Parçacık fiziği konusundaki etkinliklerin fizik öğretmenlerinin alan bilgilerine etkisi
The effect of particle physics activities on physics teachers' content knowledge
Yazar: SEHER PERVAN
Danışman: PROF. DR. PERVİN ÜNLÜ YAVAŞ
Gazi Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Fen ve Matematik Alanlar Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Branş öğretmenleri = Branch teachers ; Modern fizik = Modern physics ; Çevrimiçi eğitim = Online education

Özet:
Bu çalışmanın amacı, fizik öğretmenlerinin parçacık fiziği ile ilgili alan bilgilerinin 
geliştirilmesi için etkinlikler tasarlamak ve bu etkinliklerin alan bilgilerine etkisini tespit 
etmektir. Bu amaçla öncelikle fizik öğretim programında yer alan parçacık fiziği ile ilgili 
10 adet kazanım belirlenmiştir. Kazanımlar için etkinlikler oluşturulmuştur. Etkinliklerin 
8'i alan yazındaki çalışmalardan esinlenerek tasarlanmıştır. 4 tanesi ise araştırmacı
tarafından oluşturulmuştur. Her etkinlik için çalışma yaprakları hazırlanmıştır. Etkinlik 
çalışma yaprakları, etkinliklerin uygulama sürecini açıklayan ve uygulama sırasında veri 
toplamayı sağlayan formlar halinde düzenlenmiştir. Hazırlanan etkinlik çalışma yaprakları; 
anlaşılırlık, bilimsel ve kazanım açısından uygunluk olarak üç kriter için uzman 
değerlendirmesine sunulmuştur. Uzmanlar görüşlerini; uygun/düzeltilmeli/uygun değil 
şeklinde değerlendirmiştir. Sadece anlaşılırlık kriteri için Kapsam Geçerlilik Ölçütü 
0.99'dan küçük çıkmıştır. Anlaşılırlık kriteri için uzmanlar tarafından önerilen düzeltmeler 
yapılmış ve çalışma yaprakları uygulamaya hazır hale getirilmiştir. Etkinliklerin 
geliştirilmesinin son adımında görüş ve önerilerin alınması için gönüllü 6 fizik 
öğretmeniyle yüz yüze pilot uygulama gerçekleştirilmiştir. Uygulama her oturumda dört 
etkinlik olmak üzere 3 günde tamamlanmıştır. Etkinliklerin uygulanması esnasında ve
sonrası alınan görüşler doğrultusunda etkinlikler ile ilgili son değişiklikler yapılmış ve 
etkinliklerin geliştirilme süreci tamamlanmıştır. Fizik öğretmenlerinin parçacık fiziğine
yönelik alan bilgilerinin değişimini tespit etmek amacıyla bir başarı testinin geliştirilmek 
istenmiştir. Öncelikle belirlenen 10 adet kazanımın her biri için en az iki adet olacak şekilde kısa cevaplı ve açık uçlu 28 soru hazırlanmıştır. Hazırlanan sorular anlaşılırlık, 
bilimsel ve kazanım açısından uygunluk olmak üzere üç kriter için 9 uzmanın 
değerlendirmesine sunulmuştur. Uzmanlar görüşlerini, uygun/düzeltilmeli/uygun değil 
şeklindeki kriterlere göre değerlendirmiştir. Başarı testindeki 13 soru için Kapsam 
Geçerlilik Ölçütü 0.75'ten küçük çıkmış ve bu sorular testten çıkartılmıştır. Geriye kalan 
15 soru, fizik öğretmenlerinin parçacık fiziğine yönelik alan bilgilerinin tespiti için
Parçacık Fiziği Başarı Testi olarak kullanılmıştır. Katılımcıların etkinlikler hakkındaki 
görüşlerini öğrenmek için her etkinliğin sonunda uygulanmak üzere Etkinlik 
Değerlendirme Formu oluşturulmuştur. Bu form 10'lu Likert tipinde olup, etkinliğin 
kazanıma uygunluk, ilgi çekicilik, lise öğrencilerine uygulanabilirlik, güncel örnekler 
içerme ve konu hakkında bilgi düzeyini arttırma kriterlerinden oluşmaktadır. Bu form 
katılımcıların her etkinliğin sonunda görüşlerini hızlı bir şekilde almak amacıyla 
kullanılmıştır. Tüm etkinliklerin bitiminde ise yarı yapılandırılmış görüşmeler ile 
katılımcıların etkinliklere dair görüşleri alınmıştır. Etkinliklerin uygulanma süreci COVID19 salgını nedeniyle çevrim içi olarak gerçekleştirilmiştir. Etkinliklere ait olan çalışma 
yaprakları yüz yüze uygulamada kullanılmaya uygun hazırlandığından, çevrim içi 
uygulanacak şekilde yeniden düzenlenmiştir. Sosyal medya aracılığıyla seçilen gönüllü 23 
fizik öğretmeni ile uygulama yapılmıştır. Parçacık Fiziği Başarı Testi'nin ön test 
uygulaması Zoom aracılığıyla başlatılan bir oturumla uygulanmıştır. Etkinliklerin 
uygulanması, yine Zoom ile yapılan toplantılarla, üç farklı günde ve her gün dörder 
etkinlik olacak şekilde gerçekleşmiştir. Her etkinliğin bitiminde, katılımcıların etkinlik 
hakkındaki görüşlerini almak için Etkinlik Görüş Formu'nu Google Formlar aracılığıyla 
doldurmaları sağlanmıştır. Etkinlikler tamamlandıktan sonra Parçacık Fiziği Başarı Testi
son test olarak tekrar uygulanmıştır. Katılımcıların tüm etkinlikler hakkındaki görüşlerini 
almak için yarı yapılandırılmış görüşmeler gerçekleştirilmiştir. Görüşmeler yazılı olarak 
kaydedilmiştir. Uygulama öncesinde katılımcıların evrendeki dört temel etkileşimin ve 
atom altı parçacıklar arasındaki etkileşimin özellikleri hakkındaki alan bilgilerinin durumu 
iyi; CERN'de yapılan çalışmaların büyük patlama ile bağlantısı; Standart model 
çerçevesinde atom altı parçacıkları tanımlamaları, atom altı parçacıklardan başlayarak 
madde oluşumunun modelle açıklanması, Higgs bozonu, madde ve antimaddenin 
özellikleri hakkındaki alan bilgilerinin durumu orta; sis odası deneyi hakkındaki alan 
bilgilerinin durumu zayıf; Stern-Gerlach deneyinin sonuçları ve etkileşimlerin süreci 
hakkındaki alan bilgilerinin durumu ise çok zayıf olarak tespit edilmiştir. Uygulama 
sonrasında katılımcıların etkileşimlerin süreci dışındaki tüm alan bilgilerindeki değişim 
çok iyi olarak tespit edilmiştir. Etkileşimin süreci hakkındaki alan bilgilerinde anlamlı bir 
değişiklik elde edilememiştir. Etkinlik değerlendirme formuna göre ise katılımcılardan bir 
kişi tüm etkinliklerin iyi, diğerleri ise çok iyi olduğunu düşündüğünü belirtmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to design activities to improve the field knowledge of physics 
teachers about particle physics and to determine the effect of these activities on their 
content knowledge. For this purpose, firstly, 10 learning outcomes related to particle 
physics in the physics curriculum were determined. Activities have been created for each 
learning outcomes. Eight of the activities were designed inspired by the studies in the 
literature. 4 of them were created by the researcher. Activity sheets were prepared for each 
activity. The activity sheets are organized in forms that explain the application process of 
the activities and provide data collection during the application. Prepared activity 
worksheets; it was submitted to expert evaluation for three criteria as intelligibility, 
scientific and appropriateness in terms of learning outcomes. Experts opinions; evaluated 
as appropriate/should be corrected/not appropriate. Only for the intelligibility criterion, the
scope test as a criterion of validity was less than 0,99. For the intelligibility criterion, the 
corrections suggested by the experts were made and the activity sheets were made ready 
for application. In the last step of the development of the activities, a face-to-face pilot 
application was carried out with 6 volunteer physics teachers to receive their opinions and 
suggestions. The application was completed in 3 days, with four activities in each session. 
In line with the opinions received during and after the application of the activities, final
changes were made regarding the activities and the development process of the activities 
was completed. It was desired to develop an achievement test in order to determine the 
change in the field knowledge of physics teachers about particle physics. First of all, 28 
short-answer and open-ended questions were prepared, at least two for each of the 10 
determined learning outcomes. The prepared questions were submitted to the evaluation of 9 experts for three criteria: clarity, scientific and appropriateness in terms of learning 
outcomes. Experts evaluated their opinions according to the criteria as appropriate/must be 
corrected/not appropriate. The Content Validity Criterion for 13 questions in the 
achievement test was less than 0,75 and these questions were removed from the test. The 
remaining 15 questions were used as the Particle Physics Achievement Test to determine 
the physics teachers' content knowledge about particle physics. An Activity Evaluation 
Form was created to be applied at the end of each activity in order to learn the views of the 
participants about the activities. This form is in 10-point Likert type and consists of the 
criteria of the activity's suitability for the outcome, attractiveness, applicability to high 
school students, including current examples and increasing the level of knowledge about 
the subject. This form was used to quickly get the opinions of the participants at the end of 
each activity. At the end of all the activities, the opinions of the participants about the 
activities were obtained through semi-structured interviews. The application process of the 
events was carried out online due to the COVID-19 pandemic. Since the activity sheets 
belonging to the activities were prepared for face-to-face application, they were rearranged 
to be applied online. The application was made with 23 volunteer physics teachers selected 
through social media. The pre-test application of the Particle Physics Achievement Test 
was applied with a session initiated via Zoom. The application of the events took place on 
three different days, with four events each day, again with meetings held with Zoom. At 
the end of each event, participants were asked to fill out the Event Opinion Form via 
Google Forms to get their views on the event. After the activities were completed, the 
Particle Physics Achievement Test was applied again as a post-test. Semi-structured 
interviews were conducted to get the opinions of the participants about all the activities. 
The interviews were recorded in writing. Before the application, the participants' content
knowledge about the characteristics of the four basic interactions in the universe and the 
interaction between subatomic particles is good; the connection of studies at CERN with 
the big bang; Definition of subatomic particles within the framework of the Standard 
Model, explanation of the formation of matter starting from subatomic particles, the Higgs 
boson, the state of the content knowledge about the properties of matter and antimatter are 
average; weak availability of content knowledge on the cloud chamber experiment; The 
state of the content knowledge about the results of the Stern-Gerlach experiment and the 
process of interactions was determined to be very weak. After the application, the change 
in all content knowledge of the participants except the interaction process was very good. 
There was no significant change in the content knowledge about the interaction process. 
According to the activity evaluation form, one of the participants stated that he thought all 
the activities were good and the others thought that they were very good.