Cinsiyetin Dokuzuncu Sınıf Öğrencilerinin Elektrik Devreleri

CİNSİYETİN DOKUZUNCU SINIF ÖĞRENCİLERİNİN ELEKTRİK
DEVRELERİ KONUSUNDA SAHİP OLDUKLARI KAVRAM YANILGILARININ
FARKLI ALT KATEGORİLERİNE ETKİSİ
Selen SENCAR, Ali ERYILMAZ
ODTÜ, Eğitim Fakültesi, OFMAE Bölümü, ANKARA
ÖZET: Cinsiyet farklılıkları fizik eğitiminde sıklıkla çalışılan bir konu olmasına rağmen, bugüne kadar bu alanda yapılan
tüm çalışmalar öğrencilerin toplam skorları üzerinden değerlendirilmiş ve cinsiyet farklılıkları da yine bu skorlar üzerinden
analiz edilmiştir. Yapılan araştırmaların neredeyse hepsi fizik alanında erkek öğrencilerin kız öğrencilere göre çok daha az
sayıda kavram yanılgısına sahip olduklarını ortaya koymuştur. Bu çalışmanın amacı ise cinsiyet farklılıklarını toplam skorlar
üzerinden değil, farklı alt kavram yanılgısı kategorilerinden elde edilen skorlar üzerinden değerlendirmektir. Bu amaçla
dokuzuncu sınıf öğrencilerinin basit elektrik devreleri konusunda sahip oldukları kavram yanılgıları belirlenmiş, belirlenen
kavram yanılgıları faktör analizi ve mantıksal yaklaşımlarla altı farklı alt kategoriye ayrılmıştır. Her kategorideki kavram
yanılgılarını içeren, iki-aşamalı ve çoktan seçmeli 10 sorudan oluşan elektrik devreleri kavram testi geliştirilmiştir.
Çalışmanın örneklemini Ankara merkezden seçilen 13 liseden toplam 1678 dokuzuncu sınıf öğrencisi oluşturmaktadır.
Veriler MANOVA kullanılarak analiz edildiğinde, kız ve erkek öğrencilerin elektrik devreleri konusunda sahip oldukları
kavram yanılgılarının sayısında anlamlı bir fark olduğu ortaya çıkmış ve bu farkın erkek öğrencilerin lehine olduğu
görülmüştür. Fakat ANOVA kullanılarak alt kategoriler tek tek incelendiğinde altı kategoriden sadece üçünde anlamlı bir
fark olduğu ve bunlardan birinde beklenilenin aksine erkek öğrencilerin kız öğrencilere göre daha fazla sayıda kavram
yanılgısına sahip olduğu gözlemlenmiştir.
1. GİRİŞ
Kız öğrencilerin fen alanındaki düşük başarıları birçok çalışmaya konu olmuştur ve varılan
ortak kanı kız öğrencilerin erkekler kadar başarılı olamadıklarıdır (Becker, 1989; Erickson &
Erickson, 1984; Greenfield, 1996; Johnson, 1987; Johnson & Murphy, 1984; Lee & Burkam, 1996;
Steinkamp & Maehr, 1984). Konuyla ilgili en detaylı ve en yakın 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).
Bu çalışmada ise kız ve erkek öğrencilerin elektrik devreleri konusunda sahip oldukları kavram
yanılgılarında herhangi bir farklılık olup olmadığı araştırılmıştır. Yapılan çalışmalarda öğrencilerin fen
öğrenmeye önceden tanıştıkları bazı kavramlarla başladıkları öne sürülmüş ve bu kavramlar öğretim
öncesi inanışlar olarak adlandırılmıştır. Kavram yanılgıları ise öğretim öncesi inanışların bir alt
kategorisidir. Kavram yanılgılarını öğretim öncesi inanışlardan ayıran özelliği bilimsel gerçeklerle
çelişiyor olmalarıdır ve oluşumları eğitim sürecinin kaçınılmaz bir parçasıdır (Gilbert & Watts, 1983;
Westbrook & Marek, 1991). Yakın geçmişte yapılan çalışmalar fizik alanında çeşitli konularda
öğrencilerin sahip oldukları kavram yanılgılarını ortaya çıkarmaya çalışmışlardır. Elektrik konusu da
bunlardan biridir. Elektrik konusunun soyut oluşundan ötürü bu konuda rastlanan kavram yanılgıları
sayıca diğer konularda rastlanılanlardan fazladır. Öğrenciler tarafından yapılan hataların detaylı bir
şekilde incelenmesiyle bu konudaki kavram yanılgılarını belirlenmiştir (Chambers & Andre, 1997;
Cohen, Eylon & Ganiel, 1983; Dupin & Johsua, 1987; Fredette & Lochhead, 1980; Heller & Finley,
1992; McDermott & Shaffer, 1992; Psillos & Koumaras, 1988; Shepardson & Moje, 1994; Shipstone,
Jung & Dupin, 1988). Literatürde yapılan çalışmaların bulgularından elde edilen kavram yanılgıları bu
çalışmada bir araya getirilmiştir. Ölçülen kavram yanılgıları ve bu kavram yanılgılarına sahip olan
öğrencilerin düşünceleri aşağıda kısaca özetlemiştir: Güç çeken model kavram yanılgısına sahip olan
öğrenciler pil ve lamba arasındaki tek bir telin lambayı yakmak için yeterli olduğunu, akımın tek tel
yoluyla pilden lambaya akıp, bu şekilde lambayı yakabileceğini düşünmektedirler. Çarpışan akımlar
modeli kavram yanılgısına sahip olan öğrenciler ise pozitif ve negatif olmak üzere iki çeşit akım
olduğuna inanırlar ve positif kutuptan gelen pozitif akım ile negatif kutuptan gelen negatif akımın
lambada karşılaşıp lamba için gerekli gücü sağladığını düşünürler. Zayıflayan akım modeli kavram
yanılgısına sahip olan öğrenciler akımın devrede belli bir yönde aktığını fakat devredeki elemenlar
akımı kullandığı için akımın devrede sürekli zayıflayarak yol aldığını düşünürler. Paylaşılan akım
modeli kavram yanılgısına sahip olan öğrenciler akımın devre elemanları tarafından eşit olarak
paylaşıldığını ve aynı zamanda devre elemanları tarafından eşit olarak harcandığını düşünürler.
Deneysel kural kavram yanılgısına sahip olan öğrenciler devrede sonra gelen elemanın önce
gelenlerden daha az akım aldığını düşünürler. Yani pile yakın olan lambanın uzak olanlara göre daha
parlak yanacağına inanırlar. Güç kaynağının sabit akım kaynağı olarak algılayan öğrenciler pili
bağlandığı devreden bağımsız olarak devreye sürekli aynı akımı veren bir devre elemanı olarak
düşünürler. Bölgesel ve sırasal düşünce kavram yanılgısına sahip olan öğrenciler, devrede herhangibir
değişiklik yapıldığında sadece değişiklik yapılan bölgeye odaklanıp devrenin diğer noktalarında
olabilecek değişikliklere önem vermezler ve devreyi değiştirilen elemandan önceki bölüm ve sonraki
bölüm olmak üzere iki parça halinde analiz etmeye eğilimlidirler. Kısa devre önyargısına sahip olan
öğrenciler devreye bağlanan boş bir telin devre üzerinde herhangibir etkisi olmadığını düşünürler.
Paralel bağlı devrelerde eşdeğer direnç önyargısına sahip olan öğrenciler devreye bağlanan direnç
sayısı arttıkça bağlanma şeklinden bağımsız olarak devrenin eşdeğer direncinin artacağını düşünürler.
Chambers ve Andre (1997) ile Shipstone ve arkadaşları (1988) elektrik konusunda kız
öğrencilerin erkek öğrencilere göre daha az sayıda kavram yanılgısına sahip olduklarını ortaya
koymuşlardır. Fakat cinsiyet farklılığını sadece toplam skorlar üzerinden göstermişler herhangi bir
detaylı araştırma ya da alt kategoriler üzerinden bir analiz yapmamışlardır.
1.1 Çalışmanın önemi ve amacı
Bu çalışmanın amacı cinsiyetin dokuzuncu sınıf öğrencilerin elektrik konusunda sahip oldukları
kavram yanılgılarına etkisini incelemektir. Önceki çalışmalar elektrik devreleri ile ilgili kavram
yanılgıları hakkında bize oldukça yararlı bilgiler sunmuşlar ve bu konuda kız ve erkek öğrenciler
arasında farklılıklar olduğunu toplam skorlar üzerinden ortaya koymuşlardır. Bununla birlikte alt
kavram yanılgıları kategorilerinde görülen cinsiyet farklılıklarını araştıran bir çalışmaya bugüne kadar
rastlanılmamıştır. Bu çalışma cinsiyet farklılıklarını hem toplam skorlar hem de farklı alt
kategorilerden elde edilen skorlar üzerinden analiz etmiştir. Cinsiyet farklılıklarının toplam skorlar
üzerinde var olduğu literatürde ortak bir kanı olsa da farklı kategorilerdeki farklılıkların ayrı ayrı
incelenmemiş olması önemli bir eksiktir. Bu bağlamda, bu çalışma bir çeşit büyüteç görevi görecek ve
genel bir sonuçtan öte detaylarla ilgilenerek sonuca varmaya çalışacaktır.
2. YÖNTEM
2.1. Evren ve Örneklem
Anadolu ve düz devlet liselerindeki tüm dokuzuncu sınıflar çalışmanın evreni olarak
belirlenmiş, ulaşılabilir evren olarak ise Ankara’da 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 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
Çalışmada kullanılan ölçme aracı elektrik devreleri kavram yanılgısı testidir. Bu test detaylı bir
literatür taraması sonucu elde edilen çeşitli kaynaklardan faydalanılarak geliştirilmiştir (Chambers &
Andre, 1997; Cohen, Eylon & Ganiel, 1983; Heller & Finley, 1992; McDermott & Shaffer, 1992;
Shipstone ve arkadaşları, 1988). Literatürden elde edilen bazı sorular hiçbir değişiklik yapılmadan
Türkçe’ye çevrilmiş, bazı sorular ise araştırmacı tarafından literatürdeki sorulardan faydalanılarak
geliştirilmiştir. İçerik geçerliliği için test konunun uzmanları tarafından incelenmiş ve öneriler göz
önüne alınarak ölçüm aracına son hali verilmiştir. Pilot çalışma sonrasında testin güvenilirliği .74
olarak hesaplanmış ve fizik eğitimi konusunda bir uzmanın yardımları ile test son halini almıştır. Test
10 adet iki aşamalı çoktan seçmeli sorudan oluşmaktadır. Öğrencilerin skorları hesaplanırken doğru
verdikleri her cevap bir puan olarak değerlendirilmiş ve toplanmıştır. Skorlar 0 ile 10 arasında
değişmekte ve yüksek skorlar az sayıda kavram yanılgısına işaret etmektedir. Ayrıca öğrencilerin
sahip olduğu ve literatürden elde edilen kavram yanılgıları altı farklı alt kategoride toplanmaya
çalışılmış ve her öğrenciye her alt kavram yanılgısı kategorisi için bir skor hesaplanmıştır. Bahsedilen
alt kategoriler ve içerdikleri kavram yanılgıları Tablo 1’de verilmektedir.
Tablo 1. Elektrik devreleri konusuna ait kavram yanılgısı kategorileri.
1. kategori
Güç çeken model
2. kategori
Çarpışan akımlar modeli (Clashing Current Model)
3. kategori
a) Zayıflayan akım modeli (Weakening Current Model)
b) Paylaşılan akım modeli (Shared Current Model)
c) Deneysel kural (Emprical Rule)
4. kategori
a) Güç kaynağının sabit akım kaynağı olarak algılanması
5. kategori
a) Bölgesel düşünce (Local Reasoning)
b) Ardışık / Sırasal düşünce (Sequential Reasoning )
c) Kısa devre önyargısı (Short Circuit Preconception)
6. kategori
Paralel bağlı devrelerde eşdeğer direnç önyargısı
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 o veriyle ilgili bütün
öğrencilere ait ortalama yerleştirilmiştir.
3. BULGULAR
Yapılan betimsel analizler sonucunda, kız ve erkek öğrencilerin birinci, dördüncü ve altıncı
kategorilerden elde ettikleri ortalamalara bakıldığında; birinci ve dördüncü kategoride erkek
öğrencilerin kız öğrencilere göre daha az sayıda kavram yanılgısına sahip oldukları, altıncı kategoride
ise kız öğrencilerin erkek öğrencilere göre daha az sayıda kavram yanılgısına sahip oldukları
görülmüştür. Tablo 2 her alt kavram yanılgısı kategorisi için kız ve erkek öğrencilere ait ortalamaları
ve standart sapmaları göstermektedir.
Tablo 2. Kız ve erkek öğrencilerin her alt kategoride sahip oldukları ortalamalar
Bağımlı değişken
Cinsiyet
Ortalama
Standart sapma
1. kategori
Kızlar
.32
.56
Erkekler
.12
.39
2. kategori
Kızlar
1.14
.77
Erkekler
1.12
.85
3. kategori
Kızlar
1.69
.94
Erkekler
1.63
.99
4. kategori
Kızlar
.67
.71
Erkekler
.60
.70
5. kategori
Kızlar
.72
.73
Erkekler
.72
.73
6. kategori
Kızlar
.16
.37
Erkekler
.20
.40
Ortalamalarda görülen farklılıkların hangilerinin istatistiksel olarak anlamlı olduğunu
anlayabilmek için MANOVA istatistiksel analizi kullanılmış ve bu analizin sonuçları
değerlendirilmiştir. Analizler sonucunda, 6 kavram yanılgısı kategorisinden elde edilen skorlarda kız
ve erkek öğrenciler arasında anlamlı bir fark olduğu (Wilks Λ = .955, F(6,1671) = 13.146, p = .000)
fakat her bir bağımlı değişken üzerindeki cinsiyet farklılıkları yorumlandığında sadece birinci
(F(1,1676) = 68.131, p = .000), dördüncü (F(1,1676) = 4.310, p = .038) ve altıncı (F(1,1676) = 4.464,
p = .035) kavram yanılgısı kategorilerinde cinsiyetin etkisinin istatistiksel olarak anlamlı olduğu, diğer
3 değişkende ise kız ve erkek öğrenciler arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark olmadığı
görülmüştür.
4. TARTIŞMA VE ÖNERİLER
Çalışmanın en önemli sonucu, toplam skorlar üzerinden yapılan analiz sonuçlarında cinsiyet
farklılığı kız öğrencilerin aleyhine görünürken; kavram yanılgıları tek tek incelendiğinde değişkenlerin
birinde durumun kız öğrencilerin lehine olmasıdır. Başka bir deyişle toplam skorlar erkek öğrencilerin
üstünlüğünü gösterirken alt kategoriler üzerinden yapılan detaylı analizler kız öğrencilerinde başarılı
oldukları konular olduğunu ortaya çıkarmıştır. Ayrıca, bu çalışmanın sonucunda, birinci ve
dördüncü kavram yanılgısı kategorilerinde kız öğrenciler erkek öğrencilere göre daha fazla kavram
yanılgısına sahiplerken altıncı kavram yanılgısı kategorisinde erkek öğrencilerin daha fazla kavram
yanılgısına sahip oldukları ortaya çıkmıştır. Diğer 3 kavram yanılgısı kategorisinde ise kız ve erkek
öğrencilerin elde ettikleri kavram yanılgısı skorları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık
olmadığı görülmüştür. Sadece birinci, dördüncü ve altıncı kavram yanılgısı kategorilerinde anlamlı
fark bulunmasının sebebi araştırıldığında, bu 3 kavram yanılgısı kategorisinin kolaylıkla
gözlemlenebilen, günlük hayattan kolayca örneklenebilen, diğer 3 kategorinin ise genelde soyut
içerikli, gözlemlenmesi ve dolayısıyla tecrübe edilmesi kolay olmayan kavram ve olaylarla ilgili
olabileceği düşünülmüştür. Altıncı kategoride kız öğrencilerin daha az sayıda kavram yanılgısına sahip
olmalarının nedeninin ise hem bu kavram yanılgısının rahatlıkla denenemiyor olmasının erkek
öğrencilere getirdiği dezavantaj hem de bu yanılgının pratikten çok teoriye yakın olmasından dolayı
kız öğrencilerin bu yanılgıyı derste ve ya kitaplarda görüp öğrenmiş olabilme ihtimalleri öne
sürülmüştür.
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.
Cohen, R., Eylon, B. & Ganiel,U. (1983). Potential differences and current in simple electric circuits:
A study of students’ concepts. American Journal of Physics, 51(5), 407-412.
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.
Erickson, G. & Erickson, L. (1984). Females and science achievement: evidence, explanations and
implications. Science Education, 68(2), 63-89.
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 Education, 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.
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.
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.
Psillos, D. & Koumaras, P. (1988). Voltage presented as a primary concept in an introductory teaching
sequence on DC circuits. International Journal of Science Education, 10(1), 29-43.
Shepardson, D.P. & Moje, E.B. (1994) The nature of fourth graders’ understanding of electric circuits.
Science Education, 78(5), 489-514.
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.
Steinkamp, M.W. & Maehr, M.L. (1984). Gender differences in motivational orientations toward
achievement in school science: a quantitative synthesis. American Educational Research
Journal, 21(1), 39-59.
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.