Öğrencilerin Elektrik Devreleri ile İlgili Kavram Yanılgılarında

ÖĞRENCİLERİN ELEKTRİK DEVRELERİ İLE İLGİLİ KAVRAM
YANILGILARINDA GÖRÜLEN CİNSİYET FARKLILIKLARININ NEDENLERİ
Selen SENCAR, Ali ERYILMAZ
ODTÜ, Eğitim Fakültesi, OFMAE Bölümü, ANKARA
ÖZET: Bu çalışma, dokuzuncu sınıf öğrencilerinin, elektrik devreleri ile ilgili kavram yanılgılarında görülen cinsiyet
farklılıklarının nedenlerinin tutum, tecrübe, yaş ve sorunun sorulma şekli olup olmadığını araştırma amacıyla yapılmıştır.
Araştırma sırasında, öğrencilerin sahip oldukları kavram yanılgılarını ölçebilmek amacıyla, alan taraması sonucu elde edilen
bulgular çerçevesinde iki-aşamalı ve çoktan seçmeli 16 sorudan oluşan elektrik devreleri kavram testi geliştirilmiştir. Testin
içerisinde cinsiyet farklılıklarına sebep olabileceği düşünülen iki farklı tip soru kullanılmıştır (teoriye ve tecrübeye dayalı
sorular). Ayrıca, araştırmaya katılan öğrencilerin elektrik konularına yönelik tutumlarının ve tecrübelerin ölçülmesi amacı ile
17 likert sorudan oluşan tutum ve tecrübe ölçeği kullanılmıştır. Çalışmanın örneklemini Ankara merkez ilçelerden seçilen 13
liseden toplam 1678 dokuzuncu sınıf öğrencisi oluşturmaktadır. Veriler ANOVA ve ANCOVA kullanılarak analiz edilmiş,
yapılan analizler sonucunda, önceki çalışmaların sonuçlarına paralel olarak, kız ve erkek öğrencilerin tecrübeye dayalı
sorulardan elde ettikleri skorlarda erkeklerin lehine anlamlı bir fark bulunmuştur. Bununla birlikte; yaş, tecrübe ve tutumun
ortak değişen (covariate) olarak analize dahil edilmesiyle bu farklılıkların ortadan kalktığı gözlemlenmiştir. Diğer taraftan,
teoriye dayalı sorulardan elde edilen skorlarda cinsiyetler arasında herhangi bir farklılık olmadığı ortaya çıkmıştır.
1. GİRİŞ
Eğitim alanında yapılan birçok çalışma kız ve erkek öğrencilerin davranış ve başarıları arasında
istatistiksel olarak anlamlı farklılıklar olduğunu ortaya koymuştur (Eccles, Adler & Meece, 1984;
Parker & Claxton, 1996). Özellikle odaklanılan nokta ise kız öğrencilerin fen alanındaki düşük
başarıları olmuştur (Becker, 1989; Erickson & Erickson, 1984; Greenfield, 1996; Johnson, 1987;
Johnson & Murphy, 1984; Lee & Burkam, 1996). Konuyla ilgili en detaylı ve en yeni tarihli
çalışmalardan biri Üçüncü Uluslararası Matematik ve Fen Çalışması (TIMSS) olup, çalışmaya katılan
ülkelerin tamamına yakınında fizik alanında erkek öğrencilerin kız öğrencilere göre daha başarılı
oldukları sonucuna varılmıştır (Beaton, Martin, Mullis, Gonzales, Smith & Kelly, 1996).
Literatürde kız ve erkek öğrencilerin davranış ve başarılarında görülen farklılıklara sebep
olabilecek iki temel faktör öne sürülmüştür: biyolojik ve sosyolojik faktörler. Başlangıçta cinsiyetler
arasında görülen eşitsizliğin sebebinin beynin yapısı ile ilgili olduğu düşünülmüş, daha sonraları ise
cinsiyete özel sosyalleşmenin bu farklılıkları yarattığı fikri ortaya atılmıştır. Ayrıca araştırmacılar kız
öğrencilerin fen alanında erkek öğrencilere göre daha düşük başarıya sahip olmalarının sebeplerinin
bilişsel yeteneklerdeki farklılıklar (Otto, 1991); kişisel özelliklerdeki farklılıklar (Meece & Holt,
1993); matematiksel yeteneklerdeki farklılıklar (Linn & Hyde, 1989); sınıf içi ve dışında kazanılan
tecrübelerdeki farklılıklar (Johnson, 1987; Tobin & Garnett, 1987) ve fen alanına karşı geliştirilen
tutumdaki farklılıklar (Jones, Howe & Rua, 2000) olabileceğini öne sürmüşlerdir.
Yapılan çalışmalar kız ve erkek öğrencilerin fen alanında kazandıkları tecrübelerin nitel ve nicel
olarak farklılık gösterdiğini ortaya koymuş ve erkek öğrencilerin fen alanındaki yüksek başarılarının
sebebinin öğrenmelerinin temelinde tecrübelerin yer alması olabileceğini öne sürmüşlerdir (Erickson
& Farkas, 1991; Farenga & Joyce, 1997; Johnson, 1987). Erickson ve Erickson (1984) yaptıkları
çalışmada, kazanılan tecrübelerin öğrencilerin çoktan seçmeli fen sorularından elde ettikleri başarıya
etkisini incelemişlerdir. Erkek öğrencilerin kazandıkları tecrübeleri kapsayan sorular hazırlayıp, kız ve
erkek öğrencilerin başarıları arasındaki farkı yaratan faktörlerden birinin tecrübe olup olmadığını
ortaya çıkarmaya çalışmışlardır. Erkek öğrencilerin kazanmış oldukları tecrübelerle yakından ilgili
sorularda kız öğrencilere göre daha başarılı oldukları bu çalışmanın sonunda ortaya konulmuştur.
Evans (1978) ise, yaptığı çalışmada bir konuyu kavramsal olarak anlamak ile öğrenileni hayata
aktarabilme arasında fark olduğunu ve elektrik konusunda erkek öğrencilerin tecrübelerinden ötürü
öğrendiklerini günlük hayatları ile kolaylıkla bağdaştırabildiklerini göstermiştir.
Öğrencilerin bilime ve fen alanına karşı geliştirdikleri tutum ise onların içinde bulundukları
kültürel çevre ve kazandıkları tecrübelerle yakından ilişkilidir (Kahle & Lakes, 1983). Joyce ve
Farenga (1999) yaptıkları çalışma sonunda kazanılan bazı tecrübelerin tutum oluşumunda etkili
olabileceğini ve bunun cinsiyetler arasında farklılık yaratabileceğini ortaya çıkarmışlardır. Erkek
öğrencilerin bilim ve teknoloji alanlarına buna karşılık kız öğrencilerin insan ve doğa ile ilgili alanlara
daha yatkın oldukları yine aynı çalışmanın sonunda ortaya konulmuştur. Chambers ve Andre (1997)
ise basit elektrik devreleri öğreniminde cinsiyet, tutum ve tecrübe arasındaki ilişkiyi incelemişlerdir.
Çalışmalarının sonucu göstermiştir ki alan tecrübesi ve alana karşı geliştirilen tutum cinsiyetten
kaynaklanan farklılıkları doğrudan etkilemektedir.
Diğer yandan, kazanılan tecrübelerin ve geliştirilen tutumun öğrencinin yaşı ile doğrudan ilişkili
olduğu ve dolayısı ile cinsiyet farklılıkları ve yaş arasında anlamlı bir ilişki olduğu da yapılan
çalışmalar sonucu ortaya konulmuştur (Kahle & Lakes, 1983; Shepardson & Pizzini; 1994)
Cinsiyet farklılıklarından bağımsız olarak son zamanlarda fizik eğitimi alanında tartışılan
konulardan biri de kavram yanılgılarıdır. Yapılan çalışmalarda öğrencilerin fen öğrenmeye önceden
tanıştıkları bazı kavramlarla başladıkları öne sürülmüştür. Bu kavramlar öğretim öncesi inanışlar
olarak adlandırılmış ve bu inanışlardan bilimsel gerçeklerle çelişenlere kavram yanılgıları adı
verilmiştir (Gilbert & Watts, 1983; Westbrook & Marek, 1991). Öğrenciler tarafından yapılan
hataların detaylı bir şekilde incelenmesiyle elektrik devreleri konusundaki kavram yanılgıları
belirlenmiştir. Bu çalışmada kullanılan 8 kavram yanılgısının isimleri şunlardır: Güç Çeken Model
(Chambers & Andre, 1997; McDermott & Shaffer, 1992), Çarpışan Akımlar Modeli (Chambers &
Andre, 1997; Heller & Finley, 1992), Zayıflayan Akım Modeli (Chambers & Andre, 1997; Heller &
Finley, 1992), Paylaşılan Akım Modeli (Chambers & Andre, 1997; Heller & Finley, 1992), Güç
Kaynağının Sabit Akım Kaynağı Olarak Algılanması (Dupin & Johsua, 1987; Heller & Finley, 1992 ),
Bölgesel ve Sırasal Düşünce (Heller & Finley, 1992), Kısa Devre Önyargısı (Shipstone, Jung &
Dupin, 1988), Paralel Bağlı Devrelerde Eşdeğer Direnç Önyargısı (Chambers & Andre, 1997; Dupin
& Johsua, 1987).
1.1. Çalışmanın önemi ve amacı
Bu çalışmanın amacı öğrencilerin elektrik devreleri konusunda sahip oldukları kavram
yanılgılarında görülen cinsiyet farklılıklarının sebeplerini tespit edebilmektir. Yapılan çalışmalar bizi
öğrencilerin elektrik konusunda sahip oldukları kavram yanılgıları ve fen alanında görülen cinsiyet
farklılıkları konusunda yeterince bilgilendirmiştir. Fakat, bugüne kadar kavram yanılgılarında görülen
cinsiyet farklılıkların sebebini araştıran bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Ayrıca ilgili literatürde
kavram yanılgıları tespitinde ve cinsiyet farklılıkları analizinde tek tip (tecrübeye dayalı) soru
kullanılmış ve çalışmaların sonucunda cinsiyet farklılığı gözlemlenmiştir. Bu çalışmada ise literatürde
kullanılan sorulara ek olarak teoriye dayalı sorular da kullanılmış ve cinsiyet farklılığının bu tip
sorularda da görülüp görülmediği araştırılmıştır.
2. YÖNTEM
2.1. Evren ve Örneklem
Anadolu ve düz devlet liselerindeki tüm dokuzuncu sınıf öğrencileri çalışmanın evreni olarak
belirlenmiş, ulaşılabilir evren olarak ise Ankara’daki anadolu ve düz devlet liselerindeki dokuzuncu
sınıf öğrencileri seçilmiştir. Ankara merkez ilçelerden seçilen 13 liseden toplam 1678 öğrenci bu
çalışmaya katılmıştır ki bu da ulaşılabilir evrenin yaklaşık yüzde yedisine denk düşmektedir. Evreni
daha iyi temsil eden bir örneklem elde edebilmek için araştırmacıya uygun, alt alanlara ayrılmış
sınıflar (stratified cluster random sampling integrated with convenience sampling) metodu
kullanılmıştır.
2.2. Ölçme araçları ve izlenen yol
Bu çalışmada kullanılan ölçme araçları elektrik devreleri kavram yanılgısı testi ve elektrik
konularına yönelik tutum ve tecrübe anketidir. Kavram yanılgısı testi detaylı bir literatür taraması
sonucu elde edilen çeşitli kaynaklardan faydalanılarak geliştirilmiştir (Chambers & Andre, 1997;
Dupin & Johsua, 1987; Fredette & Lochhead, 1980; Heller & Finley, 1992; McDermott & Shaffer,
1992; Shepardson & Moje, 1994; Shipstone, Jung & Dupin, 1988). Bazı sorular doğrudan Türkçe’ye
adapte edilmiş, bazı sorular ise araştırmacı tarafından literatürdeki sorulardan faydalanılarak
geliştirilmiştir. Çoktan seçmeli sorularla öğrencilerin sadece bilgi düzeyine erişilebilindiğinden bu
çalışmada 2 aşamalı ve çoktan seçmeli 16 sorudan oluşan kavram testi kullanılmıştır. Testte hem
tecrübeye hem de teoriye dayalı sorular yer almıştır. Tecrübeye dayalı sorular elektrik devrelerinin
kullanıma yönelik sorular iken teoriye dayalı sorular derste verilen teorik bilgiler ışığında
cevaplandırılabilecek sorulardır. Öğrencilerin skorları hesaplanırken her doğru cevap için bir puan
verilerek yüksek skorların daha az sayıda kavram yanılgısına işaret etmesi sağlanmıştır. Tutum ve
tecrübe anketi ise öğrencilerin konuya ilişkin tutum ve tecrübeleri ölçme amacı ile hazırlanan 17 likert
sorudan oluşmaktadır. Bu anketteki soruların bir kısmı Chambers ve Andre’nin 1997 yılında yaptıkları
çalışmadan adapte edilmiştir. Anketteki ilk iki soru öğrencilerin cinsiyet ve yaşları ile ilgili bilgi
alabilme amaçlıdır. Sonraki 5 soru öğrencilerin elektrik konusuna karşı geliştirdikleri tutumu
ölçebilme amacı ile dörtlü ölçekte hazırlanmıştır (çok ilgiliyim, ilgiliyim, ilgisizim, çok ilgisizim
şeklinde). Son 10 soru ise öğrencilerin konuyla ilgili tecrübelerini ölçebilme amacı ile üçlü ölçekte
hazırlanmıştır (asla, bazen, sık sık şeklinde).
İçerik geçerliliği için test ve anket konunun uzmanları tarafından incelenmiş ve öneriler göz
önüne alınarak her iki ölçüm aracına son halleri verilmiştir. Pilot çalışmada test farklı okullardan 166
öğrenciye uygulanmış; testin ve anketin güvenilirlikleri sırasıyla .74 ve .86 olarak hesaplanmıştır. Pilot
çalışma sonrasında fizik eğitimi konusunda bir uzmanın yardımları ile test son halini almıştır.
Vardamsal istatistiğe başlamadan önce eksik veri analizi yapılmış, testi alan 1680 öğrenciden
cinsiyetlerini işaretlemeyen iki öğrenciye ait veriler analizden çıkarılmıştır. Diğer değişkenlerdeki
eksik verilerin yüzdeleri 5% den küçük olduğundan eksik verilerin yerine bütün öğrencilerin o veriye
ait ortalamaları yerleştirilmiştir. Çalışmada kullanılan üç bağımsız değişkenin (yaş, tutum, tecrübe)
çalışmanın sonuçlarını etkileyeceği düşünülmüş ve bağımlı değişken ile aralarındaki korelasyona
bakılarak hangilerinin çalışmada ortak değişen olarak kullanılacağı tespit edilmiştir. Korelasyon
sonuçlarına bakıldığında, tutum ve tecrübe skorları kendi aralarında yüksek korelasyona girdiğinden
bu iki değişken bir araya getirilerek tek bir ortak değişen haline getirilmiş, öğrencilerin yaşları ise
ikinci ortak değişen olarak analizlere dahil edilmiştir.
3. BULGULAR
Cinsiyetin tecrübeye ve teoriye dayalı sorulardan elde edilen skorlar üzerindeki etkisini
inceleyebilmek için ANOVA istatistiksel analizi kullanıldı. Yapılan analizler sonucunda cinsiyetin
tecrübeye dayalı sorulardan elde edilen skorlar üzerine etkisi istatistiksel olarak anlamlı bulunurken
(F(1,1676) = 15.90, p = .000), teoriye dayalı sorulardan elde edilen skorlar üzerine etkisinin
istatistiksel olarak anlamlı olmadığı (F(1,1676) = .117, p = .732) görüldü. Kız ve erkek öğrencilerin
tecrübeye ve teoriye dayalı sorular üzerinden elde ettikleri skorların ortalamalarını incelediğimizde,
teoriye dayalı sorulardan alınan skorların ortalamasında fark yokken, tecrübeye dayalı sorular
üzerinden alınan skorlarda erkek öğrencilerin ortalamalarının kız öğrencilere göre daha yüksek olduğu
görüldü.
İkinci olarak öğrencilerin yaşları ve tutum-tecrübe skorlarını kontrol edildiğinde cinsiyetin
tecrübe ve teoriye dayalı sorulardan elde edilen skorlar üzerindeki etkisini inceleyebilmek için
ANCOVA istatistiksel analizi kullanıldı. Her iki bağımlı değişken için yapılan ANCOVA sonuçları
istatistiksel olarak anlamlı çıkmadı. Başka bir ifade ile, öğrencilerin yaş ve tutum-tecrübe skorları
kontrol edildiğinde öğrenciler arasında tecrübeye dayalı sorularda görülen cinsiyet farklılığının
ortadan kalktığı görüldü (F(1,1674) = 2.327, p = .127).
4. TARTIŞMA VE ÖNERİLER
Bu çalışma literatürdeki diğer çalışmalarla karşılaştırıldığında sonuçları onları destekler ve aynı
zamanda yeni şeyler ilave eder niteliktedir. İlgili literatürde sadece tecrübeye dayalı sorular üzerinden
cinsiyet farklılığı analizi yapılırken bu çalışmada tecrübeye ve teoriye dayalı olmak üzere iki farklı
soru çeşidi kullanılıp cinsiyetteki farklılığın sebebinin sorunun sorulma şekli olup olmadığını
incelenmiştir. Pratiğe dayalı sorulardan elde edilen skorlar üzerinden yapılan analiz sonuçları literatüre
paralel olarak kız ve erkek öğrenciler arasında farklılıklar olduğunu ortaya koyarken, teoriye dayalı
sorulardan elde edilen skorlar üzerinden yapılan analizlerde cinsiyetler arasında herhangi bir farklılık
olmadığı ortaya çıkmıştır.
Çalışmanın sonuçlarını kısa ve öz şekilde ifade edecek olursak, sorunun sorulma şekli,
öğrencinin yaşı, konuya karşı geliştirdiği tutum ve kazandığı tecrübeler cinsiyet farklılığını ortaya
çıkaran faktörlerden bazıları olabilir. Başka bir deyişle, eğer biz kız ve erkek çocuklarımıza benzer
tecrübeler kazandırabilirsek, onların alana karşı tutumlarını benzer şekilde geliştirmeye çaba
gösterirsek başarıları arasındaki fark kendiliğinden yok olabilecektir.
Kız öğrencilerin fen alanında sahip oldukları bilginin temelinin erkeklere göre daha az oranda
tecrübeye dayalı olduğu araştırma sonuçlarında sıkça rastlanan bir bulgudur. Eğer kız öğrenciler daha
fazla ve daha nitelikli tecrübelere sahip olsalardı başarılarında erkek öğrenciler ile aralarında bir fark
olmayabilirdi. Tecrübe ve tutumları değiştirip, geliştirene kadar kız ve erkek öğrencilerin başarılarında
bir farklılıkla karşılaşmak istemiyorsak onları değerlendireceğimiz soruları hazırlarken dikkatli olmalı,
herhangi bir cinsiyetin tecrübelerini onların lehine kullanıcak şekilde sorular hazırlamamalıyız.
Ayrıca, her öğrencinin belli ilgi alanı ve tecrübelerle sınıflarımıza geldiğinin farkında olup derse
başlamadan önce onların sınıfa girdikleri anda sahip oldukları bilgi ve tecrübe geçmişlerinden
haberdar olmalıyız. Fizik derslerinde genelde erkek öğrencilerin kazandıkları tecrübelerin nitel ve
nicel olarak kız öğrencilere üstünlüğü göz önüne alarak sınıf içinde onların sahip oldukları birikimleri
eşitleyecek metodları kullanmaya özen göstermeliyiz. Bunu deneyleri kullanarak ya da konuyu güncel
hayata bağlayarak başarmayı deneyebiliriz. Diğer taraftan fizik kitabı hazırlayanlar konunun teorisi
kadar uygulamada nasıl kullanılacağına değinmeli, buna uymayan kitaplar ise bu şekilde yeniden
organize edilmelidir. Aileler ise kız ve erkek çocuklarına birbilerinden farklıymış gibi davranmamalı,
mümkün olduğunca benzer şeyler tecrübe etmelerine izin vermelidirler.
KAYNAKÇA
Beaton, A.E., Martin, M.O., Mullis, I.V.S., Gonzales, E.J., Smith, T.A., and Kelly, D.L. (1996).
Science achievement in the middle school years : IEA’s Third International Mathematics and
Science Study, Chestnut Hill, MA : Boston College
Becker, B.J. (1989). Gender and science achievement: a reanalysis of studies from two meta-analyses.
Journal of Research in Science Teaching, 26(2), 141-169.
Chambers, S. & Andre, T. (1997). 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.
Dupin, J.J., Johsua, S. (1987). Conception of French pupils concerning electric circuits: structure and
evolution. Journal of Research in Science Teaching, 24(9), 791-806.
Eccles, J.S., Adler, T.F. & Meece, J.L (1984). Sex differences in achievement: a test of alternate
theories. Journal of Personality and Social Psychology, 46, 26-43.
Erickson, G. & Erickson, L. (1984). Females and science achievement: evidence, explanations and
implications. Science Education, 68(2), 63-89.
Erickson, G. & Farkas, S. (1991). Prior experience and gender differences in science achievement,
Alberta Journal of Educational Research, 37(3), 225-239.
Evans, J. (1978). Teaching electricity with batteries and bulbs. Physics Teacher, 16(1), 15-22.
Farenga, S.J. & Joyce, B.A. (1997). What children bring to the classroom: learning science from
experience. School Science and Mathematics, 97(5).
Fredette, N. & Lochhead, J. (1980) Students conceptions of simple circuits. The Physics Teacher,
18(3), 194-198.
Gilbert, J.K. & Watts, D.M. (1983). Concepts, misconceptions and alternative conceptions: changing
perspectives in science education. Studies in Science Education, 10, 61-98.
Greenfield, T.A. (1996). Gender, grade level differences in science interest and participation. Science
education,81, 259-276.
Heller, M.P. & Finley, N.F. (1992). Variable uses of alternative conceptions, a case study in current
electricity. Journal of Research in Science Edsucation, 29(3), 259-276.
Johnson, S. (1987). Gender differences in science: parallels in interest, experience and performance.
International Journal of Science Education, 9(4), 467-481.
Johnson, S. & Murphy, P.(1984). The underachievement of girls in physics: toward explanations.
European Journal of Science Education, 4(4), 399-409.
Jones, M.G., Howe A. & Rua, M.J. (2000). Gender differences in students’ experiences; interests and
attitudes toward science and scientists. Science Education, 84, 180-192.
Joyce, B.A. & Farenga, S.J. (1999). Informal science experience, attitudes, future interest in science,
and gender of high-ability students: an exploratory study. School Science and Mathematics,
99(8), 431-437.
Kahle, J.B. & Lakes, M.K. (1983) The myth of equality in science classrooms. Journal of Research in
Science Teaching, 20, 131-140.
Lee, V.E. & Burkam, D.T. (1996). Gender differences in middle grade science achievement: subject
domain, ability level, and course emphasis. Science Education, 80(6), 613-650.
Linn, M. & Hyde, J. (1989). Gender mathematics and science. Educational Researcher, 18(8), 17-27.
McDermott, L.C. & Shaffer, P.S. (1992) Research as a guide for curriculum development: An example
from introductory electricity. Part I: investigation of student understanding. American Journal
of Physics, 60(11), 994-1003.
Meece, J.L. & Holt, K. (1993). A pattern analysis of students' achievement goals. Journal of
Educational Psychology, 85(4), 582-590.
Otto, P.B. (1991). One science, one sex? School Science and Mathematics, 91(8), 367-372.
Parker, P.S. & Claxton, A.F. (1996). Teachers' perceptions of gender differences in their students.
International Journal of Psychology, 31(3).
Shepardson, D.P. & Moje, E.B. (1994) The nature of fourth graders’ understanding of electric circuits.
Science Education, 78(5), 489-514.
Shepardson, D.P. & Pizzini, E.L. (1994). Gender, achievement, and perception toward science
activities. School Science and Mathematics, 94(4),188-193.
Shipstone, D.M., Jung, W. & Dupin, J.J. (1988). A study of students’ understanding of electricity in
five European countries. International Journal of Science Education, 10(3), 303-316.
Tobin, K. & Garnett, P. (1987) Gender related differences in science activities, Science Education, 71,
91-103.
Westbrook, S.L. & Marek, E.A. (1991). A cross-age study of student understanding of the concept of
diffusion. Journal of Research in Science Teaching, 28(8), 649-660.