kullanılmıştır.
Fizik öğretmen adaylarının cevaplarından belirlenen zorluklar; işi bir P-V grafiğinde ”eğri altındaki alan” olarak
yorumlayamama, yapılan işin ve soğurulan ısının süreçten bağımsız olduğu inancı, yüksek basınçta daha çok ısı
soğurulacağı inancı, “daha çok iş daha az ısıya işaret eder” şeklindeki dengeleme argümanı şeklindedir.
Anahtar Kavramlar: Fizik öğretmen adayı, ısı ve iş, termodinamiğin birinci yasası

35