Tarihsel ve aktüel örnek olay öğretim dizisine dayalı tasarlanan elektromanyetizma konu alanı bilgisi öğrenme ortamının etkililiği
Effectiveness of electromagnetism subject matter knowledge learning environment designed based on historical and actual case-based teaching sequence
Yazar: İBRAHİM VAROL
Danışman: PROF. DR. NEDİM ALEV
Trabzon Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Ortaöğretim Fen ve Matematik Alanları Eğitimi Ana Bilim Dalı / Fizik Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Aday öğretmenler = Candidate teachers ; Akademik başarı = Academic achievement ; Elektromanyetizma = Electromagnetism ; Fen bilgisi öğretimi = Science teaching ; Fizik öğretimi = Physics teaching ; Konu alan bilgisi = Content knowledge ; Örnek olaya dayalı öğrenme = Case based learning ; Öğrenme güçlüğü = Learning difficulty

Özet:
Geleneksel fizik öğrenme ortamlarında teorik bilgi ve formüllere dayalı bilimsel ürünlerin
öncelendiği konu alanı bilgisi yaklaşımları merkeze alınırken; bilim tarihinde ulaşılan bilimsel
ürünler, bilim insanlarının problem çözmede başvurduğu olgusal, bağlamsal süreçler temelinde
olgunlaşmıştır. Bu noktada fiziği öğrenenler ile bilim insanlarının konu alanı bilgisinin
organizasyonuna ve doğasına yaklaşımlarının çatıştığı düşünüldüğünde, öğretmen adaylarının
geleneksel konu alanı bilgisi öğrenme ortamlarında bu tür problemlerin giderilmesi beklenmelidir.
Bu doğrultuda çalışmanın temel amacı, tarihsel ve aktüel örnek olay (TAÖO) öğretim dizisine dayalı
tasarlanan öğrenme ortamının fen bilgisi öğretmen adaylarının elektromanyetizma konu alanı bilgisi
öğrenmelerine etkisini incelemektir. Bu kapsamda çalışmanın hedeflerinde TAÖO öğretim dizisi
öğrenme ortamının, fen bilgisi öğretmen adaylarının elektromanyetizma işlemsel başarı ve işlemsel
bilgi temsilleri (EİBT), elektromanyetizma kavramsal anlama ve kavramsal bilgi temsilleri (EKAT)
ile elektromanyetizma öğrenme güçlükleri (EÖG) üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Ayrıca tasarlanan
öğretim dizisi öğrenme ortamının etkililiğini öğretmen adaylarının görüşleri ve stratejileri
doğrultusunda incelemek hedeflenmiştir.
Araştırmada karma yaklaşıma dayalı iç içe geçmiş deneysel desen kullanılmıştır. Araştırmanın
yürütüldüğü çalışma grubunu Giresun Üniversitesi Fen Bilgisi öğretmenliği programı birinci
sınıfında öğrenim gören 21 deney, 20 kontrol grubu öğretmen adayı oluşturmaktadır. Genel Fizik II
ve Genel Fizik Laboratuvarı II dersi kapsamında kontrol grubunda tümdengelime dayalı teorik ders
ve doğrulayıcı laboratuvar uygulamaları izlenirken; deney grubunda teori ve laboratuvar sürecinin
bütünleştirildiği tarihsel ve aktüel örnek olay öğretim dizisi 6 hafta boyunca uygulanmıştır.
Çalışmada başarı ve bilgiye dayalı performansları ölçen EİBT ve EKAT testleri öğretmen adaylarına
ön-son test şeklinde uygulanmış olup, bu kapsamda elektromanyetizma işlemsel bilgi temsilleri ile
kavramsal bilgi temsillerine yönelik nicel ve nitel veri analizi süreçlerine başvurulmuştur. Öğretim
sonrası elektromanyetizma öğrenme güçlüklerinin incelenmesinde EÖG formu ve odak grup
görüşmesi ile veriler toplanmış olup, bu doğrultuda elde edilen veriler EÖG nitel veri analizi
protokolü çerçevesinde değerlendirilmiştir. Ayrıca EÖG bulguları, veri üçgenlemesine dayalı olarak
EİBT ve EKAT bulguları ile bütünleştirilmiştir. Bunlara ilave olarak, TAÖO öğretim dizisi öğrenme
ortamının etkililiğinin incelenmesinde yarı yapılandırılmış görüşme tekniği kullanılarak deney
grubundan nitel veriler toplanmıştır. Bu doğrultuda öğretmen adaylarının uyguladıkları öğretim
dizisi stratejileri teorik çerçeve ışığında içerik analizi ile değerlendirilmiştir.
Bu araştırmada, TAÖO öğretim dizisi öğrenme ortamının fen bilgisi öğretmen adaylarının
elektromanyetizma işlemsel başarılarını anlamlı düzeyde artırdığı; bu paralelde mantıksalmatematiksel muhakeme,sembol-notasyon gösterimi, türev-integral alma işlemsel bilgi temsillerinin
işlemsel başarıyı geliştirmede ve bütüncül işlemsel bilgi organizasyonu inşa etmede etkili olduğu
sonucuna varılmıştır. Araştırmada ayrıca, kontrol grubundan pozitif ayrışan deney grubunun
elektromanyetizma kavramsal anlama düzeylerinin daha başarılı olduğu saptanmıştır.
Elektromanyetizma konu alanı bilgisi eğitiminde hiyerarşik biçimde yapılandırılan olgusal bilgi,
kavramsal bilgi ve kavramlar arası muhakeme temsillerinin kavramsal anlama başarısını geliştirmede
ve bütüncül kavramsal bilgi organizasyonunu inşa etmede etkili olduğu sonucuna varılmıştır.
Çalışmada TAÖO öğretim dizisinin uygulandığı deneysel müdahalenin elektromanyetizma
konusunda epistemolojik engel ve didaktiksel engel kaynaklı değişime dirençli öğrenme güçlüklerini
gidermede etkili olduğu ve bilimsel temsillerde anlamlı gelişme sağladığı tespit edilmiştir.
Epistemolojik ve didaktiksel engellerin yanı sıra muhakeme güçlüğü, işlemsel güçlük ve kavram
yanılgısı vb. karakteristik elektromanyetizma öğrenme güçlüklerinin doğasının, her iki öğrenme
ortamının doğasından ve KAB bilgi organizasyonundan önemli ölçüde etkilendiği belirlenmiştir.
Son olarak, deney grubunun görüşleri ve stratejileri bağlamında TAÖO öğretim dizisi öğrenme
ortamının duyuşsal açıdan ilgi ve motivasyonu artırdığı, çoklu ve bütüncül bilgi temsillerini
desteklediği ve elektromanyetizma KAB eğitiminde olgularından yasa-teori düzeyine doğru bilişsel
ve epistemolojik gelişimi yapılandırmada etkili stratejiler ortaya koyduğu ifade edilebilir. Bu
çerçevede öğretmen eğitiminde, fizik konu alanı bilgisinin doğasını ve bütüncül kavramsal-işlemsel
bilgi organizasyonunu yapılandırmada TAÖO öğretim dizisinin etkili kullanılabileceği önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler: Tarihsel ve Aktüel Örnek Olay, Öğretim Dizisi, Konu Alanı Bilgisi Eğitimi, Elektromanyetizma, Örnek Olaya Dayalı Muhakeme, Didaktiksel Dönüşüm, Fen Bilgisi Öğretmen Adayları

Abstract:
While in traditional physics learning environments, subject matter knowledge approaches in
which scientific products based on theoretical knowledge and formulas are prioritized, are centered;
scientific products reached in the history of science have matured based on the factual and contextual
processes that scientists resort to in problem solving. At this point, considering that the approaches
of physics learners and scientists to the nature and organization of subject matter knowledge conflict,
such problems should be expected to be resolved in traditional subject matter knowledge (SMK)
learning environments of prospective teachers. In this regard, the main purpose of the study is to
examine the effect of the historical and actual case based teaching sequence (HAC-TS) learning
environment on the pre-service science teachers' learning of electromagnetism SMK. In the
objectives of the study, the effect of the HAC-TS learning environment on the pre-service science
teachers' electromagnetism procedural success and procedural knowledge representations (EPKT),
electromagnetism conceptual understanding and conceptual knowledge representations (ECKT) and
also electromagnetism learning difficulties (ELD) were investigated. In addition, the effectiveness
of the HAC-TS learning environment was evaluated in line with the views of the teacher candidates
and the strategies they applied.
In the research, nested experimental design based on mixed approach was used. The study
group in which the research was carried out consists of 21 experimental and 20 control group teacher
candidates studying in the first year of Giresun University Science Teaching program. Within the
scope of General Physics II and General Physics Laboratory II courses, deductive theoretical courses
and confirmatory laboratory practices were followed in the control group; in the experimental group,
the historical and actual case-based teaching sequences in which integrated theory and laboratory
processes were applied coherently for 6 weeks. In the study, EPKT and ECKT tests, which measure
success and knowledge-based performances, were applied to prospective teachers as a pre-posttest;
and therefore, quantitative and qualitative data analysis were conducted for procedural knowledge
representations, and for conceptual knowledge representations. In the examination of post-teaching
learning difficulties, data were collected with the ELD form and focus group interview, and the
obtained data were evaluated within the framework of the ELD data analysis protocol. Also, ELD
findings were integrated with EPKT and ECKT findings based on data triangulation. Moreover,
qualitative data were collected from the experimental group by using semi-structured interviews in
examining the effectiveness of the HAC-TS learning environment; so the HAC-TS strategies applied
by teacher candidates were evaluated with content analysis in the light of the theoretical framework.
In this study, it was found that the HAC-TS learning environment increased the pre-service
science teachers' electromagnetism procedural success; along with this, scientific-mathematical
reasoning, symbol-notation, derivative-integration based procedural knowledge representations were
effective in improving procedural success, and in constructing coherent procedural knowledge
organization. It was also determined that the electromagnetism conceptual understanding levels of
the experimental group, who were positively differentiated from the control group, were more
successful. It has been concluded that hierarchically structured phenomenological knowledge,
conceptual knowledge and interconceptual reasoning representations in electromagnetism SMK
education were effective in improving conceptual achievement, and in constructing a coherent
conceptual oriented knowledge organization.
In the study, it was determined that the experimental intervention in which the HAC-TS
learning environment was applied, was effective in eliminating the learning difficulties caused by
the epistemological and didactical barriers that are resistant to change in electromagnetism, and that
it provided significant improvement in scientific representations. It has been also concluded that the
nature of characteristic electromagnetism learning difficulties was significantly influenced by the
nature of both learning environments and their SMK knowledge organizations.
Finally, it was concluded that HAC-TS learning environment increased affective interest and
motivation, supported multiple and dynamic coherent knowledge representations, and revealed
effective strategies in structuring cognitive and epistemological development in electromagnetism
SMK education. In this context, it is suggested that the HAC-TS can be used effectively in teacher
education for structuring the nature of physics subject matter knowledge and coherent conceptualprocedural knowledge organization.

Keywords: Historical and Actual Case, Teaching Sequence, Subject Matter Knowledge Education, Elektromagnetism, Case Based Reasoning, Didactical Transposition, Pre-Service Science Teachers