GAZĠ ÜNĠVERSĠTESĠ EĞĠTĠM BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
ORTAÖĞRETĠM FEN VE MATEMATĠK ALANLARI EĞĠTĠMĠ ANA BĠLĠM DALI
KĠMYA ÖĞRETMENLĠĞĠ BĠLĠM DALI
ORTAÖĞRETĠM 11. SINIF ÖĞRENCĠLERĠNĠN KĠMYASAL DENGE KONUSUNDAKĠ KAVRAM YANILGILARININ BELĠRLENMESĠ
YÜKSEKLĠSANS TEZĠ
Hazırlayan Tuncay ġATAY
Ankara Mart, 2010
GAZĠ ÜNĠVERSĠTESĠ EĞĠTĠM BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
ORTAÖĞRETĠM FEN VE MATEMATĠK ALANLARI EĞĠTĠMĠ ANA BĠLĠM DALI
KĠMYA ÖĞRETMENLĠĞĠ BĠLĠM DALI
ORTAÖĞRETĠM 11. SINIF ÖĞRENCĠLERĠNĠN KĠMYASAL DENGE KONUSUNDAKĠ KAVRAM YANILGILARININ BELĠRLENMESĠ
YÜKSEKLĠSANS TEZĠ
Tuncay ġATAY
DanıĢman: Prof. Dr. Mehmet Levent AKSU
Ankara Mart, 2010
Tuncay ġATAY’ın ORTAÖĞRETĠM 11. SINIF ÖĞRENCĠLERĠNĠN
KĠMYASAL DENGE KONUSUNDAKĠ KAVRAM YANILGILARININ
BELĠRLENMESĠ baĢlıklı tezi ………tarihinde, jürimiz tarafından Ortaöğretim Fen ve Matematik Alanları Eğitimi Ana Bilim Dalı/ Kimya Öğretmenliği Bilim Dalında Yüksek Lisans Tezi olarak kabul edilmiĢtir.
Adı Soyadı Ġmza
BaĢkan: Doç. Dr. Alev DOĞAN ... ... Üye (Tez DanıĢmanı): Prof. Dr. M. Levent AKSU ... ... Üye : Yrd. Doç. Dr. Nusret KAVAK ... ... Üye : ... ... Üye : ... ...
ÖN SÖZ
Yüksek Lisans Tezi olarak hazırladığım bu çalıĢmamda engin bilgisi ve tecrübesi ile bana her konuda rehberlik eden, destek olan, çalıĢma azmi ile örnek aldığım tez danıĢmanım ve değerli hocam Profesör Doktor Sayın Levent Aksu‟ya teĢekkür ederim.
Tez çalıĢmalarımın her aĢamasında bana yol gösteren, yanımda olan ve değerli zamanını bana ayırarak karĢılaĢtığım sorunlarda benden yardımlarını esirgemeyen, bilgi ve tecrübesini benimle paylaĢan çok değerli hocam, Yardımcı Doçent Doktor Sayın Nusret Kavak‟ a teĢekkür ederim.
50. Yıl Lisesinin Müdürü Sayın Halil Kılıç‟a müdür yardımcıları Sayın Halit Gökkaya‟ya ve M. Güray IĢıkan‟a, Kimya öğretmeni Veli BaĢar‟a tezimin hazırlanması sürecindeki yardım ve destekleri için teĢekkür ederim.
ġu an görev yapmakta olduğum Çankaya Anadolu Lisesi Müdürü Sayın Mustafa Özdemir‟e ve müdür yardımcılarına, ders programımın hazırlanması konusunda gösterdikleri anlayıĢtan dolayı teĢekkür ederim.
Bu tezi hazırlarken çalıĢmalarıma katılan 50. Yıl Lisesi 11-A sınıfı öğrencilerine, mülakat sorularıma verdikleri samimi cevaplardan ve gösterdikleri çabadan dolayı teĢekkür ederim.
Ayrıca her konuda ve her zaman beni destekleyen eĢim Meryem ġatay‟a, çocuklarıma ve manevi yardımlarını benden esirgemeyen dostlarıma teĢekkür ederim.
ÖZET
ORTAÖĞRETĠM 11. SINIF ÖĞRENCĠLERĠNĠN KĠMYASAL DENGE KONUSUNDAKĠ KAVRAM YANILGILARININ BELĠRLENMESĠ
ġATAY, Tuncay
Yüksek Lisans, Kimya Öğretmenliği Bilim Dalı Tez DanıĢmanı: Prof. Dr. Mehmet Levent AKSU
ġubat–2009, 71 sayfa
Bu araĢtırmanın amacı, ortaöğretim 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge konusundaki kavram yanılgılarını belirlemektir.
Nitel araĢtırma modeline göre tasarlanan bu araĢtırmada, olaylar, durumlar, tecrübeler veya kavramlar hakkında bireylerin düĢüncelerinin derinlemesine incelenmesi olarak tanımlanan fenomenoloji üzerine odaklanılmıĢtır. 2009 – 2010 eğitim öğretim yılı güz döneminde Ankara ili 50. Yıl Lisesi 11. sınıf öğrencileri (N= 6) ile yürütülen araĢtırmada veriler yarı yapılandırılmıĢ görüĢme tekniği ile toplanmıĢtır. Cihaza (teyp) kaydedilmiĢ görüĢmeler daha sora araĢtırmacı tarafından aynen yazıya dökülmüĢ ve çözümleri yapılmıĢtır. Bunun için yarı yapılandırılmıĢ mülakat için hazırlanan sorular çerçevesinde konuĢmalar kodlanmıĢ ve benzer içeriktekiler aynı tema altında toplanarak yorumlanmıĢtır.
AraĢtırmadan elde edilen bulgulara göre ortaöğretim 11. Sınıf öğrencileri kimyasal denge ve kimyasal denge ile iliĢkili kavramlar hakkında pek çok kavram yanılgısına sahiptir. Bu kavram yanılgılarının çoğu alan yazında yer almasına karĢın bazıları ilk defa bu çalıĢmada tespit edilmiĢtir. Bu yönüyle bu çalıĢma orijinal bir çalıĢmadır. Ayrıca çalıĢmada öğrencilerin akademik baĢarı düzeyi ve cinsiyeti ile sahip oldukları kavram yanılgıları arasında herhangi bir iliĢkinin olmadığı tespit edilmiĢtir. Bu bulgular ıĢığında kimya öğretmenlerine, kitap yazarlarına ve ileride yapılabilecek bilimsel araĢtırmalara dair öneriler sunulmuĢtur.
Anahtar Kelimeler: Kavram yanılgısı, kimyasal denge, görüĢme tekniği, fenomenoloji
ABSTRACT
DETERMINATION OF THE MISCONCEPTIONS OF SECONDARY EDUCATION 11TH GRADE STUDENTS RELATĠNG TO CHEMICAL EQUILIBRIUM
ġATAY, Tuncay
MS Thesis, Departement of Chemistry Educatıon Adviser: Prof. Dr. Mehmet Levent AKSU
February–2009, 71 pages
The target of this research is the determination of the misconceptions of secondary education 11th grade students related to the chemical equilibrium .
This study .which was designed in accordance to the qualitative research model, focuses the phenomology described as the in-depth investigation of the thoughts of the individual about the events, experiences and concepts. The data of the study carried out, on the 11th year students of (N= 6) Ankara 50 Yıl high school in 2009 – 2010 academic year, were collected by the use of semi structured interview technique. The interviews were video taped and then converted into written format and analyzed by the researcher. The questions were coded in accordance with the semi structured interview technique and the similar questions were compiled under the same theme.
The data obtained revealed that the 11 grade students have so any misconceptions related to chemical equilibrium. Although most of these misconceptions were frequently reported in the literature some of them are entirely new. The study is original in this respect. The study also showed that there was no relation between the misconception of the students and their gender or academic success. In the light of these findings there were various proposals made for the text book authors and the researchers who may wish to investigate the same topic.
Key words: Misconceptions, chemical equilibrium, interview technique, phenomology.
ĠÇĠNDEKĠLER
Sayfa JÜRĠ ÜYELERĠNĠN ĠMZA SAYFASI ... ÖN SÖZ ... ÖZET ... ABSTRACT ... 1. GĠRĠġ ... 1 1.1. Problem ... 5 1.2. ÇalıĢmanın Amacı ... 5 1.3. ÇalıĢmanın Önemi... 5 1.4. AraĢtırmanın Varsayımları ... 6 1.5. AraĢtırmanın Sınırlılıkları ... 6 1.6. Tanımlar ... 7 2. ĠLGĠLĠ ARAġTIRMALAR ... 8
2.1. Kimya Öğrenimi ve Öğretimi ... 7
2.2. Kavram Yanılgıları ... 10
2.3. Kimya Konularıyla Ġlgili Kavram Yanılgıları ... 13
2.4. Kimyasal Denge ile Ġlgili Kavram Yanılgıları ... 22
3. YÖNTEM ... 39
3.1. AraĢtırmanın Modeli ... 39
3.2. AraĢtırmanın ÇalıĢma Grubu ... 39
3.3. AraĢtırma Verilerinin Toplanması ve Analizi ... 40
4. BULGULAR ve YORUM ... 42
4.1. Öğrencilerle Yapılan GörüĢmeler ... 42
5. SONUÇ ve ÖNERĠLER ... 60
Sonuç ... 60
Öneriler ... 64
GĠRĠġ
Fen, yaĢadığımız dünyayı anlamak için izlenen sistemli bir yoldur. Fen, gözlem ve deneylere dayanan veri temeli açıklamalarda sınırlıdır.
Fen, günlük hayatın bir parçasıdır. Fen kavramı, kısaca doğayı, olay ve olguları sistemli bir Ģekilde incelemek ve bu incelemeler sonucunda henüz gözlenmiĢ olayları kestirme gayreti olarak tanımlanmaktadır.
Ġnsanlar hangi yaĢta olurlarsa olsunlar içinde yaĢadıkları dünyayı yöneten fen prensiplerini öğrenmek isterler. Fen eğitimi, günümüzde hayatı kolaylaĢtırmak ve anlamak, problemlere çözüm üretebilmek amacıyla tüm bireylerin fen okuryazarı olması yönünde verilen eğitim olarak tanımlanabilir.
Fen eğitiminin amacı insanları geçersiz inançlardan ve yanlıĢ bilgilerden kurtarmak, insanlara doğruluğu kanıtlanmıĢ bilgiler kazandırmaktır.
Fen bilimlerinin bir alt disiplini olan kimya, maddelerin yapısını, bileĢimini, özelliklerini ve uğradıkları değiĢikliklerini inceleyen bilim dalıdır. Kimya öğrenimini görenlerin ya da kimyayla uğraĢanların iki temel amaçları vardır. Ġlk amaçları, dünyadaki ve evrendeki bütün maddelerin yapısını, özeliklerini ve davranıĢlarını keĢfetmektir. Ġkinci amaçları ise, doğada bulunan maddelerden, bilim adamlarının ilgilendikleri ya da genel olarak yararlanılabilecek yeni maddeler elde edebilmenin yollarını araĢtırmaktır.
Kimyacılar, çalıĢmalarını deneyler yaparak yürütürler, bu deneylerden elde ettikleri sonuçlardan yararlanarak genel yasalar oluĢtururlar, ayrıca kuram ve varsayımlarını(gözlemlerin geçici açıklamalarını)kanıtlamaya çalıĢırlar. Örneğin sirkeye kabartma tozu karıĢtırıldığında köpürerek fokurdar ve gaz çıkıĢı olur. ĠĢte kimya bilimi, bu olayın neden oluĢtuğunu açıklar.
Ġnsanlar çok eskilerden baĢlayarak odunun yanıp küle dönüĢtüğünde nelerin olup bittiğini ya da demirin havada niçin paslandığını merak etmiĢlerdir. BaĢtan beri kimyacıların sorduğu soru hep Ģu olmuĢtur;"Bir madde nasıl olup da tamamen farklı bir maddeye dönüĢmektedir?"
Bu gün kimyacılar doğada bulunmayan yeni maddeler elde etmek için sürekli deneyler yapıyorlar ve günlük kullanım için yeni maddeler elde ediyorlar. Hepsi de günlük yaĢamımızda önemli rol oynayan yapay(yani insanlarca üretilmiĢ)elyaflar, deterjanlar, plastik gereçler, kimyasal gübreler, tarım ilaçları, pek çok besin maddesi, ilaçlar, geliĢtirilmiĢ ve dayanıklılıkları artırılmıĢ metaller, aydınlatma ısıtma ve fotoğrafçılık gereçleri kimyacıların bu tür çalıĢmaları sonucunda ortaya koydukları ürünlerin yalnızca bir kaçıdır.
Kimya, içerisinde çok sayıda soyut kavramları olan bir alandır. Öğrencilerin soyut kavramları zihinlerinde canlandırıp öğrenmesi ise özellikle küçük yaĢlarda zordur. Bu nedenle öğrencilerin öğrenme zorluğu çektiği konuları belirlemek amacıyla çok sayıda çalıĢma yapılmıĢtır.
Kimya öğretimi ile ilgili olarak da çeĢitli ülkelerde yapılan araĢtırmalar bazı öğrencilerin kimyayı öğrenmemesinin ana sebepleri olarak aĢağıdaki bulguları ortaya koymaktadır.
1)Öğrencilerin, maddenin tanecikleri olan atom, iyon ve molekül adlarını bilmesine rağmen, bu adları duydukları zaman zihinlerinde hiçbir imaj oluĢturamamaları,
2)Enerji, ısı ve sıcaklık kavramları doğru algılanmadığı için, maddede enerji ile olan değiĢmelerin doğru yorumlanamaması,
3)Kimyasal bağın günlük hayatta iki Ģeyi birbirine bağlamak için kullanılan fiziksel bağlar gibi düĢünülmesi,
4)Kimya ile günlük hayatın ve çevrenin bağın kurulmaması, 5)Kimyasal reaksiyonun çekirdek tepkimesi ile aynı algılanması,
6)Geri dönüĢümlü değiĢimlerin fiziksel, geri dönüĢümlü olmayan değiĢimlerin ise kimyasal değiĢme olarak öğrenilmesi,
7)Çekirdek tepkimelerinde açığa çıkan enerjinin anlaĢılmaması,
8)Yarılanma süresi ile reaksiyon hızının karĢılaĢtırılmasında sıcaklık, basınç vb. etkilerin yorumlanamaması,
9)Maddenin elektriksel yapısı hakkında bir imaja sahip olunmaması,
10)Maddenin tanecikli, boĢluklu ve hareketli bir yapıya sahip olmasının tam anlaĢılmaması,
11)Çözeltilerin homojen karıĢım olduğunu kabul eden öğrencilerin gaz karıĢımlarının homojen olmaması gerektiğini düĢünmeleri.
Yukarıda verilenler ve diğer araĢtırma sonuçları, öğrencilerin maddeyi günlük hayatta gördükleri gibi onun bütünsel yapısıyla algıladıkları sonucunu ortaya koymaktadır.
Fen eğitimi literatürü incelenecek olursa kavram yanılgısı terimi yerine, yanlıĢ kavrama, yanlıĢ anlama, alternatif kavrama, çocuk bilimi, ham inanıĢlar gibi pek çok farklı terim kullanıldığı görülebilir. Bu terimler arasında bazı farklılıklar olmakla birlikte genel olarak hepsi bir kavramın bilim insanlarınca kabul edilen tanımlamalarından farklı bir Ģekilde öğrenilmesi olarak tanımlanır. Bu çalıĢmada kavram yanılgısı terimi, fen bilimleri ile ilgili olan yukarıda bahsi geçen bütün terimleri temsil etmektedir.
Birçok ülkenin öğretim kurumlarında fen öğretimi ile ilgili problemlerin çözümü konusunda araĢtırmalar yapılmaktadır. Kimya ile ilgili kavram yanılgıları konusundaki araĢtırmalar genellikle son 20 yılda yoğunlaĢmıĢtır. Fizik ve biyoloji ile ilgili kavram yanılgıları ise çok yoğun olarak incelenmiĢtir. AraĢtırmalar, çoğu insanın doğa hakkındaki çeĢitli kavram yanılgılarına sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Okullarda verilen öğretmen merkezli öğretimle bu kavram yanılgılarının ortadan kaldırılması mümkün olmamaktadır.
Pfundt ve Duit, kavram yanılgıları ile ilgili olarak yaptıkları derlemede çalıĢmaların büyük çoğunluğunun fizik kavramları ile ilgili olduğunu, kimya kavramlarıyla ilgili çalıĢmaların ise ancak %10'lar civarında bulunduğunu belirtmiĢlerdir. Dolayısıyla kimya kavramlarıyla ilgili kavram yanılgılarının araĢtırılması önemlidir.
Kimya kavramlarıyla ilgili kavram yanılgısı belirleme çalıĢmaları incelendiğinde öğrencilerin en fazla kimyasal denge, mol, reaksiyon hesaplamaları ve yükseltgenme-indirgenme konularında zorlandıkları, bunlar içerisinde kimyasal denge konusundaki yanlıĢ anlamaların oldukça yüksek olduğu görülebilir. Dolayısıyla kimyasal denge konusu, kimya konuları arasında anlaĢılması en zor olan konulardan biridir. Bunun iki sebebi vardır: Birincisi konunun soyut olması, ikincisi ise günlük hayatta kullanılan bazı terimlerin burada farklı manalarda kullanılmalarıdır (Finley et al. , 1982;Huddle ve Pillay, 1996;Wheeler ve Kass, 1978;Niaz, 1995).
Öğrenciler, konuyu öğrenmeden önce geliĢtirdikleri statik''denge''kavramı ile kimya konuları içinde yer alan dinamik''kimyasal denge''kavramı arasında bocalamaktadırlar(Maskill, 1989;Gussarsky ve Gorodetsky, 1990). Öğrencilerin denge ile ilgili ön-algılamaları günlük hayatlarında karĢılaĢtıkları tahteravalli, bisiklete binme
veya çift kefeli teraziler gibi fiziksel dengelerle, ''dengeli konuĢma'', ''dengeli davranıĢ''gibi ''denge''kelimesinin günlük yaĢamda farklı anlamlarda kullanılmasından kaynaklanmaktadır. Bu kavramlarda da genel olarak çift taraflılık, iki tarafın eĢitliği ve statiklik vardır(Gussarsky ve Gorodetsky, 1990;Banerjee-a, 1991).
Kimyasal denge tepkimeleri yaĢam ve endüstriyel üretim için oldukça yararlı tepkimelerdir. Ġnsanlardaki hemoglobin-O2 ve hemoglobin-CO tepkimeleri buna örnek
gösterilebilir. Akciğerlerden hücrelere oksijen taĢınması, kandaki hemoglobinle gerçekleĢtirilir. Akciğerlerde hemoglobin(HHb), HHb + O2 HHbO2 denge
tepkimesiyle oksihemoglobine dönüĢür. HHbO2 vücudun muhtelif bölgelerine taĢınır.
Oksijen deriĢiminin düĢük olduğu dokularda HHbO2 parçalanır (Le Chatelier Prensibi)
ve oksijen açığa çıkarak vücut için gerekli olan oksijen temin edilmiĢ olur. Akciğerde oksijenin yanında CO ve NO gibi moleküller varsa, HHb bu moleküllere;
HHb + CO HHbCO
Denge tepkimesiyle oksijenden 200 kere daha kuvvetle bağlanarak oksijenin taĢınmasını engeller. Çünkü [HHb][CO] [HHbCO] K >> ] 2 [HHb][O ] 2 [HHbO K dır.
Sanayide de kimyasal dengeden çok yararlanılmaktadır. Örneğin, karboksilik asitlerin esterleri ticari olarak bir denge tepkimesi ile elde edilir. Bütanol ile asetik asitin esterleĢmesinde, % 67 esterleĢme gerçekleĢtiğinde dengeye ulaĢılır.
CH3COOH + C4H9OH CH3COOC4H9 + H2O
Sülfürik asit veya sülfonik asit gruplarını içeren polistren reçine kullanılmak suretiyle ortamdan su çekilir ve tepkime bu sayede tamamlanır(Mickey, 1981).
Lise öğrencilerinin kimyasal denge konusunu erken bir aĢamada ve tam olarak kavramaları daha sonraki yıllarda kimyanın diğer konu ve kavramlarını öğrenmelerine yardımcı olmaktadır. Kimyasal denge ile ilgili kavramların anlaĢılmaması veya yanlıĢ anlaĢılması konuyla bağıntılı diğer konuların anlaĢılmasını da olumsuz yönde etkilemekte ve baĢarıyı azaltmaktadır. Bu nedenle konu ile ilgili yanlıĢ anlamaların tespit edilmesi ve ortadan kaldırılması yollarının aranması kimya eğitiminin geliĢmesi ve öğrenci baĢarılarının yükselmesi açısından son derece önemlidir.
1.1. Problem
Ortaöğretim 11. sınıf öğrencileri kimyasal denge konusunda kavram yanılgısına sahip midir?
1.1.1. Alt Problemler
1. Farklı baĢarı düzeyindeki ortaöğretim 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge konusundaki kavram yanılgıları arasında benzerlik var mıdır?
2. Farklı cinsiyetteki ortaöğretim 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge konusundaki kavram yanılgıları arasında benzerlik var mıdır?
3. Ortaöğretim 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge konusundaki kavram yanılgılarını sınıflandırmak mümkün müdür?
1.2. ÇalıĢmanın Amacı
Bu çalıĢmanın amacı ortaöğretim 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge konusundaki kavram yanılgılarını belirleyerek bu kavram yanılgılarının olası sebeplerini araĢtırmaktır. Bu sayede kimyasal denge konusu öğretilirken dikkat edilmesi gereken hususlar belirlenecektir.
1.3. ÇalıĢmanın Önemi
Öğrencilerde kavram yanılgısı oluĢmasının pek çok nedeni vardır. Öğrencilerin ön bilgisi, mikroskobik düzeyde olan olayları açıklayabilmek için makroskobik düzeyde olan olaylardan faydalanma, kitaplar, öğretmenler ve konuĢma dili bunlardan bazılarıdır. Dolayısıyla herhangi bir konuda öğrencilerin kavram yanılgıları araĢtırılmıĢ olsa dahi baĢka bir örneklemde aynı çalıĢma yapıldığında farklı kavram yanılgıları tespit
edilebilmektedir. Bu nedenle kimyasal denge konusundaki kavram yanılgılarının farklı örneklem gruplarında araĢtırılması önemlidir.
Kimyasal denge konusu, kimyanın öğrenilmesi en zor konularından biridir. Eğer kimyasal denge konusu öğretilirken öğrencilerin olası kavram yanılgıları dikkate alınmaz ise öğrenciler zihinlerinde kimyasal dengeyi yanlıĢ yapılandırabilir. Bu nedenle öğrencilerin kimyasal denge konusundaki kavram yanılgılarının tespit edilmesi önemlidir. Tespit edilen kavram yanılgıları dikkate alınarak ders kitapları yeniden düzenlenebilir. Ayrıca kavram yanılgılarını ortadan kaldırmak için kavramsal değiĢim metinleri hazırlanabilir.
Kimyasal denge konusunda farklı yaĢ gruplarındaki öğrencilerle yapılmıĢ pek çok çalıĢma vardır. Ancak bu çalıĢmaların çoğu literatürde belirlenmiĢ olan kavram yanılgılarının sıklığını belirlemeye odaklanmıĢ durumdadır.
Öğrencilerdeki kavram yanılgılarını belirlemede önerilen yöntemlerden biri görüĢme yöntemidir. GörüĢme yöntemi, zaman alıcı ve zahmetli bir iĢtir. Ancak öğrencilerin fikirlerini derinlemesine inceleme fırsatı verdiğinden kavram yanılgılarını belirlemede araĢtırmacılar tarafından Ģiddetle tavsiye edilmektedir. Bu çalıĢmada ortaöğretim 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge konusundaki kavram yanılgıları görüĢme yöntemiyle tespit edilecek ve ayrıca bu kavram yanılgılarının olası sebepleri incelenecektir. Bu yönüyle araĢtırma orijinal bir çalımadır.
1.4. AraĢtırmanın Varsayımları
Bu araĢtırmada;
1. Öğrencilerin araĢtırmaya gönüllü olarak katıldıkları
2. GörüĢmelerde öğrencilerin samimi ve içten cevap verdikleri
3. GörüĢlerine baĢvurulan kiĢilerin alanlarında uzman oldukları varsayılmıĢtır.
1.5. AraĢtırmanın Sınırlılıkları
Bu araĢtırma;
1. Ortaöğretim 11. sınıfta öğrenim gören 6 öğrenciden görüĢme yöntemiyle elde edilen verilerle,
2. GörüĢme yapılan öğrencilerin ders notlarının ve yazılı kâğıtlarının analizinden elde edilen verilerle sınırlıdır.
1.6. Tanımlar
Kavram yanılgısı: bireylerin herhangi bir konuda o konunun uzmanlarından farklı olarak düĢünmesi
Kimyasal denge: tersinir bir reaksiyon için kapalı bir sistemde ileri yöndeki reaksiyon hızının geri yöndeki reaksiyon hızına eĢit olması
2. ĠLGĠLĠ ARAġTIRMALAR
Bu bölümde kimya öğrenimi ve öğretimi, kimya öğrenimindeki engeller, kavram yanılgıları, kimyasal denge ile ilgili kavram yanılgıları ele alınmıĢtır.
2.1. Kimya Öğrenimi ve Öğretimi
Kimya evrendeki bütün maddelerin doğasını ve davranıĢlarını inceleyen ve böylelikle elde edilen bilgileri insanlığın ihtiyaçlarının karĢılanması, huzuru ve mutluluğu için kullanan bir bilim dalıdır. (Atasoy, 2000)
Kimya ve kimyasal teknolojilerinin toplumların geliĢimine sağladığı katkılar sayılamayacak kadar çoktur. Günlük yaĢantımızda sıkça kullandığımız sabun, ilaçlar, boyalar, plastikler, kumaĢlar, piller, kimya biliminin bize sağladığı kolaylıklardır. Bu nedenle kimyanın ve kimya eğitiminin önemi gittikçe artmaktadır.
Fen eğitimi yeni nesilleri araĢtırmacı bir ruhla yetiĢtirmeyi amaçlar ( Ayas ve baĢk. , 1977 ). Böylece, teknolojinin geliĢtirilmesi aĢamasında ve endüstride, ihtiyaç duyulan elemanlar yetiĢtirilecek ve kalkınma hızlanacaktır.
Bireylerin kendi yaĢantılarını etkileyen olayların okulda öğrendikleri bilgilerle iliĢkisini kavramaları, onların bilimsel okuryazar olmalarına büyük ölçüde katkı sağlayacağı bir gerçektir. Okullarda bu iliĢki kurulamazsa teknolojinin egemen olduğu günümüzde, bireyler daha kolay bir yaĢantı için gerekli bilgi ve becerileri kazanamazlar.
Ġlköğretim fen bilgisinden sonra, öğrenciler kimya, fizik ve biyoloji derslerini lisede okurlar. Lisede veya liseden sonra öğrenimlerine sosyal bilimlerde devam etmeleri veya doğrudan hayata atılmaları nedeniyle, fen bilgisi öğrenimine devam etme Ģansları kalmayacağından, lisede kimya, fizik ve biyoloji öğretimi çok önemlidir. Bu nedenle bilimsel okuryazarlığı bütün topluma yaymak için ilköğretimde çok basitçe değinilen kimya kavramları, ortaöğretimde etkili bir Ģekilde verilerek bütünlük sağlanmalıdır. Kimyanın liselerde öğretilmesinin bir baĢka önemli noktası ise, kimyada lisans eğitimi yapacak olan gençlere iyi bir temel sağlamaktadır.
Ortaöğretim, bilimselliğin bilinçli bir Ģekilde kazanılabileceği ilk aĢamadır. Kimya gibi fen dersleri ise bu süreçte kullanılabilecek alanlardan birisidir. Çünkü bu alanların geliĢmesinde en önemli kaynak bilimsel yöntemlerdir. Fen bilimi ve bilimsel yöntemleri algılayan bireyler, hem bireysel kalkınmalarını kolaylaĢtırır ve hem de toplumun kalkınmasına daha fazla katkıda bulunurlar.
Kimya öğrenciler için daha çok soyut kavramların yer aldığı ve bunların birbirleriyle iliĢkilerini inceleyen bir bilim dalıdır. Kimyada birçok kavram soyut olmasına rağmen bilindiği gibi okullarda kimya konuları anlatılırken kavramsal içeriğinden çok matematiksel iĢlem kısmı üzerinde durulmakta ve kimya bilgisi genelde problem çözme yeteneği ile ölçülmektedir. Sonuçta öğrencilerin kimyayı matematiğin bir dalıymıĢ gibi algılamalarına neden olmaktadır. Bu durumda öğrenciler kimya ile ilgili kavramlara dair doğru imajları oluĢturmadan ve tam olarak kavrayamadan problem çözme yeteneğini kullanarak geleneksel soruları çözebilmektedir. Barbara Sawrey bütün bu sonuçların ıĢığında literatürde eğitimle ilgili yapılması gereken birkaç önemli noktaya dikkat çekmiĢtir. Yazara göre sonuçların bu nedenle farklı olmasının nedenlerinden biri öğrencilerin gerek okulda verilen eğitimle gerekse kullandıkları kitaplarla problem çözmeye yönlendiriliyor olmasındandır. Sawrey kitapların problem çözme yeteneklerini geliĢtirmeye yönelik hazırlanıyor olmasının çocukların kimyaya bakıĢ açısını da bu yönde geliĢtirmelerine neden olduğu Ģeklinde yorum yapmıĢtır. Bu nedenle eğitimcilerin ve kitap yazarlarının kimyanın nitel ya da nicel yönlerinden herhangi birini feda etmeksizin kimya eğitimi vermelerinin ve bu yöndeki çalıĢmaların desteklenmesi gerektiğini ifade etmiĢtir. Çünkü kimya hem mikro hem makro hem de matematiksel yönü olan bir bilim dalıdır. Doğal olarak üç yönünün de öğrencilere kavratılması ve bunlar arası iliĢkileri kurmalarının sağlanması çok önemlidir. (Yeğindemir, 2000)
2.1.1. Kimya Öğrenimindeki Engeller
Kimya sınıflarında öğrenciler bilgiyi ne Ģekilde ve nasıl oluĢtururlar sorusu kimya eğitimcileri ve öğretmenleri için önemlidir. Bu bağlamda eğitimciler öğrencilerin zihinsel yapısı ile ilgilenirler. Zihinsel yapı, „„öğrencilerin uzun süreli hafızalarında kavramların birbirleriyle iliĢkilerini ve organizasyonlarını gösteren varsayımsal bir yapıdır‟‟(Tsai, 2001 ). BiliĢsel öğrenme modeline göre, öğretim esnasında öğrenciler
tecrübelerine, tutumlarına ve ön bilgilerine dayanarak kendilerine özgü zihinsel yapılarını oluĢtururlar. Öğrenciler sunulan bilgiyi alır, beyin bilgiyi seçer ve yorumlar. Beyin depoladığı bilgiye dayanarak çıkarımlar yapar. Yeni oluĢturulan anlamların, öğrencinin ver olan ön bilgisiyle bağlantısı kurulur (Nakhleh, 1992). Öğrencinin uzun süreli hafızasında, gelen yeni kavramla ilgili bir Ģey yoksa hafıza ya onu kaybetmez veya tek bir varlık olarak kaydeder. Eğer hafıza yeni kavramla iliĢkisi kurulan bir Ģey varsa öğrenme gerçekleĢir (Gabel, 1999) Öğrenciler kimyadaki bilgilerin kendi yaĢantılarıyla iliĢkisi olduğunu algılarlarsa, ona karĢı ilgi ve tutumları artacağı için, bu bilimi hissederek öğrenirler. Hatta bu iliĢkilendirme, öğrenmelerini kolaylaĢtırabilir.
Öğrencinin hafızasında yeni kavramla iliĢkisi kurulan bir Ģey yoksa öğrenme zorlaĢır. „„Kimyada çalıĢılan kavramların pek çoğu soyuttur‟‟ (Gabel, 1999). Soyut olan kimya kavramlarını öğrenme sürecinde bir takım engeller olacaktır. Kimya öğrenmeye engel olabilecek etkenleri Ģöyle sıralayabiliriz(Gabel, 1999);
a-Kimya kavramlarının karmaĢık yapısı: Maddenin üçlü gösterimi b-Pratik çalıĢmaların (laboratuar aktiviteleri ) yanlıĢ kullanılması c-Kimyada kullanılan malzemelerin öğrencilere yabancı gelmesi d-Dilin kullanılması
e-Kimyanın içeriği (kimya biliminin doğası).
2.2. Kavram Yanılgıları
Kavram yanılgısı, öğrencilerin anlamada güçlük çektikleri kavramları kendi anlayıĢlarına göre uygun bir Ģekilde yorumlamaları ve bilimsel kavramlara bakıĢ açılarının bilim adamları tarafından kabul edilmiĢ olanlardan farklı olmasıdır. Kavram yanılgılarına aynı zamanda kavramsal çerçeve, yanlıĢ kavrama, alternatif çerçeve ve çocuğun uydurduğu bilim der denmektedir.
2.2.1. Kavram Yanılgılarının Türleri
Ġlköğretimde bir kavram yanılgısına örnek olarak, öğrencilerin güneĢ ve dünya arasındaki iliĢkiyi kavrayamamaları verilebilir. Çocuklara, büyürken yetiĢkinler tarafından „„ güneĢin doğduğu ve battığı‟‟ söylenir ve bu durum, öğrencilerde güneĢin
dünya etrafında hareket ettiği imajını verir. Okulda öğrencilere, öğretmen tarafından dünyanın güneĢ etrafında döndüğü söylenir. Öğrenciler zamanla, kendi gözlemlerine dayanan, kendilerine göre anlamlı bir zihinsel model oluĢtururlar. Dolayısıyla kabul edilmeyen bir modelle bu modelin yer değiĢmesi gibi zor bir görevle karĢı karĢıya gelirler. Bu görev sıradan bir görev değildir, çünkü bu görev öğrencilerin dünyayı algılamakta kullandıkları bilginin, tüm zihinsel çatısının iptalini gerektirmektedir (Committee on Undergraduate Science Education, 1997 ).
Dünyanın güneĢ etrafında dönmesinden güneĢin dünya etrafında dönmesi örneği öğretmenlere kavrama yanılgısı olarak gösterilen pek çok örnekten birisidir. Öğrencilerde görülen kavrama yanılgıları birçok Ģekilde sınıflandırılabiliriz ( Committee on Undergraduate Science Education, 1997 );
a)Ön yargılı fikirler: Günlük tecrübelerle kazanılmıĢ popüler kavram yanılgılarıdır. Örneğin, birçok insan tüm yeraltı sularının ırmaklar Ģeklinde akan sular gibi aktığını düĢünür, çünkü yeryüzündeki suların ırmaklarda aktığını görmüĢlerdir. Isı, enerji ve yerçekimi ile ilgili öğrencilerin görüĢleri diğer ön yargılı fikirler arasındadır.
b)Bilimsel olmayan inançlar: Bilimsel eğitimden daha çok öğrencilerin diğer kaynaklardan (dini ve efsanevi eğitim gibi ) öğrendiği düĢüncelerdir. Örneğin bazı öğrenciler dünyadaki yaĢam biçimleri ve dünyanın oluĢumunun kısa tarihi hakkındaki bilgileri dini eğitimler vasıtasıyla öğrenirler. Yaygın olarak kabul gören bu inançla, sürenin daha uzun olduğunu kanıtlayan bilimsel düĢünceler, fen öğretiminde bir çeliĢkiye yol açar.
c)Kavramsal kavram yanılgıları: Öğrencilerden, bilimsel olmayan inançlarındaki ve ön yargılı fikirlerindeki uyuĢmazlıklara ve paradokslara karĢı koymak için, bilimsel bilgiyi düĢünmelerinin istendiği durumlarda bu kavram yanılgısı ortaya çıkar. Öğrencilerin kavramları hakkındaki, kendilerine güveni o kadar zayıftır ki, kendi çeliĢkilerinin üstesinden gelmek için hatalı modeller yaparlar.
d)KonuĢma dilinden kaynaklanan kavram yanılgıları: bir nesneyi ifade eden kavramın bilimsel anlamı ile günlük hayattaki anlamının farklı olması nedeniyle bu kavram yanılgısı ortaya çıkar. Öğrencilerin fikirlerini belirtirken bilimsel kelimeleri kullanmak yerine, kavram yanılgılarına yol açan konuĢma diline özgü kelimeleri tercih ederler. ( Hesse ve Anderson, 1992; Tabor, 1998; Aktaran: Horton, 2001 )
Bilimsel kavramları ifade eden birçok kelime konuĢma dilinde farklı anlamlara sahiptir. Madde kelimesi de bunlardan birisidir. KonuĢma dilinde madde diğer birçok bilimsel kavramlar gibi, birden çok anlama sahiptir. Madde kelimesinin anlamları
arasında; „„ fiziksel Ģeylerden oluĢmuĢ‟‟, „„tanecik miktarı‟‟, „„düĢünme veya ifade için materyal‟‟ gibi ifadeler gösterilebilir (Stavy, 1991).
e)Gerçeklere dayalı kavram yanılgıları: Erken yaĢlarda sıkça öğrenilen ve yetiĢkinlikte değiĢmeyen kavram yanılgılarıdır. „„Asla aynı yerde iki kez ĢimĢek çakmaz‟‟ düĢüncesi saçma bir fikir olabilir ama bilinçaltında böyle bir fikre sahip olabiliriz.
2.2.2. Kavram Yanılgılarının Belirlenmesi
Kimya kavramlarının kavranmasıyla ilgili yapılan çalıĢmalar incelendiğinde, öğrencilerin kavram yanılgılarını tespit etmek için en çok kullanılan yöntemlerin; kavramsal testler ( bir cümle, bir paragraf, çoktan seçmeli testler, doğru-yanlıĢ soruları, eĢleĢtirme soruları, boĢluk doldurma soruları, örnek olay verme ve iki basamaklı çoktan seçmeli testler Ģeklinde), küçük grup tartıĢmaları ( öğrenciyi utandırmadan ve bir uzmana baĢvurmadan öğrencinin kavramsal çatısı araĢtırılabilir), laboratuar aktiviteleri ve mülakatlar olduğu görülmektedir. ( Committee on Undergraduate Science Education, 1997; Ayas ve DemirbaĢ, 1997; Kaya, 2002 )
Mülakat metodu kavramsal değiĢim sürecinde, kavram yanılgılarını belirlemede oldukça baĢarılıdır. (Kadayıfçı, 2001 ). Mülakat, öğretimin her aĢamasında herhangi bir konuyla ilgili öğrencilerin düĢündüklerini ve bu düĢüncelerinin sebeplerini ortaya çıkartan, bir öğrenci veya öğrenci grubuyla yapılan konuĢmalardır. (Ebenezer ve Haggerty, 1999; Aktaran: Kaya, 2002 ).
Mülakat metodu oldukça basittir. Mülakatı yapan kiĢi ile öğrenci, sakin bir yerde otururlar, birisi soru sorarken, diğeri soruları yanıtlar. Cevaplar bir kayıt cihazına kaydedilir. Öğrencilere gerekli çizimleri için boĢ kâğıtlar verilebilir. Ġyi bir mülakat için su hususlara dikkat edilmelidir. (Atasoy, 2002);
a)Mülakata baĢlarken uyumun sağlanması için zaman gerekir. Öğrencinin rahatlaması için, mülakat yapan kiĢi rahatlatıcı ifadeler kullanmalıdır.
b)Mülakat açık ve genelden, kapalı ve özele doğru ilerlemelidir. Böylece hatırlanamayan bilgiler akla gelebilir.
c)Mülakatı yapan kiĢide soruların bir listesi bulunmalıdır. Mülakatın sohbet havasında verimli geçmesi için sorular arka arkaya sabit bir sırada sorulmamalıdır.
d)Soruların sorulma hızı önemlidir. Çok hızlı sorulursa öğrencinin kafası karıĢabilir veya verdiği cevapların önemsiz olduğunu düĢünüp cevap vermek istemeyebilir. AĢırı duraklamalarda ise, öğrenci kötü bir performans gösterdiğini düĢüneceği için, utanıp sıkılabilir.
e)Mülakatı yapan kiĢi olumlu veya olumsuz yargılarda bulunmamalıdır. „„ YanlıĢ ‟‟ , „„ nasıl böyle düĢünebilirsin‟‟ gibi olumsuz ifadeler kullanılmamalıdır.
f)Mülakat esnasında, mülakatı yapan kiĢi bir konuyu, kavramı öğretmeye kalkmamalıdır.
g) Mülakatı yapan kiĢi, her Ģeye hazırlıklı olmalıdır. Öğrenci sıkıldığında mülakat bitirilmelidir. Mülakat sonunda, öğrenciye eklemek istediği bir Ģeyin olup olmadığı sorularak, teĢekkür edilmelidir.
2.3. Kimya Konularıyla Ġlgili Kavram Yanılgıları
Son yıllarda kimyadaki birçok kavramla ilgili olarak her seviyedeki öğrenci düĢüncelerini belirlemek amacıyla çalıĢmalar yapılmıĢtır. Bunlardan bazıları aĢağıda verilmiĢtir:
Novick and Nussbaum (1978), öğrencilerde madde ve maddenin tanecikli yapısıyla ilgili kavram yanılgılarını araĢtırmıĢlardır. AraĢtırmalarda üzerinde durdukları nokta çocukların günlük hayatlarındaki gördükleri gibi algıladıkları ve yorumladıkları maddenin bütünsel yapısından maddenin tanecikli yapısına geçiĢte karĢılaĢtıkları zorluklar ve sebepleridir. Öğrencilerin kullandığı atom, molekül, iyon gibi kelimeler hakkında doğru bir imaja sahip olmaması araĢtırmacılara göre sorunun temelidir.
Erickson (1979), 12 yaĢındaki bir çocukla yaptığı mülakatta da öğrenci hücreleri balon gibi düĢünmüĢ ve sıcaklığı arttıkça ĢiĢeceğini söylemiĢtir. Bu durum öğrencilerin, molekül adını kullansalar bile onlarda molekül kavramının (imajının) oluĢmadığını, sıcaklıkla değiĢen Ģeyin moleküller arası boĢluk olduğunu bilmediklerini ve daha ileri gidilirse maddenin boĢluklu yapısının olduğunu söyleseler bile boĢluklu yapı imajını, buradaki olayla iliĢkilendiremediklerini gösterir. Ayrıca, bu öğrenciler, sıcaklık arttıkça moleküllerin kinetik enerjisinin arttığını söyleseler bile bunun sadece gazlar için geçerli olduğunu düĢünmüĢlerdir ve kinetik enerji artıĢı ile gazın basıncının artması arasında iliĢki kuramamıĢlardır.
Anderson (1986) fen öğretimine 7-8 yaĢlarında baĢlanan ve yaĢları 12-15 arasında olan Ġsveçli öğrencilerin „„bir kimyasal reaksiyonda, maddelerin ortaya çıkıĢını ve kayboluĢunu‟‟ nasıl değerlendirdiklerini incelemek için onlara „„parlak su borularının zamanla niçin donuklaĢtığını ve demir çivi paslandığı zaman ne olduğunu ‟‟ sormuĢtur. Öğrencilerin verdiği cevapları analiz ederek onların kimyasal değiĢmeye (kimyasal reaksiyon) bakıĢlarını beĢ grupta toplamıĢtır.
1-Bu grup öğrenci; değiĢme ile hiç ilgilenmemiĢler ve „„göründüğü gibi olur demiĢler.
2-Bir diğer grup; demir çivi ve su borusunun sırasıyla havadan ve sudan gelen maddelerle kaplandığını söyleyerek „„bir fiziksel değiĢme olarak‟‟ görmüĢlerdir.
3-Üçüncü gruba giren öğrenciler; pasın yeni ve orijinal bir madde olduğunu söylemiĢler ancak „„ bakırın ve demirin modifiye olmuĢ hali‟‟ olarak görmüĢlerdir.
4-Dördüncü grubu oluĢturan öğrenciler; bakır ve demir atomlarının yeni bir çeĢit atomlara dönüĢtüğünü söyleyerek olayı „„transmutasyon‟‟ Ģeklinde açıklamıĢlardır.
5-Kabul edilebilir cevaplar beĢinci gruptaki öğrencilerden gelmiĢtir. Öğrenciler, bakır boruyu kaplayan Ģeyin bakır oksit olduğunu ve bununda bakırın, havanın oksijeni ile reaksiyona girmesinden oluĢtuğunu söylemiĢlerdir.
Ben Zwi, Sheva Eylon ve Silberstain (1986), Ġsrail‟de madde ve maddenin tanecikli yapısıyla ilgili yaptıkları araĢtırmada benzer bulguları elde etmiĢlerdir.
Gabel and Samuel (1987) her öğrenim seviyesinde birçok öğrencinin, kimyayı öğrenmek için çok çaba harcamasına rağmen baĢarısız olduğunu ortaya çıkarmıĢtır. Bu nedenle de birçok çalıĢmanın amacı bunun sebeplerini incelemek olmuĢtur. Bulunan sonuç ise, öğrencilerin, öğrenciliğinin baĢından itibaren temel kimyasal kavramları anlayamadıkları ve yapılandıramadıkları Ģeklindedir. Bu yüzden, böyle öğrenciler temel kavramlar üzerine bina edilen diğer bilgileri anlayamamaktadırlar.
Stavy(1988) Ġsrailli 7. sınıf öğrencilerinin gazları nasıl anladığı ile ilgili bir çalıĢmada, bazı öğrencilerin gazlar konusu iĢlenmeden önce bile gazların tanecikli yapıda olduğunu söyleyebildiğini belirtmektedir. Ancak, aynı öğrencilerin sıvılar ve katılar için tanecikli yapıyı önermediklerini tespit etmiĢtir. Dolayısıyla öğrenciye, maddenin üç hali katı, sıvı ve gaz diye öğretilmesine rağmen, hissetme yolu ile gazların tanecikli yapıda olduğunu düĢünebilse bile, gaz maddenin yoğunlaĢıp sıvı olduğu zaman onun tanecikli yapısını düĢünmeden, gördüğü durum olan sürekli haliyle algılamaktadırlar. Ayrıca, gaz maddenin tanecikli yapısını algılayan öğrencilere bu
taneciklerin arasında ne vardır sorusu sorulduğu zaman „„hava‟‟ veya „„gaz‟‟ cevabını vererek yine, Ģuur altlarındaki maddenin sürekli yapısını yansıtmıĢlardır.
Peterson and Treagust (1989) kovalent bağ yağısına sahip basit molekülleri konu alan ve 12. sınıf öğrencilerinde yaptığı araĢtırmada öğrencilerin kovalent bağın kuvveti ve moleküller arası kuvvetler arasındaki farkı ayırt edemedikleri ayrıca; molekül Ģekli, molekül polarlığı, oktet kuralı gibi birçok konuda kavram yanılgılarına sahip olduklarını tespit etmiĢlerdir.
Renström ve çalıĢma arkadaĢları (1990) 13-16 yaĢ öğrencilerin maddeyi makroskobik ve mikroskobik seviyede nasıl kavradıklarını incelemiĢler ve öğrencilerde madde ile ilgili altı farklı kavram olduğunu tespit etmiĢlerdir.
Bunlar:
1-Her madde kendi özelliğine sahiptir Ģeklindeki homojen ve statik madde modeli.
2-Kabuk ve deri ile bazı çekirdeklerden meydana gediğinin ve kabuğunun, içindeki birimleri tuttuğunun düĢünüldüğü model.
3-Küçük atomların, üzümlü kekteki üzümlere benzetildiği ancak üzümlü kekin yapısının aynı olduğunun belirtildiği model.
4- Bir kabuk ve bu kabuğunun içinde parçacıkların bulunduğu parçacık topluluğu modeli.
5-Parçacıkların baĢka parçacıklara bölünmediği ve bu parçacıkların kendine has özelliği olduğu ancak maddenin bu parçacıklardan meydana geldiğinin belirtilmediği model.
6-Maddenin tanecikli yapısının belirtildiği ve maddenin özelliklerinin bu taneciklere göre açıklandığı, bilimsel anlama en yakın model.
Bodner (1991), 132 mezun olmuĢ üniversite öğrencisiyle yaptığı görüĢmelerde öğrencilerden kaynayan sudaki kabarcıklar nedir, sıcaklık ile ısı arasındaki iliĢki nedir, ısı korunur mu sorularına cevap vermelerini ve cevaplarını açıklamalarını istemiĢtir. Öğrencilerin %20‟si kaynayan sudaki kabarcıkların suda çözünmüĢ hava, % 5‟i ise suyun parçalanmasından oluĢmuĢ oksijen ve hidrojen gazları olduğunu söylemiĢtir. Yine öğrencilerin % 20 si madde ısıtıldığında daima sıcaklığının artacağını düĢünmüĢ, hal değiĢtirmelerde sıcaklığın sabit kalacağını düĢünememiĢ ya da q=nCΔT formülüne aĢırı bağlanmıĢlardır. %40‟ ı yanlıĢ olarak ısının korunacağını düĢünmüĢ sebep olarak da ısının enerji olduğunu ve enerjinin daima korunduğunu göstermiĢtir.
Griffiths ve Preston (1992), 12. sınıf 30 öğrenciyle yaptıkları mülakatlarla su moleküllerinin yapısı, bileĢimi, büyüklüğü, Ģekli, ağırlığı, enerjisi, atomun yapısı, büyüklüğü, ağırlığı ve atomun animizmi (öğrencilerin atomu canlı olarak düĢünmeleri ) konularında kavram yanılgılarının olduğunu tespit etmiĢtir.
Nakleh(1992) kimya eğitimi üzerine yapılan araĢtırmalardan yaptığı derlemede, her seviyedeki öğrencinin kimyayı öğrenmede güçlüklerle karĢılaĢtıklarını ortaya koymaktadır. Bu güçlüğü yaratan sebeplerin ortaya çıkarılabilmesi için son 20 yılda oldukça fazla sayıda araĢtırma yapılmıĢtır. Bu sorunun muhtemel cevaplarından birisi, daha baĢlangıçtan itibaren temel kimyasal kavramlarla ilgili bilgilerin yeterli düzeyde sindirerek öğrenilmemiĢ olmasıdır. Temel kimyasal kavramları tam olarak kavramamıĢ öğrenciler, bu kavramlar üzerine oturtulan daha ileri ve karmaĢık konuları da doğal olarak anlayamamaktadır.
Öğrencilerin kimya konularından maddenin tanecikli yapısı, gazlar, ısı ve sıcaklık, kimyasal değiĢim, kimyasal bağ ve asitlik bazlık hakkındaki bazı kavrama yanılgıları çalıĢmaları aĢağıda sunulmuĢtur.
Kimyanın konusu maddenin özellikleri ve maddeler arası etkileĢimdir. Birçok ders kitabında maddenin tanecikli yapıda olduğu belirtilmesine, hatta ileri seviyede kinetik teori anlatılmasına rağmen her seviyedeki öğrencide, maddenin tanecikli boĢluklu ve kinetik (hareketli) modeli ile ilgili kavram yanılgısı tespit edilmiĢtir. Yine, her öğretim seviyesinde, çoğu öğrencinin atom, molekül, iyon gibi kelimeleri belirli ifadelerde kullanabilmesine rağmen bu kelimelerle ilgili doğru bir imaja sahip olmadığı ayrıca, tanecikli yapı modelini kullanarak kaynama, yoğunlaĢma, bir gazın basıncının artması olaylarını açıklayamadığı görülmüĢtür.
Okhee Lee, David, Eichinger, Anderson, Berkheimer, Blakeslee (1993 ) ortaokul öğrencilerinin madde ve molekül kavramlarının da iĢlendiği 2 yıllık bir öğretim sonunda yaptıkları mülakatlarda öğrencilerin çoğunun maddeleri katı, sıvı ve gaz olarak sınıflandırdığını ancak; aralarındaki farkın enerji olduğunu ifade edemediklerini tespit etmiĢlerdir. Maddenin hallerini açıklama, ısı etkisiyle gazların daha geniĢ alana yayılması, çözünme sonrası tuzun neden gözükmediği gibi durumları eğitim sonrasında dahi öğrencilerin az bir kısmı bilimsel olarak açıklayabilmiĢtir.
Kaliforniya Üniversitesi‟nden Benson, Wittrock ve Mario Baur (1993), atomik teori, madde ve maddenin tanecikli yapısıyla ilgili yaptıkları araĢtırmada öğrencilerin gazların tanecikli yapısını ve bulundukları ortama yayıldığını kavrayamadıklarını tespit etmiĢtir. AraĢtırma sonuçları üniversite düzeyindeki öğrencilerde bile hala tanecikler
arasındaki „„ boĢluk ‟‟ kavramının oluĢmadığını taneciklerin hareketleriyle ilgili zorluklar yaĢandığını göstermiĢtir.
Osborne and Cosgrove (1993) 8 ile 17 yaĢ arasındaki öğrencilerle suyun buharlaĢması, yoğunlaĢması, kaynaması ve buzun erimesi gibi konularda yaptıkları bir mülakatta, öğrencilerin, bu olayları bilimsel anlamlarının dıĢında kavradıklarını tespit etmiĢlerdir. Örneğin, kaynayan bir sudaki kabarcıkların; ısı, hava, hidrojen ve oksijen ve buhar olduğu gibi cevaplar almıĢlardır. Bunların içinde kabul edilebilir cevap „„buhar‟‟ olmasına rağmen pek az öğrenci bu cevabı vermiĢtir. Öğrencilerin çoğunun verdiği cevap „„hidrojen ve oksijen ‟‟ meydana geldiği Ģeklindedir.
Driver (1994), yaĢları 7 ile 16 arasında değiĢen 100 öğrenci seçilmiĢ ve bu öğrencilerin çözünme konusundaki görüĢleri incelenmiĢtir. Öğrencilere eĢit miktarda alınan iki kap su ile Ģeker; terazi kefelerine bir kap su, bir kap Ģeker gelecek Ģekilde yerleĢtirilerek dengede olduğu gösterilmiĢtir. Arkasından bir kefedeki Ģekerin suya atılınca ne olacağı sorulduğunda öğrencilerin çoğunluğu karıĢımın kütlesinin suyun kütlesine eĢit olacağı için terazide o kefenin yukarı kalkacağını söylemiĢlerdir. ġekerin çok küçük parçalara ayrılması ve küçük parçaların çok ufak olması nedeniyle ağırlıklarının olmadığını düĢündüklerini ifade etmiĢlerdir.
Driver (1994), yaĢları 8 ile 9 ve 15 ile 16 arasında değiĢen yaklaĢık 450 çocuğa yazılı metin verilmiĢ ve bunlardan küçük bir grupla mülakat yapılmıĢtır. Çocuklara çürümekte olan bir elma gösterilerek ne olacağı sorulduğunda, öğrenciler çürüme sonunda maddenin yok olacağını söylemiĢlerdir. YaĢları biraz büyük olan öğrenciler ise çürümeyi geriye dönüĢ olarak nitelendirmiĢlerdir. Küçük çocuklar maddenin korunduğu düĢüncesine sahip değildir. „„ AteĢ yandığı zaman madde yanar ve yok olur. Bir su birikintisi buharlaĢtığı zaman su yok olur ‟‟ diye düĢünmüĢlerdir.
Schmidt (1994), 7741 yüksek okul Alman öğrencisine 10 ayrı konuda 154 test sorusu sormuĢ ve öğrencilerden, stokiyometrik hesaplamalarla ilgili sorulara cevap verenlerden seçtikleriyle mülakat yapmıĢ ve çoğu öğrencinin, test sorusunun doğru cevabını doğru bulmuĢ olmasına rağmen doğru olmayan çözüm yollarını kullandıklarını tespit etmiĢtir. Schmidt, öğrencilerin kütle, mol sayısı ve molar kütle değerlerinden sadece ikisini göz önüne alma eğiliminde olduklarını ve en sık yapılan hatanın kütle oranını mol oranına eĢitlemek Ģeklinde olduğunu belirtmiĢtir. Daha az yapılan hatanın molar kütle oranını kütle oranına veya mol oranına eĢitlemek olduğunu tespit etmiĢtir.
Taber (1994) öğrencilerin kimyasal bağ deyince ne anladıklarını incelemek için yaptığı bir araĢtırmada öğrencileri iyonik bağı;
1-Atomun elektronik konfigürasyonu iyonik bağ sayısını belirler. Örneğin; sodyum bir elektronu klora vererek bir bağ yapar.
2-Bağlar elektron veren ve elektron alan atomlar arasında oluĢur. Örneğin; sodyum klorürde klorür iyonu, elektron aldığı sodyum iyonuna bağlıdır.
3-Ġyonlar çevrelerindeki diğer iyonlarla etkileĢirler fakat bu bağ demek değildir. Örneğin; sodyum klorürde bir sodyum iyonu bir klorür iyonuna bağlıdır diğer beĢ klorürü iyonu ile arasındaki çekim kuvveti vardır. ġeklinde ifade ettiklerini belirtmektedir. Bu bakıĢ açısı, moleküler bakıĢ açısıdır ve gerçekte iyonik bağı ifade etmez. Bu kavram yanılgılarından sakınmak için yazar;
a-Ġyonlardan ziyade elektrostatik örgü kuvvetinin vurgulanmasını, b-Ġyon oluĢumu ile iyonik bağ arasındaki farkın iyi ortaya konulmasını,
c-Ġyonik bağın, molekül oluĢumu gibi gösterilmesinden ziyade iyonlar topluluğu Ģeklinde sunulmasını,
d-Ġyon oluĢumunun sebebinin soygaz elektronik konfigürasyonuna ulaĢmak olarak ortaya konmaması gerektiğini, çünkü soygaz düzenine ulaĢtıktan sonra, iki iyon arasında bağ oluĢumunu açıklamak için sebep kalmayacağını,
e-Ġyonik, kovalent ve moleküller arası kuvvetler tarafından bir arada tutulan örgülerin benzerliklerini ve farklılıklarını iyi ortaya konulmasını,
f-Baryum sülfatın çökmesinde olduğu gibi, baryum ve sülfat iyonları arasında hiç elektron transferi olmadan da iyonik maddelerin oluĢacağının vurgulanmasını,
g-Valans elektronları terimi kullanılacak olsa bile, iyonik bağ sayısının valans elektronları sayısından farklı anlam taĢıdığının tartıĢılmasını önermektedir.
Sonuç olarak; orta öğretim seviyesinde fen bilgisi kitaplarında ve daha sonraki yıllarda kimya ve fizik kitaplarında ilk konuyu oluĢturan ve öğretmenler tarafından „„kütlesi ve hacmi olan her Ģey maddedir‟‟ tarifiyle verilen madde bilgisi öğrencinin maddeyi kavramasına yetmemektedir. Madde, hem makroskobik hem de mikroskobik seviyede anlatılmalı ve öğrencilerde atom, molekül, iyon ve kimyasal bağ imajları oluĢturulmalıdır. Öğrencilerle; erime, donma, buharlaĢma, buhar basıncı, kaynama ve yoğunlaĢma kavramları günlük hayattaki karĢılaĢtıkları olaylar kullanılarak tartıĢılmalıdır. Ayrıca, öğrencilere bir kavramı atomik veya moleküler seviyede açıklayamıyorsa onu öğrenmemiĢ oldukları hatırlatılmalıdır.
Smith (1995) Bronsted asit baz reaksiyonları ile ilgili 4291 alman öğrenci (11-13. sınıf) üzerinde yaptığı bir araĢtırmada öğrencilerin;
2-Pozitif ve negatif yüklü iyonları asit baz çifti gibi gördüklerini,
3-Nötralizasyon kelimesini; asit ve bazın birer eĢdeğer gramının reaksiyona girmesi değil, oluĢan çözeltilerin nötral olması Ģeklinde anladıklarını tespit etmiĢtir.
NH3 (aq)+H2O (aq) → NH4+ (aq)+ OH-(aq) (1)
H3O+(aq)+HCO3- (aq)→ H2O (aq) + H2CO3 (aq) (2)
NH3 (aq)+HCO3- (aq)→ NH4+ (aq)+ CO3-2 (aq) (3)
Reaksiyonlarında öğrencilerin çoğunlukla;
Birinci reaksiyonda (çoğunlukla) NH4+ / OH- , NH3 / H2O (daha az)
Ġkinci reaksiyonda ( çoğunlukla ) H3O+ / HCO3- , H2CO3 / H2O (daha az)
Üçüncü reaksiyonda (çoğunlukla ) NH4+ / CO3-2 , HCO3- / NH3 (daha az)
türleri asit baz çifti olarak iĢaretlediklerini tespit etmiĢtir. Ayrıca, asetik asit ile sodyum hidroksit arasındaki bir reaksiyonda (birer eĢdeğer harcandığında) son çözeltinin nötral olacağını söylemiĢlerdir.
Smith ve Mertz (1996) asit kuvvetinin makroskobik seviyede nasıl anlaĢıldığını; 73 fakülte öğrencisi, 22 lisansüstü öğrenci ve 11 fakülte elemanından oluĢan 106 kiĢilik bir araĢtırma grubunda incelenmiĢtir. Muhataplara, hidroklorik asidin kuvvetli, hidroflorik asidin zayıf bir asit olduğu bilgisini ve aĢağıdaki mikroskobik gösteriliĢleri vererek; hangi Ģıkkın mikroskobik gösteriliĢi en iyi temsil edeceğini sormuĢtur.
HCl için;
HF için
Öğrencilerin yarısı ve diğerlerinin %90 oranında doğru cevap verdiğini tespit etmiĢtir. HCI için A seçeneğini seçen öğrencilerin, kuvvetli bir asidin %100 iyonlaĢmasının neyi ifade ettiğini anlamadıkları tespit edilmiĢtir. Bu öğrencilerin, kuvvetli asitlerde bağlar kuvvetli olduğu için bu asidin ayrılamayacağını söyledikleri belirtilmektedir. Aynı öğrenciler kuvvetli asitler çözünmez Ģeklinde ifadeler
kullanmıĢlardır. HF asit sorusunu, daha zayıf asitte bağlar zayıftır Ģeklinde cevaplamıĢlardır fakat cevap Ģıkları arasında yaklaĢık eĢit olan bir dağılım olduğu tespit edilmiĢtir.
Yazar, öğrencilerin, kimyasal kavramları anlamadan matematiksel iĢlemlerle pH ve Ka yı hesap edebilmelerinin kimya öğrenmeleri anlamına gelmediğini belirterek üstelik birçok kavram yanılgısının öğrencilik sonrası yıllarda bile değiĢmediğini vurgulamaktadır.
Ayas ve Demirbas (1997), Türkiye‟nin Karadeniz bölgesindeki lise1. , 2. ve 3. sınıftaki öğrencilerin element, bileĢik, karıĢım, fiziksel ve kimyasal değiĢme kavramlarını anlamalarında anlamlı bir fark çıkmadığını, hatta seviye yükseldikçe anlamanın düĢtüğünü belirlemiĢlerdir. Uyguladıkları testteki açıklama bölümüne çoğu öğrenci detaylı cevap vermek yerine, anlamsız ya da tekrarlanan cevaplar vermiĢtir. Bazı öğrenciler günlük hayattan tanıdıkları maddeleri (element, bileĢik ve karıĢım) doğru olarak sınıflandıramamıĢlardır.
Ahtee ve Varjola (1998) birçok seviyedeki öğrencinin kimyasal reaksiyonlar hakkındaki fikirlerini incelemiĢ. Çoğu öğrencinin maddeye, sanki o mikroskobik dünyadaki objeymiĢ (atom, molekül vs. ) gibi davrandığını, fiziksel ve kimyasal değiĢmenin farkını tam olarak anlamadıklarını tespit etmiĢtir.
Atasoy (1998) Gazi Eğitim Fakültesinin düzenlediği, öğretmen adayları için pedagojik formasyon kursunda çeĢitli üniversitelerin kimya bölümünden mezun öğrencilerle yaptığı özel öğretim dersinde, 53 kiĢilik sınıftaki öğrencilerle bir demir telden alacağınız bir parçayı görebileceğiniz kadar büyütme sağlayabilecek bir mikroskop altında inceleyebilseydiniz ne görürsünüz diye sorulduğunda, öğrencilerin çoğunun demir atomu imajına sahip olmadığını ve yine çoğu öğrencinin cevabında maddenin tanecikli yapısının yer almadığını belirlemiĢtir. Benzer Ģekilde bir beherdeki belirli bir miktar sıvı belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılırsa ne gibi değiĢmeler olacağı sorulduğu zaman da çoğu öğrenci, defterine çizdiği Ģekilde, tanecikleri büyüterek çizmiĢlerdir. Diğer bir deyiĢle sıcaklık artıkça moleküllerin ĢiĢtiğini düĢünmüĢlerdir. Bu durum öğrencilerin, molekül adını kullansalar bile onlarda molekül kavramının (imajının) oluĢmadığını, sıcaklıkla değiĢen Ģeyin moleküller arası boĢluk olduğunu bilmediklerini ve daha ileri gidilirse maddenin boĢluklu yapısının olduğunu söyleseler bile boĢluklu yapı imajını, buradaki olayla iliĢkilendiremediklerini tespit etmiĢtir. Ayrıca, bu öğrenciler, sıcaklık arttıkça moleküllerin kinetik enerjisinin arttığını
söyleseler bile bunun sadece gazlar için geçerli olduğunu düĢünmüĢlerdir ve kinetik enerji artıĢı ile gazın basıncının artması arasında iliĢki kuramamıĢlardır.
Gabel (1999), Kimyadaki birçok kavramın eğitim sırasında özet olarak sunulduğunu, birçok kimya kavramının öğrenciler tarafından anlaĢılmasında, öğrencilerin kimyanın üç boyutu olan makroskobik, mikroskobik ve sembolik boyutlarını tam olarak anlayıp bunlar arasında doğru iliĢkiler kurmalarının gerektiğini, bunun sağlanması için de öğretmenler ve kitap yazarları tarafından benzetmelerin ya da modellerin çoğu zaman kullanılmasının zorunlu olduğunu belirtmiĢtir.
Harrison ve Treagust (2000), atom, molekül ve kimyasal bağlar hakkında öğrencilerdeki zihinsel modelleri incelemiĢlerdir, öğrencilerin atom için 8 farklı zihinsel modele sahip olduklarını gören araĢtırmacılar, öğrencilerin bu konudaki zihinsel modellerinin ders kitapları, öğretmenlerin kullandığı modeller gibi kaynaklara dayandığını tespit etmiĢtir.
Yeğnidemir(2000), Ġlköğretim 8. sınıftaki öğrencilerle yaptığı çalıĢmasında maddenin tanecikli, boĢluklu ve hareketli yapısı hakkında mevcut olan kavram yanılgılarını ortaya çıkarmıĢtır. Yapılan mülakatlarda öğrencilerin bir kısmının maddeyi sürekli olarak algıladıkları, maddenin sonunda „„ hiçbir Ģey kalmayana ‟‟ bölüneceğini düĢündükleri görülmüĢtür. Öğrenciler atomların özelliklerini, maddelerin makroskobik özellikleri ile eĢleĢtirerek atomlar renklidir, düzdür, madde ezildiğinde atomları da ezilir gibi cevap vermiĢlerdir.
Kadayıfçı (2001), lise 3. sınıflarda 5 haftalık eğitimden sonra bile kimyasal bağlarla ilgili kavram yanılgısının olduğunu tespit etmiĢtir. Öğrencilerin hidrojenin ametal olduğunu bilmelerine rağmen, ametaller gibi elektron almak istemediğini zannettiklerini, bunu + yüklü iyon halinde bulunması nedeniyle düĢündüklerini tespit etmiĢtir. Öğrencilerin birçoğunda görülen baĢka bir kavrama yanılgısı ise, orbitalin yörünge olduğu fikridir. Öğrencilerden orbitali tanımlamaları istediğinde; elektronun hareket ettiği oval yörünge veya elektronun çekirdek etrafında döndüğü yörünge Ģeklinde tanımlamıĢlardır. Br2‟ de brom atomları arasındaki bağın kovalent bağ olduğunu öğrencilerin yalnız yarıya yakını doğru olarak tahmin etmiĢlerdir. Bazı öğrencilerin Robinson‟un (1998) belirttiği gibi oktet kuralına aĢırı bağlılık gösterdiğini tespit etmiĢtir. Örneğin öğrenciler lityum ve hidrojenin iyonik bağ yapacağını düĢünmüĢlerdir. Kadayıfçı Boo‟nun da (1998) tespit ettiği gibi bazı öğrencilerin elektronegativite kavramını anlayamadıklarını tespit etmiĢtir.
2.4. Kimyasal Denge Ġle Ġlgili Kavram Yanılgıları
Fast (1972) Camaçho and Goood‟a (1989) göre birçok kimya sınavı hesapların geliĢtirilmesi ve tanımların net bir Ģekilde hatırlanması üzerinedir. Bilgilerin sentezi ve kavramların uygulanmasını gerektiren sorular bu tür sınavlarda yaygın değildir. Kimyasal denge ile ilgili baĢarıyı ölçmek için öğrencilerden denge ile ilgili matematiksel problemleri çözmeleri istenir. Doğru cevaplar öğrencilerin kimyasal dengeyi doğru anladıklarının bir göstergesi olarak kabul edilir. Fakat birçok denge problemleri tekrarlanan, algoritmik, ezbere dayalı yöntemlerle kolayca çözülebildiğinden böyle bir düĢünce risklidir. Bu yüzden doğru cevaplar öğrencinin kimyasal dengeyi öğrendiğini, anladığını tam olarak göstermez. Sadece öğrencinin denge sabitini veya denge konsantrasyonunu hesaplayabileceğini gösterir.
Johnstone ve çalıĢma arkadaĢları (1977) Ġskoç lise öğrencileri üzerinde yaptığı bir araĢtırmada öğrencilerin yaklaĢık %80 inin denge reaksiyon karıĢımını iki ayrı bölmeden meydana gelmiĢ gibi gördüklerini ve bu görüĢlerini „„sağ ve sol yanlılık‟‟ olarak ifade ettiklerini belirtmiĢtir. Bu kavram yanılgısını aĢağıdaki problemi kullanarak ortaya çıkarmıĢtır.
N2(g) + 3H2 → 2NH3(g) dengesinde sağ taraftaki basıncın artması dengeyi sol
tarafa kaydırır. Bu durum hakkında ne düĢünüyorsunuz diye sorulduğunda öğrencilerin %20 si doğru, %28 i yanlıĢ aslında denge sağ tarafa kayar, %19 u hidrojen ve azot sürekli azaldığı müddetçe doğrudur, %12 si hangi seçeneği seçeceğimi bilmiyorum demiĢtir. Yalnızca %19 u doğru ( oldukça mantıksız ve uygulaması imkânsız ) cevabı vermiĢtir.
Öğrencilerin denge reaksiyonunu „„sağ ve sol yanlılık‟‟ olarak anlamalarının nedeni kimyasal denge kavramını açıklamak için kullanılan materyallerden kaynaklandığını ifade etmiĢtir. Örneğin dengeyi açıklarken iki bardaktan suyun birbirine aktarılması, iki kap arasında ileri geri fare sıçraması, mekanik denge ve basit sarkaç gibi örneklerin kullanılması öğrencilerde „„sağ ve sol yanlılık‟‟ fikrinin uyanmasına neden olduğunu belirtmiĢtir. Ayrıca öğrenciler fizik ve mekanik deneylerden çıkarılan statik iki taraflı denge kavramıyla, kimyasal denge kavramı sonucuna vardıklarını ve kimyasal dengede kullanılan zıt yönlü okların iki taraflı bakıĢ açısına neden olduğunu belirtmiĢtir.
Johnstone öğrencilerin ileri ve geri yöndeki okların farklı uzunlukta olduğu bir örnekte tersinir ok durumu hakkında yorumlarını değerlendirmek için aĢağıdaki problemi öğrencilere sormuĢtur.
1-C2H5NH2 (aq) + H2O(aq) C2H5NH3+(aq) + OH-(aq)
2-NH3(aq) + H2O(aq) NH4+(aq) + OH-(aq)
A)Her birinde geri yöndeki reaksiyon hızı ile ileri yöndeki reaksiyon hızından fazladır.
B)1. reaksiyonun ileri yöndeki reaksiyon hızı 2. reaksiyonun ileri yöndeki reaksiyon hızından fazladır.
C)Her iki reaksiyonda ileri ve geri yöndeki reaksiyon hızları eĢit ve 1. sistemin ürün yüzdesi 2. reaksiyonun ürün yüzdesinden daha fazladır.
D)Her bir reaksiyon için girenlerin yüzdesi eĢit. E)Hangisinin doğru olduğunu bilmiyorum.
AĢağıdaki sonuçlar öğrencilerin dengedeki hızların eĢit ve zıt olduğunu kabul etmelerinin yapay olduğunu göstermiĢtir. Öğrencilerin % 85 i ok uzunluğunun reaksiyon hızına eĢitlemiĢtir. Öğrencilerde görülen en popüler cevap „„uzun ok dengedeki reaksiyon hızının büyük olduğunu gösteriyor‟‟ cevabı olmuĢtur. Öğrencilerin % 15 „i her iki reaksiyonda ileri ve geri yöndeki reaksiyon hızlarının eĢit ve 1. sistemin ürün yüzdesinin 2. reaksiyon ürün yüzdesinden daha fazla olduğunu belirtmiĢtir.
Johnstone katalizörün kimyasal dengeye etkisi üzerine Ģu kavram yanılgılarını tespit etmiĢtir.
1-Geri yöndeki reaksiyon hızı üzerine katalizör etkisi yoktur. 2-Katalizör geri yöndeki reaksiyon hızını azaltır.
3-Katalizör dengenin istenilen yönde hareketini sağlamak için kullanılır. 4-Katalizör kullanmak bir denge karıĢımında daha çok ürün oluĢmasına neden olur.
Wheeler ve Kass (1978) öğrencilerin reaksiyonun hangi hızda ilerlediğini ve ne derece ürüne dönüĢtüğünü anlamada baĢarısız olduklarını bulmuĢlardır. (reaksiyon hızı ve verim). Garnett and Hackling (1983) Crosby (1987) denge reaksiyonlarının tersinir olmasına rağmen öğrencilerinin çoğunun reaksiyonun tamamen bittiğine (tek yönlü); diğerlerinin ise ileri yöndeki reaksiyonun tersinir reaksiyon baĢlamadan bittiğine inandığını belirtmiĢlerdir.
Wheeler and Kass (1978) öğrencilerin kimyasal dengedeki kavram yanılgısının doğasını ve derecesini ortaya koymuĢ ve belirlenen kavram yanılgılarının kimya
baĢarısına ne derece etki ettiğini incelemiĢtir. Onlar, önceden belirlenen kavram yanılgısı kategorilerine göre belirlenen ve 12. sınıftaki 99 kimya öğrencisine sunulan bir test geliĢtirmiĢtir. Bu test çoktan seçmeli 30 sorudan oluĢmaktadır. KR20 ye göre
güvenirliği 0, 49 olarak bulunmuĢtur. Test ile öğrencilerin sıcaklık, basınç ve deriĢim gibi değiĢkenlerin gaz reaksiyonları, faz değiĢimleri ve iyonik katıların çözünürlük dengeleri üzerine etkilerini öğrencilerin tahmin etmelerini istemiĢtir. Bu araĢtırma sonucunda tespit edilen altı önemli kavram yanılgısı Ģöyledir.
1-Mol ve konsantrasyon: Öğrencilerin %29 unun mol ile konsantrasyon arasındaki farkı ayırt edememesi.
2-Reaksiyon hızı ve reaksiyon olabilirliği: Öğrencilerin %29 u bir reaksiyon hızı ile reaksiyonun oluĢabilirliği (oluĢan ürünlerin miktarının fazlalığı ya da azlığı) arasındaki farkı ayırt edememesi.
3-Denge sabitinin değiĢmemesi: Öğrencilerin % 47 sinin denge sabitinin gerçekte nasıl değiĢip değiĢmediğine karar verememesi.
4-Le Chatelier prensibinin yanlıĢ kullanılması: Öğrencilerin %95 inin Le chatelier prensibini uygun olmayan durumlarda kullanamaması.
5-DeriĢimin sabitliği: Öğrencilerin %84 ünün dengedeki kimyasal reaksiyondaki türlerin deriĢimlerinin sabit olup olmadığına karar verememesi.
6-YarıĢmalı denge (competing equilibrium): Öğrencilerin %60 ının bir kimyasal sistemin denge durumuna tüm olası faktörlerin etki ettiğini düĢünememesi.
Wheeler and Kass (1978); Finley ve çalıĢma arkadaĢları (1982) Gage (1986) öğretimi çok zor olan kimya konularından biri olan denge kavramının yüksek oranda öğrencilerin yanlıĢ anlamalarını içerdiğini ortaya koymuĢlardır. Fakat denge, öğrencinin asitlerin ve bazların davranıĢı, yükseltgenme-indirgenme reaksiyonları ve çözünürlük gibi diğer kimyasal konuları anlamasını sağlayan temel kavramdır. Dengeyle ilgili kavramların öğrenilmesi diğer kavramların anlaĢılmasını kolaylaĢtırır. Sınavlarda alınan yüksek notlar genellikle öğrenciler tarafından konuyu anladıklarının göstergesi olarak yorumlansa da bu gibi öğrencilerin kimyasal denge kavramlarını kendi mantıklarına göre uyarlamaları ve bu yüzden diğer kimyasal konular hakkında yeni kavram yanılgısı üretmeleri muhtemeldir. Örneğin Bergquist (1989) öğrencilerin kimyasal denge ile ilgili çoktan seçmeli bir sınavda doğru cevabı, temel kavramların anlamdan bulduklarını ortaya koymuĢtur. Birçok öğrenci deriĢimlerini arttırdığını düĢünür. Ortaya çıkan diğer bir kavram yanılgısı ise gaz örneğinin hacminin onu içeren cam kabın hacminden farklı olacağı düĢüncesidir.
Finley ve çalıĢma arkadaĢları (1982) kimya alanındaki araĢtırmalarda, baĢlıca dört konunun öğrenciler tarafında zor anlaĢıldığını ortaya çıkarmıĢtır. Bunlar kimyasal denge, mol, reaksiyon stokiyometrisi ve yükseltgenme indirgenme tepkimeleridir. Bunlar içinde kimyasal denge öğrenciler için anlaĢılması en zor olanı olarak değerlendirilmiĢtir. Wheeler ve Kass‟a (1978) göre öğrencilerin bu alanda zorlanmalarının iki önemli sebebi vardır. Bunlardan ilki; konuların çok kuramsal oluĢu (Ben-zvi ve çalıĢma arkadaĢları 1988), ikincisi ise günlük konuĢma dilindeki kelimelerin farklı anlamda kullanılıyor olmasındandır. (Bergguist and Heikkinen, 1990)
Gage (1986) denge sisteminin niteliksel özelliklerini araĢtırırken öğrencilerin dengenin girenlerden birinin deriĢimindeki değiĢiklikleri karĢılamak zorunda olduğunu bildiklerini fakat reaksiyondaki bütün türlerin deriĢimlerini doğru olarak belirleyemediklerini bulmuĢtur. Öğrenciler sık sık dengede girenlerin deriĢimlerinin ürünlerin deriĢimine eĢit olduğunu düĢünerek hareket etmiĢlerdir. Ayrıca bu çalıĢmalar öğrencilerin mol ve deriĢim arasında ayrım yapma konusunda genel bir yetersizliğini ortaya çıkarmıĢtır.
Gorodedetsky and Gussarsky (1986) öğrencilerin kimyasal denge konusundaki kavramsal baĢarılarını ölçmek amacıyla üç metod uygulamıĢtır. Bunlar:
1-Okul baĢarı testi: Bu testteki sorular okul sınavları ve kitaplardaki problemlere benzer formatta hazırlanmıĢtır.
2-Kimyasal denge kavramını merkez alan kavram yanılgısı testi: Özellikle kimyasal denge ile ilgili olan mümkün kavram yanılgılarını ortaya çıkarma amacıyla dizayn edilmiĢtir. Bu düĢünceler Ģunlardır: kimyasal denge sistemlerinin belirlenmesi, kimyasal denge kavramının anlamı, dengedeki sistemde ürünlerin girenlere oranının sabitliği, sağ ve sol yanlılık, Le Chatelier prensibinin kullanılması, yarıĢmalı denge ( competing equilibrium), heterojen sistemler ve katalizör etkisi.
3-Kavram haritası metodu: Kimyasal denge ile ilgili 18 kavram biliĢsel yapı haritalaması için sunulmuĢtur.
ÇalıĢmasını 12. sınıf 162 kimya öğrencisi üzerinde yapılmıĢtır. Öğrencilerin kavram yanılgısı testindeki baĢarısının, okul testindeki baĢarısından daha az olduğunu bulmuĢtur. Bu düĢük baĢarı, kimyasal denge ile ilgili 18 kavram ile yansıtılmıĢtır.
Hackling and Garnett (1986) öğrencilerin ileri yöndeki reaksiyon hızlarını fiziksel Ģartların değiĢmesi ile karıĢtırdıklarını tespit etmiĢlerdir. En yaygın yanlıĢ anlama ise hızın zamanla yükseldiği ve reaksiyonun dengede bittiğidir. Öğrenciler ayrıca ileri ve geri yöndeki reaksiyonların değiĢtiğine ve denge kurulduğu zaman
