KAVRAMSAL DEĞİŞİM YAKLAŞIMININ ÖĞRENCİLERİN GAZLAR KONUSUNU ANLAMALARINA ETKİSİ Ahmet GÜRSES 1, Çetin DOĞAR 2, Mehmet YALÇIN 1, Nurtaç CANPOLAT 1 1 Atatürk Üniversitesi, K.K.Eğitim Fakültesi, Kimya Öğretmenliği Bölümü, ERZURUM 2 Atatürk Üniversitesi, Erzincan Eğitim Fakültesi, Fen Öğretmenliği Bölümü, ERZİNCAN ÖZET: Kimyanın öğrenciler tarafından kavramsal olarak öğrenilmesi oldukça önemlidir. Çünkü genellikle öğrenciler bazı denklem ve formülleri ezberleyerek çeşitli sayısal problemleri çözerken kavramsal esaslı soruları yanıtlayamamaktadırlar. Kimyanın diğer konularının anlaşılmasında temel teşkil etmesinden dolayı gazlar konusunun da kavramsal olarak öğrenilmesi büyük önem taşımaktadır. Ancak, gazlar konusu ile ilgili yapılan araştırmalarda öğrencilerin oldukça fazla sayıda kavram yanılgısına sahip oldukları görülmektedir.bu araştırmada, çalışma kapsamındaki öğrencilerin gazlar konusundaki kavram yanılgıları ortaya çıkarılarak, bu yanılgıların düzeltilmesi amaçlanmıştır. Örneklem olarak Erzincan daki ilköğretim kurumlarından rasgele seçilmiş bir ilköğretim okulunun ikinci kademesinde okumakta olan öğrenciler seçilerek kontrol ve deney grupları oluşturulmuştur. Deney grubunda gazlar konusu kavramsal değişim yaklaşımı esas alınarak kontrol grubunda ise geleneksel yöntem kullanılarak işlenmiştir.her iki gruba da literatürdeki mevcut kavram yanılgıları göz önüne alınarak geliştirilen kavram başarı testi ön-son test olarak uygulanmıştır. Verilerin analizi için bağımsız grup t-testi kullanılmıştır. Analiz sonuçları, deney grubunun başarısının kontrol grubunun başarısından daha yüksek olduğunu göstermiştir. 1.GİRİŞ Günümüzde fen bilimlerine ve dolayısıyla da fen eğitimine verilen önem artmaktadır. Bunun başlıca nedeni teknolojinin günlük yaşantımızda sahip olduğu yerdir. Teknolojik ilerlemeler fen öğretiminde iyileştirmelerin yapılmasını gerektirmektedir. Bu açıdan fen programları da güncelleştirilmekte ve kavramsal esaslı programlar hazırlanmaktadır. Kavramlar insan zihninde anlamlanan farklı obje ve olguların değişebilen ortak özelliklerini temsil eden bir bilgi formudur ve bilginin yapısındaki temel öğelerdir. Kavramlar bilgilerin yapı taşlarıdır. Literatürde bilimsel olarak kabul edilmiş fikirlerden farklı olarak öğrencilerin geliştirdikleri kavramlara; kavram yanılgıları, ön kavramlar, çocukların bilimi, sezgisel inançlar, alternatif kavram yapıları ve öğrencilerin hataları diye rastlanmaktadır (Garnett and Treagust, 1992; Garnet et al,1990). Pek çok öğretim yöntemi öğrencilerde kavramsal değişimin gerçekleşmesi konusunda yetersiz kalmakta, öğrenciyi ezbere yönlendirmektedir. Öğrencilerin duyu organlarıyla algıladığı günlük deneyimleri, kullandığı günlük dili, ders müfredatı ve gaz gibi soyut kavramlar kavram yanılgılarının muhtemel nedenleri arasındadır (Driver ve Erickson, 1983; Garnet et al,1990; Del Pozo, 2001; Benson et al, 1993; Ülgen 1996, Janiuk, 1993). Nurrenbern ve Pickering(1987) öğrencilerin sadece matematiksel işlem gerektiren sorulardaki başarı düzeylerinin yüksek olduğu ancak, kavramsal esaslı soruların cevaplandırılmasında başarı düzeylerinin oldukça düşük olduğu bulunmuştur. Bilimsel bir konuyu anlamayı başaran öğrenci kendi dünyası ile bilimsel bilgiyi iyi bir şekilde birleştirebilir. Ancak pek çok öğrenci bunu başaramamaktadır(kyle et al, 1989). Kavramsal değişim yaklaşımının uygulamaları analojiler ve açıklayıcı modeller (Brown, 1994; Dagher, 1994), kavram değiştirme metinleri(hynd, 1996; Chambers ve Andre,1997), kavram haritaları(regis et al, 1996), somut aktiviteler(case ve Fraser, 1999), bilgi işlem becerileri(doğruöz, 1998), öğrencilerin yazılı cevapları (Fellow, 1994), bilgisayar destekli eğitim(hameed et al, 1993), grup çalışmaları ve gösteri deneyleri(hynd, 1994), tartışma (Guzzetti vd 1992) gibi stratejileri içerir. Kavramsal değişim yaklaşımını esas alarak yapılan pek çok çalışmaya literatürde rastlanmaktadır( Çakır vd, 2002; Zietsman&Hewson, 1986; Hynd et al, 1994; Yılmaz vd, 1998;Voss ve Wiley 1997; Halldén, 1997). Yapılan araştırmalarda öğrencilerde gazlar konusuyla ilgili aşağıdaki kavram yanılgıları tespit edilmiştir. Gaz görünmez taneciklerden oluşur, Gaz tanecikleri kapalı bir boşlukta tamamen yayılırlar, Bir gazda tanecikler arasında boşluk vardır, Bir gazda tanecikler doğal hareketlerini sergilerler, Gazların ağırlığının olmadığı, Gazların elde edilen sıvıdan ve gazdan daha hafif olduğu, Gazla reaksiyona giren sıvının da reaksiyondan sonra hafiflediğini, Gazların hava gibi görünmez ve hafif olduğu, Gazların havadan daha hızlı yayıldığı, (Stavy(1988), 7. sınıf) Yine Madde görünmez olduğundan varlığı söz konusu değildir. Buhar veya gazın ağırlığı yoktur. Stavy(1990).
Çocuklara gaz kavramının tanımı sorulduğunda genellikle aşağıdaki üç yöntemi tercih ettikleri rapor edilmiştir. a) tüp gaz, karbonatlı hafif içeceklerdeki gaz, hava, güldürücü gaz, zehirli gaz, vb. spesifik örneklerden yola çıkarak yapılan gaz tanımı. b) Maddenin şekli olarak: gazın havadan daha hafif veya ağır, yayılabilir doğada bulunan bir madde türü, renksiz, tatsız, şeffaf gözüken, kokusu olan veya hacmi olan, maddenin başka bir şekli olan ya da çok küçük spesifik bir ağırlığı sahip, sıkıştırılabilen ve elle tutulamayan, bir kaptan diğerine hareket edebilen ve akan şeklindeki özelliklerden faydalanılarak yapılan gazın tanımı. c) tanecikler arasındaki mesafelerden yola çıkarak havanın taneciklerinin havada aktığını ve hafif olduklarını, sabit hızda hareket ettiği göz önünde bulundurularak, maddenin tanecikli yapısını dikkate alarak yapılan tanımlar Stavy(1988). Rollnick ve Rutherford(1993) tarafından ilkokul öğretmenleri üzerinde yapılan bir çalışmada ilkokul öğretmenlerinin de gazlar konusunda yaygın kavram yanılgılarına sahip oldukları belirlenmiştir. Çocuklar hava kelimesinin sık kullandıkları halde gaz kelimesini daha az kullanmaktadırlar. Gazları günlük yaşantılarında sadece çakmaklarda, fırınlarda ve ısıtıcılarda kullanıldığını düşünmektedirler. Çocuklar için hava dokunulmayan veya görülmeyen ancak varlığı kabul edilen, sirküle olabilen, maddenin gidemediği yerlere gidebilen ve onu algılamaksızın bir şeyler yapabildiği düşünülen şeydir. Aynı çalışmada bir çocuğuna bir şişe verilip oyun sahasına gidip hava doldurmasını istediğinde çocuk hava hareketsiz olduğu için böyle bir şeyin olamayacağını söylemiştir. Yine aynı öğrenci, şırıngada hava olmadığını şayet pistonu aşağı-yukarı hareket ettirilirse hava oluşturulabileceği söylemiştir. Bazı öğrenciler ise hava ne kadar çok olursa o kadar hafif olur diye düşünmektedirler (Stavy, 1990, Seré 1998). Bu çalışmada gazlar ve açık hava basıncı ile ilgili ilköğretim 7. sınıf öğrencilerinin kavram yanılgılarının ortaya çıkarılması ve tespit edilen kavram yanılgılarının giderilmesinde kavramsal değişim yaklaşımının etkililiğinin incelenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca kavramsal değişim yaklaşımının öğrencilerin Fen Bilgisi dersine karşı olan tutumlarına olan etkisi incelenmiştir. 2. YÖNTEM 2.1 Araştırmanın dizaynı Bu çalışma deneysel bir çalışmadır. Rasgele yöntemle gruplar tespit edilmiştir. Gruplardan biri deney grubunu diğeri de kontrol grubunu oluşturmuştur. Öncelikle gruplara tutum ölçeği uygulanmıştır. Her iki gruba ön test uygulandı. Daha sonra uyugulamalardan birkaç hafta sonra aynı test post test olarak uygulanmıştır. Son olarak ta tuutm ölçeği tekrar uygulanmıştır. 2.2 Evren ve Örneklem Araştırmanın evrenini Erzincan ilindeki ilköğretim okullarının 7. sınıfları, örneklemi ise Vali Metin İlyas Aksoy İlköğretim okulunun 7-A ve 7-B şubelerinde okuyan 63 öğrenci oluşturmaktadır. 7-B şubesinde 15 erkek, 14 kız toplam 29 öğrenci deney grubunu, 7-A sınıfında bulunan 17 erkek, 17 kız toplam 34 öğrenci de kontrol grubunu oluşturmuştur. 2.3 Veri toplama aracı Öğrencilerin Gazlar konusu ile ilgili kavram yanılgılarını tespit etmek amacıyla açık uçlu 29 sorudan oluşan Gazlar Konusuyla ilgili tanı testi geliştirilmiştir. Testteki soru maddeleri literatürdeki sorulara benzer olarak hazırlanmış sorulardan (Novick and Nussbaum, 1978, 1981; Driver et al, 1998) oluşmaktadır. Hazırlanan bu test her iki gruptaki öğrencilere ön test ve son test olarak uygulandı. Testin geçerliği çalışmayı yapan araştırmacılar tarafından kabul edilmiştir. Ayrıca öğrencilerde bir tutum değişikliğinin olup olmadığını tespit etmek amacıyla Fen Bilgisi Tutum Ölçeği kullanılmıştır. 2.4 Uygulama Bu çalışmanın uygulama süresi üç haftadır. Çalışmanın ilk bölümünde Posner et al(1982) önerdiği şekilde öğrencilerin mevcut kavram yanılgılarını tespit etmek amacıyla fen bilgisi dersinde başarılı, başarısız ve orta derecede başarılı olan gönüllü 4 kişilik 7. sınıf öğrencisiyle gazlar(hava) konusu ile ilgili yaklaşık bir saatlik birebir görüşmeler yapılmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde ise aynı ders hocasının fen bilgisi dersini işlediği iki sınıftan birisi kontrol grubunu ve diğeri de deney grubunu oluşturulmuştur. Deney grubunda kavramsal değişim yaklaşım stratejileri kontrol grubunda ise geleneksel öğretim
yöntemleri uygulanmıştır. Kontrol grubu öğrencilerine gazlar konusu geleneksel öğretim yöntemiyle işlenmiştir. Deney grubunda ise kavram değişim yaklaşımını esas alan stratejiler kullanılmıştır. Bu stratejilerden bazıları gösteri deneyi yapma, model kurma (akciğer modeli), tartışma kullanılarak dersler işlenmiştir. 2.5 Veri analizi Bu çalışmanın veri analizlerinde t-testi kullanılmıştır. 3. BULGULAR Bu çalışmada öğrencilerin gazlar(hava) konusu ile ilgili kavram yanılgılarının ortaya konulması ve bu kavram yanılgılarının gideriminde kavramsal değişim yaklaşımının etkiliğinin incelenmesi ve ayrıca uygulanan kavramsal değişim yaklaşımının öğrencilerin Fen Bilgisi dersine karşı tutumlarında olumlu bir değişikliğe neden olup olmadığı incelenmek istenmiştir. Uygulanan ön test sonuçlarından başlangıçta gruplar arasında herhangi bir fark olmadığı tespit edilmiştir(t= 0.48 p=0,63). Uygulamadan sonra son test olarak yine aynı test uygulandı. Kavramsal değişim yaklaşımının uygulandığı deney grubunun lehine anlamlı bir farklılık elde edilmiştir(t= 2.57 p=0,012). Elde edilen sonuçlardan deney grubunda gazlar(hava) ve açık hava basıncı konularındaki kavram yanılgılarında azalma meydana geldiğini göstermektedir. Ayrıca Fen Bilgisi Dersi Tutum Ölçeği uygulama öncesinde ve uygulama sonrasında uygulanmıştır. Uygulama öncesi uygulandığında deney ve kontrol grubu arasında önemli bir fark olmadığı tespit edilmiştir(t=1.56; p=0,12). Uygulama sonunda gruplar arasında önemli bir fark olduğu tespit edilmiştir (t=2.54; p=0,015). Bu çalışmada uygulama öncesi öğrencilerle literatürden ve çeşitli kaynaklardan tespit edilen sorular dikkate alınarak yarı yapılandırılmış bir mülakat yapıldı. Bu çalışmada tespit edilen kavram yanılgıları da aşağıdaki Tablo 1 de sıralanmıştır. Tablo 1 Gazlar konusunda öğrencilerde görülen kavram yanılgıları 1. Gaz denilince aklıma gelen ilk şey buharlaşmış madde dir. 2. Birden fazla gaz bir araya geldiğinde hangisinin ya yoğunluğu yada molekül sayısı fazla ise o gaz diğer gaza basınç yaparak yanlardan dışarı atar 3. Hava bence bir boşluktan meydana gelen bir gaz dır. 4. Havanın ağırlığı ve kütlesi yoktur. 5. Kapalı kapta hava bulunmaz 6. Hava rüzgar gibidir ve kütlesi yoktur. 7. Temiz havada oksijenden başka gaz yoktur 8. Oksijen gazıyla dolu bir kaptan bir miktar oksijen gazı çektiğimizde kapta kalan oksijen kabın yukarısına doğru yükselir 9. Bir kapta oksijen ve azot gazlarının olduğunu düşündüğümüzde oksijen alta iner ve azot üstte kalır ve ayrıca gazların karışacaklarını sanmıyorum 10. Hava görünmeyen cisimdir 11. Havanın şekli yoktur. Dolayısıyla havanın şeklini çizemeyiz 12. Kapalı bir kapta gaz olur ancak ağzı açık kapta gaz olmaz 13. Gaz denilince ilk akla gelenin toz bulutu dur 14. Gazların karışacaklarına inanmıyorum Çocuklar havanın iyi bir şey olduğunu ve aşamak ve nefes almak için kullanıldığını; gazın ise kötü olduğu çünkü zehirli, tehlikeli ve tutuşabilir özelliklere sahiptirler şeklinde fikirler taşımaktadırlar. Ayrıca, ne kadar gaz eklenirse kabın o kadar hafifleyeceğini iddia etmektedirler(driver et al, 1999 p 80.). Öğrencilerimizle yapılan mülakatlarda ve sınıf içi etkinliklerde giriş bölümünde bahsedilen kavram yanılgılarına benzer yanılgılara rastlanmıştır. Ayrıca, öğrencilerden kapalı bir kapta bulunan gazın şeklini çizmeleri istendiğinde tanecikli yapı yerine sürekli yapıyı ifade eden çizimler yapmışlardır. Bu çizimler Novick ve Nussbaum(1978) tarafından elde edilen çizimlerle benzerlikler göstermiştir. Kavramsal değişim yaklaşımının kullanıldığı deney grubundaki öğrencilerin, geleneksel yöntemin kullanıldığı kontrol grubundaki öğrencilere oranla gazlarla ilgili kavram testinde daha başarılı olmalarının temel nedeninin, kavramsal değişim yaklaşımını esas alan öğretim stratejilerinin kavramların açıklanmasında kullanılan bilimsel bilgilerle, öğrencilerin mevcut bilgileri arasındaki uyuşmazlıklara açık
bir şekilde dikkat çekilmesi ve ayrıca, gösteri deneyleri ve modeller yardımıyla kavramların somutlaştırılarak sunulması olduğu düşünülebilir (Benson et al, 1993). Deney grubunda, akciğer modeli ve gösteri deneyleri kullanılarak konular işlendikten sonra, öğrencilerin de derse aktif katılımını sağlamak amacıyla onlara sunulan modelin benzerini kendilerinin de yapması istendiğinde öğrencilerin hemen hemen tamamı bir sonraki derse modelin benzerini hazırlayarak gelmişlerdir. Ailelerinden de çocuklara olumlu tepkiler geldiği öğrenciler tarafından ifade edilmiştir. Son olarak da model ve gösteri deneyleri de göz önünde bulundurularak onlara derste neler işlendiği ve hangi hedeflere ulaşıldığı ile ilgili yapılan değerlendirmede yine pek çok öğrencinin beklenen kazanımları elde ettiği tespit edilmiştir. 4. SONUÇLAR Bu çalışmadan anlaşılabileceği gibi fen bilgisi konularının işlenmesinde kavramsal değişim yaklaşımının esas alınmasının öğrencilerin mevcut kavram yanılgılarının tamamında olmasa da çoğunluğunda bir düzelme sağlayacağı tespit edilmiştir. Ayrıca öğrencilerin derse etkin olarak katılımının sağlandığı yapısalcı (konstrüktivist) yaklaşımın anlamlı öğrenmenin sağlanmasında etkili olduğu görülmüştür. Öğrenme ortamının bu yaklaşıma uygun olarak hazırlanmasının önemi de açıkça hissedilmiştir. Bunların yanında öğrencinin duyu organlarına hitap eden öğretim stratejilerinin uygulanması gerektiği anlaşılmıştır. Tüm bu açılardan fen bilgisi ders programında ve özellikle gazlar konusunun işlenmesinde yukarıdaki esaslara dayanan yöntemlerin seçilmesinin uygun olacağı düşünülmektedir. Öğretmenlerin soyut kavramları sunarken, model kullanmaları ve gösteri deneyleri yapmaları, konu ile ilgili kavramların anlaşılmasını kolaylaştırarak öğrencileri kavramsal değişime teşvik etmeleri gerekir (Kyle,1992). 5. KAYNAKLAR Benson, D.L., Wittrock, M.C. and Baur M.E. (1993). Students preconceptions on the nature of gases. Journal of Research in Science Teaching, 30, 587-597 Brown, D.E. (1994), Facilitating Conceptual Change Using Anologies and Explanatory Models, International Journal of Science Education, 16(2), 201-214. Case, M.J. and Fraser, D.M., (1999), An Investigation Into Chemical Engineering Students Understanding of The Mole and The Use of Concrete Activities to Promote Conceptual Change, International Journal of Science Education, 21(12), 1237-1249. Chambers, S.K. and Andre, T., (1997), Gender, Prior Knowledge, Interest and Experience in Electricity and Conceptual Change Text Manipulations in Learning About Direct Current, Journal of Research in Science Teaching, 34(2), 107-123. Çakır, S.Ö., Geban, Ö. and Yürük, N. (2002), Effectiveness of conceptual change text-oriented instruction on students' understanding of cellular respiration concepts. Biochemistry and Molecular Biology Education 30 (4): 239-243 Dagher, Z.R., 1994, Does the Use of Analogies Contribute to Conceptual Change?, Science Education, 78(6), 601-614. del Pozo R.M.,( 2001) Prospective Teachers ideas about the relationships between concepts describing the composition of matter. International Journal of Science Education, 23(4)353-371 Doğruöz, P., 1998, Effect of Science Process Skill Oriented Lesson on Understanding of Fluid Force Concepts, Master Thesis, The Middle East Technical University, Ankara. Driver R. and Erickson G., (1983) Theories-in-Action: Some Theoritical and emprical isues in the study of students conceptual framework in science. Studies in Science Education10, 37-60 Fellow, N.J., (1994), A Window Into Thinking: Using Student Writing to Understand Conceptual Change in Science Learning, Journal of Research in Science Teaching, 31(9), 985-1001. Garnett, P. J., & Treagust, D. F. (1992). Conceptual difficulties experienced by senior high school students in electrochemistry: Electrochemical (Galvanic) and electrolytic cells. Journal of Research in Science Teaching, 29, 1079-1099.
Garnett, P. J., Garnett, P. J., & Treagust, D. F. (1990). Implicaitons of reserach on students understanding of electrochemistry for improving science circula and classroom practice. International Journal of Science Education 12, 147-156 Guzzetti, B.J., Synder, T.E. and Glass, G.V., (1992), Promoting Conceptual Change in Science: Can Text Be Used Effectively?, Journal of Reading, 35(8), 642-649. Hallden, O., (1997) conceptual change and the learning of history. International Journal of Educational Research. 27(3),201-210 Hameed, H., Hackling, M.W. and Garnett, P.J., (1993), Facilitating Conceptual Change in Chemical Equilibrium Using a CAI Strategy, International Journal of Science Education, 15(2), 221-230. Hynd, C.R., McWhorter, Y.J., Phares, V.L. and Suttles, C.W., (1994), The Role of Instructional Variables in Conceptual Change in High School Physics Topics, Journal of Research in Science Teaching, 31(9), 933-946. Hynd, C., Alvermann, D. and Qian, G.,(1997), Preservice Elementary School Teachers Conceptual Change About Projectile Motion: Refutation Text, Demonsration, Affective Factors and Relevance, Science Education, 81, 1-27. Janiuk, R.M., (1993), The Process of Learning Chemistry, A Review of the Studies, Journal of Chemical Education, 70(10), 828-829. Kyle, W.C. and Shymansky, J.A., (1989) Enhancing learning through conceptual change teaching. Research Matters- to the Science Teacher. No: 8902 http://www.educ.sfu.ca/narstsite/research/concept.htm (2002, Ağustos 26) Novick, S. and J. Nussbaum. (1978). Junior high school pupils' understanding of the Particulate Nature of Matter: an interview study. Science Education 62(3): 273-281. Novick, S. and J. Nussbaum. (1981). Pupils' understanding of the Particulate Nature of Matter: A crossage study. Science Education 65(2): 187-196. Nurrenbern, S.C. and Pickering, M., (1987), Concept Learning Versus Problem Solving: Is There a Difference?, Journal of Chemical Education, 64(6), 508-510. Posner, G.J., Strike, K.A., Hewson, P.W. and Gertzog, W.A., (1982), Accommodation of A Scientific Conception: Toward a Theory Conceptual Change, Science Education, 66, 211-227. Regis, A., Albertazzi, P.G. and Roletto, E., (1996), Concept Maps in Chemistry Education, Journal of Chemical Education, 73(11), 1084-1088. Rollnick M. and Rutherford, M. (1993) the use of a conceptual change model and mixed language strategy for remediating misconception on air pressure International Journal of Science Education, 15(4) 363-381 Séré, M.G., (1998) Children s Ideas in Science. Edited Driver R et al. 7th edition. Open University Press. p 105-123 Stavy, R. (1988). Children's conception of gas. International Journal of Science Education 10(5): 553-560 Stavy, R. (1990). Children's conception of changes in the states of matter: from liquid (or solid) to gas. Journal of Research in Science Teaching 27(3): 247-266. Ülgen, G., (1996), Kavram Geliştirme, Setma Baskı, 34-35, Ankara. Voss, J.F. ; Wiley, J., (1997) Conceptual understanding in history. European Journal of Psychology of Education. 12(2), 147-158 Yılmaz, Ö., Tekkaya, C., Geban, Ö. ve Özden, Y., (1998), Lise I. Sınıf Öğrencilerinin Hücre Bölünmesi Ünitesindeki Kavram Yanılgılarının Tespiti ve Giderilmesi, III. Ulusal Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu, K.T.Ü., 187-191, Trabzon. Zietsman, A.I. and Hewson, P.W., (1986), Effects of Instruction Using Microcomputer and Conceptual Change Strategies on Science Learning, Journal of Research in Science Teaching, 23(1), 27-39.