Doğrusal ve düzlemde hareket ünitelerinin matematiksel modelleme kullanılarak öğretiminin öğretmen adaylarının öğrenmelerine etkileri

Abstract

Teoride fizik ve matematiğin öğrenciler tarafından ilişkilendirilerek günlük hayatlarında kullanmaları beklenmesine rağmen pratikte bu ilişki sağlanamamaktadır. Ancak fizik derslerinde kullanılan matematiksel modelleme çalışmaları günlük hayat-fizik matematik bağlantısına önemli katkılar yapmaktadır. Bu gerçekten hareketle yürütülen çalışmanın amacı, doğrusal ve düzlemde hareket ünitelerinde matematiksel modelleme kullanılarak ilişkilendirilen fizik derslerinin Fen Bilgisi öğretmen adaylarının öğrenmeleri üzerine etkilerini araştırmaktır. Yarı deneysel yöntemin kullanıldığı bu çalışmada, Doğrusal ve Düzlemde Hareket ünitelerine yönelik öğretmen adayı ve öğretim elemanı rehber materyalleri geliştirilmiştir. Geliştirilen bu materyaller deney grubu olarak belirlenen 23 birinci sınıf Fen Bilgisi öğretmen adayına uygulanırken kontrol grubu olarak seçilen 22 öğretmen adayına geleneksel öğretim uygulanmıştır. Süreç içerisinde öncelikle öğretmen adaylarına kavramsal anlamalarını belirlemeye yönelik KAT, işlemsel başarılarını belirlemeye yönelik İBT ön ve son test olarak uygulanmıştır. Uygulamalar sonucunda elde edilen nicel veriler için Tek Faktörlü Kovaryans Analizi (ANCOVA) kullanılmıştır. Mülakat verilerinde tümevarımsal tematik analiz, gözlem verilerinde tümdengelimsel analiz ve öğretim materyalinin analizinde ise oluşturulan dereceli puanlama anahtarı yardımı ile öğrenci cevapları ategorilendirilmiştir. Çalışmada matematiksel modelleme kullanılan derslerde öğretmen adaylarının hem işlemsel başarılarında (F(1,42) = 5,48, p< 0,05), hem de kavramsal anlamalarında (F(1,42) = 15,32, p< 0,001) deney grubu lehine anlamlı bir artış belirlenmiştir. Uygulamalar sonucunda öğretmen adaylarının temel matematik bilgilerine yönelik eksiklerinin olduğu sonucuna varılmıştır. Öğretmen adaylarının kavramlar arası ilişkileri görme, kavramlarda derin anlamaları gerçekleştirme ve sonuçlarını yorumlamaya yönelik başarılarında bir artış olduğu ortaya çıkmıştır. Yürütülen uygulamalarda gerçek dünyaya yönelik deneylerin kullanılması ve adayların verileri bu uygulamalardan elde etmesi önerilmektedir.

Although in theory it is expected that students should relate mathematics and physic in everyday life, in practice relating these two subject areas has not been succeed as literature asserts. However, using mathematical modeling in physic lessons has contributed to relating real life, physic and mathematics. Taking this reality into account this study investigates prospective science teachers? learning effectiveness in physic lessons using mathematical modeling in teaching of topics, one and two dimensional motion. A quasi-experimental design was employed in this study involving a control and an experiment group. Guiding materials were prepared for both prospective science teachers and their lecturers. The experimental group consisted of 23 prospective scienceteachers and control group consisted of 22 prospective science teachers. While experimental group received the mathematical modeling oriented instruction, control group received traditional instruction. Conceptual understanding test and Operational Achievement Test were given to all groups as a pre-test and post-test. Observations, interviews and working sheets were implemented as other instruments for collecting data. After instruction, ANCOVA was used to analyze the quantitative data. Inductive thematic analyse was used to analyze prospective science teachers? interviews and deductive analyse was used to analyse prospective science teachers? observations. Working sheets were analyzed using rubric with multiple scales and then answers were categorized. The findings showed that mathematical modeling instruction led to a better acquisition of operational achievement (F(1,42) = 5,48, p< 0,05) and conceptual understanding (F(1,42) =15,32, p< 0,001) as compared to the traditional instruction. After the implementation, it is concluded that prospective science teachers have lack of understanding in terms of basicmathematics knowledge. Besides, it is emerged that there is an increase on prospective science teachers? achievement in terms of recognizing relationship between concepts, gaining deep understanding of concepts and explaining the results. It is recommended that experiments devoted to real world should be done during the implementation, and prospective science teachers should gather real data from this experiments.