Maddenin Halleri ile İlgili Kavram Yanılgıları

Maddenin halleri ile ilgili yapılan çalışmalar incelendiğinde, öğrencilerde eksik ya da yanılgılı düşüncelerin ve kavramların bulunduğu ortaya çıkar. Örneğin Lee ve çalışma arkadaşları (1993), 12. sınıf öğrencilerinin madde konusuyla ilgili kavramları açıklarken kullandıkları kavramsal çatıları araştırmışlardır.

Araştırma sırasında öğrencilerden maddenin hallerini tanımlamaları istendiğinde, öğrencilerin açıklamalarının genellikle makroskopik düzeyde olduğu görülmüştür. Örneğin öğrenciler, katılar sert ve ağırdır, sıvılar ıslaktır, gazlar görünemez ve hafiftir gibi açıklamalarda bulunmuşlardır. Gazlar sıkıştırılabilirken sıvıların sıkıştırılamama nedeni sorulduğunda yine öğrencilerden makroskopik düzeyde açıklamalar gelmiştir. Örneğin bazı öğrenciler suyun şırıngayla sıkıştırılamama olayını “su havadan daha serttir”, “su havadan daha ağırdır” ya da “su havadan daha çok madde içerir” gibi nedenlere bağlamışlardır.

Havanın görünemediği için madde olmadığı (hava hiç bir şeydir), gaz olduğu için hafif olduğu, sıvıların ve katıların madde olduğu ve bu nedenle daha ağır olduğu, aynı maddenin giderek ağırlaştığı için sıvı ve katı hale dönüştüğü gibi yaygın kavram yanılgıları öğrencilerin pek çoğunda gözlenmiştir (Stavy, 1990). Bu da öğrencilerin katı ve sıvı maddeleri gözlemleyebildikleri halde, gaz maddeleri gözlemleyemediklerinden kaynaklanmaktadır. Diğer bir deyişle, öğrenciler gördükleri şeylere inanma ve onları öğrenme eğilimindedirler.

Azizoğlu ve Geban (2004)’ın onuncu sınıf öğrencilerinin gazlar konusundaki kavram yanılgılarını araştırdıkları çalışmada bulunan kavram yanılgıları şöyle sıralanabilir: gazların kütlesi yoktur; gazlar soğuduğunda hacim azalmasının nedeni moleküllerin hareketinin azalması değil, moleküller arasındaki çekim gücünün artmasıdır; gaz atomları arasında madde vardır, ısıtılan hava soğuk havadan daha ağırdır, gazlar sıvılarla aynı davranışı gösterirler (akarlar).

Maddenin halleri ile ilgili kavram yanılgılarına verilecek örnekler arasında, gazlı içeceklerin bulundukları şişenin kapağı açıldığında dışarı çıkan baloncukların nedeni de bulunmaktadır. Bu birçok araştırmacı tarafından araştırılmıştır. Erdem ve çalışma arkadaşları (2004) tarafından, fen bilgisi öğretmenliği 1. sınıf öğrencileri ile yapılan araştırmada öğrencilerin bunu açıklarken, bir şişenin kapağı açıldığı zaman baloncukların çıkma nedenini kimyasal bir tepkimenin başlaması, havanın oksijeni ile yavaş yanmanın başlaması gibi yanılgılı ifadelerle açıkladıkları görülmüştür (Erdem, Yılmaz ve Gücüm, 2004).

Benzer olarak kaynama sırasında gözlemlenen kabarcıkların ne olduğu hakkında 6. sınıf öğrencilerinin düşünceleri araştırıldığında, bu kabarcıkların hava olduğu şeklindeki açıklamalar da bulunan sonuçlar arasındadır (Lee et al., 1993). Yezierski (2003), araştırmasında öğrencilerin çoğunda kaynayan su üzerinde oluşan kabarcıkların oksijen ve hidrojen olduğu, kavram yanılgısının olduğunu bulmuştur. Öğrencilerin kaynayan sudaki kabarcıkların yapısını anlamaları üzerine yapılan başka bir çalışmada, öğrencilerin kabarcıkların içindeki maddenin hava olduğunu düşündükleri bulunmuştur. 13, 15 ve 17 yaş grubundaki öğrencilerin hava cevabı sırasıyla %15, %16,7 ve %20,5 olarak değişiklik göstermektedir. Öğrencilerle yapılan röportajlar, kabarcıkların içinin boş olduğu ve havanın da boşluğu dolduran bir madde olarak düşünülmesi, kabarcıkların içindeki maddenin hava olarak belirtilmesine sebep olduğunu göstermiştir. Lise son sınıf öğrencisi “su ısıtıldığında tanecikler arası uzaklık artar ve kabarcıklar oluşur. Bu tanecikler arası boşluğu hava doldurur. Bu yüzdende kabarcıkların içinde hava vardır” açıklamasını yapmıştır (Boz, 2004). Tanecikler arasında hava bulunduğunun düşünülmesi başka çalışmalarda da belirtilmiştir (Novick & Nussbaum, 1978, 1981). Ayrıca kabarcıkların içindeki maddenin hava olarak düşünülmesinin başka bir sebebi de, günlük hayatta kullanılan hava kabarcıkları terimi olabilir. Yine aynı araştırmada kabarcıkların içindeki maddenin hidrojen ya da oksijen olabileceği de,

özellikle sekizinci ve onbirinci sınıfta okuyan öğrenciler tarafından düşünülmüştür. Aynı kavram yanılgısı Miller (2008)’ın yaptığı araştırmada da ortaya çıkarılmıştır. Kabarcıkların içindeki maddenin su olabileceği görüşü daha çok 13 yaşındaki öğrenciler arasında yaygın olup, öğrencilerin yaşı arttıkça bu görüşün de azaldığı gözlenmiştir (Boz 2004). Bu çalışmadaki öğrencilerin sahip olduğu kavram yanılgılarına Osborne ve Cosgrove (1983)’un çalışmasında da rastlanmıştır. Fakat bu çalışmadaki hiçbir öğrenci kabarcıkların içindeki maddeyi ısı olarak düşünmemesine rağmen, Osborne ve Cosgrove (1983)’un çalışmasında bu kavram yanılgısına rastlanmıştır.

Stavy (1988), İsrail’de gaz kavramıyla ilgili kavram ve kavram yanılgılarını tespit etmek için bir araştırma yapmıştır. Bu araştırma ile çocukların her zaman karşılaştığı ve günlük hayattan bildiği gaz kavramının bilimsel anlamından çok uzak olduğunu tespit etmiştir. Araştırma örneklemini, 9-10 yaş seviyesinden 14-15 yaş seviyesine kadar olan 72 öğrenci oluşturmuştur. Araştırmada mülakat yöntemi kullanılmıştır.

Mülakatın ilk aşamasında öğrencilere CO2 gazının kütlesi ve bunun sodalı bir su

yapısında kullanıldıktan sonraki kütlesi sorulmuştur. İkinci aşamada ise gaz çıkışı öncesi ve sonrasında sodalı suyun kütleleri hakkında sorular sorulmuştur. Her sınıf seviyesinden çoğu öğrencinin “havayı ağırlıksız olarak düşündüğü, çıkan kabarcıkları da gaz veya hava olarak değerlendirdiği” görülmüştür.

Yine öğrencilerde görülen diğer bir kavram yanılgısı ise “gaz ayrıldıktan sonra suyun kütlesinin artacağıdır” bu cevaba daha çok büyük sınıflarda rastlanırken küçük sınıflarda ise “gazın ağırlıksız olduğu” görüşünün daha yaygın olduğu tespit edilmiştir.

Stavy, çocukların farklı durumlara göre kendilerince birtakım mantıksal düşünceler geliştirip farklı yorumlar yaptığını da tespit etmiştir. Örneğin gazlarla ilgili olarak 3 tip yorum gözlenmiştir. Bunlar;

1. Gazı bir örnekle (hava, buhar, gazlı içeceklerdeki gaz) açıklayanlar 2. Gazı maddenin bir hali olarak algılayanlar

Veri sonuçları, 4. ve 7. sınıflardaki öğrencilerde gaz kavramının gelişmediğini, onların gazı; hava, yemek buharı, içeceklerdeki gaz gibi örneklerle bütünleştirdiklerini göstermiştir. 7. ve 8. sınıf öğrencilerinin gazı, maddenin bir hali olarak, hacmi olan, yayılan, renksiz, kokusuz şekilde genel özellikleriyle ifade ettikleri, 8. ve 9. sınıf öğrencilerinin ise maddenin parçacıklı yapısına uygun olarak açıklama yaptıkları gözlenmiştir. Parçacıklı yapının 7. sınıfta anlatılmış olmasına rağmen, öğrencilerin bu modele uygun açıklama yapmadıkları tespit edilmiştir.

Stavy, hangi sınıf seviyesinde olursa olsun öğrencilerin maddenin parçacıklı modelini gazlarda kullandığını, fakat sıvı ve katılar için bu modeli uygulayamadıklarını gözlemiştir. Bu nedenle öğrencilere madde ve maddenin parçacıklı yapısı anlatılırken, hal değişimi sırasında kütlenin ve tanecik yapısının değişmeyeceğinin, değişen şeyin taneciklerin kinetik enerjileri, hareketleri, aralarındaki çekim kuvveti ve tanecikler arası boşluklar olduğunun kavratılmasının önemini vurgulamıştır (Stavy, 1988).

Maddenin gaz hali ile ilgili kavram yanılgılarının bulunduğu başka bir araştırmada, öğrencilere sıvı haldeki su molekülleri verilerek buharlaşan sudaki moleküllerin görünümünü seçmeleri istenmiştir. Öğrencilerin çoğu hiçbir taneciğin çizilmediği seçeneği seçmişlerdir (Miller 2008).

Öğrencilere günlük hayatta karşılaştıkları olaylarla ilgili sorular sorulduğunda her zaman yaşanan şeyler olmasına rağmen, bu konularda da kavram yanılgılarının olduğu görülmektedir. Mesela öğrencilere içinde hava molekülleri bulunan balonun ısıtılınca genleşmesinin nedeni sorulduğunda, ilginç kavram yanılgılarının olduğu Erdem ve çalışma arkadaşları (2004) tarafından bulunmuştur. Fen bilgisi öğretmenliği 1. sınıf öğrencileri bunun nedenini açıklarken hava moleküllerinin sayısında artma, birim hacme düşen molekül sayısında artma, balonun esnekliğinde artma, havanın yoğunluğundaki artma şeklinde yanılgılı ifadeler kullanmışlardır.

Öğrencilerde sıvılar konusu ile ilgili kavram yanılgıları da bulunmaktadır. İlköğretim 4, 5 ve 6. sınıf öğrencilerinin bazıları madde sıvı halden gaz hale geçtiğinde, maddeyi oluşturan taneciklerin sayısının arttığını; bazı öğrenciler ise azaldığını ifade etmişlerdir. Aynı şekilde öğrencilerin bazıları moleküllerin büyüklüklerinin arttığını ya

da azaldığını ifade etmişlerdir (Özmen ve Kenan, 2007). Benzer sonuçlar başka araştırmalarda da elde edilmiştir (Griffiths & Preston, 1992; Lee et al., 1993).

Öğrencilerin çoğu katı halde maddenin tanecikleri arasında boşluk olmadığını, bazıları sıvı halde iken boşluk olmadığını bazıları ise gaz halinde tanecikler arasında az boşluk olduğunu düşünmektedir. Sonuçlar, öğrencilerin maddenin görülebilen makroskopik özelliklerini açıklamak için parçacıklı yapıyı kullanma düzeylerinin yetersiz olduğunu göstermiştir.

Öğrencilerin maddenin büyüklüğü, tanecikler arasındaki uzaklık, taneciklerin hızı ve taneciklerin sayısı gibi özelliklerin, maddenin bulunduğu hale bağlı olarak değiştiğini düşünmeleri de, araştırmada bulunan diğer kavram yanılgılarıdır (Özmen ve Kenan, 2007).