LİSE II ÖĞRENCİLERİNİN ASİT VE BAZLARLA İLGİLİ ÖNBİLGİLERİ VE KARŞILAŞILAN YANILGILAR

Transkript

1 LİSE II ÖĞRENCİLERİNİN ASİT VE BAZLARLA İLGİLİ ÖNBİLGİLERİ VE KARŞILAŞILAN YANILGILAR Gökhan DEMİRCİOĞLU Haluk ÖZMEN Alipaşa AYAS KTÜ Fatih Eğitim Fakültesi OFMA Eğitimi Bölümü,Söğütlü, Akçaabat,TRABZON ÖZET : Son yıllarda fen eğitimi ile ilgili çalışmalar genelde öğrencilerin sahip olabileceği kavram yanılgılarını belirlemek, bunların nedenlerini bulmak ve belirlenen yanılgıları giderici eğitim-öğretim ortamları hazırlamak üzerinedir. Öğrenim sürecine girmeden önce öğrencilerde var olması muhtemel kavram yanılgılarını belirlemek anlamlı ve kalıcı bir öğrenme için önemlidir. Asit ve bazlar konusu kimyada geniş bir yer tutmasına karşın, bu konu ile ilgili literatürde fazlaca çalışma yer almaması dikkat çekicidir. Bu çalışmaya, Trabzon ilinde bulunan bir Anadolu Lisesi nin Lise II. sınıflarında öğrenim gören toplam 168 öğrenci katılmıştır. Öğrencilerin ön bilgilerini belirlemek amacıyla 24 soruluk bir test geliştirilerek örnekleme uygulanmıştır. Elde edilen bulguların analizinden öğrencilerin ph ölçeği, asit-baz teorileri, asit ve bazların kuvveti, özellikleri ve bu kavramların günlük olaylarla bağdaştırılması konularında yanılgılara sahip oldukları tespit edilmiştir. 1. GİRİŞ: Yapılan çalışmalar, öğrencilerin sıklıkla formal fen eğitimden önce bile güncel olaylarıyla ilgili çeşitli fikir ve açıklamalarla fen sınıflarına geldiklerini, bu fikir ve açıklamaların genelde bilim adamları tarafından kabul edilenlerden farklı olduklarını ortaya koymuştur (Westbrook, 1991; Huddle & Pillay, 1996). Bu fikirlerin öğrencilerin zihnine yerleşmiş olduğu, sıradan ya da geleneksel öğretim yöntemleriyle değiştirilmeye karşı dirençli oldukları ileri sürülmektedirler (Osborne & Cosgrove, 1983; Osborne & Wittrock, 1983; Guzzetti, 2000). Öğrencilerin ön bilgileri, dikkat için hangi bilginin seçileceğini ve bu nedenle de öğrenilen şeyi etkilemektedir. Öğrencilerin sahip olduğu bu ön bilgiler yeni bir konuyu anlama ve yorumlamalarını etkilediği gibi, bazen de yeni bilginin öğrenilmesini engellemektedirler (Anderson, 1986; Griffiths & Preston, 1992). Bu nedenle ön bilgi, anlama ve öğrenmede önemli bir faktör olarak kabul edilmektedir. Kimya, içerisinde çok sayıda soyut kavramlar olan ve öğrencilerin öğrenmede zorlandıkları alanlardan biridir. Bu nedenle öğrencilerin temel kimya kavramları ile ilgili anlamalarını belirlemek amacıyla çok sayıda çalışma gerçekleştirilmiştir. Gerek uluslar arası gerekse ulusal literatürde asit ve bazlar ilgili olarak değişik türden ve farklı öğrenim seviyelerinde (İlköğretim, Lise, Üniversite) öğrenim gören öğrencilere yönelik çalışmalara rastlanmaktadır (Cros, 1986; Ross & Munby, 1991; Schmidt, 1991; Nakhleh & Krajcik, 1994; Geban, Ertepınar ve Tansel, 1998; Bradley & Mosimege, 1998; Demircioğlu, Özmen ve Ayas, 2000 ; Toplis, 1998 ). Bu çalışmaların bir kısmı asitler ve bazlar konusunun formal öğretiminden sonra öğrencilerin bu konuda geçen kavramlarla ilgili anlamalarını araştırırken bir kısmı ise konunun farklı öğretim yöntemleri kullanılarak daha etkili nasıl verilebileceğini araştırmaktadır. Çalışmalar, hemen her öğrenim seviyesindeki öğrencilerin asit ve baz kavramlarını anlamada zorluklar çektiklerini göstermektedir. Toplis (1998) tarafından yapılan bir çalışmada ise ilköğretim birinci kademedeki öğrencilerin asit ve bazların genel özellikleri ile ilgili anlamaları araştırılmıştır. Bununla birlikte, asitler ve bazlar ünitesinin formal öğretiminden önce öğrencilerin bu konuda geçen kavramlarla ilgili ön bilgilerini araştıran çalışmaların sayısı oldukça azdır. Bu çalışmanın amacı, formal öğretimden önce lise II kimya müfredat programının son ünitesi olan Asitler ve Bazlar Ünitesi içerisinde yer alan kavramlarla ilgili olarak öğrencilerin önbilgileri ve varsa yanlış anlamalarını ortaya çıkarmaktır. 2. ARAŞTIRMANIN YÖNTEMİ : Bu çalışma Trabzon ilinde bulunan bir Anadolu Lisesi nin II.sınıf fen bölümünde öğrenim gören toplam 168 öğrenci ile yürütülmüştür. Öğrencilerin asitler ve bazlarla ilgili ön bilgilerini belirlemek amacıyla 24 soruluk bir test hazırlanmıştır. Testteki ilk 11 soru çoktan seçmeli, sonraki 7 soru çoktan seçmeli ve yazılı cevap gerektiren, diğer sorular ise sadece yazılı cevap gerektiren türdendir. Soruların bir kısmı literatürden ve yerli ve yabancı kimya kitaplarından alınırken bir kısmı ise araştırmacı tarafından geliştirilmiştir. Çoktan seçmeli soruların 4 ü araştırmacı tarafından gerek literatürden gerekse öğretmenlerle yaptığımız anket çalışmalarından belirlenen yanılgıları içerecek şekilde hazırlandı. Bu şekilde hazırlanan çoktan seçmeli testlerde, önceden belirlenen yanlış anlamalar her bir soruda doğru cevap yanında çeldirici olarak kullanılmaktadır (Peterson, Treagust ve Garnett,

2 1986; Treagust, 1988). Test, gerek KTÜ Fatih Eğitim Fakültesi nde bulunan öğretim elemanlarına gerekse Trabzon un merkezi liselerinde görev yapan 8 deneyimli kimya öğretmenine incelettirilmiştir. Test, pilot olarak 48 öğrenciye uygulandıktan sonra elde edilen verilere göre tekrar değerlendirilmiş ve teste son hali verilmiştir. Testin ilk 18 sorusunun çoktan seçmeli kısmı için testin iki yarı forma ayrılma yöntemi kullanılarak güvenirliği 0,97 olarak hesaplanmıştır. Verilerin analizi aşamasında, çoktan seçmeli sorularda öğrencilerin her bir soruya verdikleri doğru ve yanlış cevap yüzdeleri tespit edildi. Acık uçlu sorularda ise öğrencilerin verdikleri cevaplar beş kategoriye ayrıldı. Bunlar; anlama, kısmen anlama, anlamama, yanlış anlama ve cevapsız kategorileridir. Buradan her bir kategorinin yüzdeleri hesaplanmıştır. Benzeri değerlendirmeler çeşitli çalışmalarda kullanılmıştır (Marek, 1986). 3. BULGULAR VE TARTIŞMA Testin uygulanmasından elde edilen veriler genel bir fikir vermesi açısından Tablo 1, 2 ve 3 de toplu olarak sunulmuştur. Tablo 1: Testin çoktan seçmeli kısmından elde edilen bulgular Soru A B C D E BOŞ No: f % f % f % f % f % f % * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Doğru cevabı göstermektedir. Öğrencilerin çoktan seçmeli test sorularına verdikleri doğru cevapların yüzdeleri % 5 ile % 74 arasında değişmektedir. Testin 1, 2, 3 ve 6. soruları araştırmacı tarafından yaygın yanlış anlamalar dikkate alınarak hazırlanmıştır. Testin ilk sorusu asitler ve bazların kuvvetliliği ile ilgili olup öğrencilerin % 34 ü tarafından doğru olarak cevaplandırılmıştır (Tablo 1). Bu soruda öğrencilerin % 43 ü b çeldiricisini (kuvvetli asitler metalleri eritir ve yok ederler) tercih etmişlerdir. Buradan öğrencilerin erime ile çözünme kavramlarını birbirine karıştırdıkları sonucuna varılabilir. Çoktan seçmeli sorulara bir örnek olması açısından testin ikinci sorusu ile ilgili veriler aşağıda daha ayrıntılı verilmiştir. Soru 2: Asit-baz nötralleşme reaksiyonları ile ilgili olarak aşağıda verilen ifadelerden hangisi doğrudur? A. Her asit-baz nötralleşme reaksiyonu sonucunda nötr bir çözelti oluşur. (% 10) B. Kuvvetli bir asit ile zayıf bir bazın nötralleşmesi sonucu oluşan tuzun ph ı 7 den küçüktür. (% 32)* C. Her nötralleşme reaksiyonu sonucunda asitle-baz birbirlerinin etkilerini tamamıyla yok ederler. (% 16) D. Tüm nötralleşme reaksiyonları sonucunda oluşan tuz çözeltilerinin ph ı daima 7 dir. (% 18) E. Kuvvetli bir asit ile kuvvetli bir bazın nötralleşmesi sonucu ortamda ne H + ne de OH - iyonu vardır. (% 17) Görüldüğü gibi öğrencilerin % 32 lik bir kısmı bu soruda doğru seçeneği işaretlerken geri kalan öğrencilerin cevapları çeldiricilere hemen hemen eşit olarak dağılmıştır. Bu sorudan açıkça anlaşılacağı gibi öğrenciler nötralleşme olayı konusunda yanlış anlamalar taşımaktadırlar. Her nötralleşme olayı sonucunda öğrencilerin % 10 u nötr bir ortam oluşacağını, % 16 sı asit ve bazın

3 birbirlerinin etkilerini tamimiyle yok edeceklerini, %18 i oluşan tuz çözeltilerinin ph ının daima 7 olacağını ve % 17 i ise ortamda ne H + ne de OH - iyonu kalacağını düşünmektedirler. Nötralleşme ile ilgili olarak öğrencilerin sahip olduğu bu yanlış anlamalar Schmidt (1991) in çalışmasının bulgularını desteklemektedir. Her nötralleşme reaksiyonu sonucunda nötr bir çözelti oluşur düşüncesi testin 18. sorusunda elde edilen sonuçlarla da desteklenmektedir. Bu soruda eşit miktarlarda kuvvetli asit-zayıf baz, kuvvetli asit-kuvvetli baz ve zayıf asit-kuvvetli bazın birleşmesiyle oluşan tuzların hangi özelliği göstereceği araştırılmaktadır. Bu soru öğrencilerin % 74 ü doğru cevap verirken % 15 lik kısım ise oluşan tüm tuzlar nötürdür ifadesinin yer aldığı c seçeneğini işaretlemişlerdir (Tablo 1). Bu soruda c seçeneğini işaretleyen öğrenciler cevaplarına neden olarak tüm tuzlar nötürdür, tüm tuzların ph ı 7 dir, gibi kesin ifadeler vermişlerdir. Her iki soru öğrencilerin nötralleşme ile ilgili olarak yanlış anlamalar taşıdıklarını göstermektedir. Asit-baz titrasyonlarında indikatörlerin kullanım amacı ile ilgili olan testin 3. sorusuna öğrencilerin % 30 doğru cevap vermiştir (Tablo 1). Bu soruda öğrenciler en fazla c (% 14) ve d (% 30) çeldiricilerini tercih etmişlerdir. Diğer yandan öğrencilerin % 20 si soruyu boş bırakmıştır. Bu soruda öğrencilerin en fazla tercih ettikleri yanlış anlama d çeldiricisinde yer alan ortamın ph ını düzenleyerek nötralleşmeyi sağlamak dır. Bu tür bir yanlış anlama, Nakhleh ve Krajcik (1994) in çalışmasında da tespit edilmiştir. Asit ve bazların kuvvetliliği ile ilgili olan testin 6. sorusuna öğrencilerin sadece % 7 si doğru cevap verirken % 20 si de boş bırakmıştır (Tablo 1). Bu soruda öğrencilerin % 26 sı aynı merkez atomuna bağlı oksijen sayısı arttıkça asidin kuvveti artar, % 17 si iyonlaşma sabitleri arttıkça asidin kuvveti artar, % 10 u molariteleri aynı olsa da kuvvetli asit zayıf aside göre sulu ortamda daha kuvvetlidir ve % 21 i elektronegatiflik ve atom çapı arttıkça asit kuvveti artar ifadesinin yanlış olduğunu düşünmektedirler. Asidin (formik asit) iyonlaşma sabitinin kullanımını gerektiren testin 4. sorusuna öğrencilerin çok az bir kısmı (% 5) tarafından doğru cevap verirken % 39 u soruyu boş bırakmışlardır. Bununla birlikte yine matematiksel işlem gerektiren ve farklı ph a sahip iki çözeltinin karıştırılması sonucu ph daki değişimin hesaplanmasını içeren testin 5. sorusuna öğrencilerin çoğu (% 71) doğru cevap vermişlerdir. Testte matematiksel işlem gerektiren 10. soruya da öğrencilerin % 29 u doğru cevap verirken % 19 u tarafından boş bırakılmıştır. Anadolu lisesi fen bölümü öğrencilerinin matematiksel işlem gerektiren bu tür sorularda düşük başarı göstermeleri hayli ilginçtir. Bunun nedeni, bu soruların cevaplandırılabilmesi için gerekli olan iyonlaşma denklemi ile tesir değerliği kavramlarının öğrenciler tarafından önceki konularda yeterince anlaşılmamış olması olabilir. Testin 8. sorusu titrasyon işlemi ile ilgili olup öğrencilerin % 8 i tarafından doğru cevaplandırılmıştır. Bunun nedeni yine sorunun çözümü için gereken dönüm noktası kavramının öğrenciler tarafından yeterince bilinmemesi olabilir. Bununla birlikte testin 9. sorusu yine titrasyon işlemi ile ilgili olup öğrencilerin % 40 ı tarafından doğru olarak cevaplandırılmıştır. Bu fark bu soruda dönüm noktası kavramına ihtiyaç olmaması ve daha çok grafik okuma ile ilgili olmasından kaynaklanabilir. Tablo 2: Testin çoktan seçmeli ve cevabın nedeninin gerektiği sorulardan elde edilen bulgular Doğru cevap-doğru neden Doğru cevap-yanlış Yanlış cevap Yanlış cevap-yanlış Soru neden Doğru neden neden No: f % f % F % f % Tablo 2 den görülebileceği gibi cevabın nedeninin istendiği sorularda, öğrenciler en fazla (% 51) testin 12. sorusuna doğru seçenekle birlikte doğru nedeni vermişlerdir. Bununla birlikte Bronsted Lowry asit-baz çiftlerinin belirlenmesi ile ilgili olan testin 13. sorusuna doğru seçeneğin yanında doğru nedeni veren 2 öğrenci vardır. Yine testin 18. sorusunda öğrencilerin 124 ü doğru seçeneği

4 işaretlerken bunlardan sadece 14 ü doğru nedeni verebilmiştir. Bu formattaki sorulara yanlış cevapdoğru neden kategorisinde cevap veren olmamıştır. Açık uçlu sorularda ise öğrenciler % oranında yanlış anlamalar taşıdıkları Tablo 3 de görülmektedir. Bu sorularda öğrenci cevapları genellikle kısmen anlama ve yanlış anlama kategorilerinde yığılmışlardır. Sorulara anlama kategorisinde yüksek oranda cevap gelmemiştir. Tablo 3 den de görülebileceği gibi en fazla yanlış anlama testin açık uçlu bölümünde yer alan 1 ve 2. sorularda olmuştur. İlk soru bir asidin ne olduğuyla ilgili olup öğrencilerin% 17 si tarafından doğru olarak cevaplanmıştır. Bu soruda asitler yakıcıdır, asitler içine atılan her şeyi yakar gibi öğrenci ifadeleri yanlış anlama kategorisine yerleştirilmiştir. Testin 2. sorusu ise açık uçlu sorulara örnek olarak aşağıda verilmiştir. Tablo 3. Açık uçlu sorulardan elde edilen bulgular Soru Anlama Kısmen Anlama Yanlış Anlama Anlamama Cevapsız No: f % f % f % f % f % Soru 2: Yandaki kap içerisinde ne olduğunu bilmiyorsunuz. Kabın içerisindeki maddenin asit olup olmadığını belirlemek istiyorsunuz. Bunun için nasıl bir test yaparsınız? (turnusol kağıdı kullanmadan) Bu soruda turnusol kağıdı dışında üniversal indikatör, metil kırmızısı, fenol ftaleyn,mor lahana suyu, metil oranj, ph kağıdı, v.b kullanırım gibi ifadeler anlama (% 2), içerisine baz ilave ederim, tuz oluşuyorsa asittir, içerisine sadece asitle reaksiyon veren bir metal atarım, hidrojen gazı çıkıyorsa asittir, v.b.ifadeler (% 32) kısmen anlama, içerisine su ilave ederim hidrojen gazı çıkıyorsa asittir, içerisine elimi sokarım, yanarsa asittir, içerisine kağıt atarım, tutuşup yanarsa asittir, içerisine herhangi bir madde atarım, yanarsa asittir, içerim, tadı ekşi ise asittir, içerisine plastik atarım,yanarsa asittir, içerisine herhangi bir metal atarım hidrojen gazı çıkarsa asittir, v.b gibi ifadeler yanlış anlama kategorisine yerleştirilmiştir. Yanlış anlama kategorisine yerleştirdiğimiz bu ve benzeri ifadelerden öğrencilerin asitler her şeye zarar verir düşüncesinde oldukları sonucuna varılabilir. Limon mermere neden zarar verir? sorusu açık uçlu soruların dördüncüsü olup bu soruda öğrencilerin % 47 si limonun asidik bir yapıda olduğunu bilmelerine karşın mermere neden zarar verdiği noktasında sadece % 2 si anlamaya sahipti. Bu soruda öğrenciler genellikle limon asidiktir, asitler maddelere zarar verir (yakar, deler, eritir, v.b.), bu nedenle limondaki asit mermere zarar verir, gibi ifadeler kullanmışlardır. Bu durum öğrencilerin asitler her şeye zarar verir düşüncesinde oldukları savımızı desteklemektedir. 4. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Bu çalışma ile lise II kimya öğrencilerinin konunun formal öğretiminden önce asit, baz ve tuz kavramlarıyla ilgili eksik ve yanlış anlamalar taşıdıkları tespit edilmiştir. Bu sonuç, daha önceki çalışmalardan elde edilen sonuçları desteklemekle (Ross & Munby, 1991; Schmidt, 1991; Nakhleh & Krajcik, 1994; Geban, Ertepınar ve Tansel, 1998) birlikte öğrencilerin asit ve baz kavramlarıyla ilgili ön bilgilerini ortaya koyması açısından önemlidir. Bu çalışma sonucunda örneklemin asit ve bazlar ünitesi ile ilgili olarak yetersiz anlamaya ve yanlış anlamaya sahip olduğu temel kısımlar şunlardır; tuz oluşumları ve tuzların ph ı, asitlik ile ph arasındaki ilişki, ph ve poh hesaplamaları, titrasyon grafiği ile ilgili işlemler, indikatörler, tampon çözelti ve hidroliz olayı, iyonlaşma denklemleri ve sabitleri, asit ve bazların günlük hayatta kullanımları, asit ve baz çözeltilerinin moleküler seviyede gösterimleri, asitlerin metallere ve karbonatlara etkisi, asit-baz teorileri. Bu sonuçlar, yukarıda da belirtildiği gibi lise öğrencileri üzerinde bu kavramlarla ilgili olarak yapılan çalışmaların sonuçlarını desteklemektedir. Ayrıca bu kavramlarla ilgili benzer yetersizliklere ve yanlış anlamalara üniversite öğrencilerinin (Cros, 1986) ve hatta kimya ve diğer fen branşlarındaki

5 öğretmen adaylarının (Bradley & Mosimege, 1998; Demircioğlu, Özmen ve Ayas, 2001; Ayas ve Demircioğlu, 2002) bile sahip olduğu tespit edilmiştir. Hangi öğrenim seviyesinde olursa olsun öğrencilerin sınıflara doldurulmaya hazır boş kaplar olarak gelmedikleri ve mutlaka öğrenecekleri kavramlarla ilgili az da olsa anlamalara sahip oldukları artık bilinmektedir. Öğretmenlerin bu durumdan haberdar olmaları ve ders planlarını öğrencilerin önbilgilerini dikkate alarak hazırlamaları anlamlı ve kalıcı bir öğrenme için gereklidir. 4. KAYNAKLAR Ayas, A. ve Demircioğlu, G., Student Teachers Understanding and Misconceptions of Acids, Bases and Salts in Chemistry, First International Education Conference-2002 on Changing Times, Chanhing Needs, Mat 8-10, 2002, Eastern Mediterranean University, Faculty of Education, Gazimagusa, North Cyprus. Anderson, B., Pupils Explanations of Some Aspects of Chemical Reactions, Science Education, 70, 5 (1986) Bradley, J. D. and Mosimege, M. D., (1998), Misconceptions in Acids and Bases: A Comparative Study of Student Teachers with Different Chemistry Backgrounds, South African Journal of Chemistry, 51 (3): Cros, D., Maurin, M., Amouroux, R., Chastrette, M., Leber, J. and Fayol, M. Conceptions of firstyear university students of the constituents of matter and the notions of acids and bases European Journal of Science Education 8, 3 (1986), Demircioğlu G., Özmen, H. ve Ayas, A Kimya Öğretmen Adaylarının Asitler ve Bazlarla İlgili Yanlış Anlamalarının Belirlenmesi, Yeni Binyılın Başında Türkiye de Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu, T.C. Maltepe Üniversitesi, 7-8 Eylül 2001, İstanbul. Geban, Ö., Ertepınar, H. ve Tansel, T., Asit-Baz Konusu ve Benzeşme Yöntemi, K.T.Ü. III. Ulusal Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu, Eylül 1988, , Trabzon. Griffiths, A.K. ve Preston, K. R., Grade 12 Students Misconceptions Relating to Fundamental Characteristics of Atoms and Molecules, Journal of Research in Science Teaching, 29, 6 (1992), Guzzetti, B. J. Learning Counter Intuitive Science Concepts : What Have We Learned from Over a Decade of Research, Reading, Writing Quarterly, 16, 2 (2000), Huddle, P. A. ve Pillay, A. E., An In-Depth Study of Misconceptions in Stoichiometry and Chemical Equilibrium at a South African University, Journal of Research in Science Teaching, 33, 1 (1996), Marek, E. A., (1986), They Misunderstand, But They ll Pass, The Science Teacher, Nakhleh, M. B. ve Krajcik, J. S., Influence of Levels of Information as Presented by Different Technologies on Students Understanding of Acid, Base, and ph Concepts, Journal of Research in Science Teaching, 34, 10 (1994), Osborne, R. J. ve Wittrock, M. C., Learning Science: A Generative Process. Science Education, 67, 4 (1983), Osborne, R. J. ve Cosgrove, M. M., Children s Conceptions of the Changes of State of Water, Journal of Research in Science Teaching, 20, (1983), Preston, R. F., Treagust, D. F. ve Garnett, P., Identification of Secondary Student s Misconceptions of Covalent Bonding and Structure Concepts Using A Diagnostic Test İnstrument. Research in Science Education, 16, (1986), Ross, B. ve Munby, H., Concept Mapping and Misconceptions: A Study of High-School Students Understandings of Acids and Bases,, International Journal of Science Education, 13, 1 (1991), Schmidt, H.J., A label as A Hidden Persuader: Chemists Neutralization Concept, International Journal of Science Education, 13, 4 (1991), Toplis, R., Ideas About Acids and Bases, School Science Review, 80, 291 (1998), Treagust, D. F., Development and Use of Diagnostic Tests to Evaluate Students Misconceptions in Science, International Journal of Science Education, 10, 2 (1988), Westbrook, S. L., A Cross-Age Study of Student Understanding of the Concept of Diffusion, Journal of Research in Science Teaching, 28, 8 (1991)