TEMEL KİMYA DERSİNDE ÖĞRENCİLERİN KAVRAMLARI ANLAMA VE
SAYISAL PROBLEMLERİ ÇÖZME BAŞARILARI ARASINDAKİ İLİŞKİ
İnci MORGİL, Ayhan YILMAZ, Özge ÖZYALÇIN
Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, OFMA Bölümü, Kimya Eğitimi A.B.D., ANKARA
ÖZET: Başarılı kimya eğitiminde öğrenciler tarafından kimya kavramlarının doğru öğrenilmesi uygulanan eğitim-öğretim
açısından büyük önem taşımaktadır. Kimya eğitiminde birçok öğrenci konuları ve kavramları anlamadan denklem ve
formülleri ezberlemekte, matematiksel işlem gerektiren problemleri çözmekte, buna karşın kavramsal soruları
yanıtlayamamaktadır Öğrenciler sınavlarda başarılı olmakta ancak soru ile ilgili kimyasal kavramları tam olarak
bilmemektedirler. Buna karşın öğrencilerin büyük bir çoğunluğu da kimya problemlerini zor olarak tanımlamaktadırlar.
Bunun nedeni öğrencilerin kavramları doğru olarak öğrenememelerinden kaynaklanmaktadır. Bu çalışmada öğrencilerin
seçilen bazı kimya kavramlarını anlamaları, sahip oldukları bilgi ve becerileri kullanarak bu kavramları yorumlama, bu
kavramlarla ilgili sayısal problemleri çözmedeki başarıları karşılaştırılmıştır. Araştırma kapsamında aynı hedef davranışa
yönelik birbirine denk kavramsal bilgiyi isteyen ve aynı bilgiyi sayısal soru olarak da soran, örneğin konu ile ilgili belirli bir
matematik eşitliği çözerek yanıtlayan 2 farklı soru çiftini içeren Kimya Başarı Testi (KBT) hazırlanmıştır. Değerlendirmeler
sonucunda sayısal işlem gerektiren soruları çözen öğrencilerin büyük bir kısmının, kavram sorularını çözerken zorlandıkları
saptanmıştır.
1. GİRİŞ
21. yüzyılda, gelişen bilim ve teknoloji ile birlikte fen bilimlerinin ve fen eğitiminin önemi
giderek artmaktadır. Çağdaş fen eğitiminde, yıllar öncesindeki, bilgi ve tanım verme yöntemi yerine,
öğrencilerin düşünme yeteneğini geliştiren, temel kavramları, olayların özünü ve araştırma tekniklerini
öğreten yöntemler uygulanmaktadır. Fen bilimlerinin önemli dallarından biri olan Kimya’da da söz
konusu kavramlar öğretilerek, öğrencilerin yaşam içindeki olayları anlamaları ve aynı zamanda,
reaksiyonların bilimsel açıklamalarını kavramaları sağlanmaktadır. Ancak, son yıllarda, sınavların
büyük bir kısmının test ağırlıklı olması, öğrenci ve öğretmenleri nicel yaklaşımlara itmiş, kavramlar
üzerine yoğunlaşmak yerine, matematiksel problem çözümlerine yönelmeleri gerekmiştir. Bunun
sonucunda, kimya soyut ve sadece matematiksel işlemlerden oluşan bir uygulama haline gelmiş,
öğrenciler olayların “neden” ve “niçin” ini araştırmadan, düşünüp yorum yapmaya gerek duymadan
sadece formülleri ezberler hale gelmişlerdir. Deberg (1989)’in 14 kimya kitabı incelemesinde basınçhacim ile ilgili 80 problemden yalnızca 5’inin gazların özellikleri ile ilgili nitel, yani kavramsal
bilgiler gerektirdiğini gözlemlemiştir. Herron (1975), çalışmasında kolej öğrencilerinin önemli bir
kısmını Piaget’in soyut işlem olarak tarif ettiği bilişsel bir seviyede işlem yapamadıklarını ortaya
koymuştur. Kimya öğretiminde takip edilen yöntemler genellikle öğrencilerin mevcut kavramları
kavradıktan sonra “soyut işlem” seviyesinde işlem görebilmelerini gerektirmektedir. Yalnız yapılan
araştırmalar sonunda söz konusu durumun okullarda yeterli olmadığı tespit edilmiştir. İngiltere’de
belirli sayıda öğrenci üzerinde test yapan Lovell (1961), ilk ve orta okulda 39, meslek lisesinden 10 ve
3 yetişkin öğrenciden sadece %23-37’sinin soyut işlemler döneminde işlem yaptıklarını keşfetmiştir.
Kavramsal öğrenmeye karşı problem çözme yeteneği arasında farkın olup olmadığını inceleyen
Nurrenbern ve Pickering (1987) tarafından gazlar konusunda yapılan çalışmada, kavramsal
öğrenmenin önemi vurgulanmıştır. Çalışmada kullanılan testler hem kavramsal bilgiyi gerektiren
sorular hem de problem çözme yeteneğini ölçmeye yönelik ve kavramsal bilgi gerektirmeyen soruları
içermektedir. Araştırmanın sonucunda öğrencilerin klasik sorularda kavramsal sorulara göre daha
başarılı oldukları ortaya çıkmıştır. Yine gazlar üzerinde araştırmalar yapan diğer bilim adamlarından
Lawrenz, F., Lin, H., Cheng, H. (2000), 119 ortaöğretim 11. Sınıf öğrencisi ve 36 lise kimya
öğretmeni ile gazlar konusunda yaptıkları mülakatlarda gaz kanunlarının işlenmesinden sonra
öğrencilerden 4 problemi çözmeleri ve sonuçları tahmin etmeleri veya problem ile ilgili şekil,
diyagram ve düşüncelerini ifade etmeleri istenmiştir. Yapılan değerlendirmeler sonucunda,
öğrencilerin %80’i kavramsal problemlerin çözümünde yetersiz yanıt vermiş, problemleri doğru
çözebilmek için algoritmik çözümlere başvurmuşlardır. Nakleh (1993) tarafından yapılan çalışmada da
öğrencilerin kavramsal ve algoritmik olarak problemleri çözerken ne düşündüklerini tahmin etmek ve
daha ileride aralarında farklılık varsa ne olduğunu tespit etmek amaçlanmıştır. Çalışma üniversite
birinci sınıfa kayıtlı 60 öğrenci üzerinde gerçekleştirilmiştir. Sonuçta öğrencilerin algoritmik problem
çözmede başarılı oldukları saptanmıştır. Algoritmik formülleri kullanarak problemlerin çözülmüş
olmasının konuyu ve kimyasal kavramları tam olarak anladıkları sonucuna varılamayacağı
söylenmiştir. Diğer bir çalışma da Phelps (1996) tarafından yapılmıştır. Araştırma da kavramsal
problem çözme vurgulanmıştır. Çalışma iki grup üzerinde yürütülmüş ve bu grupların kimyadaki
kavramsal problemleri çözme yaklaşımları karşılaştırılmıştır. Sawrey (1990) Nurrenbern ve
Pickering’in araştırmalarını daha büyük bir grup öğrenci ile gerçekleştirmiştir. Araştırmanın
sonucunda öğrencilere problem çözmeyi öğretmenin kavramları öğretmek ile eşdeğer olduğu ifade
edilmiştir. Lythcot (1990) çalışmasında öğrencilerin problemleri doğru çözmelerine rağmen hala
kimyayı ve kimyasal kavramları anlamadıkları tespit edilmiş, bununla ilgili kalitatif araştırma
teknikleri sunulmuş ve konuyla ilgili gerekli tartışmalar yapılmıştır. Söz konusu araştırma lise
öğrencileri ile yapılmıştır. Çalışmada öğrencilerin kimya bilgileri ile problem çözmedeki yaklaşımları
arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Yapılan diğer bir çalışmada da ortaöğretim 10. Sınıf öğrencilerinde
gaz kanunlarıyla ilgili kimyasal kavramları problem çözümünde kullanıp kullanmadıkları
araştırılmıştır. Sonuçta öğrencilerin algoritmik problemleri çözme yetenekleri ve bilimsel işlem
becerileri ile kavramsal öğrenmeleri arasında anlamlı bir ilişki olduğu ortaya çıkmıştır (Babayeva,
2000). Bu çalışmanın amacı üniversite öğrencilerinin mol-molekül, çözeltiler, çözünürlük dengesi,
asit-baz, ve redoks konularında karşılaştıkları problemlerin çözümünde kavramsal öğrenmeleri ile
matematiksel işlem gerektiren soruları çözme yetenekleri arasında anlamlı bir ilişkinin olup olmadığı
ve öğrencilerin kimyasal kavramları problem çözümünde kullanıp kullanmadıklarını tespit etmektir.
2. YÖNTEM
2.1. Örneklem
2001-2002 öğretim yılında Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, Kimya Öğretmenliği
Anabilim Dalı’nda ikinci, üçüncü ve dördüncü sınıfa devam etmekte olan öğrenciler üzerinde
gerçekleştirilmiştir. Örneklem toplam 123 öğrenciden oluşmaktadır.
2.2. Veri Toplama Aracı
Bu çalışmada öğrencilerin söz konusu konulardaki kimya kavramlarını kullanıp
kullanmadıklarını öğrenmek amacıyla, öğrencilere hem sayısal becerileri yoklayan hem de kavramsal
sorulardan oluşan test uygulanmıştır. Çalışma kapsamında yer alan konuların her birinden beşer çift
soru hazırlanmıştır. Kimya başarı testi iki bölümden meydana gelmiştir. Birinci bölümde; seçilen beş
konuya ait kavramları vurgulayan sorular bulunmaktadır. Sorular çoktan seçmeli olarak hazırlanmıştır.
İkinci bölüm; beş konu ile ilgili sayısal işlem gerektiren sorulardan oluşmuştur. Her iki testte yer alan
sorular aynı hedef ve davranışa yönelik olarak hazırlanmış ve toplam soru sayısı 50dir.
2.3. Testin Geçerlik ve Güvenirliği
Hazırlanan testin geçerliliği içerik geçerliği olarak belirlenip, test fen eğitimince uzman kişiler
tarafından kontrol edilmiş ve araştırmanın amacına uygun olduğu tespit edilmiştir. Testin güvenirliği
istatistiksel değerlendirmeler sonucunda 0.85 olarak bulunmuştur.
2.4 Verilerin Analizi
Bu çalışmadaki hipotezlerin anlamlılık derecesi 0.05 anlamlılık düzeyinde ve t testi kullanılarak
çözümlenmiştir.
3. BULGULAR
TABLO 1:
Kız ve Erkek Öğrencilerin Kavramsal ve Sayısal Sorulardaki Başarı
Yüzdelerinin Karşılaştırılması
KONU
CİNSİYET
MOL MOLEKÜL
(KAVRAMSAL)
KIZ
ERKEK
KIZ
ERKEK
KIZ
ERKEK
KIZ
ERKEK
KIZ
ERKEK
MOL MOLEKÜL
(SAYISAL)
ÇÖZELTİLER
(KAVRAMSAL)
ÇÖZELTİLER
(SAYISAL)
ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ
(KAVRAMSAL)
N
24
27
24
27
24
27
24
27
24
27
2. SINIF
%
42,50
41,18
57,70
49,63
30,83
27,50
34,17
31,85
9,17
14,81
N
25
7
25
7
25
7
25
7
25
7
3. SINIF
%
59,20
51,43
77,60
68,57
44,80
63,33
50,40
51,42
15,20
11,43
25
15
25
15
25
15
25
15
25
15
4. SINIF
N
%
59,20
57,30
80,00
80,00
37,60
48,00
52,00
58,70
4,80
5,33
ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ
(SAYISAL)
ASİT BAZ
(KAVRAMSAL)
ASİT BAZ
(SAYISAL)
REDOX
(KAVRAMSAL)
REDOX
(SAYISAL)
KIZ
ERKEK
KIZ
ERKEK
KIZ
ERKEK
KIZ
ERKEK
KIZ
ERKEK
24
27
24
27
24
27
24
27
24
27
8,33
11,85
40,00
36,30
53,30
45,19
47,50
44,44
44,33
40,74
25
7
25
7
25
7
25
7
25
7
31,20
34,29
41,60
40,00
51,50
51,43
70,40
60,00
64,80
60,00
25
15
25
15
25
15
25
15
25
15
30,40
28,00
40,80
33,33
57,60
36,00
61,60
57,33
56,80
58,66
Öğrencilerin kavramları anlama ve sayısal problemleri çözmedeki başarı yüzdeleri kız-erkek
öğrenciler açısından karşılaştırıldığında özellikle çözünürlük dengesi konusunda 4. Sınıftaki kız ve
erkeklerin en düşük başarıyı gösterdikleri gözlenmiştir, ancak, 2. ve 3. Sınıf öğrencilerinde kız erkek
olarak da % başarı oranları düşüktür. (%9,17-15,20) Diğer konulardaki başarı yüzdeleri genellikle
kızlar lehinde ortaya çıkmakta, ancak hem kız hem de erkek öğrencilerde sayısal problemleri çözmede
daha başarılı oldukları gözlemlenmiştir.
Öğrencilerin Mol Molekül, Çözeltiler, Çözünürlük Dengesi, Asit-Baz, Redoks konularında
matematiksel işlem gerektiren ve kavramsal soruları cevaplandırma başarıları arasında istatistiksel
olarak bir farkın olup olmadığını çözümlemek amacıyla t testi kullanılmıştır. Saptanan sonuçlar
aşağıdaki şekildedir:
TABLO 2:
Öğrencilerin Mol Molekül Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının Ortalama ve
Standart Sapmaları
KAVRAMSAL TEST
SAYISAL TEST
SINIFLAR
N
X
s
N
X
S
T
p
F
2. SINIF
51
2.0980 1.4178 51
2.6771
1.7757
-2.5040
0.0000
0.016 *
3. SINIF
32
2.8750 0.9070 32
3.7813
1.2632
-5.5220
0.000 *
0.5155
4. SINIF
40
2.9250 0.9443 40
4.0000
0.9058
-5.4460
0.000 *
1.0868
Tablo 2’deki değerler incelendiğinde 2., 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin mol-molekül konusunda
sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları arasında
istatistiksel olarak bir farkın olduğu görülmüştür. Aritmetik ortalamalara bakıldığında öğrencilerin
sayısal problemleri kavramsal problemlere oranla daha iyi cevapladığı anlaşılmaktadır.
TABLO 3:
Öğrencilerin Çözeltiler Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının Ortalama ve
Standart Sapmaları
KAVRAMSAL TEST
SAYISAL TEST
SINIF
N
X
s
N
X
s
T
p
F
2. SINIF 51
1.4706
1.0836 51
1.7059
1.3460
-1.2310
0.224
0.6481
3. SINIF 32
2.3125
1.2297 32
2.5313
1.1909
0.8150
0.421
1.0664
4. SINIF 40
2.0750
1.1410 40
2.9500
1.2184
-3.7190
0.001 * 0.8769
Tablo 3’deki değerler incelendiğinde, 4.Sınıf öğrencilerinin çözeltiler konusunda sayısal
problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları arasında istatistiksel
olarak bir farkın olduğu görülmüştür. Ortalamalara bakıldığında öğrencilerin sayısal problemleri
kavramsal problemlere oranla daha iyi cevapladığı anlaşılmaktadır. Ancak, 2. ve 3. Sınıf
öğrencilerinin çözeltiler konusunda sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri
cevaplama başarıları arasında istatistiksel olarak bir farkın olmadığı görülmüştür.
TABLO 4:
Öğrencilerin Çözünürlük Dengesi Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının
Ortalama ve Standart Sapmaları
KAVRAMSAL TEST SAYISAL TEST
SINIFLAR
N
X
s
N
X
s
t
P
F
2. SINIF
51
0.6667 1.0328 51
0.5098 0.7842 0.9840 0.330
1.7345
3. SINIF
32
0.7188 0.8126 32
1.6250 0.9070 -4.5870 0.000 *
0.8027
4. SINIF
40
0.2750 0.4522 40
1.5000 1.2609 -5.5880 0.000 *
0.1323
Tablo4’deki değerler incelendiğinde, 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin çözünürlük dengesi
konusunda sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları
arasında istatistiksel olarak bir farkın olduğu görülmüştür. Ortalamalara bakıldığında öğrencilerin
sayısal problemleri kavramsal problemlere oranla daha iyi cevapladığı anlaşılmaktadır. Ancak 2. Sınıf
öğrencilerinin çözünürlük dengesi konusunda sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal
problemleri cevaplama başarıları arasında istatistiksel olarak bir farkın olmadığı görülmüştür.
TABLO 5:
Öğrencilerin Asit Baz Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının Ortalama ve
Standart Sapmaları
KAVRAMSAL TEST
SAYISAL TEST
SINIF
N
X
s
N
X
s
t
p
F
2. SINIF 51
1.9020 0.8063 51
2.4510 1.5273 -2.9120 0.005 * 0.2787
3. SINIF 32
2.0625 0.7156 32
2.3750 1.4536 -1.4080 0.169
0.2424
4. SINIF 40
1.9000 0.8102 40
2.2500 1.1266 -1.8970 0.065
0.5172
Tablo5’deki değerler incelendiğinde,2. Sınıf öğrencilerinin asit-baz konusunda sayısal
problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları arasında istatistiksel
olarak bir farkın olduğu görülmüştür. Ortalamalara bakıldığında öğrencilerin sayısal problemleri
kavramsal problemlere oranla daha iyi cevapladığı anlaşılmaktadır. Ancak 3. ve 4. Sınıf
öğrencilerinin asit-baz konusunda sayısal problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri
cevaplama başarıları arasında istatistiksel olarak bir farkın olmadığı görülmüştür.
TABLO 6:
Öğrencilerin Redoks Konusundaki Başarı Testi Sonuçlarının Ortalama ve
Standart Sapmaları
KAVRAMSAL TEST SAYISAL TEST
SINIF
N
X
s
N
X
s
t
P
F
2. SINIF 51
2.2941 1.2376 51
2.2157 1.3611 0.5210
0.604
0.8268
3. SINIF 32
3.5625 1.1622 32
3.1875 1.1198 1.4380
0.161
1.0771
4. SINIF 40
3.0000 1.2403 40
2.8250 1.2380 0.7060
0.484
1.0037
Tablo6’daki değerler incelendiğinde, 2., 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin redoks konusunda sayısal
problemleri cevaplama başarıları ile kavramsal problemleri cevaplama başarıları arasında istatistiksel
olarak bir farkın olmadığı görülmüştür.
4. SONUÇ VE TARTIŞMA
Bu çalışmada öğrencilerin seçilen bazı kimya kavramlarını anlamaları, öğrendikleri bilgi ve
becerileri kullanarak bu kavramları yorumlama, bu kavramlarla ilgili sayısal problemleri çözmedeki
başarıları karşılaştırıldığında:
• Mol molekül konusunda öğrencilerin sayısal problemleri çözme başarılarının, kavramsal
problemleri çözme başarılarından daha yüksek olduğu,
• Çözeltiler konusunda, yalnızca 4. Sınıf öğrencilerinin sayısal problemleri çözme başarılarının,
kavramsal problemleri çözme başarılarına oranla yüksek olduğu,
• Çözünürlük dengesi konusunda, 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin başarılarının sayısal problemleri
çözme lehine olduğu,
• Asit-baz konusunda yalnızca 2. Sınıf öğrencilerinin sayısal problemleri çözmede başarılarının
yüksek olduğu ve
• Redoks konusunda ise, 2., 3. ve 4. Sınıf öğrencilerinin hem kavramsal problemleri çözme, hem de
sayısal problemleri çözme konusundaki başarıları arasında anlamlı bir fark bulunamamıştır.
5. ÖNERİLER
Uygulanan testlerin değerlendirilmesinden elde edilen sonuçlara göre:
•
Kimya kavramlarının çoğu öğrenciler için soyuttur, öğrenciler bu kavramları zihinlerinde
yeterince canlandıramamaktadırlar, daha somut olarak algılanabilmesi için laboratuvar
etkinliklerine önem verilmelidir.
• Ders işlenirken, algoritmik problemlere değil, kimyasal olayların ve reaksiyonların özüne ve
mikroskopik olaylara önem verilmelidir.
• Öğretmen merkezli eğitim yerine, öğrencilerin fikirlerini rahatça ifade edebildikleri, alternatif bilgi
kaynaklarını kullanabildikleri, olayların sebebi hakkında fikir yürütebildikleri öğrenci merkezli
eğitim uygulanmalıdır.
• Konu anlatımlarında modern ve uygun yöntemler seçilmelidir
REFERANSLAR
Babayeva, E. (2000). Ortaöğretim 10. Sınıf öğrencilerinde gaz kanunları ile ilgili kavramsal öğrenme
ile problem çözme yeteneğinin karşılaştırılması. Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi.
De Berg, K.C., 1989, Science Education, 73(2), 115-134.
Herron, J.D., 1975 Piaget for Chemists: Explaining What “Good” Students Can not Understand,
Journal of Chemical Education, 52(83), 235-238., 146-150
Lawrenz, F., Lin, H. , Cheng, H. (2000), The Assesment of Students and Teachers’ Understanding of
Gas Laws, Journal of Chemical Education, 77(2), 235-238.
Lovell, K., 1961, British Journal of Psychology, 52,143-155
Lythcott, J., (1990)., Problem Solving and Requisite Knowledge of Chemistry, Journal of Chemical
Education, 67(3), 248-252.
Nakhleh, M. B., (1993)., Are Our Students Conceptual Thinkers or Algorithmic Problem Solvers?,
Journal of Chemical Education, 70(1), 52-55.
Nurrenbern, S.C., and Pickering, M., (1987)., Concept learning versus problem solving: Is there a
difference?, Journal of Chemical Education, 64(6), 508-510.
Phelps, A.J., (1996)., Teaching to enhance problem solving: It’s more than the numbers, Journal of
Chemical Education, 73(4), 301-304
Sawrey, B.A., (1990), Concept Learning versus Problem Solving:Revised, Journal of Chemical
Education, 67(3), 253-254.
Download

temel kimya dersinde öğrencilerin kavramları anlama ve sayısal