KİMYA ÖĞRETMEN ADAYLARININ TEMEL KİMYA KAVRAMLARINI ANLAMA SEVİYELERİNİN BELİRLENMESİ Haluk ÖZMEN 1 Sevilay KARAMUSTAFAOĞLU 1 Serkan SEVİM 2 Alipaşa AYAS 1 1 KTÜ Fatih Eğitim Fakültesi OFMA Eğitimi Bölümü 61335 Söğütlü, Akçaabat - TRABZON 2 KTÜ Fatih Eğitim Fakültesi İlköğretim Bölümü 61335 Söğütlü, Akçaabat TRABZON ÖZET: Okullarda kimya öğretiminden sorumlu kişiler öğretmenlerdir. Bu nedenle öğretmenlerin yetiştirilme sürecinde kimya kavramlarını anlamlı bir şekilde öğretebilecek düzeyde bir öğretimden geçirilmeleri gerekmektedir. Bu çalışmada Eğitim Fakültelerinin yeniden yapılandırılması kapsamında uygulamaya konulan 3.5 +1.5 programının Fen- Edebiyat Fakültelerinde okutulan alan dersleri (3.5 yıllık) kısmının öğretmen adaylarının kimya kavramlarını ne ölçüde anlamlı geliştirdiklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın örneklemini KTÜ Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümünde 3.5 yıllık eğitimlerini tamamlayıp 1.5 yıllık öğretmen yetiştirme programına gelen 40 öğrenci oluşturmaktadır. Örneklem grubuna i. element, bileşik, karışım, ii. fiziksel ve kimyasal değişme, iii. asitler ve bazlar ve iv. kimyasal bağlanma konularından oluşan 28 soruluk bir test geliştirilerek uygulanmıştır. Testteki soruların 20 tanesi çoktan seçmeli, geriye kalanlar ise yazılı cevap gerektiren türdendir. Bulguların analizinde öğrenci cevapları, çoktan seçmeli sorularda doğru, yanlış ve boş, yazılı cevap gerektiren sorularda ise anlama, kısmen anlama, yanlış anlama ve cevapsız kategorilerine yerleştirilmiş ve yüzde oranları hesaplanmıştır. Elde edilen bulgulara dayalı olarak bazı önerilerde bulunulmuştur. 1. GİRİŞ Kimyanın temel kavramlarının ilk ve ortaöğretim düzeyinde tam ve doğru olarak öğretilmesi öğrencilerin daha sonraki kavramları anlamalarında son derece önemlidir. Çünkü öğrenilmeden geçilen konular veya yanlış kavranılan bilgiler öğrencilerin daha ileriki sınıflarda daha büyük anlama ve kavrama problemleri ile karşı karşıya kalmalarına sebep olmaktadır. Fen eğitiminin diğer alanlarında (fizik, biyoloji) olduğu gibi kimya alanında da öğrencilerin çeşitli kavramlarla ilgili anlama düzeylerini ve yanılgılarını belirlemeye yönelik çalışmalar gerek ulusal gerekse uluslararası literatürde çok sayıda mevcuttur. Üzerinde en çok araştırma yapılan konular element, bileşik, karışım, molekül, fiziksel ve kimyasal değişim (Ayas & Demirbaş, 1997; Sökmen & Bayram, 1999; Papageorgiou & Sakka, 2000; Ayas, 2001), kimyasal bağlanma (Peterson & Treagust, 1989; Taber, 1994), asitler ve bazlar (Nakhleh &Krajcik, 1994; Ross & Munby, 1991; Hand & Treagust, 1991), mol kavramı (Novick & Menis, 1976; Staver & Lumpe, 1991) ve maddenin tanecikli yapısı (Gabel, Samuel & Hunn, 1986; Ayas, 1995; De Vos & Verdonk, 1996) gibi konulardır. Bu konularla ilgili çalışmalar incelendiğinde, çalışmaların genellikle ilköğretim ve ortaöğretim öğrencilerine yönelik olduğu, öğretmen adaylarının temel kavramları anlama seviyelerini belirlemeye yönelik çalışmaların ise oldukça sınırlı sayıda olduğu görülmektedir. Oysaki, okul öncesi eğitimden üniversiteye kadar olan eğitimde, öğrenme faaliyetlerinin etkin bir şekilde yürütülebilmesinde en önemli görev öğretmenlere düştüğü için, öğretmenlerin kavramları anlama düzeylerinin belirlenmesi önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, bu düşünceden hareketle, kimya öğretmen adaylarının bazı temel kimya kavramları ile ilgili anlama seviyeleri belirlenmeye çalışılmıştır. 2. YÖNTEM VE ÖRNEKLEM Çalışmada araştırılmak üzere i. element, bileşik, karışım, ii. fiziksel ve kimyasal değişme, iii. asitler ve bazlar, iv. kimyasal bağlanma konuları seçilmiştir. Veri toplamak amacıyla bu konularla ilgili soruları içeren 28 soruluk bir test geliştirilmiştir. Testte her konuyla ilgili 5 tane olmak üzere toplam 20 tane çoktan seçmeli ve her konuyla ilgili 2 tane olacak şekilde toplam 8 tane yazılı cevap gerektiren soru yer almaktadır. Testin yazılı cevap gerektiren kısmı KTÜ Fatih Eğitim Fakültesi Kimya Eğitimi Anabilim Dalında görev yapan öğretim elemanlarına incelettirilerek soruların geçerliliği sağlanmıştır. Hazırlanan test Eğitim Fakültelerinin yeniden yapılandırılması kapsamında uygulamaya konulan 3.5 +1.5 programının 3.5 yıllık alan dersleri kısmını KTÜ Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümünde tamamlayıp, Fatih Eğitim Fakültesi nde 1.5 yıllık öğretmen yetiştirme programına alınan 40 öğrenciye uygulanmıştır. Elde edilen verilerin değerlendirilmesi aşamasında testteki çoktan seçmeli soruların konulara göre doğru, yanlış ve boş cevap yüzdeleri hesaplanmıştır. Yazılı cevap gerektiren soruların analizinde ise anlama, kısmen anlama, yanlış anlama ve cevapsız şeklinde dört kategori oluşturulmuş ve öğrenci cevapları bu kategorilere yerleştirilerek her bir kategori için yüzde oranlar hesaplanmıştır. Bu
kategoriler literatürde pek çok çalışmada kullanılmış (Ayas, 1995; Ayas & Özmen, 1998) olup, kısaca aşağıdaki şekilde ifade edilebilirler: Anlama; soru ile ilgili bilimsel fikirlerin bir kısmını veya hepsini içeren cevaplar, kısmen anlama; soru ile ilgili olarak kabul edilebilir düzeyde olan, ancak soruya tam olarak cevap teşkil etmeyen cevaplar, yanlış anlama; ilişkisiz, mantıksız ya da yanlış bilgi içeren cevaplar, cevapsız; soruyu tamamıyla boş bırakan veya bilimsel değerden yoksun olan cevaplar. 3. BULGULAR Çalışma kapsamında toplanan verilerin analizinden elde edilen bulgular aşağıda ayrı ayrı verilmektedir. 3.1. Testin Çoktan Seçmeli Kısmından Elde Edilen Bulgular Testin çoktan seçmeli kısmından elde edilen bulgular doğru, yanlış ve boş kategorilerinde toplanmış ve yüzdeleri hesaplanmıştır. Elde edilen bulgular Tablo 1 de verilmektedir. Kav ramlar Elem ent, bileşik, karışım Fizik sel ve kimyasal değişme Asitl er ve bazlar Kim yasal bağlanma Tablo 1. Çoktan seçmeli soruların analizinden elde edilen cevap yüzdeleri Doğru Yanlış Boş ular Sor f % f % f % 1 16 40 20 50 4 10 2 32 80 8 20 --- --- 3 34 85 6 15 --- --- 4 31 78 9 22 --- --- 5 30 75 7 18 3 7 6 24 60 15 38 1 2 7 25 62 15 38 --- --- 8 25 62 11 28 4 10 9 30 75 10 25 --- --- 10 28 70 10 25 2 5 11 38 95 2 5 --- --- 12 23 58 16 40 1 2 13 32 80 8 20 --- --- 14 12 30 28 70 --- --- 15 16 40 24 60 --- --- 16 19 48 21 52 --- --- 17 18 45 22 55 --- --- 18 35 88 50 12 --- --- 19 39 98 1 2 --- --- 20 26 65 13 33 1 2 Tablo 1 den de görüldüğü gibi, öğrenciler element, bileşik ve karışım kavramları ile ilgili olan testin ilk beş sorusuna, ilk soru dışında, %75 ile %80 arasında, fiziksel ve kimyasal değişme kavramları ile ilgili olan 6-10 arasındaki sorulara ise %60 ile %75 arasında değişen oranlarda doğru cevaplar vermişlerdir. Asitler ve bazlarla ilgili olan 11-15 arası sorulara ve kimyasal bağlarla ilgili olan 16-20 arası sorulara verilen doğru cevap oranları ise, sırasıyla, %30 - %90 ve %45 - %98 arasında değişmektedir. Öğrenciler testteki 1., 14., 15., 16. ve 17. sorulara ise %50 nin üzerindeki oranlarda yanlış cevaplar vermişlerdir. 3. 2. Testin Yazılı Cevap Gerektiren Kısmından Elde Edilen Bulgular Testin yazılı cevap gerektiren kısmından elde edilen bulgular anlama, kısmen anlama, yanlış anlama ve cevapsız şeklinde dört kategoriye ayrılmış ve yüzdeleri hesaplanmıştır. Elde edilen veriler Tablo 2 de verilmiştir.
Tablo 2. Yazılı cevap gerektiren soruların analizinden elde edilen cevap yüzdeleri Anlama Kısmen Anlama Yanlış Anlama Cevapsız f % f % f % f % Kavramlar Sorular Element, 1 13 33 17 42 8 20 2 5 bileşik ve 2 21 52 11 28 8 20 --- --- karışım Fiziksel ve 3 10 25 12 30 12 30 6 15 kimyasal 4 12 30 22 55 6 15 --- --- değişme Asitler ve 5 19 48 9 22 10 25 2 5 bazlar 6 16 40 8 20 10 25 6 15 Kimyasal 7 7 18 16 40 14 35 3 7 bağlanma 8 5 12 16 40 15 38 4 10 Tablo 2 den de görüldüğü gibi, sorulara anlama seviyesinde cevap veren öğrencilerin oranı %12 ile %52 arasında değişirken, kısmen anlama seviyesindekilerin oranı %20 ile %55 arasında, yanlış anlama seviyesindekilerin oranı %15 ile %38 arasında, cevap vermeyenlerin oranı ise %5 ile %15 arasında değişmektedir. Testin yazılı cevap gerektiren kısmında öğrencilere yöneltilen sorulara verilen cevapların ayrıntılı analizi sonucu tespit edilen bazı öğrenci yanılgıları Tablo 3 de toplu halde verilmektedir. Tablo 3. Öğrencilerde tespit edilen bazı yanılgılar Yanılgılar - Üzerinde ortaklanmamış elektron çifti içeren madde polardır. - BF 3 te florlar her yönden eşit çekim yaparlar, dipol moment sıfır olur, dolayısıyla yapı polar özellik gösterir. - Sodyumun suya atılması fiziksel bir değişimdir, yapısında herhangi bir değişim yoktur, sadece hal değiştirmiştir. - Etanoik asit çözeltisi Arrhenius a göre asidik değil, baziktir. - Bir molekülün polar olabilmesi için bileşikte metallerin ametallerle bağ yapması gerekir. - Mumun erimesi kimyasal bir olaydır. - Konsantre asit de kuvvetli bir asittir. - H 2 O ve H 2 S bileşiklerinde taneciklerin birbirlerinden bulundukları uzaklıklara göre madde gaz ya da sıvı olabilir. - Bileşikler ısıtıldığında her zaman beyaz bir kalıntı kalır. - Yumurtanın pişmesi biyolojik bir değişmedir. - Yumurtanın pişmesi fizikseldir, çünkü yumurta sıvı halden katı hale geçer. - Arrhenius a göre H + veren madde bazdır. Bu nedenle CH 3 COOH çözeltisi bazik olabilir. - Arrhenius a göre CH 3 COOH çözeltisi asidik değildir. Çünkü ortamda elektron sunabilen madde vardır ve bu nedenle baziktir. - Konsantre asidin molaritesi ayarlanarak kuvvetli yapılır. - Konsantre asit kuvvetli aside yakın olandır. Tablo 3 den de görüldüğü gibi, kimya öğretmen adayları araştırılan kavramlarla ilgili olarak düşük oranlarda da olsa çeşitli yanlış anlamalara sahiptirler. 4. SONUÇLAR, TARTIŞMA ve ÖNERİLER Testin çoktan seçmeli kısmına verdikleri cevaplar incelendiğinde, öğrencilerin element, bileşik ve karışım kavramlarıyla ilgili olan testin ilk 5 sorusuna, 1. soru dışında, %75 - %80 arasında değişen oranlarda doğru cevaplar verdikleri görülmektedir (Tablo 1). Yazılı cevap gerektiren testteki element,
bileşik ve karışım kavramlarıyla ilgili olan 1. ve 2. sorulara anlama ve kısmen anlama seviyelerinde verilen toplam cevapların oranları ise %75 ile (%33 anlama, %42 kısmen anlama) %80 (%52 anlama, %28 kısmen anlama) arasında değişmektedir (Tablo 2). Testin çoktan seçmeli bölümünde fiziksel ve kimyasal değişimle ilgili olan sorulara (6-10 arasındaki sorular) verilen doğru cevap oranları %60 ile %75 arasında değişirken, yazılı cevap gerektiren testte bu kavramlarla ilgili olan 3. ve 4. sorulara anlama ve kısmen anlama seviyelerinde verilen toplam cevapların oranları %55 ile (%25 anlama, %30 kısmen anlama) %85 (%30 anlama, %55 kısmen anlama) arasında değişmektedir. Çoktan seçmeli testte asitler ve bazlarla ilgili olan sorulara (11-15 arası sorular) verilen doğru cevapların oranları %30 ile %90 arasında değişirken, yazılı cevap gerektiren testte bu kavramlarla ilgili olan 5. ve 6. sorulara anlama ve kısmen anlama seviyelerinde verilen toplam cevapların oranları %60 ile (%40 anlama, %20 kısmen anlama) %70 (%48 anlama, %22 kısmen anlama) arasında değişmektedir. Testin çoktan seçmeli bölümünde yer alan ve kimyasal bağlanma ile ilgili olan son 5 soruya verilen doğru cevapların oranları %45 ile %98 arasında değişirken, yazılı cevap gerektiren kısımda bu kavramlarla ilgili olan 7. ve 8. sorulara anlama ve kısmen anlama seviyelerinde verilen toplam cevapların oranları %52 ile (%12 anlama, %40 kısmen anlama) %58 (%18 anlama, %40 kısmen anlama) arasında değişmektedir. Bütün bu sonuçlar dikkate alındığında, öğrencilerin soruları doğru cevaplama oranlarının her iki testte de birbirine yakın olduğu görülmektedir.buna rağmen öğrencilerin çoktan seçmeli testte yer alan ve element, bileşik ve karışım kavramlarıyla ilgili olan 1. soruya, asitler ve bazlarla ilgili olan 14. ve 15. sorulara ve kimyasal bağlanma ile ilgili olan 16. ve 17. sorulara %50 nin altındaki oranlarda doğru cevaplar verdikleri görülmektedir. Yazılı cevap gerektiren türdeki sorularda (4. soru hariç) ise anlama seviyesindeki cevapların oranları %50 nin altındadır (Tablo 2). Testin yazılı cevap gerektiren kısmına verilen cevaplar ayrıntılı olarak incelendiğinde, öğrencilerin incelenen kavramlarla ilgili çeşitli yanlış anlamalara sahip oldukları belirlenmiştir (Tablo 3). Örneğin öğrencilerin bazıları element, bileşik ve karışımlarla ilgili olan bir soruya elementler de bileşikler gibi elektroliz edilirler, fakat elektroliz sonucu bileşiklerde iki ürün oluşurken, elementlerde tek ürün oluşur şeklinde bir cevap vermiştir. Öğrenciler fiziksel ve kimyasal değişim konusunda sorulan günlük olayları birbirinden ayırt edememiş ve verdikleri cevabın nedenini tam olarak açıklayamamışlardır. Örneğin öğrencilerden bazıları sodyumun suya atılması fiziksel bir değişimdir, yapısında herhangi bir değişme yoktur, sadece hal değiştirmiştir şeklinde cevaplar vermişlerdir. Öğrencilerin verdikleri bir başka cevap ise mumun erimesi kimyasal bir olaydır, çünkü yapısı değişir şeklindedir. Bu öğrenciler muhtemelen mumun yanması ile mumun erimesi olaylarını karıştırmışlardır. Fiziksel ve kimyasal değişimle ilgili bir başka açıklamada öğrenciler yumurtanın pişmesinin fiziksel bir olay olduğunu, çünkü hal değişikliği olduğunu ve yumurtanın sıvı halden katı hale geçtiğini ifade etmişlerdir. Bu durum öğretmen adaylarının fiziksel ve kimyasal değişim arasındaki farkı tam olarak kavrayamamalarının olduğu kadar, günlük yaşamda karşılaştıkları bazı olayları açıklamada güçlük çektiklerinin de bir göstergesidir. Testte yer alan asit ve bazlarla ilgili sorulara verilen cevaplarda da çeşitli yanılgıların varlığı görülmektedir. Örneğin bazı öğrenciler Arrhenius tanımına göre CH 3 COOH çözeltisinin bazik olduğunu, çünkü ortamda elektron veren madde olduğunu ifade ederken, bazıları konsantre asidin de kuvvetli asit olduğunu, kuvvetli asidin konsantre asidin molaritesinin ayarlanmasıyla hazırlandığını belirtmişlerdir. Bu tür cevaplar öğrencilerin özellikle asitlik ve bazlık kuvveti ve konsantrasyon kavramlarını tam olarak kavrayamadıklarını göstermektedir. Öğrencilerde kimyasal bağlanma ile ilgili de çeşitli yanılgılara rastlanmıştır. Öğrencilerin büyük çoğunluğu polar ve apolar kavramları konusunda problemler yaşamakta ve yanlış açıklamalar yapmaktadır. Örneğin bazı öğrenciler bir molekülün polar olabilmesi için metallerle ametallerin bağ yapması gerektiğini belirtirken, bazıları üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunduran her maddenin polar olduğunu ifade etmişlerdir. Çalışma kapsamında uygulanan her iki testin sonuçları da öğretmen adaylarının araştırılan kavramlar konusundaki başarı düzeylerinin beklenenin altında olduğunu ve çeşitli yanılgılara sahip olduklarını göstermektedir. Özellikle testlerin uygulandığı öğrencilerin yeniden yapılanma kapsamında 3.5 yıllık alan derslerini tamamladıkları düşünüldüğünde, öğrencilerin %38 e varan oranlarda yanlış anlamalara sahip olmaları dikkat çekicidir. Yanlış anlamaların çeşitli nedenleri olabilir. Öğrencilerin, özellikle de öğretmen adaylarının sahip oldukları yanılgıların belirlenmesi önemlidir. Çünkü yanlış anlamalar öğrencilerin sonraki öğrenmelerini etkilemekte, hatta bazen engellemektedir (Ben-Zvi, Eylon & Silberstein, 1986;
Griffiths & Preston, 1992). Ayrıca öğretmen adayları sahip oldukları bilgileri öğrencilerine aktarırlarken, kendi yanılgılarının istemeden veya farkında olmadan öğrencilerine geçmesine yol açabilirler (Bradley & Mosimege, 1998). Bu nedenle öğretmen adaylarının çeşitli konularla ilgili sahip oldukları hatalı bilgilerin ve yanılgıların belirlenmesi kadar, belirlenen yanılgıların düzeltilmesi de önemlidir. Bu bağlamda Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü öğretim üyeleri ile işbirliği yapılarak, bu tür çalışmalarda tespit edilen yanılgılar konusunda onların bilgilendirilmesi ve derslerinde tespit edilen yanılgılara dikkat çekmelerinin sağlanması faydalı olabilir. Çalışmadan elde edilen bu sonuçlar öğretmen adaylarının araştırılan kavramlarla ilgili başarı düzeylerinin olması gereken düzeyin altında olduğunu ve öğretmen adaylarının alan dersleriyle ilgili eğitimleri sırasında bazı yanlış anlamalar geliştirdiklerini göstermektedir. Bu adayların bir süre sonra öğretmen olarak görev yapmaya başlayacakları düşünülürse, adayların yanlış anlamalarının lisans eğitimleri sırasında, öğretmenlerin sahip olabilecekleri yanlış anlamaların da hizmet içi kurslarla belirlenmesi ve giderilmesi öğretimin kalitesinin yükselmesi açısından önemlidir. 5. KAYNAKLAR Ayas, A. (1995). Lise 1 kimya öğrencilerinin maddenin tanecikli yapısı kavramını anlama seviyelerine ilişkin bir çalışma. 2. Ulusal Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu, ODTÜ Eğitim Fakültesi, 11-13 Eylül, Ankara. Ayas, A. ve Demirbaş, A. (1997). Turkish secondary students conceptions of the introductory chemistry concepts in Turkey. Journal of Chemical Education, 74 (5), 518 521. Ayas, A. ve Özmen, H. (1998). Asit-baz kavramlarının güncel olaylarla bütünleştirilme seviyesi: Bir örnek olay çalışması. III. Ulusal Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu, KTÜ Fatih Eğitim Fakültesi 23-25 Eylül, Bildiriler Kitabı, s. 153-159, Trabzon. Ayas, A. (2001). Students level of understanding of five basic chemistry concepts. Boğaziçi University Journal of Education, 18, 19-32. Ben Zvi, R., Eylon, B. S. ve Silberstein, J. (1986). Is an atom of copper malleable? Journal of Chemical Education, 63 (1), 64 66 Bradley, J. D. ve 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), 137. De Vos, W. ve Verdonk, A. H. (1996). The particulate nature of matter in science education and in science. Journal of Research in Science Teaching, 33 (6), 657-664. Gabel, D. L., Samuel, K. V. ve Hunn, D. (1987). Understanding the particulate nature of matter, Journal of Chemical Education, 64(8), 695 697. Griffiths, A.K. ve Preston, K. R. (1992). Grade-12 students' misconceptions relating to fundamental characteristics of atoms and molecules. Journal of Research in Science Teaching, 29 (6), 611 628. Hand, B. ve Treagust, D. F. (1991). Student achievement and science curriculum development using a constructive framework. School Science and Mathematics, 91(4), 172-176. Nakhleh, M. B. ve Krajcik, J. S. (1994). Influence of levels of information as presented by different technologies on students understanding of acids, base and ph concepts. Journal of Research in Science Teaching, 34 (10), 1077 1096. Novick, S. ve Menis, J. (1976). A study of student perceptions of the mole concept. Journal of Chemical Education, 53 (11), 720 722. Papageorgiou, G. ve Sakka, D. (2000). Primary school teachers views of fundamental chemical concepts. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 1 (2), 237-247. Peterson, R. F. ve Treagust, D. F. (1989). Grade 12 students misconceptions of covalent bonding and structure. Journal of Chemical Education, 66 (6), 459 460. Ross, B. ve Munby, H. (1991). Concept mapping and misconception: A study of high school students understandings of acids and bases. International Journal of Science Education, 13 (1), 11-23. Sökmen, N. ve Bayram, H. (1999). Lise 1. sınıf öğrencilerinin temel kimya kavramlarını anlama düzeyleri ile mantıksal düşünme yetenekleri arasındaki ilişki. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 16-17, 89-94.
Staver, J. R. ve Lumpe, A. T. (1995). Two investigations of students understanding of the mole concept and its use in problem solving. Journal of Research in Science Teaching, 32(2), 177-193. Taber, K. S. (1994). Misunderstanding the ionic bond. Education in Chemistry, 31(4), 100 103.