Maddenin parçacıklı yapısıyla ilgili hazırlanan Maddenin Parçacıklı Yapısı Testi’nin (MPYT) uygulanması için, öncelikle örneklem rastgele olarak belirlenmiştir. Örneklemin nasıl belirlendiği önceki bölümlerde örneklem seçiminde detaylı olarak açıklanmıştır. Örneklem seçimi yapıldıktan sonra, İl Milli Eğitim Müdürlüğü’nden gerekli izin alınmıştır. İzinler alındıktan sonra örneklemde isimleri belirtilen okullarda asıl uygulama yapılmıştır.
Uygulama 2009-2010 eğitim-öğretim yılının ikinci döneminde, rastgele seçilen Denizli’deki bir ilköğretim ve bir ortaöğretim okulunda yapılmıştır. Örneklemde toplam 485 öğrenci bulunmaktadır. Bu öğrencilerin 278 tanesi ilköğretim, 207 tanesi ise
ortaöğretim öğrencisidir. Uygulamada öğrencilere 20 soruluk Maddenin Parçacıklı Yapısını Değerlendirme Testi (MPYDT) ve 5 soruluk Maddenin Parçacıklı Yapısı Kavram Testinin (MPYKT) birleşiminden oluşturulan toplam 25 soruluk Maddenin Parçacıklı Yapısı Testi (MPYT)’ni cevaplamaları için bir ders süresi (40 dakika) zaman verilmiştir. Ayrıca Mantıksal Düşünme Yeteneği Testi’ni cevaplamaları içinde bir ders süresi (40 dakika) zaman verilmiştir. Test öncesinde öğrencilere testi nasıl cevaplamaları gerektiği açıklanmıştır. Öğrencilerin testi cevaplamaları sırasında araştırmacı tüm sınıflarda hazır bulunmuştur. Ayrıca testin uygulanması sırasında her sınıfta o sınıfın ders öğretmeni de bulunmuştur. Öğretmenler testin uygulanmasından önce öğrencilerin testi dikkatli bir şekilde ve bireysel olarak cevaplamaları gerektiğini söylemişler ve gerekli uyarıları yapmışlardır. Aynı zamanda test bitene kadar sınıfta bulunarak gözetmenlik te yapmışlardır. Öğrenciler testi bitirdikten sonra test formları toplanmıştır. Testin asıl uygulaması yapıldıktan sonra öğrencilerin verdikleri cevaplar incelenmiş ve gerekli analizler yapılmıştır. Değerlendirme sonunda öğrencilerin testte verdikleri cevaplarda, maddenin parçacıklı yapısıyla ilgili kavram yanılgılarının bulunup bulunmadığı belirlenmiştir.
Testler uygulandıktan sonra Merkez İlköğretim Okulu’nun 4., 5., 6., 7. ve 8. sınıfları arasından rastgele seçilen birer şubesine olmak üzere toplam 166 öğrencide söz konusu problem yeniden ele alınmıştır. Bu öğrenci grubuna, MPYT uygulandıktan hemen sonra, araştırmacı tarafından iki ders saati süresince maddenin parçacıklı yapısı ile ilgili, bilgisayar animasyonlarının yanı sıra MPYKT’nin ölçtüğü kavramlara yönelik modellemeye dayalı etkinlikler yapılarak, örnek bir ders sunulmuştur. Söz konusu etkinlikler uygulanmadan önce, öğrencilere dersin nasıl işleneceği hakkında bilgi verilmiş, konu işlenirken akıllarına gelen her türlü soruyu çekinmeden sormaları ve kendilerine ilginç gelen durumlarda fikirlerini söylemeleri istenmiştir. Hemen ardından öğrencilere MPYKT’de hangi maddelerle ilgili soruların olduğu sorularak, bu maddeler tekrarlatılmıştır. Daha sonra öğrenciler, bu etkinliklerin uygulandığı her sınıfta oturdukları yerden mümkün olduğunca uzaklaştırılmayacak şekilde yaklaşık beşer kişilik beş gruba ayrılarak, araştırmacı tarafından getirilen kömür, iğne, naftalin, civa, beyaz, siyah, mavi ve sarı renkte boncuklar, mum, deney tüpü ve çekiç gibi maddeler sıranın üzerine konulmuştur. Bu maddeler öğrencilerin oldukça fazla ilgisini çekmiş ve çeşitli sorular sormaya başlamışlardır. Böylece öğrencilerde konuyla ilgili merak uyandırılmıştır.
Öğrencilerden ilk olarak, çevrelerinden madde olarak bildikleri şeyler hakkında birkaç örnek vermeleri istenmiştir. Çoğu hiç zorlanmadan kağıt, kalem, silgi, ağaç vb. örnekleri sıralamışlardır. Daha sonra öğrencilere birinci soruda yer alan kömür maddesi gösterilerek kömürü meydana getiren yapının ne olduğu sorulmuştur. Bir iki kişi buna “atom” yanıtını verirken, diğerlerinin bu soruya kayıtsız kaldığı görülmüştür. Öğrencilere kömürün karbon atomlarından meydana geldiği söylenerek soruda kendilerinden istenen şeyin ne olduğu sorulduğunda birkaç öğrenci “kömüre çekiçle vurulduğunda ne olur?” şeklinde soruyu ifade etmişlerdir. Öğrencilere soruyu yanlış anladıkları söylenmiş ve sorunun “kömüre çekiçle vurulduğunda içerisindeki bir tane karbon atomunun son durumu ne olur?” şeklinde olduğu yinelenmiştir. Bu durum öğrencilerin soruları tam olarak okumadan, kendilerinden ne istendiğini tam olarak anlamadan cevaplandırdıklarını göstermektedir. Daha sonra kömüre çekiçle vurulmuş ve öğrencilere ne gözlemledikleri sorulduğunda “kömürün parçalandığını” söylemişlerdir.
Onlardan, hayal güçlerini zorlamaları ve bir kömür taneciğini çok defa parçalamaları istendiğinde birçoğu, kömürü toz haline getirebileceklerini ancak daha fazlasını yapamayacaklarını, çünkü göremeyeceklerini ifade etmişlerdir. Onlara toz parçalarını bölmeye devam edip ne görmeyi bekledikleri sorulduğunda bir kısmı “atom” derken bir kısmının da bu konu hakkında hiçbir fikrinin olmadığı ve şüpheli bir tavır sergiledikleri görülmüştür.
Daha sonra kömür gibi katı bir maddedeki karbon atomlarını ifade etmesi açısından, siyah boncuklar bir tabağa konulmuş ve öğrencilere, boncuklara çekiçle vurulduğunda ne gözlemledikleri sorulduğunda çoğu, boncukların yerlerinin değiştiğini söylemiştir. “Kömür içerisindeki bir tane karbon atomuna bir şey oldu mu?” diye sorulduğunda ise çoğu öğrenci, karbon atomunu ifade eden boncuğa bir şey olmadığını sadece yerinin değiştiğini ifade edebilmiştir.
Benzer şekilde öğrencilere testte yer alan ikinci soru “demirden yapılmış bir iğnede çok sayıda demir atomunun olduğu, toplu iğneye çekiçle vurulduğunda içerisindeki bir tane demir atomunun son durumunun verilen şekillerden hangisi olacağı?” tekrarlanmış ve iğneye çekiçle vurulmuştur. Öğrencilere “iğneye çekiçle vurduk, iğneyi meydana getiren bir tane demir atomunun son durumu ne olabilir?” diye
sorulduğunda birçoğu hiç düşünmeden “ezilir” yanıtını verirken, birçoğu da “iğnedeki demir atomuna hiçbir şey olmayacağı” cevabını vermiştir. Öğrencilerin iğne içindeki bir tane demir atomunun ezileceği cevabını vermelerinin sebebi onların, maddenin makroskopik boyutunda gerçekleşen olayları, mikroskopik boyuta da genellemelerinden ve maddeyi bütünsel yapısıyla algılamalarından kaynaklanmaktadır. Daha sonra öğrencilerden elimizdeki mavi boncukları iğnedeki demir atomları olarak düşünmeleri istenmiş, katı içinde sıkı sıkıya bağlı tanecikleri ifade etmesi açısından boncuklar bir tabağa konularak, bunlara çekiçle vurmaları söylenmiştir. Gruptaki öğrencilerin hemen hepsine bu olay tekrarlatılmış ve demir atomunu temsil eden boncuğun son durumunun ne olduğu sorulduğunda hepsi boncuğun yerinin değiştiğini, fakat boncuğa bir şey olmadığını ifade edebilmiştir.
Üçüncü soruda öğrencilere, “katı naftalin tüp içerisine konulup, mum alevinde eritilerek sıvılaştırıldığında, içindeki bir tane naftalin molekülünün son durumunun ne olacağı?” sorulmuştur. Naftalin, araştırmacı tarafından öğrencilere gösterilerek “bu maddenin adı nedir, nerelerde kullanılır?” şeklinde bir soru sorulmuş, çoğu bu maddenin naftalin olduğunu ve annelerinin bunu yünlü giysilerin ve halıların içine koyduğunu söylemişlerdir. Bazı öğrencilerin özellikle 4. ve 5. sınıf öğrencilerinin ise naftalin kelimesini ilk defa duydukları görülmüştür. Naftalinin güveleri uzaklaştırdığı için, yünlü giysileri ve halıları koruma amacı ile kullanıldığı öğrencilere anlatılmıştır. Öğrencilerden soruyu tekrarlayarak cevaplandırmaları istendiğinde bir kısmı soruya “naftalin eridiğinde içindeki bir tane naftalin molekülüne hiçbir şey olmaz sadece molekülün yeri değişir” şeklinde cevap verirken, büyük bir kısmı ise ısrarla “naftalin molekülünün eriyeceğini” söylemişlerdir.
Öğrencilere sıvılaşan maddede moleküllerin nasıl görüneceği sorulduğunda, çoğu bu konuda bir fikrinin olmadığını söylerken, bir kısmı da eriyen maddenin, bulunduğu kabın şeklini alacağı dolayısıyla moleküllerin de kabın şeklini alacağını söyledikleri görülmüştür. Öğrencilerin katıların nasıl sıvılaştığını anlayabilmesi için, enerji kavramını bilmeleri gerekmektedir. Onlara enerjinin ne olduğu, ne işe yaradığı sorulduğunda çoğu “işlerimizi, hareketlerimizi yapmamız için gerekli olan şey” olarak enerjiyi tarif etmişlerdir. Daha sonra öğrencilere çeşitli örnekler verilerek, enerjinin hareketle bağlantısı açıklanmış ve enerji türlerinden bahsedilmiştir. Onlara, maddeyi oluşturan taneciklerin bir enerjisinin olduğu, katıyı oluşturan taneciklerde bu enerjinin
çok az olmasından dolayı taneciklerin bulundukları yerde titreştikleri, katı maddeler ısı enerjisi alarak sıvılaştırıldıklarında enerji artışından dolayı, taneciklerin hareketlendiği ve birbirlerine temas ederek, birbirleri arasından kayarak hareket ettikleri, gaz taneciklerinin enerjilerinin katı ve sıvıya göre daha fazla olmasından dolayı birbirlerinden uzakta ve bağımsız hareket ettikleri çeşitli örnekler verilerek anlatılmıştır. Daha sonra öğrencilere katı, sıvı ve gaz taneciklerinin karşılaştırması yapılarak; gaz moleküllerinin yüksek enerjili olmasından dolayı çok hareketli olduğu, sıvı moleküllerinin daha az enerjili olmasından dolayı az hareketli olduğu, katı moleküllerinin ise gaz ve sıvıya göre çok daha az enerjili olmasından dolayı bulundukları yerde titreşim yaptıkları vurgulanmıştır. Bu vurgulama yapıldıktan sonra, üçüncü soruda katı naftalinin sıvılaşması esnasında naftalin molekülleri arasındaki boşluğun bir miktar artacağı, moleküllerin şeklinde ve yapısında hiçbir değişiklik olmayacağı öğrencilere anlatılarak ve boncuklar arasındaki mesafe arttırılarak, onların da bu olayı tekrar etmeleri sağlanmıştır.
Bu olaylar açıklandıktan sonra, öğrencilere dördüncü sorudaki “havanın oksijen ve azot gazlarının bir karışımı olduğu, havada hızla giden bir uçağın havadaki bir tane azot molekülüne diğer moleküllerle birlikte çarptığında ne olacağı?” sorulduğunda, öğrencilerin hemen hepsi “azot molekülüne hiçbir şey olmaz, sadece havadaki yeri değişir” diyebilmişlerdir. Yine aynı olay mavi ve sarı renkli boncuklarla canlandırılarak, mavi boncuklar azot molekülünü, sarı boncuklar oksijen molekülünü temsil edecek şekilde ve gazları temsil etmelerinden ötürü boncuklar birbirlerinden uzak olacak şekilde yerleştirilmiş, uçak olarak hayal edilmesi istenen bir cisim, temsili azot molekülüne çarptırılarak öğrencilere moleküle bir şey olmadığı sadece bulunduğu yerin değiştiği gösterilmiştir.
Beşinci soru için öğrencilere ne yaptıkları sorulduğunda bu sorunun onlara çok karışık geldiğini söylemişlerdir. Öğrencilere sorunun kendilerinden ne istediği açıklanarak, civanın –39°C’de katı, 25°C’de oda sıcaklığında sıvı, 357°C’de gaz halinde olduğu söylenmiştir. Araştırmacı tarafından getirilen civanın oda sıcaklığında olduğu için sıvı olduğu söylenerek, öğrencilere civanın nerelerde kullanıldığı sorulmuştur. Çoğu “termometre” cevabını hemen verebilmiştir. Öğrencilere katı civanın önce eritilerek sıvılaştırıldığını, sonra daha fazla ısıtılarak gaz haline getirildiği söylenerek,
katı civa içindeki bir tane civa atomunun, sıvı ve gaz civa içindeki son durumunun ne olduğu sorulduğunda, çoğu daha önceden öğrendiği bilgiler ışığında “civa atomuna hiçbir şey olmaz” cevabını verebilmiştir. Olay araştırmacı tarafından canlandırılarak katı civa içindeki bir tane civa atomunun sıvı ve gaz civa içindeki hali gösterilerek atomların sadece bulundukları yerlerin değiştiği, atomlara hiçbir şey olmadığı tekrarlanmıştır.
Öğrencilere modellemeye dayalı etkinlikler uygulandıktan sonra öğrenciler, soruların cevaplarının hangi şık, hangi şekil olduğunu sormuşlardır, fakat onlara soruların cevapları verilmemiş, öğrendikleri bilgiler ışığında cevapları kendilerinin bulmaları istenmiştir. Onbeş gün sonra aynı öğrenci gruplarına aynı test tekrar uygulanmıştır. Sonuçlara bakıldığında çoğu öğrencinin bu kavramları iyi anladıkları tespit edilmiştir.
Testte kullanılan soru durumlarına uygun modeller kullanılarak çeşitli aktivitelerin yapılması ve bu aktivitelere bizzat öğrencilerin kendilerinin de katılması hem daha eğlenceli olmuş hem de yazı tahtasına iki boyutlu olarak çizilerek anlatılan ve öğrencilerin yapısını, özelliklerini tam olarak öğrenemedikleri madde ve maddenin parçacıklı yapısını oluşturan atom ve molekül kavramlarının, daha iyi öğrenilmesini ve bu konudaki kavram yanılgılarının giderilmesini sağlamıştır.
Bir ders saati süresince araştırmacı tarafından ayrıntıları ile anlatılan modele dayalı etkinlikler yapılmış, ikinci ders saatinde ise üç boyutlu bilgisayar animasyonlarının kullanıldığı ders anlatımı yapılmıştır. Maddenin parçacıklı yapısı ile ilgili animasyonlar, meb vitamin internet adresinden yararlanılarak elde edilmiş, ayrıca internet ortamından farklı animasyonlar da kullanılmıştır. Atom ve moleküllerin üç boyutlu gösterimi, ders kitabındaki gösterimlerden daha çok ilgi çekmiş, öğrencilerin maddenin parçacıklı yapısı ile ilgili duyu organları ile algılanamayan kavramları anlamalarını kolaylaştırmıştır.