Conceptual comprehension of pre-service physics teachers towards 1st law of thermodynamics

Sevim Bezen; Işıl Aykutlu; Celal  Bayrak

doi:10.36681/

Authors

Sevim Bezen
Işıl Aykutlu
Celal Bayrak

DOI:

https://doi.org/10.36681/

Keywords:

Physics Education, Pre-Service Teachers, First Law of Thermodynamics, Conceptual Comprehension

Abstract

This research is a qualitative study conducted to determine pre-service physics teachers’ conceptual comprehension of the first law of thermodynamics. In this study, which was conducted with the participation of 25 students, case study pattern was used, and a holistic single case pattern was adopted. Five open-ended questions which include drawings and explanations were used as data collection tool. In order to support the obtained findings, semi-constructed interviews were done with 20% of pre-service physics teachers. As a result of the findings obtained from content analysis, it was seen that pre-service teachers represent energy mostly as object with potential energy, electric energy, and vibration energy; and it was seen that they think of the world as an insulated place and thus think that there is confined transformational energy within it. When findings of the study are taken into consideration, it is believed that the first law of thermodynamics should be explained by drawing examples from daily life.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Ausubel, D. (1968). Educational psychology: A cognitive view, New York.

Amettler, J., & Pinto, R. (2002). Students’ reading of innovative images of energy at secondary school level. International Journal of Science Education, 24(3), 285-312.

Aydoğan, S., Güneş, B. & Gülçiçek, Ç. (2003). Isı ve sıcaklık konusunda kavram yanılgıları. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 23(2), 111-124.

Aydın, G. & Balım, A. G. (2005). Yapılandırmacı yaklaşıma göre modellendirilmiş disiplinler arası uygulama: Enerji konularının öğretimi. Ankara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Fakültesi Dergisi, 38(2), 145-166.

Aykutlu, I. & Şen, İ. A. (2012). Üç aşamalı test, kavram haritası ve analoji kullanılarak lise öğrencilerinin elektrik akımı konusundaki kavram yanılgılarının belirlenmesi. Eğitim ve Bilim, 37(166), 275-288.

Başer, M. & Çataloğlu, E. (2005). Kavram değişimi yöntemine dayalı öğretimin öğrencilerin ısı ve sıcaklık konusundaki yanlış kavramlarının giderilmesindeki etkisi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 29, 43-52.

Benzer, E., Bayrak, K. B., Eren, D. C. & Gürdal, A. (2014). Öğretmen adaylarının enerji ve enerji kaynaklarıyla ilgili bilgi ve görüşleri. International Online Journal of Educational Sciences, 6(1), 243-257.

Bueche, J. F., & Jerde, A. D. (2003). Çeviren: Kemal Çolakoğlu. Fizik ilkeleri 1. Ankara: Palme Yayıncılık.

Büyüköztürk, Ş., Çakmak, E. K., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş. & Demirel, F. (2009). Bilimsel araştırma yöntemleri. Ankara: Pegem A Yayıncılık.

Carlton, K. (2000). Teaching about heat and temperature. Physics Education, 35(2), 101-105.

Cebe, M. (1992). Fizikokimya. Bursa: Uludağ Üniversitesi Basımevi.

Creswell, J. W. (2013). Qualitative inquiry and research design. Choosing among five approaches (3rd edition.). Thousand Oaks, CA: Sage.

Çengel, Y. A., & Boles, M. A. (1996). Çeviren: Taner Derbentli. Mühendislik yaklaşımıyla termodinamik. İstanbul: McGraw Hill-Literatür Yayıncılık.

Çengel, Y. A., & Boles, M. A. (2008). Çeviren: Ali Pınarbaşı. Termodinamik mühendislik yaklaşımıyla. (5. Baskı). İzmir: Güven Bilimsel.

Çetinkaya, S. (1999). Termodinamik yasalar, işlemler, uygulamalar. Ankara: Nobel Yayın Dağıtım.

Çoban, Ü. G., Aktamış, H. & Ergin, Ö. (2007). İlköğretim sekizinci sınıf öğrencilerinin enerji ile ilgili görüşleri. Kastamonu Eğitim Dergisi, 15(1), 175-184.

Eisen, Y., & Stavy, R. (1988). Students' understanding of photosynthesis. American Biology Teacher, 50, 208-212.

Ellse, M. (1988). Transferring not Transforming Energy. School Science Review, 69, 427-437.

Gall, J. P., Gall, M. D., & Borg, W. R. (1999). Applying educational research: Apratical guide. (Fourth Edition). New York: Longman.

Gülçiçek, Ç. & Yağbasan, R. (2004). Basit sarkaç sisteminde mekanik enerjinin korunumu konusunda öğrencilerin kavram yanılgıları. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 24(3), 23-38.

Harrison, A. G., Grayson, D. J., & Treagust, D. F. (1999). Investigating a Grade 11 Student’s Evolving Conceptions of Heat and Temperature. Journal of Research in Science Teaching, 36(1), 55-78.

Hewson, M. G., & Hewson, P. W. (1983). Effect of instruction using students' prior knowledge and conceptual changes strategies on science learning. Journal of Research in Science Teaching, 20(8), 731-743.

Hırça, N. (2004). İlköğretim 8. sınıf öğrencilerinde enerji kavramı ile ilgili kavram yanılgılarının tespiti ve okullar arasındaki farklılıkların karşılaştırılması. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Kafkas Üniversitesi, Kars.

Hırça, N., Çalık, M. & Seven, S. (2011). 5E modeline göre geliştirilen materyallerin öğrencilerin kavramsal değişimine ve fizik dersine karşı tutumlarına etkisi. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 8(1), 139-152.

İşman, A. Baytekin, Ç. Balkan, F. Horzum, M. B. & Kıyıcı, M. (2002). Fen bilgisi eğitimi ve yapısalcı yaklaşım. Bilgi Teknolojileri Işığında Eğitim Sempozyumu, ODTÜ. Ankara, 20-22 Mayıs.

Jones, J. B., & Dugan, R. E. (2003). Çeviren: Hamra Atılgan. Mühendislik Termodinamiği. İstanbul: Beta Basım Yayım.

Kaper, W. H., & Goedhart, M. J. (2002a). “Forms of energy”, an intermediary language on the road to thermodynamics? Part II. International Journal of Science Education, 24(2), 119-137.

Kaper, W. H., & Goedhart, M. J. (2002b). “Forms of energy”, an intermediary language on the road to thermodynamics? Part I. International Journal of Science Education, 24(1), 81-95.

Karakuyu, Y. (2006). Lise ve dengi okul öğrencilerinin ısı ve sıcaklık öğreniminde karşılaştığı kavram yanılgıları. Yayımlanmamış Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta.

Kayhan, E. (2009). Sekizinci sınıf fen bilgisi dersi maddedeki değişim ve enerji ünitesinde analoji yöntemine dayalı öğretimin öğrencilerin akademik başarılarına ve kalıcılığa etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana.

Kırtak, N. V. (2010). Fizik, kimya ve biyoloji öğretmen adaylarının termodinamik yasalarını günlük hayatla ve çevre sorunları ile ilişkilendirme düzeyleri. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir.

Konuk, M. & Kılıç, S. (1999). Fen Bilimleri Öğrencilerinde Bitki ve Hayvanlardaki Enerji Kaynağı Konusundaki Kavram Yanılgıları. III. Ulusal Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu.Trabzon, 23-25 Eylül.

Martinas, K. (2005). Energy in Physics and in Economy. Interdiciplinary Description of Complex Systems, 3(2), 44-58.

Meltzer, D. E. (2002). The relationship between mathematics preparation and conceptual learning gains in physics: A possible “hidden variable” in diagnostic pretest scores. American Journal of Physics, 70, 1259-1268.

McMillan, J. H. (2004). Educational research: Fundementals for the consumer. (Fourth Edition). USA: Pearson Education, Inc.

Miles, M. B., & Huberman, M. A. (1994). An expanded sourcebook qualitative data analysis. London: Sage.

Ogborn, J. (1990). Energy, change, difference and danger. School Science Review, 72(259), 81-85.

Özmen, H., Dumanoğlu, F. & Ayas, A. (2000). Ortaöğretimde enerji kavramının öğretimi ve enerji eğitimi. IV. Fen Bilimleri Eğitimi Kongresi, Hacettepe Üniversitesi. Ankara, 6-8 Eylül.

Palmer, D. (1999). Exploring the link between student’ scientific and nonscientific conceptions. Science Education, 83, 639-653.

Papadouris, N., Constantinou, C.P., & Kyratsi, T. (2008). Students’ use of the energy model to account for changes in physical systems. Journal of Research in Science Teaching, 45(4), 444-469.

Pastırmacı, E. (2011). 7. sınıf öğrencilerinin iş ve enerji konusundaki alternatif fikirlerinin belirlenmesi ve kavramsal gelişimlerinin incelenmesi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir.

Patton, M. (2002). Qualitative Research and Evaluation Methods, 3rd ed. Thousand Oaks. CA: Sage Publications.

Sefton, I. (2004). Understanding Energy. Proceedings of 11th Biennial Science Teachers' Workshop, The University of Sydney.

Selici, T. A. (2006). Enerji kullanımının çevresel etkileri ve sürdürülebilir gelişme: Balıkesir örneği. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir.

Serway, A. R., & Beichner, J. R. (2008). Çeviren: Kemal Çolakoğlu. Fen ve mühendislik için Fizik 1. Ankara: Palme Yayıncılık.

Solomon, J. (1982). How children learn about energy or does the first law come first?. School Science Review, 63(224), 415-422.

Sözbilir, M. (2002). Turkish chemistry undergraduate students’ misunderstandings of gibbs free energy. U. Chem. Ed., 6, 73-83.

Stylianidou, F. (1997). Children’s learning about energy and processes of change. School Science Review, 79(286), 91-97.

Stylianidou, F., Ormerod, F., & Ogborn, J. (2002). Analysis of science textbook pictures about energy and pupils’ readings of them. International Journal of Science Education, 24(3), 257-283.

Şahan, B. Y. & Tekin, L. (2007). Ortaöğretim 10. Sınıf fizik ders kitabı. İzmir: Zambak Yayınları.

Tatar, E. & Oktay. M. (2008). Fen bilgisi öğretmen adaylarının termodinamiğin birinci kanunu ile ilgili öğrenemeleri üzerine probleme dayalı öğrenme yaklaşımının etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 1(1), 63-86.

Tekbıyık, A. (2010). Bağlam temelli yaklaşımla ortaöğretim 9. sınıf enerji ünitesine yönelik 5E modeline uygun ders materyallerinin geliştirilmesi. Yayımlanmamış Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon.

Töman, U. & Çimer, S. (2012). Enerji dönüşümü kavramının farklı öğrenim seviyelerinde öğrenilme durumunun araştırılması. Erzincan Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 14(2), 289-312.

Trumper, R. A. (1998). Longitudinal Study of Physics Students’ Conceptions on Energy in Pre-Service Training for High School Teachers. Journal of Science Education Technology, 7(4), 311-318.

White, R., & Gustone, R. (1992). Probing understanding. London: The Falmer Press.

Yamankaradeniz, R. (2004). Mühendislik Termodinamiğinin Temelleri. Ankara: Nobel Yayın Dağıtım.

Yaşar, Ş. (1998). Çağdaş bilim anlayışı. Çağdaş yaşam çağdaş insan. Can. G. (Ed.). Eskişehir: Anadolu Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi Yayınları.

Yıldırım, A. & Şimşek, H. (2013). Sosyal Bilimlerde Nitel Araştırma Yöntemleri. Ankara: Seçkin Yayıncılık.

Yılmaz, Ö., Tekkaya, C., Geban, Ö. & Özden, Y. (1999). Lise 1. sınıf öğrencilerinin hücre bölünmesi ünitesindeki kavram yanılgılarının tespiti ve giderilmesi. III. Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu, MEB. ÖYGM.

Yin, R. Y. (2009). Case study research: Design and methods. (Fourth Edition). Thousand Oaks: Sage Publication.

Yürümezoğlu, K., Ayaz, S. & Çökelez, A. (2009). İlköğretim ikinci kademe öğrencilerinin enerji ve enerji ile ilgili kavramları algılamaları. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 3(2), 52-73.