Lisans düzeyinde termodinamik konularına yönelik alternatif materyal geliştirilmesi ve etkinliğinin araştırılması
Development of alternative materials for thermodynamics issues and investigation of its efficiency
Yazar: MUHAMMED EMRE KUZUCU
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA EROL
Dokuz Eylül Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Fizik Öğretmenliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training

Özet:
Bu çalışma, lisans düzeyinde verilen temel fizik kaynak kitaplardaki ısı ve sıcaklık kavramlarına dayalı termodinamik konularına dair öğrencilerin kavramsal anlama düzeylerini geliştirmek için alternatif bir öğretim materyali geliştirmeyi ve bu materyalin etkinliğini test etmeyi amaçlamaktadır.
Alternatif öğretim materyalleri hazırlanırken öğrencilere kazandırılması gereken kazanımlar dikkate alınarak mümkün olduğunca görsel modellerle birlikte laboratuvar ortamında yapılacak yenilikçi etkinliklere yer verilmiştir. Hazırlanan öğretim materyallerinde termodinamik konularına yönelik öğretim zorlukları da dikkate alınarak, ısı, sıcaklık, iç enerji, termodinamik iş ve entropi gibi kavramların özgün tanımlamalarına ve kavramsallaştırmalara yer verilmiştir.
Araştırmada betimsel araştırma yöntemlerinden gelişimci araştırma yöntemi ve yarı deneysel tek gruplu desen kullanılmıştır. Örneklem olarak doğal ortamında bir sınıf seçildiğinden çalışma bir özel durum çalışmasıdır. 
Araştırmada öğrencilerin kavramsal anlama düzeylerindeki gelişimin analiz edilebilmesi amacıyla açık uçlu sorulardan oluşan Termodinamik Kavramsal Anlama Düzeyi Testi (TKADT) geliştirilmiştir. Testin kapsam geçerliliğinin belirlenmesi adına iki uzman görüşüne başvurulmuş ve gerekli düzenlemeler yapılmıştır. Testin güvenirliği için, katılımcılara uygulanan test hem araştırmacı hem de bir başka uzman tarafından değerlendirilerek Kendall korelasyon analizi yapılmış ve korelasyon katsayısı 0.955 olarak belirlenmiştir. Geliştirilen test uygulama sürecinin öncesinde ve sonrasında ön ölçüm ve son ölçüm olarak katılımcılara uygulanmıştır.
Elde edilen veriler SPSS istatistik programı ile analiz edilmiştir. Ölçümlerin normal dağılıma uygun olup olmadığını görmek için Shapiro-Wilk testi yapılmış ve ön ölçüm için p=0,236 ve son ölçüm için p=0,036 değerleri bulunmuştur. İstatistik analiz için her alt problem dikkate alınarak ön ve son ölçümler için aritmetik ortalama, standart sapma analizleri yapılmıştır. Gerçekleştirilen ön ölçüm ve son ölçümler arasındaki farkın anlamlılık durumunu belirlemek için Wilcoxon işaretli sıralar testi kullanılmıştır. 
Gerçekleştirilen analizler neticesinde geliştirilen alternatif materyallerin öğrencilerin termodinamik konularına yönelik kavramsal anlama düzeylerine önemli düzeyde katkı sağladığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak alternatif materyallerinin öğretimde etkin bir şekilde kullanılabileceği ve kavramsal anlama düzeylerini anlamlı düzeyde artırabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
This study aims to develop and test an alternative teaching material to improve students' conceptual understanding of thermodynamics topics based on the concepts of heat and temperature at undergraduate level.
Special attention was paid during developing alternative teaching materials to prepare innovative activities that should be carried out in the laboratory environments with visual models as much as possible, taking into account the proposed gains fort he students. In the teaching materials developed, by considering the teaching difficulties of thermodynamics, original definitions and conceptualizations of concepts such as heat, temperature, internal energy, thermodynamic work and entropy are included.
In the study, the developmental research method and the single-group experimental design of descriptive research methods were used. Since a single class was selected in its natural environment as the sample, the study isconsidered as a special case study.
In order to analyze the conceptual understanding development levels, Thermodynamics Conceptual Understanding Level Test (TCULT) consisting of open-ended questions was developed. Two expert opinions were consulted to determine the content validity of the scale and the necessary arrangements were made accordingly. For the reliability of the scale, the scale applied to the participants and was evaluated by both the researcher and another expert and Kendall correlation analysis was performed leading to the correlation coefficient of 0,955. The developed scale was applied to the participants as pre-test and post-test before and after the implementation process.
The data obtained were analyzed with the SPSS statistical program. Shapiro-Wilk test was performed to see if the measurements are normally distributed and p=0,236 and p=0,036 values were found for the pre and post measurements, respectively. Regarding the statistical analysis, arithmetic mean, standard deviation analyses were performed for the pre and post measurements considering each sub-problem. Wilcoxon signed ranks test was used to determine the significance of the difference between the pre-measurements and post-measurements.
As a result of the whole analyses, it was determined that the developed alternative materials have made a significant contribution to the conceptual understanding levels of students towards thermodynamics topics. In conclusion, it has been shown that alternative materials can be used effectively in teaching and can significantly increase the conceptual understanding levels.