Investigating Prospective Science Teachers` Misconceptions of Sound
advertisement
Elementary Education Online, 8(2), 313-321, 2009. lkö retim Online, 8(2), 313-321, 2009. [Online]: http://ilkogretim-online.org.tr Investigating Prospective Science Teachers’ Misconceptions of Sound Asuman KÜÇÜKÖZER1 ABSTRACT The goal of this study was to describe prospective science teachers’ (PST) misconceptions about basic sound phenomena and concepts. The study was conducted with 56 PSTs. The questionnaire that is used as data collection instrument consists of 6 open-ended questions regarding sound properties, the propagation and nature of sound. Findings of the study indicated that PSTs were not able to describe the sound propagation correctly at the microscopic level; they were not aware of the need for a material medium, and their conceptual understanding of the propagation and nature of sound was far from being scientific. Keywords: Sound, Learning, Misconceptions, Prospective Science Teachers SUMMARY Purpose and significance: The goal of this study was to describe prospective science teachers’ (PST) misconceptions about basic sound phenomena and concepts. The sound waves is of importance since it is the first topic in which the introduction is made to the subject of waves at the levels of primary and secondary education and the concept of wave plays a critical role in the learning of topics such as mechanic-electromagnetic waves, physical optics and quantum mechanics. Furthermore, it is obvious that the amount of research on students’ conceptions of sound waves is strikingly scarce. Methods: The study was conducted with 56 PSTs from the Department of Science Education at Necatibey Faculty of Education in BalBkesir University. PSTs did not take any course on the research subject at the undergraduate level. The questionnaire that is used as data collection instrument consists of 6 open-ended questions regarding sound propagation, nature of sound, sound properties and their perception. Upon the analysis of the responses provided by the PSTs, a distinction was made between those scientifically correct and incorrect at first hand. The scientifically incorrect responses were then analyzed to classify into groups with different content and to determine the conceptions pertaining to each particular concept or phenomenon. Results: Findings of the study indicated that PSTs were not able to describe the sound propagation correctly at the microscopic level; they were not aware of the need for a material medium, and that their conceptual understanding of the propagation and nature of sound was far from being scientific. They regard sound as an entity and about its nature they basically have two different approaches: sound is a substantial entity which can travel spontaneously without any need for a medium and sound is an entity carried and transmitted by the molecules of the medium. For many PSTs, the propagation velocity of sound depends on the sound properties, particularly on the sound intensity. Discussion and Conclusions: The results of the study indicated that PSTs have misconceptions regarding the basic concepts and phenomena of sound. Among these misconceptions, in addition to those consistent with findings of the literature, there are also ones, in our knowledge, identified for the first time. The PSTs constituting the sample group of this study did not receive any education about the subjects of waves and sound at the undergraduate level. Yet, studies conducted on the samples consisting of students receiving a typical education at the undergraduate level display similar results. It is a question of importance the lack of and necessity to develop educational materials to be prepared for every educational level in the framework of constructivism taking into account the background of students, aiming at bringing about and facilitating a conceptual change in order to achieve scientific conceptual understanding. 1 Assist. Prof. Dr., Department of Science Education, Necatibey Education Faculty, Balikesir University, e-mail: akucuk@balikesir.edu.tr Fen Bilgisi Ö%retmen Adaylar'n'n Ses Konusundaki Kavram Yan'lg'lar'n'n )ncelenmesi Asuman KÜÇÜKÖZER1 ÖZ Bu çalBJmada, fen bilgisi ö retmeni adaylarBnBn ses dalgalarBnBn bazB temel olgularB ve kavramlarB hakkBnda kavram yanBlgBlarBnBn betimlenmesi amaçlanmaktadBr. ÇalBJma, Fen Bilgisi Ö retmenli i bölümünde ö renim gören 56 ö renciyle gerçekleJtirilmiJtir. Veri toplama aracB olarak kullanBlan anket, sesin yayBlmasB, do asB, sesin özellikleri konularBnda 6 adet açBk-uçlu sorudan oluJmaktadBr. Veriler nitel olarak analiz edilmiJtir. ÇalBJmadan elde edilen bulgular, ö retmen adaylarBnBn ses konusunun temel kavram ve olgularBndan sesin do asB, yayBlmasB ve sesin özelliklerine iliJkin kavram yanBlgBlarBnBn oldu unu ortaya koymaktadBr. Anahtar Sözcükler: Ses, Kavram YanBlgBlarB, Fen Bilgisi Ö retmen AdaylarB, Ö renme G)R)/ Geçti imiz otuz yBlda, ö rencilerin ve ö retmenlerin çeJitli alanlardaki kavram yanBlgBlarB; bunlarBn ö renmede, ö retimde önemi ve yeri üzerine yapBlan çalBJmalar, fen e itiminde en önemli araJtBrma alanlarBndan biri olmuJtur (Duit ve Treagust, 2003). Bu araJtBrmalar, çeJitli kavram ve olgulara iliJkin ö rencilerin ön bilgilerinin oldu unu, bu ön bilgilerin genellikle bilimsel bilgilerle uyuJmadB BnB ve de iJime karJB dirençli olduklarBnB ortaya koymaktadBr (Driver, 1989). AyrBca ö rencilerin oldu u kadar ö retmen ve ö retmen adaylarBnBn da kavram yanBlgBlarBnBn oldu u çeJitli çalBJmalarla ortaya konulmuJtur (Küçüközer, 2007). Alan e itiminde çok etkili olan yapBlandBrmacBlBk kuramB çerçevesinde (Mathews, 1997), bilginin ö renci tarafBndan etkin olarak yapBlandBrBlmasB sürecinde önceki bilgilerin önemli rol oynadB B düJüncesi temellerinde üretilen bu araJtBrmalar, etkili ö retim ortamlarBnBn, etkinliklerinin ve ö retim stratejilerinin tasarlanmasB yolunda temel ve gerekli bir adBmdBr. Özel olarak fizik e itimi alanBna bakBldB Bnda çeJitli düzeylerde ö renciler, ö retmen adaylarB ve ö retmenlerle, kavram yanBlgBlarB üzerine yapBlan çok sayBda araJtBrma oldu u Pfundt ve Duit (2007) tarafBndan hazBrlanan bibliyografyaya bakBldB Bnda görülmektedir. YapBlan çalBJmalara alanlara göre bakBldB Bnda özellikle mekanik, elektrik, geometrik optik, BsB ve sBcaklBk alanlarBnBn en çok çalBJma yapBlan alanlar oldu u görülmekte, örne in dalgalar, ses gibi konularda kavram yanBlgBlarB üzerine yapBlmBJ araJtBrmalarBn azlB B ve eksikli i dikkat çekmektedir. Ses dalgalarB, ilk ve orta ö retim düzeyinde dalgalarla ilk iliJkinin kuruldu u konu olmasB ve dalga kavramBnBn, mekanik-elektromanyetik dalgalar, fiziksel optik ve kuantum mekani i konularBnBn ö renilmesinde rol oynamasB nedenleriyle önemli bir konudur. AyrBca, ilkö retim düzeyinde ses konusu programda hatBrB sayBlBr bir yer kaplamaktadBr. Bu düJünceler BJB Bnda, çalBJmada fen bilgisi ö retmeni adaylarBnBn ses dalgalarBnBn bazB temel olgularB ve kavramlarB hakkBnda kavram yanBlgBlarBnBn betimlenmesi amaçlanmaktadBr. Daha önce yapBlmBJ çalBJmalara bakBldB Bnda fizi in di er alanlarBnda oldu u gibi ses dalgalarBnBn temel olgu ve kavramlarBnBn anlaJBlmasBnda ö rencilerin problemleri oldu u, ses konusunu zor bir konu olarak gördükleri anlaJBlmaktadBr. Literatürde bulunan çalBJmalar aJa Bda kBsaca özetlenmektedir. Linder ve Erickson (1989) tarafBndan yapBlan çalBJmada üniversite düzeyinde fizik e itimi almBJ ve ö retmenlik sertifikasB programBnB izleyen 10 KanadalB ö retmen adayBnBn ses konusunda kavramsal anlamalarB incelenmiJtir. ÇalBJmada sesle ilgili 6 farklB durum üzerine her ö renci ile görüJme yapBlmBJtBr. Ses hakkBndaki düJünceler mikroskobik ve makroskobik olmak üzere iki düzeyde betimlenmiJtir. Mikroskobik düzeyde ses, bir ortamBn ya bireysel molekülleri tarafBndan taJBnan veya bir molekülden di er moleküle aktarBlan bir varlBk olarak betimlenmektedir. Makroskobik düzeyde ise sesin ya maddesel formda bir kuvvete sahip genellikle bir hava akBmB Jeklinde ilerleyen veya maddesel formda bir de iJimin ilerlemesine (ortamBn titreJimi, yo unlu un 1 Yard. Doç. Dr., BalBkesir Üniversitesi, Necatibey E itim Fakültesi, Fen Bilgisi Ö retmenli i ABD e-posta: akucuk@balikesir.edu.tr 314 hareketi, basBnç de iJimi vb.) neden olan sürekli bir yapB Jeklinde görüldü ü çalBJmada ortaya konulmuJtur. Linder bir di er çalBJmasBnda (Linder, 1993) sesin yayBlma hBzB üzerine, KanadalB ve Güney AfrikalB ö retmenlik e itim programBnB tamamlamBJ 14 ö retmen adayB ile görüJmeler yapmBJtBr. ÇalBJmada sesin yayBlma hBzBnBn, ya ortamdaki moleküllerin oluJturdu u fiziksel engellerin, ya ortamdaki moleküller arasB uzaklB Bn veya ortamBn sBkBJtBrBlabilirli inin bir fonksiyonu olarak görüldü ünü ortaya koymuJtur. Witmman, Steinberg ve Redish (2003) araJtBrmalarBnda üniversitede mühendislik e itimi alan 200 ö renciye uygulanan bir anket ve 25 ö renciyle yapBlan görüJmeler sonucunda elde edilen verilerden sesin yayBlmasByla ilgili iki farklB durumu (ses çBkaran bir hoparlör önündeki toz parçacB B ve mum alevi) incelemiJlerdir. ÇalBJmada, ö rencilerin genel olarak dalgalarB maddesel nesneler gibi gördükleri, ses dalgalarBnB ise ortamda hareket yönünde önlerine gelen Jeylere çarpan, bir kuvvet uygulayan, ortamda iten, maddesel nesne temelli olarak düJündükleri ortaya konulmuJtur. Eshach ve Schwartz (2006) tarafBndan yapBlan çalBJmada 10 ilkö retim ö rencisi ile görüJmeler yapBlmBJ, her ö renciye ses konusunda 11 soru yöneltilmiJ ve yanBtlar maddesel özellikler JemasBna göre kategorize edilmiJtir. ÇalBJma, ö rencilerin maddesel temelli bir ses düJüncesine sahip olduklarBnB, sesin yayBlmasBnB kendi kendini dBJtan bir kuvvetin etkisine ihtiyaç duymadan gösteren dinamik bir olay olarak betimlediklerini; sesin farklB ortamlarda farklB Jekilde yayBldB BnB düJündüklerini ortaya koymaktadBr. YÖNTEM ÇalBJma, BalBkesir Üniversitesi Necatibey E itim Fakültesi Fen Bilgisi Ö retmenli i bölümünde ö renim gören 56 ö renciyle gerçekleJtirilmiJtir. kinci sBnBfta bulunan ö rencilerin yaJlarB 19-20 arasBnda de iJmektedir. Ö renciler araJtBrma konusu ile ilgili olarak üniversite düzeyinde bir ders almamBJ olup ilkö retimde fen bilgisi derslerinde ses ve ortaö retimde fizik derslerinde dalgalar üzerine genel bir ö retim görmüJlerdir. Veri toplama aracB olarak kullanBlan anket, sesin yayBlmasB, do asB ve sesin özellikleri ve sesin yayBlma hBzB konularBnda 6 adet sorudan oluJmaktadBr. S2, Witmman, Steinberg ve Redish (2003) tarafBndan yapBlan çalBJmadan uyarlanmBJ ve eklemeler yapBlmBJtBr, di erleri özgün sorulardBr. Ankette yer alan sorularda; S1: ki kiJinin ayrB ayrB odalarda olduklarB ve birbirlerinin konuJmalarBnB duyabildikleri belirtilmiJtir. Sesin duvarda nasBl iletildi ini, yayBldB BnB açBklamalarB istenmiJtir. S2: Bu soru 4 alt sorudan oluJmaktadBr. Hoparlörden ses çBktB B ve hoparlörün önünde havada hareketsiz bulunan bir toz parçacB B bulundu unu düJünmeleri istenmiJtir. Sorularda, S2a. YayBlan sesin toz parçacB BnBn hareketine bir etki edip etmeyece i, ederse nasBl bir etki olaca B sorulmuJ, Jekil çizerek göstermeleri ve yanBtlarBnB açBklamalarB, S2b. Hoparlörden çBkan sesin ilk duruma göre Jiddetinin artBrBldB B belirtilerek ilk duruma göre bir fark olup olmayaca B, olursa nasBl bir de iJiklik olaca B sorulmuJ, Jekil çizerek göstermeleri ve yanBtlarBnB açBklamalarB, S2c. Hoparlörden çBkan sesin ilk duruma göre inceltildi i, daha tiz bir ses çBktB B belirtilerek ilk duruma göre bir fark olup olmayaca B, olursa nasBl bir de iJiklik olaca B sorulmuJ, Jekil çizerek göstermeleri ve yanBtlarBnB açBklamalarB, S2d. Hoparlörün ve toz parçacB BnBn havasB boJaltBlmBJ bir ortamda bulundu unu, hoparlörün çalBJmaya devam etti ini varsaymalarB ve toz parçacB BnBn hareketinde bir de iJiklik olup olmayaca B sorulmuJ, olursa de iJikli i Jekil çizerek göstermeleri ve yanBtlarBnB açBklamalarB, istenmiJtir. S3: Ahmet’in Mehmet’e seslendi i, Ahmet ba BrdB Bnda Mehmet’in duyabildi i fakat Ahmet’in sesini Mehmet’e daha kBsa sürede duyurmak istedi i belirtilerek; “Ahmet daha yüksek, Jiddetli sesle ba BrmalBdBr /Ahmet daha ince, daha tiz bir sesle ba BrmalBdBr / Ahmet in daha yüksek, Jiddetli, ince veya kalBn sesle ba BrmasB, sesin daha kBsa sürede iJitilmesi üzerine etkisi olmaz” seçenekleri verilmiJ ve ö rencilerden bu seçeneklerden birini iJaretlemeleri ve cevaplarBnB açBklamalarB istenmiJtir. 315 Anket, fizik ve fizik e itimi alanlarBnda birer uzman tarafBndan incelenmiJ, 5 ö renciyle yapBlan pilot uygulamada sorular test edilmiJ ve gerekli de iJiklikler yapBldBktan sonra uygulanmBJtBr. Ö retmen adaylarBnBn açBklamalarB ve çizimleri analiz edilerek, ilk etapta bilimsel olarak do ru olan ve olmayan açBklamalar ayBrt edilmiJtir. Sonra, bilimsel olarak do ru olmayan açBklamalar analiz edilerek farklB içeriklerde olan açBklamalar gruplandBrBlmBJ ve o kavram veya olguya iliJkin kavram yanBlgBlarB tespit edilmiJtir. BULGULAR ve YORUM Ö retmen adaylarBnBn ses konusunun temel kavram ve olgularBndan sesin do asB, yayBlmasB ve sesin özelliklerine iliJkin kavram yanBlgBlarBnBn oldu u tespit edilmiJ ve ilgili baJlBklar altBnda baJlBca bulgular verilerek yorumlanmBJtBr. Sesin Yay'lmas' ve Do%as' SorularBn analizinden elde edilen bulgular, ö retmen adaylarBnBn sesin yayBlmasBna ve do asBna iliJkin kavramsal anlayBJlarBnBn bilimsel anlayBJtan uzak oldu unu ortaya koymaktadBr. Bilimsel olarak ses dalgalarB maddesel ortamlarda yayBlan dalgalardBr. Ses dalgalarBnBn yayBlmasB için maddesel ortam gereklili i üzerine sorulan sorudan (S2d) elde edilen bulgular, ö retmen adaylarBnBn sadece % 51’i tarafBndan sesin yayBlmasB için maddesel ortamBn gerekli görüldü ünü göstermekte ve ses boJlukta yayBlmaz Jeklinde açBklama yapBlmaktadBr. Sesin yayBlmasB için maddesel ortama gerek olmadB BnB düJünen ö retmen adaylarBnBn açBklamalarBna ÖA27 ve ÖA41 in açBklamalarB örnek olarak verilebilir: “Dalga hareketleri havalB veya havasBz ortam fark etmeden oluJur, yani toz gene hareket eder.” ÖA27 “Ses boJlukta en hBzlB yayBlBr. Bu yüzden toz parçacB B di er ortamlara göre en hBzlB hareket eder.” ÖA41 Görüldü ü gibi, bu düJünce biçimine göre sesin yayBlmasB için maddesel ortam gerekli de ildir, hatta bazB ö retmen adaylarB için ses boJlukta en hBzlB yayBlmaktadBr. Sesin yayBlmasB esnasBnda, ses kayna B maddesel ortamda yo unlu u ve basBncB denge durumuna göre yüksek olan sBkBJma; yo unlu u ve basBncB denge durumuna göre düJük olan seyrelme bölgelerini oluJturmakta ve ortamda birbirinin ardB sBra sBkBJma-seyrelmelerden oluJan ses dalgasB yayBlmaktadBr. Ses dalgalarB ortamda yayBlBrken ortamBn parçacBklarB dalgayla birlikte ilerlememekte, titreJmektedirler. Ses dalgalarBnBn do asB, yayBlmasB ve yayBlma esnasBnda ortam parçacBklarBnBn hareketi olgularB üzerine ö retmen adaylarBnBn düJüncelerini ö renmek amacByla S2a ve S1 sorularB sorulmuJtur. S2a gaz ortamda, S1 ise katB bir ortamda sesin yayBlmasB sBrasBnda ortamBn parçacBklarBnBn hareketine iliJkin ö retmen adaylarBnBn fikirlerinin anlaJBlmasBna imkân vermektedir. Ses yayBlBrken ortam parçacBklarBnBn titreJece ini, gaz ortam için ö retmen adaylarBnBn %11’i, katB ortam içinse ö retmen adaylarBnBn % 14’ü düJünmektedirler. Ö retmen adaylarBnBn %70 i ses dalgalarBnBn yayBlmasB esnasBnda (S2a) ortamBn parçacBklarBnBn hareketinin, ses yönünde düzensiz rastgele bir öteleme hareketi oldu unu düJünmektedirler. Ö retmen adaylarB tarafBndan yapBlan açBklamalara bakBldB Bnda sesin ortamBn parçacBklarBnBn hareketini nasBl etkiledi ine iliJkin farklB görüJler oldu u görülmektedir. Bu görüJlere; “Ses, hava moleküllerinin arasBndan geçmek için onlara bir etki eder. Bu hava molekülleri de birbirlerine ve toz parçacB Bna çarparak onun hareket etmesini sa lar. ” ÖA31 “Ses çBktB Bnda sesi kapan moleküller hBzla yayBldB Bndan karJBlaJtBklarB Jeylere de çarpar do al olarak yönünü de iJtirir.” ÖA47 “Ses molekülleri hoparlörün önündeki tozu iter. Ses molekülleri hareket halinde oldu u için, çevreye yayBlBrken toz moleküllerine çarpar ve itici bir kuvvet uygular.” ÖA50 açBklamalarB örnek olarak verilebilir. Ö retmen adaylarBnBn açBklamalarBnda “ortamBn parçacBklarB arasBndan geçen sesten, sesi kapan moleküllerden, ses moleküllerinden” bahsettikleri görülmektedir. Bu düJünce Jeklinde, ses molekülleri, sesi taJByan moleküller vb. ortam içinde hareket ederken rastgele bir biçimde ortam parçacBklarBna çarpmakta ve onlarB ötelemektedirler. Sesin yayBlmasBna ve do asBna iliJkin ö retmen adaylarBnBn düJünceleri incelendi inde (S1), Tablo’1 de görüldü ü gibi sesin bir ortamda yayBlmasB üç farklB Jekilde olabilmektedir, bu yaklaJBmlar sesin; 316 ortamBn parçacBklarB arasBndan geçerek, ortamBn parçacBklarB tarafBndan taJBnarak, iletilerek, ortamBn parçacBklarBnBn titreJimiyle, yayBlmasB Jeklinde betimlenebilir. Tablo 1: Sesin duvarda nas l yay ld na ili kin (S1) yan tlar ve yüzdeleri Yan'tlar Yüzde Sesin boJluklardan geçmesiyle 34 Duvar veya hava moleküllerinin iletimiyle 23 Duvar moleküllerinin titreJimiyle 14 Ses katB ortamlarda yayBlBr 6 Kodlanamayan 14 YanBtsBz 9 Ö retmen adaylarBnBn % 34’ü sesin yayBlmasBnB, sesin ortamBn parçacBklarB arasBndan geçmesi olarak görmektedirler. Bu yaklaJBmdaki ö retmen adaylarB tarafBndan ses, adeta “bir varlBk” olarak görülmektedir. Ö retmen adaylarBnBn açBklamalarBna bakBldB Bnda, “Moleküller arasBndaki boJluklardan ses dalgalarB geçer ve karJB tarafa iletilir.” ÖA24 “ Ses moleküllerinin bir kBsmB duvardaki atomlara çarpar. Bir kBsmB da duvarBn arasBndaki boJluklara gelir. Bu boJluklardan geçenler duyulur.” ÖA33 “Odalar arasBndaki duvar hafif gözenekli oldu undan ses bu gözeneklerden geçerek bir odadan di erine geçebilir.” ÖA48 örneklerinde görüldü ü gibi, ses duvar içerisindeki boJluklardan, gözeneklerden yan odaya geçmektedir. Bu düJünce biçiminde, ses varlB B kaynaktan çBkmakta ortam parçacBklarB arasBnda ilerlemekte ve ilerlemek için ne ortama ne de ortam parçacBklarBnBn hareketine ihtiyaç duymaktadBr. AyrBca bu varlBk, ÖA24 ün açBklamasBnda oldu u gibi “ses dalgalarB”, ÖA33’ün açBklamasBnda oldu u gibi “ses molekülleri” veya ÖA48 in açBklamasBnda oldu u gibi sadece “ses” kelimeleriyle ifade edilmektedir. Bu nitelendirmeler, bu düJünce biçiminde ses varlB BnBn sürekli bir yapBda olabildi i gibi ses molekülleri Jeklinde kesikli bir yapBda da olabilece inin de düJünüldü ünü göstermektedir. Ö retmen adaylarBnBn % 23’ü ise sesin yayBlmasBnB, sesin ortam parçacBklarB tarafBndan taJBnmasB, birbirlerine iletilmesi olarak görmektedirler. Ö retmen adaylarBnBn % 18’i taJBma ve iletimden sorumlu molekülleri hava molekülleri olarak görmekte iken % 5’i duvar molekülleri olarak görmektedirler. Bu yaklaJBmdaki ö retmen adaylarB için yine ses “bir varlBk” olarak görülmektedir. Ö retmen adaylarBnBn açBklamalarBna bakBldB Bnda; “Ses karJB tarafa duvarB oluJturan taneciklerin arasBndaki hava sayesinde iletilir. Hava taneciklerinin sesi birbirlerine aktarmasByla gerçekleJir.” ÖA16 “Hava molekülleri boJluktan geçerek iletilir, boJluk ne kadar azsa ses o kadar az duyulur.” ÖA47 “Ses hava moleküllerinden katB moleküllerine iletilerek buradan tekrar hava moleküllerine geçerek duyulur.” ÖA34 örneklerinde görüldü ü gibi, hava tanecikleri veya duvar molekülleri sesi taJBmakta ve birbirine aktarmaktadBr. Bu düJünce Jeklinde ses varlB B yayBlmak için ortama ihtiyaç duymaktadBr ve kesikli bir yapB göstermektedir. Sesi alan ortam veya hava molekülleri bu varlB B taJBmakta ve birbirlerine iletmektedirler. Ö retmen adaylarBnBn % 14’ü ise sesin ortamBn parçacBklarBnBn titreJimiyle yayBldB BnB düJünmektedirler. Ö retmen adaylarBnBn açBklamalarBna bakBldB Bnda “moleküller titreJim hareketi yaparak sesi iletir” Jeklinde açBklamalar görülmektedir. Bu düJünce, bilimsel olarak do ru kabul edilen yaklaJBm olarak de erlendirilebilir, fakat bazB ö retmen adaylarBnBn açBklamalarBna bakBldB Bnda, “Moleküllere çarpan ses, molekülleri titreJim haline sokar ve ses iletilir.” ÖA43 örne inde görüldü ü gibi, sesin do asB tam olarak kavranmadB BnB düJündürmektedir. Bu düJüncedeki ö retmen adaylarBnBn, ortamBn parçacBklarBnBn titreJimini sesin onlara çarpmasBnBn veya sesin geçiJinin bir sonucu olarak gördü ü, ortam parçacBklarBnBn titreJiminden oluJan dalgaya ses denildi inin farkBnda olmadB BnB düJündürmektedir. Genel olarak bakBldB Bnda ö retmen adaylarBnBn ço unlu u tarafBndan sesin bir “varlBk” olarak düJünüldü ü, bu varlB Bn ya ortamBn parçacBklarB arasBndan geçerek ilerledi i ya da ortamBn 317 parçacBklarB tarafBndan taJBnarak, aktarBlarak ilerledi i düJünülmektedir. Sesin yayBlmasBna ve do asBna iliJkin bu düJüncelere sahip ö retmen adaylarBnBn sesin yayBlmasB sBrasBnda ortam parçacBklarBnBn hareketini titreJimden çok öteleme hareketi olarak betimlemeleri do aldBr. AyrBca ses bir varlBk olarak görüldü ünde, özellikle ortamBn parçacBklarB arasBndan geçerek ilerleyen ses varlB B düJüncesinde, sesin yayBlmasB için maddesel ortam o kadar da gereklide de ildir. Sesin Özellikleri Ö retmen adaylarBnBn sesin özelliklerine, ses Jiddeti, sesin inceli i/kalBnlB B ile sesin yayBldB B ortamBn parçacBklarBnBn hareketi arasBndaki iliJkilere iliJkin düJüncelerini ö renmek amacByla S2b ve S2c sorularB sorulmuJtur. Ö retmen adaylarB ilkö retim düzeyinde ses konusunda aldBklarB ö retimde sesin Jiddeti terimini, sesin Jiddetli veya zayBf olarak duyulmasB ve ses dalgasBnBn genli i ile iliJkili olarak sesin yüksekli i terimini, sesin ince veya kalBn olarak duyulmasB ve ses dalgasBnBn frekansB ile iliJkili olarak incelemiJlerdir. Bu sorulardan elde edilen veriler, ö retmen adaylarBnBn her iki olgu ve kavrama iliJkin düJüncelerinin bilimsel düJünceden uzak oldu unu ortaya koymaktadBr. Sesin Jiddeti artBrBldB Bnda havadaki toz parçacB BnBn hareketinin ilk duruma (S2a) göre ne olaca B konusunda ö retmen adaylarBnBn düJüncelerine bakBldB Bnda ö retmen adaylarBnBn hiçbiri sesin Jiddeti ile ses dalgasBnBn genli i arasBnda iliJki kurmamaktadBrlar (Tablo 2 ). Tablo 2. Sesin iddetinin art r ld durumda toz parçac (S2b) yan tlar ve yüzdeleri Yan'tlar Daha hBzlB ilerler Daha ileriye gider Daha çok titreJir FarklBlBk olmaz Kodlanamaz YanBt yok n n hareketine ili kin Yüzde 41 27 7 5 16 4 Ö retmen adaylarBnBn % 41 i sesin Jiddetli olmasBnB sesin daha hBzlB yayBlmasB ile ba daJtBrmaktadBr. Sesin Jiddeti artBrBldB Bnda toz molekülünün ilk duruma göre daha hBzlB bir Jekilde hoparlörden uzaklaJaca BnB belirten ö retmen adaylarBnBn açBklamalarBna bakBldB Bnda, “Daha hBzlB bir Jekilde ses molekülleri çBkaca Bndan daha hBzlB çarpar ve toz molekülünün yeri normal sesteki yer de iJtirmesinden daha çok yer de iJtirir.” ÖA33 “Evet daha hBzlB bir Jekilde daha ileriye taJBnBr. Ses dalgalarBnBn çarpma sayBsB yani titreJimi artar. Bunla beraber hBzB da artar ve toz molekülünü daha hBzlB bir Jekilde ileriye taJBr.” ÖA1 “Sesin Jiddeti arttB Bna göre toz taneci inin hareket hBzB artar.” ÖA20 örneklerinde görüldü ü gibi, ö retmen adaylarB toz parçacB BnBn ilk duruma göre daha hBzlB hareket edece ini ve dolayBsByla da daha ileriye gidece ini belirtmektedirler. AyrBca yapBlan açBklamalarda, sadece sesin Jiddeti arttB B için toz parçacB BnBn hBzB artar Jeklindeki açBklamalarBn yanB sBra, ÖA33 ve ÖA1 in açBklamalarBnda görüldü ü gibi, sesin Jiddeti ile sesin yayBlma hBzB arasBnda iliJki kuran açBklamalara da rastlanmaktadBr. Sesin Jiddeti artBrBldB Bnda toz molekülünün ilk duruma göre daha fazla yer de iJtirece ini düJünen ö retmen adaylarBnBn (%27) açBklamalarBna bakBldB Bnda; “Evet de iJiklik olur. Daha Jiddetli ses dalgasB toz parçacB BnBn daha fazla yer de iJtirmesini sa lar.” ÖA52 örne inde görüldü ü gibi, sadece Jiddet ile konumdaki de iJiklik arasBnda iliJki kurulmakta, hBz arttB B için daha ileriye gider Jeklinde bir açBklama görülmemektedir. Sesin Jiddeti artB Bnda ilk duruma göre de iJiklik olmayaca BnB düJünen ö retmen adaylarBnBn (%5) açBklamalarBnda da; “Sesin yayBlma hBzB aynB olaca B için moleküllerin toza çarpma hBzB da aynB olacaktBr.” ÖA31 örne inde görüldü ü gibi ses Jiddeti ile sesin yayBlma hBzB arasBnda iliJki kuruldu u görülmektedir. Ö retmen adaylarBnBn sadece % 7 si toz taneci inin hareketinden bahsederken titreJim hareketinden bahsetmiJlerdir, yapBlan açBklamalar tozun daha çok titreJece i, birim zamanda yapBlacak olan titreJim sayBsBnBn artaca B yönündedir. Daha ince, daha tiz bir ses çBkarBldB Bnda havadaki toz parçacB BnBn hareketinin ilk duruma (S2a) göre ne olaca B konusunda ö retmen adaylarBnBn düJüncelerine bakBldB Bnda (Tablo 3), 318 ö retmen adaylarB genellikle ya toz parçacB BnBn ilk duruma göre daha yakBn bir yere ilerleyece ini ya da ilk duruma göre bir de iJiklik olmayaca BnB düJünmektedirler. Tablo 3: Sesin inceltildi i durumda toz parçac n n hareketine ili kin (S2c) yan tlar ve yüzdeleri Yan'tlar Yüzde Daha az ilerler 27 De iJiklik olmaz 27 Daha ileri 5 Daha hBzlB 4 Hareket etmez 2 Kodlanamaz 11 YanBt yok 25 Ö retmen adaylarBnBn %27 si toz taneci inin hareketinde, ilk duruma göre de iJiklik olmayaca BnB düJünmektedirler, yapBlan açBklamalara bakBldB Bnda; “Sesin ince, tiz olmasB ses dalgalarBnda fark oluJturmaz, buna göre toz parçasBnBn hareketinde de ilk konumdan farklBlBk görülmez. Yani a JBkkB ile aynB konumda olur.” ÖA35 “Sesin inceli i, tizli i de ilde Jiddeti de iJirse toz taneci i yer de iJtirir. Bu durumda de iJmez.” ÖA52 örneklerinde görüldü ü gibi, sesin ince, tiz olmasBnBn bir fark oluJturmayaca B düJünülmektedir. Ö retmen adaylarBnBn %27 si toz taneci inin hareketinin ilk duruma göre daha az olaca BnB, toz parçacB BnBn daha az yer de iJtirece ini düJünmektedirler, yapBlan açBklamalara bakBldB Bnda “Hoparlörden çBkan sesi inceltirsek hBzBnB ve Jiddetini azaltmBJ oluruz. Toz taneci i daha yakBndadBr.” ÖA5 “YakBnlaJBr. Çünkü Jiddeti azalBr.” ÖA54 örneklerinde görüldü ü gibi, ses Jiddeti ve/veya hBzB ile sesin inceli i arasBnda bir iliJki kurulmakta, ses ince oldu u için Jiddetinin ve/veya hBzBnBn az oldu u düJünülmektedir. Her iki sorudan elde edilen bulgular, ö retmen adaylarBnBn genelinin titreJim hareketinden bahsetmedi ini, ayrBca ses dalgalarBnBn genli i veya frekansB ile iliJkili olarak hiçbir açBklama olmadB BnB göstermektedir. Sesin Yay'lma H'z'- Sesin Özellikleri Bilimsel olarak, sesin bir ortamda yayBlma hBzB ses kayna BnBn, sesin özelliklerinden ba BmsBzdBr. Ses kayna BnBn özellikleri ve sesin yayBlma hBzB arasBndaki iliJki konusunda sorulan sorudan (S3) elde edilen bulgular, ö retmen adaylarBnBn yaklaJBk dörtte birinin sesin yayBlma hBzB ile ses kayna BnBn özellikleri arasBnda iliJki kurdu unu göstermektedir (Tablo 4). Ö retmen adaylarBnBn % 60 B soruya do ru yanBtB vermiJtir. Tablo 4: Sesin yay lma h z ve ses kayna n n özellikleri aras ndaki ili ki (S3) hakk nda yan tlar ve yüzdeleri Yan'tlar Yüzde De iJmez 60 Daha yüksek sesle ba BrBnca hBz artar 20 Daha ince sesle ba BrBnca hBz artar 6 Kodlanamaz 3 YanBtsBz 11 Tablo 4 de görüldü ü gibi % 20 si için kayna Bn yaydB B sesin Jiddeti, % 6 sB içinse sesin ince-kalBn olmasB sesin yayBlma hBzBnB etkilemektedir. Ö retmen adaylarBnBn büyük ço unlu u içinse sesin özellikleri sesin yayBlma hBzBnB de iJtirmemektedir. Ses kayna BnBn yaydB B sesin Jiddetinin sesin yayBlma hBzBnB etkiledi ini düJünen ö retmen adaylarBnBn düJüncesine “Çünkü yüksek ses, sesin Jiddetini artBrBr, buda ses dalgalarBnBn daha kuvvetli ve daha kBsa sürede yayBlmasBna olanak sa lar.” ÖA34 açBklamasB örnek olarak gösterilebilir. Bu yaklaJBma göre ses kayna B ne kadar yüksek Jiddette ses yayarsa, ses o kadar kuvvetli, Jiddetli olmakta, o kadar hBzlB gitmektedir. 319 Ses kayna BnBn yaydB B sesin ince-kalBn olmasBnBn sesin yayBlma hBzBnB etkiledi ini düJünen ö retmen adaylarB, ÖA2’nin ”Bence ince ses ortamda daha kolay yayBlBr, daha fazla hBzlanBr(kalBn sese göre).” ÖA2 açBklamasBnda da görüldü ü gibi, ince sesin daha hBzlB yayBldB BnB düJünmektedirler. TARTI/MA ÇalBJmada elde edilen bulgular, ö retmen adaylarBnBn ses konusunun temel olgu ve kavramlarBna iliJkin kavram yanBlgBlarBnBn oldu unu ortaya koymaktadBr. Bu kavram yanBlgBlarBndan literatürdeki di er çalBJmalarBn sonuçlarByla uyum gösterenler oldu u gibi, bilgimiz dâhilinde, ilk defa bu çalBJmada tespit edilenlerde bulunmaktadBr. Ö retmen adaylarBnBn sesin do asBna iliJkin düJüncelerinin bilimsel anlayBJtan uzaktadBr ve ço unluk sesi bir “varlBk” gibi görmektedir. Bu yaklaJBm Linder ve Erickson (1989), Wittmann, Steinberg ve Redish (2003) tarafBndan yapBlan çalBJmalarda da ortaya konulmuJtur. Sesin bir “varlBk” olarak görülmesi, dalga do asBnBn anlaJBlmamasB sadece ses dalgalarBna özgü bir zorluk olarak görülmemelidir. Mekanik dalgalar konusunda, Maurines (1992), Wittmann (2002) tarafBndan yapBlan çalBJmalar dalgalarBn bir nesne olarak görüldü ünü, dalganBn hBzB ile kayna Bn ve atmalarBn özellikleri arasBnda iliJki kuruldu unu, dalga do asBnBn anlaJBlmasBnda problemler oldu unu ortaya koymaktadBr. ÇalBJmada ortaya konulan sesin do asBna iliJkin bulgular Linder ve Erickson (1989), Linder (1992) tarafBndan yapBlan çalBJmalarBn sonuçlarB ile örtüJmektedir. Linder ve Erickson (1989) tarafBndan mikroskobik ve makroskobik olarak iki düzeyde betimlenen sesin do asBna iliJkin anlayBJlardan, mikroskobik düzeyde ses anlayBJB olan varlBk olarak görülen kesikli yapBdaki, taJBnan/aktarBlan ses anlayBJB bu çalBJmadan elde edilen bulgularla uyuJmaktadBr. Makroskobik düzeyde ses anlayBJB olarak betimlenen ses anlayBJBna bakBlBnca iki çalBJma arasBnda farklBlBklar bulunmaktadBr. Bu çalBJmada, maddesel formda bir kuvvete sahip genellikle hava akBmB Jeklinde ilerleyen ses anlayBJB bu çalBJmada görülmemektedir. AyrBca, Linder ve Erickson (1989) nun çalBJmasBnda, makroskobik düzeyde betimlenen ses ortamdan ba BmsBz ilerleyen sürekli yapBda bir varlBk olarak karJBmBza çBkmaktayken; bu çalBJmada ortamdan ba BmsBz ilerleyen ses varlB BnBn hem sürekli hem de kesikli formda ses molekülleri Jeklinde olabilece i ortaya konulmaktadBr. Kesikli formda ortamdan ba BmsBz ilerleyen ses anlayBJB, bilindi i kadarByla, bu çalBJmayla ilk defa ortaya konulmuJtur. Sesin yayBlmasB için maddesel ortam gereklili i konusunda ö retmen adaylarBnda görülen ses boJlukta da yayBlabilir düJünce Jekline ne Linder ve Erickson (1989) tarafBndan ne de Witmman, Steinberg ve Redish (2003) tarafBndan gerçekleJtirilen çalBJmalarda de inilmemiJtir. Bu farklB Bn örneklemlerden kaynaklandB B düJünülmektedir. Bu çalBJmanBn örneklemi üniversite düzeyinde konu hakkBnda hiçbir ö retim almamBJken di er iki çalBJmadaki ö renciler üniversite düzeyinde ö retim görmüJlerdir. Sesin yayBlmasB esnasBnda ortam parçacBklarBnBn hareketinin titreJim hareketinden daha ziyade rastgele düzensiz öteleme hareketi olaca B konusundaki yaklaJBm daha önce Witmman, Steinberg ve Redish (2003) tarafBndan yapBlan çalBJmada ortaya konulan sonuçlarla örtüJmektedir. Ses dalgalarBnBn özelliklerine iliJkin bulgular genel olarak sesin özellikleri konusunda ö retmen adaylarBnBn problemleri oldu unu ortaya koymaktadBr. Sesin Jiddeti ve sesin yayBlma hBzB arasBnda kurulan iliJki, bilgimiz dâhilinde, daha önce ses konusunda yapBlan çalBJmalarda ortaya konulmamBJtBr. Genel olarak dalgalarda görülen kayna Bn özellikleri ile dalganBn yayBlma hBzB arasBnda kurulan iliJkinin, bu çalBJmada ses dalgalarB içinde geçerli oldu u gösterilmekte, özellikle “ses ince oldu u için daha kolay hBzlanBr ve daha hBzlB yayBlBr” düJüncesi, bilgimiz dâhilinde, daha önce belirlenmemiJtir. SONUÇ ve ÖNER)LER Ses konusunun temel kavram ve olgularBna iliJkin, yukarBda ortaya konulan ve tartBJBlan bulgular BJB Bnda, ö retmen adaylarBnda görülen belli baJlB kavram yanBlgBlarB; - sesin yayBlmasB için maddesel ortam gerekli de ildir, ses boJlukta da yayBlabilir, - ses yayBlBrken ortamBn parçacBklarB rastgele, düzensiz bir öteleme hareketi yapmaktadBrlar, 320 - ses bir “varlBk” olarak düJünülmektedir. Bu varlBk ya ortamBn parçacBklarB arasBndan geçerek, ortama ihtiyaç duymadan ilerleyen sürekli veya kesikli formda bir yapB; ya da ortamBn parçacBklarB tarafBndan taJBnan / aktarBlan, ortam parçacBklarB olmadan ilerleyemeyen, kesikli formda bir yapB olarak düJünülmektedir, - ses Jiddeti, inceli i/kalBnlB B terimleri ses dalgasBnBn ne genlik ne de frekans özellikleri ile iliJkilendirilmemektedir, - ses Jiddeti terimi, sesin yayBlma hBzB ile iliJkilendirilmektedir, ses Jiddeti arttBkça ses o kadar hBzlB ilerlemektedir, - sesin inceli i ya ses dalgasBnBn hiçbir özelli i ile ba daJtBrBlmamakta ya da sesin Jiddeti ile ba daJtBrBlmaktadBr, ince ses Jiddeti az olan ses olarak görülmektedir, - ses kayna BnBn özellikleri, sesin yayBlma hBzB ile iliJkilendirilmektedir, Jeklinde özetlenebilir. Bu çalBJmanBn örneklemini oluJturan ö retmen adaylarB henüz üniversite düzeyinde dalgalar ve ses konularBnda herhangi bir ö retim görmemiJlerdir, fakat üniversite düzeyinde klasik olarak ö retim gören ö rencilerden oluJan örneklemlerle yapBlan çalBJmalarda (Linder ve Erickson, 1989; Linder, 1992; Wittmann Steinberg ve Redish, 2003) benzer sonuçlar elde edildi i görülmektedir. Ses konusunda her ö retim düzeyinde, bilimsel kavramsal anlamanBn oluJturulabilmesi için yapBlandBrmacBlBk kuramB çerçevesinde hazBrlanmBJ, ö rencilerin ön bilgilerini dikkate alan, kavramsal de iJimi hedefleyen ve kolaylaJtBran ö retim materyallerinin hazBrlanmasB gereklili i öne çBkmakta, bu konularda yapBlmBJ çalBJmalarBn eksikli i dikkati çekmektedir. ÇalBJmanBn yapBldB B örneklemin ileride ö retmen olacaklarB düJünüldü ünde üniversite düzeyinde yapBlan ö retimlerde de kavramsal anlamayB sa layacak ö retim yaklaJBmlarB ve materyallerinin gereklili i daha da önemli olmaktadBr. Ses konusunda her ö retim düzeyi için, özellikle ilk ve orta ö retim, hem kavram yanBlgBlarB üzerine yapBlmBJ çalBJmalara hem de ö retim etkinliklerinin ve materyallerinin tasarlanmasBna ihtiyaç duyulmaktadBr. KAYNAKÇA Driver, R. (1989). Students' conceptions and the learning of science International Journal of Science Education,11, 481- 490. Duit, R. & Treagust, D. (2003). Conceptual change: A powerful framework for improving science teaching and learning. International Journal of Science Education, 25(6), 671-688. Küçüközer, H. (2007). Prospective Science Teachers’ Conceptions about Astronomical Subjects Science Education International, 18(2), 113-130. Linder, C. J. & Erickson, G. L. (1989). A study of tertiary physics students’ conceptualizations of sound. International Journal of Science Education, 11, 491–501. Linder, C. J. (1992). Understanding sound: So what is the problem. Physics Education, 27, 258– 264. Linder, C. J. (1993). University physics students' conceptualizations of factors affecting the speed of sound propagation. International Journal of Science Education, 15(6), 655-662. Mathews, M. (1997). Introductory comments on philosophy and constructivism. Science & Education, 6(1-2), 5-14. Maurines, L. (1992). Spontaneous reasoning on the propagation of visible mechanical signals. International Journal of Science Education, 14, 279-293. Wittmann, M. (2002). The object coordination class applied to wave pulses: Analyzing studentreasoning in wave physics. International Journal of Science Education, 24(1), 97– 118. Wittmann, M., Steinberg, R. N. & Redish, E. F. (2003). Understanding and affecting studentreasoning about sound waves. International Journal of Science Education, 25(8), 991–1013. 321
