Hal Değişimiyle İlgili Kavram Yanılgıları

Aslında öğrencilerde gözlemlenen en büyük problemlerden biri de, maddeye ait makroskopik özellikleri maddenin taneciklerine (atom, molekül) aktarmalarıdır (Boz, 2006; Lee et al., 1993). Örneğin 6.sınıf öğrencileri su buz halinde iken moleküllerinin donduğunu ya da buzdaki moleküllerin sudakine göre daha soğuk olduğunu belirtmektedirler (Lee et al., 1993). Benzer şekilde Boz (2006) tarafından, 6. 8. ve 11. sınıf öğrencileriyle yapılan çalışmada, öğrencilerin hal değişimini açıklarken kullandıkları maddenin parçacıklı yapısına ilişkin düşünceleri açığa çıkarılmaya çalışılmıştır. Burada da öğrencilerin maddeye ait makroskopik özellikleri taneciklere aktardıkları sonucuna ulaşılmıştır. Örneğin bazı öğrenciler buz –10°C’den 0ºC’ye ısıtıldığında moleküllerinin eriyeceği açıklamalarını yapmışlardır. Burada öğrencilerin buzun erimesi özelliğini, taneciklerin erimesi şeklinde düşündükleri görülmektedir. Yine öğrencilerde benzer olarak bulunan başka bir kavram yanılgısı ise taneciklerin erimesi gibi, bir madde ısıtıldığında taneciklerinin de ısınacağı düşüncesidir.

Buzun erimesi ile ilgili bu sonuçlardan farklı olarak öğrenciler, buzun ısıtıldığında sıvı hale gelmesinin nedenini ısıtılan maddelerin genleşmesi, yoğunluğun azalması, kimyasal yapının değişmesi ya da maddenin oksijenle tepkimeye girerek

başka sıvı bir madde oluşması şeklinde kavram yanılgısı içeren ifadelerle açıklamaktadırlar (Erdem vd., 2004).

Haidar (1988)’ın yaptığı araştırmada hal değişimiyle ilgili öğrencilerde var olan kavram yanılgıları şöyle sıralanabilir:

1. Su ısıtıldığında hidrojen ve oksijen molekülleri ayrılır bu da buharlaşmaya

neden olur.

2. Suyun üç hali birbirinden kimyasal olarak farklıdır.

3. Bazı öğrenciler suyun üç halinde moleküllerin enerji değişimlerini

açıklamalarına rağmen, bazıları enerji değişimlerine bağlı olarak moleküllerin küçüldüğünü ya da büyüdüğünü ifade etmişlerdir. Bu da öğrencilerin atom ve molekül kavramlarını makroskopik boyutta algıladıklarını göstermektedir.

4. Su buharlaştığında moleküller ağırlıklarını kaybeder. 5. Su buharlaşıp gaza dönüştüğünde kütlesi azalır. 6. Katı halde moleküllerin kütlesi daha büyüktür.

7. Su gazdan katıya ya da sıvıya dönüştüğünde taneciklerinin büyüklüğü azalır. 8. Katı halde moleküller daha küçüktür, diğer iki faza göre daha az yer kaplarlar. 9. Su donduğunda genişler ve katı halde moleküller de genişler.

Çocukların donma ile ilgili düşünceleri geniş bir şekilde araştırılmamıştır. Stavy (1990), 6-14 yaşlarındaki öğrencilerin erimenin tersinir olduğunu fark ettiklerini bulmuştur. Fakat bu öğrencilerde erimenin tersinirliği ile ilgili genel bir kavram olmadığını da belirtmiştir. Stavy “erime” ve “donma” kelimelerinin balmumu ve suya nasıl uygulandığından bahsetmiştir. Stavy, su-buz dönüşümünün tüm öğrenciler tarafından kabul edilirken, balmumunun erimesi ve donmasının 10 yaşındaki öğrencilerin yarısı tarafından anlaşılmadığını belirtmiştir.

Öğrencilerin erime ve donmada olduğu gibi, buharlaşma ve yoğunlaşma kavramlarıyla ilgili kavram yanılgıları da vardır. Yapılan bir araştırmada 6.sınıf öğrencilerinin buharlaşma, yoğunlaşma, kaynama sırasında maddenin bileşimini karıştırdıkları görülmüştür. Bunun nedeni olarak da bu üç olayda gözle görülemeyen gazların varlığı gösterilmektedir. Öğrencilerin bazıları madde buharlaşırken onun yok olduğunu belirtmişlerdir. Buradaki en büyük sorunu oluşturan durumlardan birisi de

havadaki su buharının varlığıdır. Buharlaşma ve yoğunlaşma olaylarının her ikisi de gaz fazını içermektedir. Öğrenciler bu hal değişim olaylarında “hava” terimine odaklanmakta ve su buharının varlığını anlamakta güçlük çekmektedirler. Örneğin bazı öğrenciler “alkol buharlaştığında havaya dönüşür” ya da yoğunlaşma için “hava sıvıya dönüşür” gibi açıklamalar yapmaktadırlar (Lee et al., 1993).

Osborne ve Cosgrove (1983), Yeni Zelanda’daki yaşları 12 ile 17 arasında değişen öğrencilerle yaptıkları araştırmada buzun erimesi, suyun kaynaması, yoğunlaşması ve buharlaşması olaylarını gözlemleyen öğrencilerin, bu hal değişimlerini kavrama düzeylerini belirlemişlerdir. Suyun kaynamasının öğrencilere gösterilerek oluşan kabarcıkların ne olduğu sorulduğunda, öğrencilerin bir kısmı kaynayan suda oluşan kabarcıkların ısı olduğunu, bir kısmı hava olduğunu, bir kısmı ise oksijen ya da hidrojen olduğunu belirtmişlerdir. Oluşan kabarcıkların su buharı olduğu bilimsel kavramını bilen öğrenci sayısı ise çok azdır. Suyun buharlaştırılması olayını gören öğrencilerden bazıları buharın duman olduğunu, bir kısmı su olduğunu, bir kısmı suyun farklı bir şekli olduğunu, bir kısmı da buharın görünmediği için havaya karıştığını ve hava olduğunu belirtmişlerdir.

Çaydanlık içinde kaynayan suyun buharlaşması ve ardından çaydanlık üzerine konan kapaktaki su damlalarının gösterilmesinin ardından, 10-13 yaşındaki öğrencilerin çoğu kapağın terlediğini, ya da sadece nemlendiğini belirtmişlerdir. Bu öğrenciler sıcak havalarda koşma durumunda insanların terlediği gibi kapağın da terlediği açıklamasını yapmışlardır. Öğrencilerin bir kısmı buharın suya dönüştüğünü ifade etmişlerdir ama bu suyun ilk başta çaydanlıkta bulunan sudan farklı olduğunu belirterek, yoğunlaşan suyun tekrar suya dönüşebileceğini ifade edememişlerdir. Kaynayan suda oluşan kabarcıkların hidrojen ve oksijen olduğunu düşünen öğrenciler ise, oksijen ve hidrojenin birleşerek kapakta su oluşturduğunu ifade etmişlerdir. Benzer kavram yanılgılarına Yezierski (2003) tarafından yapılan araştırmada da rastlanmıştır.

Yine aynı araştırmada, içinde buz olan ve ağzı kapalı olan bir cam kavanozun dış yüzeyinde biriken suyun kaynağının, ne olduğu sorusuna öğrencilerin dört temel açıklama getirdiklerini bulmuşlardır: “Cam suyu oluşturur” (8–15 yaş), “cam soğukluk oluşturur” (12–17 yaş), “soğuk yüzey ile hidrojen ve oksijen suyu oluşturmak üzere

reaksiyona girer” (12–17 yaş), havadaki su cama yapışır” (14–17 yaş) (Osborne & Cosgrove , 1983).

Benzer bir şekilde Miller (2008)’ın araştırmasında öğrencilere yoğunlaşma olayında parçacıklı yapıyı kullanma becerilerini ölçmek için, bir bardak soğuk süt dışarıda bir süre bekletildiğinde bardağın dışının su ile kaplandığı, suyun bardağın dışında nasıl oluştuğu ve bunun nedeni sorulmuştur. Öğrencilerin çoğu sütten buharlaşan suyun bardağın dışında yoğunlaştığı, soğukluğun havadaki hidrojen ve oksijeni birleştirerek bardağın dışında, su oluşmasına yol açtığı şeklinde kavram yanılgısı içeren cevaplar vermişlerdir. Laboratuvarda yoğunlaşma etkinlikleri yapılmasına ve günlük hayattan farklı örneklerle tartışılmasına rağmen bu soruda öğrencilerin çoğunun cevabında bir değişim olmamıştır.

Erime ile ilgili kavram yanılgılarının tespit edilmesi için, Osborne ve Cosgrove (1983), bir çay kaşığındaki buzun erimesini 8–17 yaşlarındaki öğrencilere göstermişler ve öğrencilerden burada meydana gelen olaylara yönelik açıklama yapmalarını istemişlerdir. Verilen cevaplar içinde “buzun sadece eridiği ve suya dönüştüğü” cevabı yaygındır. 12–13 yaşlarındaki öğrenciler erimenin “buzun erime noktasının üzerinde meydana geldiğini vurgulamışlardır.

Griffiths ve Preston (1992), yaptıkları çalışmada öğrencilerin hal değişimleri sırasında maddenin kütlesinin değiştiği ve bu yüzden de molekül büyüklüklerinin de değiştiğini ifade ettiklerini belirtmişlerdir. Bu da öğrencilerin kütlenin korunumu konusunda kavram yanılgılarının olduğunu göstermektedir.