Page 63 - UFEK2017 Özetler Kitabı

3. ULUSAL FİZİK EĞİTİMİ KONGRESİ BİLDİRİ ÖZETLERİ KİTABI

B53 ÖĞRENCİLERİN YÜKSEK HIZLARDA YARIŞAN ARAÇLAR PROBLEMİNİ
ÇÖZERKEN YAŞADIKLARI GÜÇLÜKLER

1
Burak Kağan TEMİZ

1 Ömer Halisdemir Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, M.F.B.E. Bölümü, Fen Bilgisi Öğretmenliği Ana Bilim Dalı

Bu çalışmanın amacı öğrencilerin rölativisttik hızlarda hareket eden araçlar hakkında sorulan bir yarış
problemini çözerken izledikleri stratejileri araştırmaktır. Yarış problemleri, cisimlerin hareketlerini kıyaslama, konum, hız
ve yer değiştirme gibi kinematik değişkenler hakkında hesaplamalar yapma veya “hızlı giden kazanır”, “hafif olan
kazanır” gibi sezgisel tahminler yürütme gibi çok çeşitli çözüm stratejileri sergileme imkanı sağlamaktadır. Daha önce
yazar ve arkadaşları tarafından yapılan çeşitli çalışmalarda, yarış ortamları (sürtünmeli-sürtünmesiz, kütle çekimi olan-
olmayan) ve yarışan araçlarla ilgili çeşitli değişkenler (kütle, parça sayısı, araç şekli vb. gibi) hakkında çeşitli yarış
problemleri oluşturulmuş ve ilginç bulgulara ulaşılmıştır. Bu çalışmada ise modern fiziğin temel konularından biri olan
özel görelilik kuramının sınırlarına giren yüksek hızlarda yarışan araçlar hakkında bir yarış problemi oluşturulmuştur. Bu
problemde uzay boşluğunda sabit hızla hareket eden üç uzay aracının yarışması durumunda hangi aracın kazanacağı
sorulmuştur. Yarışan araçların kütleleri, hızları (0,5c-0,86c ve 0,99c gibi çok yüksek hızlar) ve yarış parkurunun uzunluğu
verilmiştir. Öğrencilerden hangi aracın yarışı kazanacağını tahmin etmeleri ve cevaplarının nedenini açıklamaları
istenmiştir. Veriler iki aşamada toplanmıştır. Birinci aşamada öğrencilerden problemi kağıt üzerinde cevaplamaları
istenmiştir. Çözümünde matematiksel işlemler olan ve ilginç yöntemler içeren öğrenciler ikinci aşamaya (mülakata)
davet edilmiştir. İkinci aşamaya katılan öğrencilere çözüm stratejisi ve bu tercihinin nedenleri hakkında bazı sorular
sorulmuştur. Bu araştırmanın çalışma grubunu 2014-2015, 2015-2016 ve 2016-2017 eğitim öğretim yıllarında modern
fizik dersini alan fen bilgisi öğretmenliği ana bilim dalı öğrencileri oluşturmaktadır. Birinci aşamaya 209, ikinci aşamaya
ise 11 öğrenci katılmıştır.
Araştırmada sorulan yarış probleminin sonucu “hızlı olan kazanır” ilkesinden hareketle kolaylıkla tahmin
edilebilmektedir. Ancak öğrencilerin cevap kağıtları incelendiğinde problemin zorluk derecesinin, çalışma grubu için
sanılandan daha yüksek olduğunu göstermiştir. Buna göre yarış sonucundaki sıralamayı 107 öğrenci doğrulukla tahmin
ederken, 90 öğrenci hatalı tahmin etmiştir. 11 öğrenci ise soruya cevap vermemiştir. Bu kolay soruda öğrencilerin
yaklaşık yarısını hatalı sonuca götüren nedenleri araştırmak için öğrencilerin çözüm stratejileri incelenmiştir. Buna göre;
55 öğrencinin herhangi bir matematiksel işlem yapmadan tahmin yaptığı, 60 öğrencininγhesaplayarak tahmin yaptığı,
40 öğrencinin yarış parkurunun uzunluğunu hıza oranlayarak süre hesapladığı ve bu süreleri karşılaştırarak tahmin
yaptığı, 14 öğrencinin göreli momentum hesapladığı ve momentumları kıyaslayarak tahmin yaptığı, 7 öğrencinin zaman
genleşmesi bağıntısını kullandığı, 6 öğrencinin uzunluk büzülmesi bağıntısını kullandığı, 3 öğrencinin göreli hız
hesapladığı, 7 öğrencinin göreli enerji hesapladığı, 3 öğrencinin ise diğer hesaplama içeren çözümleri kullandığı
görülmüştür.
Veri toplamanın sürecinin ikinci aşamasına katılacak öğrenciler, tahmin yaparken matematiksel işlemler yapan
öğrencilerden arasından seçilmiştir. Bu öğrencilerle yapılan görüşmelerde, “hızlı olan kazanır” ilkesinden hareketle
kolaylıkla sonuca ulaşılabilecek bu soruya cevap verirken neden matematiksel işlemler yaptıkları, neden göreli zaman,
göreli uzunluk veya göreli momentum vb. hesaplamalar yaptıkları sorulmuş, çözüm tercihlerinin nedenleri anlaşılmaya
çalışılmıştır. Görüşmeler esnasında öğrenci cevapları ses kaydı alınarak kaydedilmiştir. Toplanan nitel veriler
incelendiğinde öğrencilerin çözüm tercihleri ile ilgili şu sonuçlara ulaşılmıştır; “cisimler yüksek hızlarla hareket ettiği için
klasik fizik yasaları artık geçerli değildir”, “modern fiziğin dünyasında algılarımıza ters bazı gariplikler vardır, hemen cevap
vermeden önce bazı hesaplamalar yapmak gerekir.”, “cisimler çok yüksek hızlarda hareket ettiği için şaşırtıcı sonuçlar
ortaya çıkabilir.” Bu cevaplar, modern fizik dersinde öğrendiklerini kullanarak hatalı tahminler yapan bazı öğrencilerin
soruyu çözerken ihtiyatlı davrandıklarını, matematiksel işlemlerden elde edilen sonuçlara daha fazla güvendiklerini,
günlük yaşantılarından ve tecrübelerinden yararlanmadıklarını göstermiştir.
Fizik öğrenen bir öğrenci, bir problemi çözerken gerektiğinde algılarından faydalanıp herhangi bir çelişki
durumunda algılarını ve çözüm yolunu kontrol etmek suretiyle aradaki tutarlılığı sağlayabilmelidir. Böylece anlamlı bir
problem çözüm etkinliği gerçekleştirilmiş olacaktır. Bu çalışma toplanan bulgular öğrencilerin çözüm stratejilerinde bu
kontrol basamağının zayıf kaldığını göstermektedir.

Anahtar Kavramlar: Yarış problemi, Özel görelilik kuramı, Problem çözme.

51