Hipotez-2: Ankara ili ilköğretim öğrencilerini temsil eden evrenin maddenin temel taneciklerinden olan atomun özellikleri ile ilgili kavramaları bilimsel doğrularla uyumlu değildir.
Kimya kavram testinde kullanılan 1.soru atomun büyüklüğü ile ilgilidir ve soruyu cevaplayan öğrencilerin yaklaşık olarak % 75’i atomun büyüklüğü hakkındaki kıyaslamasını doğru yaparken % 25’i ise atomun büyüklüğü ile ilgili kesin bir cevaba sahip değildir.
Atomun büyüklüğü ile ilgili yapılan mülakatta öğrenci cevapları ise şöyledir; (Sizce, bir tek demir atomunun büyüklüğü ne kadardır? Bildiğiniz herhangi bir büyüklükle kıyaslayınız.). Özge: Bir kere eğer evrende bulunan her şeyin yapısını atom oluşturuyorsa evrende birbirinden farklı boyutlarda milyonlarca şey vardır. Ama boyutları hem göremediğimiz için oldukça oldukça oldukça küçüktür. Ayşe: Çok çok küçüktür. Pelin: Göremediğimiz için. Aklıma gelmedi……. hmm hani normalde çok küçük bir tanecik. Baya baya küçük. Arda: Toplu iğnenin ucunda 1 milyon tane vardır. Ece: Toplu iğnenin başından daha da küçüktür Tuna: Hücre gibi küçük cevabını vermiştir.
Testteki cevapların yüzdeleri ve görüşmelerde öğrencilerin verdiği cevaplara bakılacak olursa atomun çok küçük olduğunu ifade eden öğrencilerin çoğu, kıyaslama yapmada zorlanırken, bir kıyaslama yapan öğrencilerin ise kendisine öğretilen kitap cümlelerinin dışına çıkmadığı görülmüştür.
Öğrenciler atomun çok küçük bir tanecik olduğunu bilmekte fakat bunu ifade ederken ya bilgi düzeyinde kalmaktadırlar ya da derste öğrendiği benzetimleri anlamlandırırken yanlış kavramlar oluşturmuşlardır. “Atomlarda hücreler kadar küçüktür” örneğinde olduğu gibi derste konu anlatılırken yapılan kıyaslamalar ve benzetimlerin sonucunda öğrenciler atomların hücrelerle aynı boyutta olduğunu düşünmektedir.
Yine atomun büyüklüğü ile ilgili sayılabilen bir başka kavram ise atomun görülüp görülemeyeceği kavramını soran 2.sorudur. 2. soruda ise tüm okullardaki öğrencilerden % 26’sı atomun görülemeyeceğini düşünürken % 74’ü atomun mikroskopla görülebileceğini düşünmüştür. Bu soruya okul bazında baktığımızda dershanede bulunan öğrencilerin % 46’sı doğru, % 54’ü yanlış cevap verirken diğer okullardaki doğru ve yanlış cevap yüzdeleri arasındaki bu fark oldukça büyük çıkmıştır.
Öğrencilere atomun görülüp görülemeyeceği mülakatta sorulduğunda ise şöyle cevap vermişlerdir;
(Atomları görebiliyor muyuz? Elektron mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu olarak adlandırılan büyütme sistemleri vardır. Sana göre, bu tip herhangi bir büyütme sistemiyle bir atomun görülebilmesi mümkün müdür? ) Özge: “Atomu göremiyoruz ama çok güçlü mikroskop kullanarak bulutsu bir şekilde görüyoruz. Çünkü elektronlar da hareket halinde.” Ayşe: “Hayır…..hayır.” Pelin: “Atomları göremiyoruz. Düşündüğümüzde tanecikler aklıma geliyor ama normalde göremiyoruz. Zannetmiyorum atomlar görünemez. Gelişmiş mikroskoplarla görürüz belki ama o zamanlar o teknoloji yoktu. Büyük ihtimalle bugünkü bilim adamları gelişen teknoloji ile görebilirler.” Arda: “Hayır göremiyoruz ama onları ölçebilen mikroskoplar var. İğneli bir mikroskop var. Atomların arasına girerek çıkarak tahminlerle anlayabiliyoruz.” Ece: “Hayır gözümüzle göremeyiz. Ama elektron mikroskobu kullanarak görebiliriz.” Tuna: “Göremiyoruz. Çünkü birinci nedeni bize öğretilen şekilde öyle. İkinci nedeni ise daha önceki tezlerde hücrelerden bile küçük olduğu söylenmiş ve biz hücreleri göremiyoruz. Bu nedenle atomu da göremeyiz. Mikroskobu kullansak görebiliriz ama böle normal bakarken görme ihtimalimiz hiç yok.”
(Bilim adamları tabloda gördüğün atom modellerini çizmişler, ders kitaplarına da koymuşlar. Senin okuduğun kimya ve fizik kitaplarında da buna benzer şekiller görmüşsündür. Sence, bu şekillerin kitaplarda yer alması, bilim adamlarının atomu görmüş olduklarının bir kanıtı olabilir mi?) Özge: “Görmekten çok varsayımla olabilir. Bence asıl halleri oldukça bellidir. Çünkü bilim adamları elindeki bütün imkânları kullanarak tahmini atom modellerini elde etmişlerdir. Hatta tarihsel şeridini de göstermişlerdi.” Ayşe: “Bilim adamları da görmüş olamaz. Akıllarından varsayımla kendileri hayal ederek çizmişler.” Pelin: “hmm dediğim gibi o zamanki teknoloji ile görememiş olabilirler. Tahmin etmişler.” Arda: “Yanlış hatırlamıyorsam atom modellerinden bir tanesi Radonun çıkardığı ışınların yansımasıyla bulunmuştur. Diğerleri de tahmin yürütmüştür. Demokritus’ ta bir yarışmada tahminle en küçük madde atomdur demiş.” Ece: Mikroskop sayesinde görmüşler ve ona göre çizmişler.” Tuna: “Hücre gibi küçük olduğunu bulmuşlar. Hücre mikroskopla görülebildiğine göre onlarda mikroskop kullanarak görmüş olabilirler.”
Cevaplara bakıldığında çoğu öğrenci atomun görülemeyeceği bilimsel bilgisine sahip iken kimi öğrenci çıplak gözle görülemediğini fakat gelişmiş mikroskoplarla görülebildiğini söylemiştir. Konuyu biraz daha detaylı irdelemek adına bu sorunun hemen arkasından sorulan soruda açığa çıkan sonuçlara göre öğretmenlerin atom kavramını anlatırken yaptığı kıyaslamalar öğrencilerde yanlış kavramlara yol açabilmektedir. Örneğin atomun büyüklüğünü hücre kadar küçük olarak tanımlayan Tuna atomun görülüp görülemeyeceği sorusuna ise “hücre görülebiliyorsa atomda mikroskopla görülebilir” cevabını vermiştir.
KKT ve mülakat sonucunda elde edilen bilgiler, literatürde yapılan başka araştırmaların sonuçları ile benzerlik göstermektedir. Örneğin; 2005’te Nahkleh ve arkadaşları tarafından, farklı yaşlardaki ilköğretim öğrencilerinde kullanılan model ve benzetimlerin neden olduğu kavram yanılgıları tespit etmişlerdir. Öğrencilere atom boyutunu belirlemek amacı ile sorulan sorulara öğrenciler, atomun boyutunu öğretmenlerinden “atomlar da mikroplar gibi çok küçüktür, çıplak gözle görünemez şeklinde atomu mikroplara benzeterek” anlattığını söylemişlerdir. Bunun sonucunda ise öğrencilerde, “mikroplar mikroskopla görülebilir, o zaman atomlarda görülebilir, atomlarda mikroplar kadardır” genellemesinin oluştuğunu gözlemişlerdir. Atom ile ilgili öğrencilerdeki yanlış kavramları değerlendiren diğer araştırmaların çoğunda da öğrencilerin atomun görülebileceğini veya çok güçlü bir mikroskopla görülebileceğini söyledikleri belirtilmiştir (Harrison ve Treagust, 1998; Ünal ve Zollman, 1997; Horton, 2001; Köseoğlu, 2003).
Atomun yaşamı ile ilgili olan 3. soruda öğrencilere atomun canlı mı yoksa cansız mı olduğu sorulmuştur. Soruyu cevaplayan öğrencilerden % 24’ü tüm canlılarda bulunan atomların cansız olduğunu söylerken % 76’sı atomun canlı olabileceği düşüncesindedir. Testteki cevapların dağılımına bakıldığında ise “atomlarda bulunan elektronlar hareket ettikleri için atomlar canlıdır” seçeneğinde yığılma olduğu görülmüştür.
Dershanedeki öğrencilerin % 51’i bu soruyu doğru yanıtlarken % 49’u yanlış cevaplamıştır. Bu soruya diğer okullarda verilen cevaplara bakıldığında ise doğru cevap yüzdelerinin yanlış cevap yüzdelerinde oranla daha düşük olduğu ve sonuçların bu dört okul için benzerlik gösterdiği görülür.
Atomun canlılığı ile ilgili mülakat sonuçları ise şöyledir; (Birisi sana, “canlılardaki atomlar canlıdır, cansızlardaki atomlar cansızdır” derse, nasıl bir cevap verirsin? Yani insanın atomları canlı, taşın atomları cansızdır gibi…) Özge: “Öğrendiklerimden dolayı öyle bir şey olduğunu düşünmüyorum. Atom cansızdır. Canlıdaki atomlar canlı cansızdakiler cansız derlerse de olmaz. Çünkü atomlar canlı olsaydı canlıların ortak özelliklerine sahip olurlardı.” Ayşe: “Hayır. Tüm varlıklarda bulunan atomlar cansız.” Pelin: “Cansızdır. Canlı olsalardı, diğer canlıların gösterdiği diğer özellikleri gösterirlerdi.” Arda: “Saçma çünkü atomların canlı olma özelliği yoktur. Atomlarda (+) ve ( –) yüklü tanecikler vardır. Bunlar sadece bir kutup canlı bile değiller ama hücreler canlıdır.” Ece: “Hayır tüm atomlar aynıdır. Yani tüm atomlar cansızdır”. Tuna: “Atomlar canlı değildir. İki atomunda farklı farklı özellikleri gösterme ihtimali var. Yani şu tahta fazla ısınırsa yine atomlar arasında tepkime oluyordur. Yine bizim vücudumuz için de aynı şey geçerli hatta ısı dengemizi korumamız için de gerekli olan bir şey. Yani ikisinde de bulunan atomlar cansızdır.”
Doğru ve yanlış cevaplarının yüzdelerine bakıldığında öğrencilerin çoğu atomların canlı olduğunu söylerken, mülakatta alınan cevaplara bakıldığında ise 6 öğrencinin de atomların canlı olmadığı bilimsel bilisine sahip olduğu görülmüştür. Her ne kadar mülakata katılan öğrenciler bilimsel bilgi olarak doğru yanıtı bilseler bile bu cevabın nedenini açıklarken zorlanmışlardır.
Atomun büyüklüğü, görülebilirliği ve yaşamı ile ilgili sorulara verilen cevapların yüzdelerine bakıldığında atomun özellikleri ile ilgili kavramları bilimsel doğrularla uyumlu değildir. Bu nedenle Hipotez - 2 kabul edilmiştir.