Hipotez – 3: Ankara ili ilköğretim öğrencilerini temsil eden evrenin iyon, molekül, element, bileşik, saf madde ve karışım kavramlarıyla ilgili düşünceleri, bu kavramların bilimsel tanımlarına uygun değildir.
Aynı elementlerin atomlarının da aynı olduğunu sorgulayan 4. soruya ise tüm öğrencilerin % 77’si doğru cevap verirken, % 23’ü yanlış cevap vermiştir. Bu soruyu
şans eserimi yoksa bilinçli bir şekilde mi doğru yapıldığını irdelemek adına sorulan mülakat sorusu ve soruya verilen cevaplar şöyledir;
(Bakır bir cezvedeki bakır atomları ile bakır bir tenceredeki bakır atomları arasında nasıl bir fark vardır?) Özge: “Hayır aynıdır. Bir fark yoktur. Daha önceden de söylemiştim maddelerin boyutları farklı olabilir ama onları oluşturan atomların boyutları aynıdır ve yine de küçüktür.” Ayşe: “Fark vardır. Tenceredeki atomlar daha büyüktür.” Pelin: “Fark yoktur. Aynı elementin atomları aynı büyüklüktedir.” Arda: “İki maddenin atomları da aynı büyüklüktedir. Sadece atomlarının sayısı değişiktir.” Ece: “Bütün elementlerin atomları aynı büyüklükte değildir. Aynı elementin atomları aynı büyüklüktedir, farklı elementlerin atomlarının büyüklükleri arasında bir karşılaştırma olmaz yani olur da gördüğümüzde ancak yaparız onu.” Tuna: “Olmaz. Diğeri daha fazla atom içerir ama büyüklükleri aynıdır.”
Öğrencilerin çoğunun hem doğru yüzdeleri hem de mülakattaki cevapları incelenirse “aynı elementin atomları da aynıdır” bilimsel bilgisine sahip olduğu görülür. Mülakatta sadece bir kişinin atomun büyüklüğünü eşyanın büyüklüğü ile kıyasladığı görülür.
İzotop atomları anlatan 13. soruya ise öğrencilerden % 63’ü doğru cevap verirken, % 37’si yanlış cevap vermiştir. Okul bazında bakıldığında ise tüm okulların doğru cevap yüzdelerinin yanlış cevap yüzdelerinden büyük olduğu görülür.
Tanecik kavramını içeren 5.sorunun a seçeneğinde, 1.ve 2. modeller birden fazla çeşit atom ve tanecik içerdiği için doğru cevap veren öğrencilerin yüzdesi % 28 iken yanlış cevap veren öğrenci yüzdesi ise % 72 olduğu görülmüştür. 3., 4. ve 5. modellerde tek cins atom ve ya tek cins tanecik bulunduğu için ortalama olarak öğrencilerin verdiği cevapların doğru olanların yüzdesi % 73 iken yanlış cevapların yüzdesi % 23 olarak belirlenmiştir. Buradan da anlaşıldığı gibi öğrencilerin tanecik ve atom kavramlarını kullanmada zorlandıkları görülmektedir.
(Tanecik denince ne anlıyorsun? Sence bu modellerde kaç çeşit tanecik var?) Özge: “Bir maddenin çok küçük bir kısmı ya da onu oluşturan yapıtaşlarıdır. Bileşiklerin taneciği moleküller, elementlerin tanecikleri atom ya da atom molekülleridir. 1.modelde 1çeşit, 2.modelde 3çeşit, 4.model de ise 2çeşit tanecik vardır.” Ayşe: “Tanecik moleküller, elementlerdir. 1.modelde tanecik çeşidi 2 tanecikleri elementlerdir. 3.modelde 1 çeşit, 5.modelde 1 çeşit, 6. modelde 2 çeşit tanecik vardır.” (Peki 1. modelde kaç çeşit atom var?). Ayşe: “2 tane. Hem tanecik hem de atom aynı şey demek.” Pelin: “Bir maddenin en küçük parçasıdır. 1. modelin 2. çeşit taneciği ve 2 çeşit atomu vardır. Tanecikleri bir atomdur. 3. modelde tanecik ve atom çeşidi sayısı 1 dir. 2. modelin tanecikleri 4 çeşit. Atomları kaç çeşit …… yine 4 çeşittir. Tanecikler atomdur.” Arda: “Tanecik: bileşikler elementler. 1. modelde 1 çeşit tanecik var. Bir bileşik var çünkü. 2.modelde 3 çeşit. Bir yeşil, bir mavi atom birde kırmızı beyazlı bileşik bulunur.” Ece: “Tanecik: atomik yapıda olanlar ya da atom olanlar. 1. modelde 2 çeşit tanecik var. Atom çeşidi de 2 tane. 2. modelde 4 çeşit tanecik yani atom var. Kırmızı, gri, mavi ve yeşil.” Tuna: “Tanecik bir maddeyi yaratan en küçük yapı.1. modelde 2 çeşit, 2. model de 4 çeşit tanecik vardır.”
Mülakatta öğrencilere sorulan yukarıdaki soruda öğrencilerin seçtiği modellere verdiği cevaplara bakıldığında tanecik kavramını 6 öğrenciden 4’ü bir maddenin özelliğini gösteren en küçük kısmı diye bilimsel olarak doğru kabul edilen tanımı ile tanımlamıştır. Fakat 2 kişinin modellerde tanecik çeşidini gösterirken bu tanımı bilmesine rağmen, kullanamadığı görülmüştür. Kimya kavramları testinin doğru cevap yüzdeleri ve görüşme sonucunda çıkan cevaplara göre öğrencilerin çoğunun tanecik kavramının bilinmesine karşın gösterirken sadece atom olarak bilindiği görülmüştür.
Aynı sorunun b seçeneğinde ise aynı modellerin kaç çeşit atomdan oluştuğu sorulduğunda ise öğrencilerin verdiği cevaplarda doğru yüzdesinin arttığı görülmüştür. Tüm öğrencilerden 1. model için % 51’i doğru cevap verirken, % 49’u yanlış cevap vermiştir. 2., 3. ve 4. modellere ise doğru cevap verenlerin yüzdesi % 81 iken yanlış cevap verenlerin yüzdesi % 9 bulunmuştur. 5. modelde ise çoğu öğrencinin yazdığı cevaplar incelendiğinde bileşik molekülünden oluşan bu modeldeki tanecik çeşidini atomları olarak değerlendirerek soruya cevap verdikleri görülmüştür. Bu modelin tanecik çeşidi sayısını doğru yazan öğrencilerin yüzdeleri % 60, yanlış cevap veren öğrencilerin yüzdesi ise % 40 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlara göre öğrencilerin, tanecik kavramına oranla atom kavramını daha kolay ayırt edebildikleri söylenebilir.
5.sorunun c ve d seçeneğinde ise saf madde ve karışım kavramları sorulmuştur. Bu sorulardan c seçeneğine doğru cevap veren öğrencilerin yüzdesi % 67, yanlış cevap verenlerin yüzdesi ise % 32 dir. d seçeneğine ise doğru cevap verenlerin yüzdesi % 66, yanlış cevap verenlerin yüzdesi ise % 34 olarak bulunmuştur. Tanecik modelleri verilen maddelerden hangisinin saf madde hangisinin karışım olduğunu belirlerken çoğu öğrenci farklı iki tip atomu içeren modelleri karışım olarak almıştır.
Aynı kavramları test etmek amacı ile yapılan görüşmelerde sorulan soruda saf madde ve karışımı göstermeleri ve bu modelleri neye göre seçtikleri açıklanması istendiğinde saf maddeye verilen cevaplar şöyle olmuştur:
(Hangi modeller saf maddeyi temsil eder? Neden böyle düşünüyorsun?) Özge: “Saf maddeyi temsil etmesi için tek bir tip atomlardan ya da aynı cins moleküllerden oluşması gerekiyordu sanırım. Buna göre 1., 3., 5., 6. ve 8. modeller saf maddeyi temsil eder.” Ayşe: “Saf madde 3., 5. ve 8. modellerdir. Çünkü element oldukları için saf maddedir.” (1. ve 6. modeller için ne düşünürdün?) Ayşe: “Moleküldür. Moleküller de saf madde.” Pelin: “1., 3., 5., 6. ve 8. modeller saf maddeyi gösterir Çünkü o maddenin içinde tek bir madde bulunur.” Arda: “Saf madde karışım olmayan içinde kendi türünden olan maddelerdir. Bu modellerden 1., 3., 5., 6. ve 8. modeller saftır.” Ece: “Aynı atomdan oluşmuş molekül yapılı ya da atomik yapıda olan maddeler. Yani saf maddelerin atomları veya elementleri aynıdır. Buna göre, 1., 3., 5., 8. ve 6. modeller saf madde.” Tuna: “Saf madde ………. hani birden fazla aynı tür elementin bir araya gelmesi ile oluşur örneğin 6. model saf maddedir”. (1., 5. ve 8.model hakkında ne
düşünürdün? ) Tuna: “Birden fazla element bir araya gelmiş değildir diye düşünürdüm.”
Karışım modellerini seçerken ise; Özge: “Farklı tip atom ya da moleküllerden oluşur.2.,4. ve 7. Modeller karışımdır.” Ayşe: “2 bileşiktir. Moleküllerden oluştuğu için. Moleküller ve elementler birleşerek bileşikleri oluşturur. O zaman 7 de molekül ama oda mı saf madde anlamadım bir dakika ….. 7 karışımdır. Moleküllerden oluşmuştur. Karışımlar moleküllerden oluşur.” Pelin: . “2. model ve 4. model karışımdır. İçinde birden fazla farklı madde bulunur. 7. model de karşımdır. İçinde iki çeşit bileşik var.” Arda: “2., 4. ve 7. modeller saf madde olmayan madde yani karışımdır. Çünkü içinde iki farklı molekül veya atom var.” Ece: “4. ve 7. modeller karışımdır. Bir de 4. model karışımdır. Karışım iki ya da daha fazla maddenin oluşmasıdır.” Tuna: “Karışım birden fazla farklı tür elementin bir araya gelmesi ile oluşur. 2. ve 4. model karışımdır. 7. Model ise …… oda karışımdır. Çünkü birbirleriyle etkileşime girmemiş ayrı ayrı kalmış.”
Cevaplardan da görüldüğü gibi öğrencilerin çoğu saf madde ve karışıma ait modelleri gösterirken zorlanmamakta fakat bu kavramları aynı çeşit atom içeriyorsa saf madde, farklı cins atom içeriyorsa karışım olarak tanımlamışlardır. Bu nedenle öğrencilerin bu kavramlara ait bilgilerini açıklarken zorlandıkları fakat modeli üzerinde gösterirken daha rahat seçebildikleri görülmüştür.
7.soru ise kendi içinde 4 sorudan oluşmaktadır. Sorular sırasıyla atomik yapı, element molekülü, bileşik molekülü ve moleküler yapılı olmayan bileşikleri içermektedir. Buna göre bu sorunun a seçeneğine tüm öğrencilerden doğru cevap veren öğrencilerin yüzdesi % 18, yanlış cevap verenlerin yüzdesi ise % 82 dir. Okul bazında incelendiğinde ise her okulda bu soruyu yanlış yanıtlayan veren öğrencilerin cevap yüzdesi, doğru yanıtlayan öğrencilerin cevap yüzdesinden oldukça düşük olduğu görülmektedir. b ve d seçeneğindeki soruları ise öğrencilerden doğru cevapların yüzdesi % 5 ile sınırlı kalırken, yanlış cevap verenlerin yüzdesi ise % 95 tir. Bu oran okullara göre de bir farklılık göstermemektedir. Bu soruların cevapları öğrencilerden yazmaları istendiği için yazılan cevaplar kontrol edildiğinde kristal yapıyı temsil eden 1.model öğrencilerin cevaplarını oldukça etkilediği görülmüştür. c seçeneğindeki soruyu ise
doğru cevaplayan öğrencilerin yüzdesi % 12 iken yanlış cevaplayan öğrencilerin yüzdesi ise % 88’dir.
Molekül kavramı ile öğrencilerle yapılan görüşmede öğrencilere aşağıdaki soru sorulmuştur;
(Molekül deyince ne anlıyorsun? Sence hangi modeller molekül yapılıdır?) Özge: “Molekül: birden fazla atomun bir araya gelerek birbirine bağlanarak oluşturdukları yapıdır. 1., 5. ve 6. modeller moleküllerden oluşuyor. 7. model ise karışım ama oda moleküllerden oluşmuş. Bunda da(2.model) birkaç tane var.” Ayşe: “Molekül, işte yine atom gibi bir şey olarak hayal ediyorum çiziyoruz onu da ama göremiyoruz yani atom gibi. 1., 5. ve 6. modeller molekül yapılı.” Pelin: . “Birden fazla atomun birbirleri ile bağ yaparak oluşturdukları yapı. 1., 5. ve 6. modeller moleküllerden oluşmuş.” Arda: “Molekül, element molekülü ve bileşik molekülü şeklinde olabilir. Element molekülü aynı atomların yan yana gelmesiyle oluşur. İki atomludur. Mesela oksijen molekülü gibi. Moleküler yapıda olanlar ……. 5. model element molekülü. 6. model bileşik molekülü. İki kırmızı bir siyah atom bulunuyor.” Ece: “6. model bileşik molekülü, 1.model bileşik molekülü, 5. model element molekülüdür. Molekül, 2 ya da daha fazla atomun birleşmesinden oluşan yapıdır.” Tuna: “Birden fazla element atomunun bir araya gelmesiyle oluşur. Örneğin 3. model element molekülüdür.”
Buna göre öğrencilerin çoğu molekülü iki ya da daha fazla atomun birleşmesiyle oluşan yapı olarak tanımlamıştır. Yalnız bir öğrenci, molekülün tanımının farkında olmasına rağmen modelleri seçerken molekül yerine atomik yapıda olan elementi
seçmiştir. Buda gösteriyor ki kavram testine verilen cevaplarda yanlış sayısının çok olması öğrencinin bilgiyi bilmesine rağmen, uygulamada bilgisini kullanamamaktadır.
Element, bileşik ve karışım kavramlarını içeren bir başka soruda 8.sorudur. Tüm öğrencilerden bu soruya doğru cevap verenlerin yüzdesi % 38, yanlış cevap verenlerin yüzdesi ise % 72’dir. Özel dershanede bulunan öğrencilerden bu soruya doğru cevap veren öğrencilerin yanıt yüzdesi % 85 iken yanlış cevap veren öğrencilerin yanıt yüzdesi ise % 15’tir. Diğer okullarda ise doğru cevap yüzdeleri, yanlış cevap yüzdelerinden oldukça düşük çıkmıştır.
6., 12. ve 19. sorular ile iyon kavramı araştırılmıştır. Öğrencilerin 6.soru da doğru cevap yüzdesi % 37, yanlış cevap yüzdesi ise % 62 dir. Okul bazında incelendiğinde ise doğru ve yanlış cevap yüzdeleri sırasıyla; Özel dershane % 80, % 20, Okul-I, Okul-II % 23, % 73, Okul-III % 25, % 75, Okul-IV % 41, % 60 dır. Bu sonuçlardan da görülebileceği gibi dershanedeki öğrencilerin diğer okuldaki öğrencilere oranla doğru cevap yüzdeleri yanlış cevap yüzdelerinden daha fazladır.
12. soruda negatif yüklü iyonların anyon, pozitif yüklü iyonların ise katyon olduğunu bilen öğrencilerin doğru cevap yüzdelerinin fazla olması beklenmektedir. Bu amaçla soruya verilen cevap yüzdelerine bakıldığında soruyu cevaplayan tüm öğrencilerin % 72’si doğru cevaplamış, % 28’i ise yanlış olarak cevaplandırmıştır.
19. soru da ise atomların soy gaz elektron düzenine geçebilmesi için gerekli koşulları incelenmiştir. Buna göre soruyu yanıtlayan öğrencilerden % 44’ü doğru cevaplarken, % 56’sı yanlış cevaplamıştır. Okul bazında bakıldığında ise Okul-I’deki öğrencilerinin verdiği cevaplardan doğru cevap yüzdesi % 30 iken yanlış cevap yüzdesi % 70 bulunmuştur. Diğer okulların yüzdeleri ise toplam yüzdeye benzerlik göstermektedir.
Mülakat yapılan 6 öğrencinin iyon kavramı hakkındaki algılamalarını iyon kavramının bilimsel olarak doğru kabul edilen tanımının farkında olup olmadıklarını anlamak için iyon ile ilgili kavram testinde bulunmayan farklı bir soru yöneltilmiş ve cevapları şöyle olmuştur;
(Yukarıdaki modellerin elektriksel yükleri nedir? Neden böyle düşünüyorsun?) Özge: “Proton sayısı elektron sayısına eşit ise atom yüksüzdür. Elektron alırsa elektron sayısı proton sayısından büyük olacağı için (-) yüklü iyon yani anyon, elektron verirse elektron sayısı proton sayısından küçük olacağı için (+) yüklü iyon katyon olur. Bu nedenle A modeli anyon, B modeli nötr ve C modeli ise katyondur.” Ayşe: “Atomun elektrik yüklü olması için elektron alıp vermesi lazım. A atomu (+4) yüklüdür. Elektron dizilimi yapılırsa 2e-8e-6e … aaaaaa 2 tane alacak (-2) iyonunu oluşturur. 18 elektronu 16 protonu olduğu için nötr bir atom değildir.(-2) yüklü bir iyondur.(–) yüklü iyonlara anyon denir. B ise nötr bir atomdur. Elektron sayısı proton sayısına eşittir. C taneciği ise nötr değildir. Kararlı yapıda iyonda oluşturmamış. İyon olsaydı (+3) değerliği olurdu.” Pelin: “Proton sayısı elektron sayısına eşit ise nötr atomdur. İyon olması için (+) ya da (–) yüklü olması gerekiyor. Buna atomlar arasındaki çekim kuvveti neden oluyor. A modeli iyondur. (–) yüklü bir iyondur. Anyondur Çünkü elektron sayısı, proton sayısından büyüktür. B modeli nötr bir atomdur. Elektron sayısı proton sayısına eşittir. C modeli (+) yüklü bir iyondur. Katyondur.” Arda “A modelinin 16 protonu var. Nötr olması için 16 elektronu olması gerekiyor. Elektronlarına bakarsak 2e-8e-8e olmuş. Bu şeye benzemiş argona. 2 elektron almış. Bu taneciğe iyon denir. Anyondur. B modeli nötr durumdadır. Çünkü 11 protonu ve 11 elektronu var. C modelinin 3.periyodunda 3 elektronu olması gerekirken 3 elektronunu vermiş ve katyonu oluşturmuştur.” Ece: “A nın….(-2) iyonu olması gerekiyor. Çünkü 2e 8e 6e yaptım. Kararlı olması gerekiyor. Yani kararlı hale geçmek isteyecek. O yüzden kendisini 18 elektron argondu galiba evet kendisini argona benzetmek isteyecek. Bu nedenle 2 elektron alacak ya da ortaklaşa kullanacak. B modeli (+1) iyonunu oluşturur. Çünkü 1 elektronu fazla ve 1 elektronunu verecek. C de ise (-3) olacak…. hayır (+3) olacak. Çünkü bu da 2e-8e-3e yapınca (+3) olacak. Kendisini bir önceki soy gaza benzetmek isteyecek. Eksi yüklü iyonlara anyon artı yüklü iyonlara katyon denir.” Tuna: “A modeli: ……yanlış saymış olabilirim ama 17 elektron saydım. 16 protonu olduğuna göre bu tanecik (-1) yüklüdür. Anyondur. B
taneciğinin 11 elektron ve 11 protonu olduğuna göre nötrdür. C taneciği elektron sayısı az proton sayısı fazla, katyondur.”
Sonuçların testte düşük çıkmasına rağmen mülakat yapılan öğrencilerin iyon kavramının bilimsel olarak doğru kabul edilen tanımının ve bu kavramı uygulamalarla bulabilmenin farkında oldukları görülmüştür. Teste verilen cevapların düşük çıkmasının nedeni olarak da öğrencilerin testi yapma aşamasında isteksiz veya dikkatlerinin dağılması gösterilebilir.
Öğrencilerin, iyon, molekül, element, bileşik, karışım ve saf madde kavramları ile ilgili bilimsel algılamalarının bilgi düzeyinde olduğu ve öğrencilerin uygulama aşamasında sahip olduğu bilgilerinin öğrenciye yetersiz olduğu görülmüştür. Bu nedenle Hipotez - 3 kabul edilmiştir.