TEMEL KİMYA DERSİNDE ÖĞRENCİLERİN KAVRAMLARI ANLAMA VE SAYISAL PROBLEMLERİ ÇÖZME BAŞARILARI ARASINDAKİ İLİŞKİ

Transkript

1 TEMEL KİMYA DERSİNDE ÖĞRENCİLERİN KAVRAMLARI ANLAMA VE SAYISAL PROBLEMLERİ ÇÖZME BAŞARILARI ARASINDAKİ İLİŞKİ İnci MORGİL, Ayhan YILMAZ, Özge ÖZYALÇIN Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, OFMA Bölümü, Kimya Eğitimi A.B.D., ANKARA ÖZET: Başarılı kimya eğitiminde öğrenciler tarafından kimya kavramlarının doğru öğrenilmesi uygulanan eğitim-öğretim açısından büyük önem taşımaktadır. Kimya eğitiminde birçok öğrenci konuları ve kavramları anlamadan denklem ve formülleri ezberlemekte, matematiksel işlem gerektiren problemleri çözmekte, buna karşın kavramsal soruları yanıtlayamamaktadır Öğrenciler sınavlarda başarılı olmakta ancak soru ile ilgili kimyasal kavramları tam olarak bilmemektedirler. Buna karşın öğrencilerin büyük bir çoğunluğu da kimya problemlerini zor olarak tanımlamaktadırlar. Bunun nedeni öğrencilerin kavramları doğru olarak öğrenememelerinden kaynaklanmaktadır. Bu çalışmada öğrencilerin seçilen bazı kimya kavramlarını anlamaları, sahip oldukları bilgi ve becerileri kullanarak bu kavramları yorumlama, bu kavramlarla ilgili sayısal problemleri çözmedeki başarıları karşılaştırılmıştır. Araştırma kapsamında aynı hedef davranışa yönelik birbirine denk kavramsal bilgiyi isteyen ve aynı bilgiyi sayısal soru olarak da soran, örneğin konu ile ilgili belirli bir matematik eşitliği çözerek yanıtlayan 2 farklı soru çiftini içeren Kimya Başarı Testi (KBT) hazırlanmıştır. Değerlendirmeler sonucunda sayısal işlem gerektiren soruları çözen öğrencilerin büyük bir kısmının, kavram sorularını çözerken zorlandıkları saptanmıştır. 1. GİRİŞ 21. yüzyılda, gelişen bilim ve teknoloji ile birlikte fen bilimlerinin ve fen eğitiminin önemi giderek artmaktadır. Çağdaş fen eğitiminde, yıllar öncesindeki, bilgi ve tanım verme yöntemi yerine, öğrencilerin düşünme yeteneğini geliştiren, temel kavramları, olayların özünü ve araştırma tekniklerini öğreten yöntemler uygulanmaktadır. Fen bilimlerinin önemli dallarından biri olan Kimya da da söz konusu kavramlar öğretilerek, öğrencilerin yaşam içindeki olayları anlamaları ve aynı zamanda, reaksiyonların bilimsel açıklamalarını kavramaları sağlanmaktadır. Ancak, son yıllarda, sınavların büyük bir kısmının test ağırlıklı olması, öğrenci ve öğretmenleri nicel yaklaşımlara itmiş, kavramlar üzerine yoğunlaşmak yerine, matematiksel problem çözümlerine yönelmeleri gerekmiştir. Bunun sonucunda, kimya soyut ve sadece matematiksel işlemlerden oluşan bir uygulama haline gelmiş, öğrenciler olayların neden ve niçin ini araştırmadan, düşünüp yorum yapmaya gerek duymadan sadece formülleri ezberler hale gelmişlerdir. Deberg (1989) in 14 kimya kitabı incelemesinde basınçhacim ile ilgili 80 problemden yalnızca 5 inin gazların özellikleri ile ilgili nitel, yani kavramsal bilgiler gerektirdiğini gözlemlemiştir. Herron (1975), çalışmasında kolej öğrencilerinin önemli bir kısmını Piaget in soyut işlem olarak tarif ettiği bilişsel bir seviyede işlem yapamadıklarını ortaya koymuştur. Kimya öğretiminde takip edilen yöntemler genellikle öğrencilerin mevcut kavramları kavradıktan sonra soyut işlem seviyesinde işlem görebilmelerini gerektirmektedir. Yalnız yapılan araştırmalar sonunda söz konusu durumun okullarda yeterli olmadığı tespit edilmiştir. İngiltere de belirli sayıda öğrenci üzerinde test yapan Lovell (1961), ilk ve orta okulda 39, meslek lisesinden 10 ve 3 yetişkin öğrenciden sadece %23-37 sinin soyut işlemler döneminde işlem yaptıklarını keşfetmiştir. Kavramsal öğrenmeye karşı problem çözme yeteneği arasında farkın olup olmadığını inceleyen Nurrenbern ve Pickering (1987) tarafından gazlar konusunda yapılan çalışmada, kavramsal öğrenmenin önemi vurgulanmıştır. Çalışmada kullanılan testler hem kavramsal bilgiyi gerektiren sorular hem de problem çözme yeteneğini ölçmeye yönelik ve kavramsal bilgi gerektirmeyen soruları içermektedir. Araştırmanın sonucunda öğrencilerin klasik sorularda kavramsal sorulara göre daha başarılı oldukları ortaya çıkmıştır. Yine gazlar üzerinde araştırmalar yapan diğer bilim adamlarından Lawrenz, F., Lin, H., Cheng, H. (2000), 119 ortaöğretim 11. Sınıf öğrencisi ve 36 lise kimya öğretmeni ile gazlar konusunda yaptıkları mülakatlarda gaz kanunlarının işlenmesinden sonra öğrencilerden 4 problemi çözmeleri ve sonuçları tahmin etmeleri veya problem ile ilgili şekil, diyagram ve düşüncelerini ifade etmeleri istenmiştir. Yapılan değerlendirmeler sonucunda, öğrencilerin %80 i kavramsal problemlerin çözümünde yetersiz yanıt vermiş, problemleri doğru çözebilmek için algoritmik çözümlere başvurmuşlardır. Nakleh (1993) tarafından yapılan çalışmada da öğrencilerin kavramsal ve algoritmik olarak problemleri çözerken ne düşündüklerini tahmin etmek ve daha ileride aralarında farklılık varsa ne olduğunu tespit etmek amaçlanmıştır. Çalışma üniversite birinci sınıfa kayıtlı 60 öğrenci üzerinde gerçekleştirilmiştir. Sonuçta öğrencilerin algoritmik problem çözmede başarılı oldukları saptanmıştır. Algoritmik formülleri kullanarak problemlerin çözülmüş

2 olmasının konuyu ve kimyasal kavramları tam olarak anladıkları sonucuna varılamayacağı söylenmiştir. Diğer bir çalışma da Phelps (1996) tarafından yapılmıştır. Araştırma da kavramsal problem çözme vurgulanmıştır. Çalışma iki grup üzerinde yürütülmüş ve bu grupların kimyadaki kavramsal problemleri çözme yaklaşımları karşılaştırılmıştır. Sawrey (1990) Nurrenbern ve Pickering in araştırmalarını daha büyük bir grup öğrenci ile gerçekleştirmiştir. Araştırmanın sonucunda öğrencilere problem çözmeyi öğretmenin kavramları öğretmek ile eşdeğer olduğu ifade edilmiştir. Lythcot (1990) çalışmasında öğrencilerin problemleri doğru çözmelerine rağmen hala kimyayı ve kimyasal kavramları anlamadıkları tespit edilmiş, bununla ilgili kalitatif araştırma teknikleri sunulmuş ve konuyla ilgili gerekli tartışmalar yapılmıştır. Söz konusu araştırma lise öğrencileri ile yapılmıştır. Çalışmada öğrencilerin kimya bilgileri ile problem çözmedeki yaklaşımları arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Yapılan diğer bir çalışmada da ortaöğretim 10. Sınıf öğrencilerinde gaz kanunlarıyla ilgili kimyasal kavramları problem çözümünde kullanıp kullanmadıkları araştırılmıştır. Sonuçta öğrencilerin algoritmik problemleri çözme yetenekleri ve bilimsel işlem becerileri ile kavramsal öğrenmeleri arasında anlamlı bir ilişki olduğu ortaya çıkmıştır (Babayeva, 2000). Bu çalışmanın amacı üniversite öğrencilerinin mol-molekül, çözeltiler, çözünürlük dengesi, asit-baz, ve redoks konularında karşılaştıkları problemlerin çözümünde kavramsal öğrenmeleri ile matematiksel işlem gerektiren soruları çözme yetenekleri arasında anlamlı bir ilişkinin olup olmadığı ve öğrencilerin kimyasal kavramları problem çözümünde kullanıp kullanmadıklarını tespit etmektir. 2. YÖNTEM 2.1. Örneklem öğretim yılında Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, Kimya Öğretmenliği Anabilim Dalı nda ikinci, üçüncü ve dördüncü sınıfa devam etmekte olan öğrenciler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Örneklem toplam 123 öğrenciden oluşmaktadır Veri Toplama Aracı Bu çalışmada öğrencilerin söz konusu konulardaki kimya kavramlarını kullanıp kullanmadıklarını öğrenmek amacıyla, öğrencilere hem sayısal becerileri yoklayan hem de kavramsal sorulardan oluşan test uygulanmıştır. Çalışma kapsamında yer alan konuların her birinden beşer çift soru hazırlanmıştır. Kimya başarı testi iki bölümden meydana gelmiştir. Birinci bölümde; seçilen beş konuya ait kavramları vurgulayan sorular bulunmaktadır. Sorular çoktan seçmeli olarak hazırlanmıştır. İkinci bölüm; beş konu ile ilgili sayısal işlem gerektiren sorulardan oluşmuştur. Her iki testte yer alan sorular aynı hedef ve davranışa yönelik olarak hazırlanmış ve toplam soru sayısı 50dir Testin Geçerlik ve Güvenirliği Hazırlanan testin geçerliliği içerik geçerliği olarak belirlenip, test fen eğitimince uzman kişiler tarafından kontrol edilmiş ve araştırmanın amacına uygun olduğu tespit edilmiştir. Testin güvenirliği istatistiksel değerlendirmeler sonucunda 0.85 olarak bulunmuştur. 2.4 Verilerin Analizi Bu çalışmadaki hipotezlerin anlamlılık derecesi 0.05 anlamlılık düzeyinde ve t testi kullanılarak çözümlenmiştir. 3. BULGULAR TABLO 1: Kız ve Erkek Öğrencilerin Kavramsal ve Sayısal Sorulardaki Başarı Yüzdelerinin Karşılaştırılması KONU CİNSİYET N % N % N % MOL MOLEKÜL KIZ 24 42, , ,20 (KAVRAMSAL) ERKEK 27 41, , ,30 MOL MOLEKÜL KIZ 24 57, , ,00 (SAYISAL) ERKEK 27 49, , ,00 ÇÖZELTİLER KIZ 24 30, , ,60 (KAVRAMSAL) ERKEK 27 27, , ,00 ÇÖZELTİLER KIZ 24 34, , ,00 (SAYISAL) ERKEK 27 31, , ,70 ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ KIZ 24 9, , ,80 (KAVRAMSAL) ERKEK 27 14, , ,33

3 ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ KIZ 24 8, , ,40 (SAYISAL) ERKEK 27 11, , ,00 ASİT BAZ KIZ 24 40, , ,80 (KAVRAMSAL) ERKEK 27 36, , ,33 ASİT BAZ KIZ 24 53, , ,60 (SAYISAL) ERKEK 27 45, , ,00 REDOX KIZ 24 47, , ,60 (KAVRAMSAL) ERKEK 27 44, , ,33 REDOX KIZ 24 44, , ,80 (SAYISAL) ERKEK 27 40, , ,66 Öğrencilerin kavramları anlama ve sayısal problemleri çözmedeki başarı yüzdeleri kız-erkek öğrenciler açısından karşılaştırıldığında özellikle çözünürlük dengesi konusunda 4. Sınıftaki kız ve erkeklerin en düşük başarıyı gösterdikleri gözlenmiştir, ancak, 2. ve 3. Sınıf öğrencilerinde kız erkek olarak da % başarı oranları düşüktür. (%9,17-15,20) Diğer konulardaki başarı yüzdeleri genellikle kızlar lehinde ortaya çıkmakta, ancak hem kız hem de erkek öğrencilerde sayısal problemleri çözmede daha başarılı oldukları gözlemlenmiştir. Öğrencilerin Mol Molekül, Çözeltiler, Çözünürlük Dengesi, Asit-Baz, Redoks konularında matematiksel işlem gerektiren ve kavramsal soruları cevaplandırma başarıları arasında istatistiksel olarak bir farkın olup olmadığını çözümlemek amacıyla t testi kullanılmıştır. Saptanan sonuçlar aşağıdaki şekildedir: TABLO 2: Öğrencilerin Mol Molekül Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının Ortalama ve LAR N X s N X S T p F * * * Tablo 2 deki değerler incelendiğinde 2., 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin mol-molekül konusunda sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları arasında istatistiksel olarak bir farkın olduğu görülmüştür. Aritmetik ortalamalara bakıldığında öğrencilerin sayısal problemleri kavramsal problemlere oranla daha iyi cevapladığı anlaşılmaktadır. TABLO 3: Öğrencilerin Çözeltiler Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının Ortalama ve N X s N X s T p F * Tablo 3 deki değerler incelendiğinde, 4.Sınıf öğrencilerinin çözeltiler konusunda sayısal olarak bir farkın olduğu görülmüştür. Ortalamalara bakıldığında öğrencilerin sayısal problemleri kavramsal problemlere oranla daha iyi cevapladığı anlaşılmaktadır. Ancak, 2. ve 3. Sınıf öğrencilerinin çözeltiler konusunda sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları arasında istatistiksel olarak bir farkın olmadığı görülmüştür.

4 TABLO 4: Öğrencilerin Çözünürlük Dengesi Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının Ortalama ve LAR N X s N X s t P F * * Tablo4 deki değerler incelendiğinde, 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin çözünürlük dengesi konusunda sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları arasında istatistiksel olarak bir farkın olduğu görülmüştür. Ortalamalara bakıldığında öğrencilerin sayısal problemleri kavramsal problemlere oranla daha iyi cevapladığı anlaşılmaktadır. Ancak 2. Sınıf öğrencilerinin çözünürlük dengesi konusunda sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları arasında istatistiksel olarak bir farkın olmadığı görülmüştür. TABLO 5: Öğrencilerin Asit Baz Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının Ortalama ve N X s N X s t p F * Tablo5 deki değerler incelendiğinde,2. Sınıf öğrencilerinin asit-baz konusunda sayısal olarak bir farkın olduğu görülmüştür. Ortalamalara bakıldığında öğrencilerin sayısal problemleri kavramsal problemlere oranla daha iyi cevapladığı anlaşılmaktadır. Ancak 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin asit-baz konusunda sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları arasında istatistiksel olarak bir farkın olmadığı görülmüştür. TABLO 6: Öğrencilerin Redoks Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının Ortalama ve N X s N X s t P F Tablo6 daki değerler incelendiğinde, 2., 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin redoks konusunda sayısal olarak bir farkın olmadığı görülmüştür. 4. SONUÇ VE TARTIŞMA Bu çalışmada öğrencilerin seçilen bazı kimya kavramlarını anlamaları, öğrendikleri bilgi ve becerileri kullanarak bu kavramları yorumlama, bu kavramlarla ilgili sayısal problemleri çözmedeki başarıları karşılaştırıldığında: Mol molekül konusunda öğrencilerin sayısal problemleri çözme başarılarının, kavramsal problemleri çözme başarılarından daha yüksek olduğu, Çözeltiler konusunda, yalnızca 4. Sınıf öğrencilerinin sayısal problemleri çözme başarılarının, kavramsal problemleri çözme başarılarına oranla yüksek olduğu, Çözünürlük dengesi konusunda, 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin başarılarının sayısal problemleri çözme lehine olduğu, Asit-baz konusunda yalnızca 2. Sınıf öğrencilerinin sayısal problemleri çözmede başarılarının yüksek olduğu ve Redoks konusunda ise, 2., 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin hem kavramsal problemleri çözme, hem de sayısal problemleri çözme konusundaki başarıları arasında anlamlı bir fark bulunamamıştır. 5. ÖNERİLER Uygulanan testlerin değerlendirilmesinden elde edilen sonuçlara göre:

5 Kimya kavramlarının çoğu öğrenciler için soyuttur, öğrenciler bu kavramları zihinlerinde yeterince canlandıramamaktadırlar, daha somut olarak algılanabilmesi için laboratuvar etkinliklerine önem verilmelidir. Ders işlenirken, algoritmik problemlere değil, kimyasal olayların ve reaksiyonların özüne ve mikroskopik olaylara önem verilmelidir. Öğretmen merkezli eğitim yerine, öğrencilerin fikirlerini rahatça ifade edebildikleri, alternatif bilgi kaynaklarını kullanabildikleri, olayların sebebi hakkında fikir yürütebildikleri öğrenci merkezli eğitim uygulanmalıdır. Konu anlatımlarında modern ve uygun yöntemler seçilmelidir REFERANSLAR Babayeva, E. (2000). Ortaöğretim 10. Sınıf öğrencilerinde gaz kanunları ile ilgili kavramsal öğrenme ile problem çözme yeteneğinin karşılaştırılması. Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi. De Berg, K.C., 1989, Science Education, 73(2), Herron, J.D., 1975 Piaget for Chemists: Explaining What Good Students Can not Understand, Journal of Chemical Education, 52(83), , Lawrenz, F., Lin, H., Cheng, H. (2000), The Assesment of Students and Teachers Understanding of Gas Laws, Journal of Chemical Education, 77(2), Lovell, K., 1961, British Journal of Psychology, 52, Lythcott, J., (1990)., Problem Solving and Requisite Knowledge of Chemistry, Journal of Chemical Education, 67(3), Nakhleh, M. B., (1993)., Are Our Students Conceptual Thinkers or Algorithmic Problem Solvers?, Journal of Chemical Education, 70(1), Nurrenbern, S.C., and Pickering, M., (1987)., Concept learning versus problem solving: Is there a difference?, Journal of Chemical Education, 64(6), Phelps, A.J., (1996)., Teaching to enhance problem solving: It s more than the numbers, Journal of Chemical Education, 73(4), Sawrey, B.A., (1990), Concept Learning versus Problem Solving:Revised, Journal of Chemical Education, 67(3),