Fen bilimleri öğretmen adaylarına yönelik nanobilim kavramsal anlama testinin geliştirilmesi

Abstract

1980’li yıllarda atomik kuvvet ve taramalı tünelleme mikroskoplarının keşfiyle büyük bir devrim başlamış ve nanoölçekteki sistemler incelenmeye başlanmıştır. Maddenin boyutunun küçülmesi ile bilinen özelliklerinden farklı özellikler gösterdiğinin gözlenmesi, bu alana olan ilgiyi daha da arttırmıştır. Gelişmiş ülkelerde 2000’li yıllardan itibaren nanobilim okuryazarlarının sayısını arttırmak için eğitim programlarında köklü düzenlemeler yapılarak, disiplinler arası bir alan olan nanobilim ve nanoteknoloji önce lisansüstü ve lisans, ardından üniversite öncesi eğitime dâhil edilmeye başlanmıştır. Bu durum öğretmenlerin ve öğretmen adaylarının bu alan ile ilgili eğitim almalarını zorunlu kılmaktadır. Böyle bir eğitime başlanması için ön şart, nanobilim ve nanoteknoloji ile ilgili öğretmenlerin ve öğretmen adaylarının kavramsal anlamalarını ortaya çıkaracak bir testin geliştirilmesidir. Ana dilimizde bu konuda geçerli ve güvenilir bir kavramsal anlama testinin olmaması, bu çalışmayı önemli hale getirmektedir. Bu çalışmanın amacı, büyüklük ve ölçek, nanoölçekte büyüklüğe bağlı değişen özellikler ve yüzey alanı etkisi ve etkileşimler konularındaki kavramsal anlamayı ölçen çoktan seçmeli bir test geliştirmektir. İlk olarak bu başlıklarla ilgili belirlenen kazanımlara göre hazırlanan 31 açık uçlu soru Balıkesir Üniversitesi Necatibey Eğitim Fakültesi Fizik, Kimya ve Biyoloji Öğretmenliği programlarındaki 150 öğretmen adayına uygulanmıştır. İkinci pilot uygulamadan sonra öğretmen adaylarının cevaplarına bağlı olarak çoktan seçmeli test maddeleri hazırlanmıştır. Üçüncü pilot uygulama sonucunda bazı test maddelerinin ayırt edicilik ve/veya güçlük indekslerinin düşük ve/veya yüksek çıkması sonucu, 12 test maddesi yeniden düzenlenerek uygulanmıştır. Son pilot uygulama sonuçlarına göre testin güvenirlik katsayısı (KR-20), madde güçlük indeksi ortalaması ve madde ayırt edicilik indeksi ortalaması sıra ile 0.74, 0.34 ve 0.36 olarak belirlenmiştir. Bu çalışmayla geliştirilen Nanobilim Kavramsal Anlama Testi toplam 32 madde içermektedir. Bu test maddelerinden 7 tanesi büyüklük ve ölçek kavramı, 7 tanesi yüzey alanı etkisi ve etkileşimler ve 18 tanesi de nanoölçekte büyüklük ile değişen özellikler ile ilgilidir. Çalışmanın sonucunda fen alanları öğretmen adaylarının nanobilimle ilgili kavramsal anlamalarını belirlemek için kullanılabilecek geçerli ve güvenilir bir test geliştirilmiştir.

In the 1980s a great revolution began with the discovery of atomic force and scanning tunneling microscopes and the systems at the nanoscale began to be studied. The observation that the material exhibits properties different from those known at the nanoscale has further increased the interest in this field. In developed countries, nanoscience and nanotechnology, which is an interdisciplinary field, has been introduced to undergraduate and graduate education, followed by primary and secondary education since the year 2000 by making fundamental arrangements in the curriculums in order to increase a nanoliterate population. This situation requires teachers and pre-service teachers to have education in this field. The prerequisite for such an initiative is the development of a test that will reveal the conceptual understanding of teachers and pre-service teachers on nanoscience and nanotechnology. The fact that there is no valid and reliable conceptual understanding test on nanoscience in Turkish makes this study important. The aim of this study was to develop a multiple-choice test that measures conceptual understanding of the following topics: size and scale, size dependent properties at nanoscale and surface area effects and interactions. Firstly, 31 openended questions prepared according to the learning outcomes of these topics were conducted to 150 pre-service teachers from Physics, Chemistry and Biology teacher training programs in Necatibey Education Faculty, Balıkesir University. Then, the multiple choice test items were prepared depending on their answers after second pilot application. In the result of the third pilot application, 12 test items were reapplied to them by rearranging due to low and/or high values of average index of item difficulty and/or discrimination of some test substances. According to the results of the last pilot application, the reliability coefficient (KR-20), average index of item difficulty and average index of item discrimination of the test were determined as 0.74, 0.34 and 0.36, respectively. The Nanoscience Conceptual Understanding Test developed with this study contains 32 items in total: 7 are concerned with the concept of size and scale, 7 with surface area effects and interactions, and 18 with size dependent properties at nanoscale. Consequently, a valid and reliable test was developed, which can be used to determine the conceptual understanding related to nanoscience of preservice science teachers.