NEWTON`UN 1

NEWTON’UN 1. VE 3. HAREKET YASALARIYLA İLGİLİ GÜNLÜK
HAYATTAN BASİT MALZEMELERLE DENEYLER
Emel UYSAL1, Ali ERYILMAZ2
1
ODTÜ Eğitim Fakültesi, İlköğretim Bölümü, ANKARA
2
ODTÜ Eğitim Fakültesi, OFMAE Bölümü, ANKARA
ÖZET: Öğrencilerin mekanik konularındaki başarılarına etki eden faktörler arasında, kavram yanılgıları oldukça önemli bir
yer tutmaktadır. Kavram yanılgılarını önlemek için, bazı araştırmacılar fizik derslerinin laboratuar çalışmalarıyla birlikte
yürütülmesi gerektiğini öne sürmüşlerdir. Laboratuar çalışmaları, bütün duyularla birlikte çalışma gerektirdiği için daha
verimli öğrenme olanağı sunar. Ne var ki laboratuar çalışmaları özel araç-gereçler ve özel bir laboratuar ortamı gerektirir.
Ülkemizde bir çok okul için bu laboratuar olanaklarını sağlamak mümkün olmayabilir. Bu çalışmayla, fizik derslerinin özel
araç-gereçlere ve ortama ihtiyaç duyulmaksızın, günlük hayattan, her yerde bulunabilecek, basit ve ucuz malzemelerle
yapılabilecek deneylerle zenginleştirilebileceğini göstermek amaçlanmıştır. Çalışmada Newton’un 1. ve 3. hareket yasalarıyla
ilgili ondört basit deney geliştirilmiştir. Deneyler seçilip, hazırlanmadan önce, öğrencilerin konuyla ilgili kavram yanılgıları
literatürden araştırılıp, tespit edilmiştir, iyi bir deneyde bulunması beklenen onbir ölçüt belirlenmiştir ve deneylerin sonunda
kazanılması beklenen davranışlar listelenmiştir. Kavram yanılgılarıyla birebir ilişkilendirilebilen, listelenen davranışları
kazandırmayı amaçlayan ve belirlenen ölçütlere en uygun ondört basit deney seçilmiştir.
1. GİRİŞ
Öğrencilerin mekanik konularındaki başarılarına etki eden faktörlerle ilgili bugüne dek bir çok
çalışma yapılmıştır. Araştırmalar sonucunda, öğrencilerin mekanik konusundaki başarılarına etki eden
faktörlerin en önemlileri ; 1) matematik becerileri, 2) genel bilişsel gelişim düzeyi, 3) problem çözme
becerileri, ve 4) kavram yanılgıları olarak özetlenmiştir (Eryılmaz, 1992). Bir çok eğitimci, kavram
yanılgılarının bu faktörler içinde oldukça önemli bir yer tuttuğuna işaret etmektedir. Fizikte mekanik
konularıyla ilgili kavram yanılgıları öğrenciler arsında çok yaygın olarak görülmektedir, hatta bazı
öğrenciler üniversitede aldıkları fizik derslerinden sonra bile hala önceki kavram yanılgılarını
korumaktadırlar. Clement (1982) bu bulgulardan hareketle kavram yanılgılarının çok zor değiştiği
sonucunu çıkarmıştır.Eğitimciler de kavram yanılgılarının öğrencilerin fizik derslerindeki başarılarına
etkisinin önemini ve bu yanılgıları önlemek için gereken çalışmalara duyulan ihtiyacı görmeye
başlamışlardır (Eryılmaz, 1992).
Kavram yanılgılarını önlemek için, bazı araştırmacılar fizik derslerinin laboratuar çalışmalarıyla
birlikte yürütülmesi gerektiğini öne sürmüşlerdir (Eryılmaz, 1992). Laboratuar çalışmaları bütün
duyularla birlikte çalışma gerektirdiği için daha verimli öğrenme olanağı sunar. Laboratuar
çalışmalarıyla öğrenciler sadece duyarak, okuyarak ya da görerek değil, aynı zamanda yaparak
öğrenirler, öğrendikleri teorik bilgiyi uygulama ve günlük hayatla ilişkilendirme imkanı bulurlar
(Özdemir, Tuğral, Türker, 2000). Ne var ki laboratuar çalışmaları özel araç-gereçler ve özel bir
laboratuar ortamı gerektirir, pahalıdır ve bazı durumlarda tehlikeli olabilir. Laboratuar çalışmalarına
alternatif olarak geliştirilen basit malzemelerle yapılan deneylerle, özel araç-gereçlere, özel bir
laboratuar ortamına gerek duyulmaksızın, günlük hayattan, her yerde bulunabilecek malzemelerle de
deneyler yapılabilir.
Araştırma sonuçları göstermektedir ki, öğrenciler doğada gerçekleşen olayları, duyularını
kullanarak gözlem yaptıklarında ve doğrudan doğal olayların içinde çalıştıklarında daha iyi
anlamaktadırlar. Basit malzemelerle yapılan deneyler genel olarak, doğal olaylarla doğrudan
deneyimleri ve aktiviteleri içeren öğretim yaklaşımları olarak bilinir. Ayrıca, öğrencilerin basit
malzemeleri deneylerde aktif katılımla kullanma becerileri olarak da tanımlanabilir. Basit
malzemelerle yapılan deneyler, öğrencilere, malzemeleri beceriyle kullanabilmenin yanında,
deneylerle elde edilen deneyimlerden anlam çıkarma ve sonuca varmayı öğretmeyi de sağlar (Haury &
Rillero, 1994).
İyi bir öğretmen, öğrencilerinin daha iyi anlamasını sağlamak ve algı düzeylerini genişletmek
için, derslerde yaşayarak ve yaparak öğrenmeyi vurgulamalı, ve dersleri aktivitelerle
zenginleştirmelidir. Bu tür öğrenme deneyimleri ile öğrenciler soyut konuları daha iyi anlarlar, el
becerileri gelişir, öğrendiklerini sorgulamayı, farklı durumlara uygulamayı ve genellemeyi öğrenirler
(Özdemir, Tuğral, Türker, 2000). Basit malzemelerle yapılan deneylerle zenginleştirilen derslerin
öğretme-öğrenme sürecine başka olumlu etkileri de vardır. Öğrenciler yaparak ve yaşayarak
öğrendikleri için yeni bilgileri daha iyi hatırlarlar. Dersler daha eğlenceli hale geldiği için, akademik
olarak başarılı olmayan ya da daha önce derslerde ilgisiz olan öğrenciler bile derslere katılmaya
başlarlar. Öğrenciler bilimsel kavramları kendileri yaşayarak keşfederler ve kendi kendine keşfetme
yoluyla kazanılan yeni bilgiler, okuyarak ya da dinleyerek öğrenilene göre çok daha kalıcı hale gelir
(Haury & Rillero, 1994).
Basit malzemelerle yapılan deneylerle öğrenciler otoriteden (kitaplar, öğretmenler, aile…)
öğrendikleri yerine, kendi elde ettikleri bulguları kullanarak öğrenirler böylece öğrencilere bağımsız
çalışma ve karar verme şansı verilmiş olur (Haury & Rillero, 1994). Glasson’un (1989) da belirttiği
gibi sadece öğretmeni gözlemleyerek ve dinleyerek öğrenen öğrenciler, pasif öğrenici
konumundadırlar, ve karşılaştıkları problemleri bağımsız olarak çözmekte güçlük çekerler.
Basit malzemelerle yapılan deneylerde günlük hayattan, ucuz malzemeler kullanıldığı için
sosyo-ekonomik düzeyine bakılmaksızın tüm öğrencilere eşit deneyim imkanı sağlanmış olur. Bu
deneylerle öğrenciler ezber yerine, kendi yaptıkları deneyleri gözlemleyerek ve çıkarım yaparak
öğrenirler. Gözlemlediklerini, öğrendiklerini ve elde ettikleri bulguları sorgulamayı öğrenirler ve
neden sonuç ilişkisi aramaya başlarlar (Haury & Rillero, 1994).
Bredderman’ın (1982) yaptığı bir araştırmaya göre, aktivite ağırlıklı programlarda öğrenim
gören öğrenciler, yaratıcılık, tutum, algılama, bilimsel kavramlar ve matematik alanlarında yapılan
ölçümlerde, geleneksel, ders kitaplarıyla yürütülen programlarda öğrenim gören öğrencilere göre daha
yüksek puanlar almışlardır. Ayrıca, basit malzemelerle deneyler içeren programlarda öğrenim gören
öğrencilerin, laboratuarda malzeme kullanma, deneylerle elde edilen bulguları grafik haline getirme ve
grafiklerden çıkarım yapabilme becerilerinde de gelişim gözlemlenmiştir (Haury & Rillero, 1994).
Ülkemizde, pek çok lisedeki fizik dersleri ders kitaplarıyla, öğretmen merkezli sınıflarda
yürütülmektedir ve çoğu öğretmen derslerinde farklı metotları denemeyi tercih etmemektedir. Daha
önce de belirtildiği gibi fizik dersleri daha verimli hale getirilmeli, laboratuar çalışmalarıyla
desteklenmeli, zenginleştirilmelidir. Ne var ki, laboratuar çalışmaları özel araç-gereçler ve özel bir
laboratuar ortamı gerektirir. Ülkemizde pek çok okul için bu özel araç-gereçleri, ve laboratuarları
sağlamak mümkün olmayabilir. Bu çalışmayla fizik derslerinin özel araç-gereçlere ve ortama ihtiyaç
duyulmaksızın, günlük hayattan, her yerde bulunabilecek, basit ve ucuz malzemelerle yapılabilecek
deneylerle zenginleştirilebileceği gösterilmektedir. Bu çalışmanın amacı, öğrencilerin Newton’un 1. ve
3. Hareket yasalarıyla ilgili kavram yanılgılarını önlemek için basit malzemelerle yapılabilecek
deneyler geliştirmektir.
Newton’un 1. ve 3. Hareket Yasalarıyla İlgili Kavram Yanılgıları
• Hareketsiz, sabit hızla ve sabit ivmeyle hareket eden nesneler için etki ve tepki kuvvetleri
birbirine eşit değildir.
• Sabit hızla hareket eden bir cisme hareket yönünde etki eden bir kuvvet vardır.
• Büyük kütleli cisimler daha küçük kütleli cisimlere göre daha büyük kuvvet uygularlar ya da
etki kuvveti tepki kuvvetinden daha büyüktür.
• Bir cisim fırlatıldığında, cismin hareketini sürdürmesini sağlayan aktif bir aracı güç açığa
çıkar ve bu aktif aracı ortam tarafından yok edilinceye kadar cismin hareketini sürdürmesine
neden olur. Cismi hareket ettiren bu aracı güce “impetus” denir.
• Bir cisim eğri bir tüpün içinden geçtiğinde, tüpten çıktıktan sonra bile eğri bir yörünge takip
eder, tüp ne kadar eğri ise, cismin tüpten çıktıktan sonraki yörüngesi de o kadar eğri olur.
2. YÖNTEM
Projeye dönemin başında her hafta ne yapılacağının önceden belirlendiği bir program
hazırlanarak başlandı. İlk 3 hafta boyunca konuyla ilgili alan taraması yapıldı. Araştırmaya
başlamadan önce yirmi iki tane anahtar sözcük belirlendi ve bu anahtar sözcükler ERIC ve SSCI
(Social Science Citation Index) veritabanlarında, ve Google ve Altavista arama motorları kullanılarak
internette alan taraması yapmak için kullanıldı. Alan taraması öğrencilerin Newton’un 1. ve 3. hareket
yasalarıyla ilgili kavram yanılgıları, bu kavram yanılgılarını belirlemek üzere hazırlanmış ölçüm
araçları ve basit malzemelerle yapılabilecek deneyler için yapıldı. ERIC veritabanından konuyla ilgili
bir çok makale bulundu, fakat bunlardan bazıları herhangi bir yerde basılmamış olduğundan ya da
basıldıkları yayınlar Türkiye’de bulunmadığından ulaşılamadı. Bulunan makalelerin bir çoğuna ODTÜ
kütüphanesinden ulaşıldı. İnternet sayfalarından da Newton’un hareket yasalarıyla ilgili deneyler ve
ayrıca genel bilgi bulundu (Bowen, 2001; Breckendrige et al., 2001; Chavis, 2001; Dashiels, 2001).
ODTÜ kütüphanesinin İnternet sayfasından OPAC kullanılarak konu ile ilgili Türkiye’den
ulaşılabilecek kitaplar arandı, bulunamadı. Sonraki iki hafta boyunca bulunan makaleler okundu, konu
ile ilgili kavram yanılgıları literatürden belirlendi. Hem kavram yanılgıları hem de kavram
yanılgılarını belirlemede kullanılan bir ölçüm aracı bir yüksek lisans tezinden incelendi (Eryılmaz,
1992). Daha sonraki hafta makale aramaya devam edildi ve tüm makalelerin okunması tamamlandı.
Ara sunum için bir rapor hazırlandı ve diğer hazırlıklar yapıldı. İlk sunumdan sonra basit malzemelerle
deneyler aranmaya devam edildi ve yirmiden fazla deney bulundu. Deneylerden en uygunlarını
seçmek için 3 ayrı tablo yapıldı. Birinci tablo için, iyi bir deneyde bulunması gereken onbir ölçüt
belirlendi ve tablo içerisinde bu ölçütlerle bulunan deneyler karşılaştırıldı. Deneylerin her birinin bu
ölçütlerin tümüne uygun olmasına dikkat edildi, uygun olmayan deneylerin üzerinde değişiklikler
yapıldı. İkinci tabloda konu ile ilgili kavram yanılgıları ile deneyler karşılaştırıldı. Deneylerin her
birinin en az bir kavram yanılgısını ortadan kaldırmak için kullanılabilir olmasına dikkat edildi.
Üçüncü tablo için deneylerin sonunda kazanılması gereken davranışlar listelendi ve tabloda deneylerle
karşılaştırıldı. Bu 3 tablodan yararlanılarak en uygun ondört deney seçildi. Deneylerin düzenleneceği
genel bir biçim belirlendi ve her deney amaç, giriş, kazanılması beklenen davranışlar, gerekli araçgereç, adım adım deneyin yapılışı, sonuç ve kaynak bölümlerinden oluşmak üzere hazırlanıp yazıldı.
Her deneyin başında “Amaç” kısmında deneyin hangi yasa ile ilgili olduğu belirtildi. “Giriş” kısmında
deneyin nasıl yapılması gerektiğine ilişkin kısa bilgi verildi. Her deneyle amaçlanan, ulaşılması
beklenen hedefler, “Kazanılması Beklenen Davranışlar” başlığı altında listelendi. Her deney için
gerekli malzemeler “Gerekli Araç-Gereç” kısmında listelendi ve bazı deneyler için alternatif
malzemeler önerildi. Deneylerin yapılışı adım adım, açık bir dille maddeler halinde anlatıldı ve
anlaşılması güç olabilecek deneylerde fotoğraf ya da şekil kullanıldı.Yazılan deneylerin içeriği ve
genel düzeniyle ilgili olarak iki lise ikinci sınıf öğrencisinin, iki ODTÜ Fizik Eğitimi bölümü son sınıf
öğrencisinin ve bir ODTÜ Fizik Eğitimi öğretim görevlisinin görüşleri alındı. Alınan görüşler
değerlendirilerek deneylerin yazımıyla ilgili küçük değişiklikler, düzeltmeler yapıldı, fotoğraflar ve
çizimler eklendi ve deneyler son haline getirildi. Son hafta projenin raporu tamamlandı ve dönem
sonunda kısa bir sunum yapıldı.
2.1 Deneylerin Seçiminde Kullanılan 11 Ölçüt
1. Basit, ucuz, günlük hayattan malzemelerle yapılabilir olması
2. Kavram yanılgılarını düzeltebilir olması
3. Kazanılması beklenen davranışların belirtilmiş olması
4. Kolay uygulanabilir olması
5. Yönergenin ve varsa resim, fotoğraf veya çizimlerin açık olması
6. Sorgulamaya yöneltici olması
7. İlgi çekici ve zevkli olması
8. Grup çalışmalarına yönlendirici olması
9. Problem çözme becerilerini geliştirici olması
10. Grafik çizme, bulgulardan çıkarım yapabilme gibi bilimsel becerileri geliştirici olması
11. Genel düzeninin ve biçiminin çekici olması
3. SONUÇ ve ÖNERİLER
Öğrencilerin fizik derslerindeki başarılarına etki eden faktörler arasında kavram yanılgıları
oldukça önemli bir yer tutmaktadır. Bir çok araştırmacı kavram yanılgılarını önlemek için laboratuar
metodunu önermişlerdir. Laboratuarda öğrenciler yalnızca görerek ya da dinleyerek değil, yaparak ve
yaşayarak öğrenirler. Ne var ki laboratuar çalışmaları özel araç-gereçler, malzemeler ve laboratuar
ortamı gerektirir. Ülkemizde büyük kentlerin dışında pek çok okul için bu olanakları sağlamak
mümkün olmayabilir. Bu çalışmayla fizik derslerinin özel malzemelere ve ortama ihtiyaç
duyulmaksızın, günlük hayattan, her yerde bulunabilecek, basit ve ucuz malzemelerle yapılabilecek
deneylerle zenginleştirilebileceğini, daha verimli hale getirebileceğini göstermek amaçlanmaktadır. Bu
amaç doğrultusunda, öğrencilerin Newton’un 1. ve 3. hareket yasalarıyla ilgili kavram yanılgıları ilgili
literatürden tespit edilmiştir, iyi bir deneyde bulunması gereken onbir ölçüt belirlenmiştir ve
deneylerin sonunda kazanılması beklenen davranışlar listelenmiştir. Deneylerden en uygunlarını
seçmek için 3 ayrı tablo hazırlanmıştır. Kavram yanılgılarıyla birebir ilişkilendirilebilen, listelenen
davranışları kazandırmayı amaçlayan ve belirlenen onbir ölçüte en uygun ondört basit deney
seçilmiştir.
Öğretmenler bu deneyleri derslerde kavram yanılgılarını önlemek, dersleri zenginleştirmek, daha
eğlenceli ve zevkli hale getirmek için, öğrencileri gruplara ayırarak uygulayabilir. Öğrenciler ise bu
deneyleri evde de bulabilecekleri basit malzemelerle, okulda konuyu öğrendikten sonra, evde
çalışırken ya da arkadaşlarıyla birlikte kolaylıkla yapabilir ve böylece konuyla ilgili sorularını
kendileri görerek ve yaparak cevaplandırabilir. Her deneyin sonunda deneyle ilgili sorular verilmiştir,
deneyleri yaptıktan sonra bu soruları yanıtlamaya çalışmak yararlı olacaktır. Gelecekte buna benzer
çalışmalar yapacak araştırmacılar ve öğretmenler belirlenen ölçütlerden yararlanarak yeni deneyler
geliştirebilirler.
Basit malzemelerle yapılan deneyler, kolay bulunabilir, ucuz ve günlük hayattan malzemeler
kullanılarak yapıldığı için, özel imkanlara gerek duyulmaksızın, büyük kentlerdeki okulların yanı sıra,
ülkemizin her yerinde, köy okullarında da uygulanabilir ve böylece her öğrenciye eşit deneyim imkanı
sunulabilir.
4. KAYNAKLAR
Bowen, S. J. (2001), Inertia, http://www.iit.edu/~smile/ph8801.html
Breckenridge, J.; Churchill, R.; Cobb, V.; Darling, K.; Marson, R.; Vancleave, J.; Wood, R. (2001),
What To Do After Hands-Are-On,
http://www.crpc.rice.edu/CRPC/GT/dawsonm/CAST/CAST94.html
Bredderman, T. (1982), What Research Says: Activitiy Science-The Evidence Shows It Matters,
Science and Children, 20 (1), 39-41
Clement, J. (1982), Preconceptions In Introductory Mechanics, American Journal Of Physics, 50 (1),
66-71
Chavis, J. (2001), Newton’s Third Law, http://www.iit.edu/~smile/ph9712.html
Dashiels, B. (2001), Building A Balloon Rocket Car,
http://boast.ccsm.uiuc.edu/boast1/lesson_kits/rocketcars/rocketcars.html
Eryılmaz, A. (1992), Students Preconceptions In Introductory Mechanics, Yayımlanmamış Yüksek
Lisans Tezi, ODTÜ, Ankara
Glasson, G. E. (1989), The Effects On Hands-on And Teacher Demonstration Laboratory Methods On
Science Achievement In Relation To Reasoning Ability And Prior Knowledge, Journal Of
Research In Science Teaching, 26 (2), 121-123
Haury, D. L.; Rillero, P. (1994), Perspectives Of Hands-on Science Teaching,
http://www.ncrel.org/sdrs/areas/issues/content/cntareas/science/eric/eric-toc.htm
Özdemir, E.; Tuğral, S.; Türker, F. (2000), Fen Eğitiminde Metotlar Dersi Projesi “Laboratory Method
And Hands-on Activities”