Öğrencilerin Elektrokimya Konusundaki Kavram Yanılgılarının Farklı

ÖĞRENCİLERİN ELEKTROKİMYA KONUSUNDAKİ KAVRAM
YANILGILARININ FARKLI MADDE TÜRLERİ İLE SAPTANMASI
İnci MORGİL, Ayhan YILMAZ, Funda ÖZCAN, Emine ERDEM
Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, OFMA Bölümü, Kimya Eğitimi A.B.D, ANKARA
ÖZET: Kimya eğitiminin önemli amaçlarından biri öğrencilere kimya konularını kavram bazında anlatabilmek, kavram
yanılgılarının oluşmasını önlemek, öğrencilerin kavramları problem çözümünde kullanmalarını sağlamaktır. Bunu
gerçekleştirmede öğretmenlere önemli görevler düşmektedir. Kimya eğitiminde öğrencilere konu anlatıldıktan sonra
öğrencilerde ortaya çıkabilecek kavram yanılgılarını araştırmak için çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Bu amaçla konunun
anlatımından sonra çoktan seçmeli, kısa cevap gerektiren, yazılı yoklama gibi çeşitli araçlar kullanılmıştır. Fizikokimya dersi
çerçevesinde öğrencilere anlatılan elektrokimya konusunda da öğrenciler farklı kavram yanılgılarına sahiptir. Bu konuda
öğrencilerin sahip olduğu kavram yanılgılarının ortaya çıkarılmasında farklı madde türlerinin ne derece etkili olduğunu
araştırmak amacıyla örneğin indirgenme potansiyeli, standart pil gerilimi, derişim pilleri, anot, katot, tuz köprüsü gibi
elektrokimyada kullanılan çeşitli kavramlarla ilgili aynı hedef , davranışa yönelik birbirine denk üç farklı madde türünde;
kısa cevap, yazılı yoklama, çoktan seçmeli sorular hazırlanmıştır. Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Kimya Eğitimi
Anabilim Dalı 3. sınıf öğrencilerinden 40 öğrenciye uygulanan test sonuçları madde türünün kavram yanılgılarını ortaya
çıkarmada etkili olduğunu göstermiştir.
1. GİRİŞ
Bir çok kimyasal olay maddeler arasındaki elektron alış verişine dayanır. Kimyasal
reaksiyonların elektrik üretiminde, elektriğinde kimyasal reaksiyon oluşturmada kullanımıyla ilgili
olan tüm konular elektrokimya başlığı altında toplanmaktadır. Günlük yaşamımızın pek
çok alanında yararlanılan örneğin pil çeşitleri, standart pil potansiyeli,aktiflik sırası, elektroliz,
akümülatörler gibi konular elektrokimya başlığı altında kimya eğitiminin çeşitli kademelerinde
öğrencilere verilmektedir. Genel olarak kimya kavramları öğrencilere anlatılırken öğrencilerin söz
konusu kavramları algılamaları esnasında kavram yanılgıları oluşmaktadır. Günümüzde bu konuda
pek çok çalışma yapıldığı bilinmektedir (Sanger et all. 1999; Barral et all. 1992; Sanger et all 1997;
Birss et all 1990; Huddle et all 2000; Sanger et all 1997). Bojczuk (1982) ve Butss (1987) tarafından
yapılan çalışmada öğrenciler ve öğretmenler tarafından elektrokimyanın kimya müfredat programı
içinde en zor konu olarak nitelendirildiği ortaya çıkarılmıştır. Allsop ve George (1982), standart
indirgenme potansiyellerinden faydalanmak suretiyle pillerde gerçekleşen kimyasal reaksiyonları
tahmin etmeleri konusunda öğrencilerin çok zorlandıklarını belirtmiştir. Özkaya (2000), tarafından
öğretmen adaylarının elektrokimya ile ilgili kavram yanılgılarını ortaya çıkarmak üzere bir araştırma
yapılmıştır. Bu çalışmada öğretmen adaylarının bir dönem boyunca elektrokimya ve elektrokimya
laboratuvarı dersleri almalarına rağmen çalışmanın sonunda hala çeşitli kavram yanılgılarına sahip
oldukları tespit edilmiştir. Diğer yönden eğitimde başarının ölçülmesinde yazılı yoklamalar, ödevler,
projeler ve benzeri araçlar kullanılır. Öğrenci başarısının testin madde türüne göre etkilenip
etkilenmediği, etkileniyor ise bu farkın hangi madde türünün lehine olduğu literatürün üzerinde
çalıştığı konular olma özelliğini korumaktadır.
2. ÇALIŞMANIN AMACI
Bu çalışmanın amacı öğrencilerin elektrokimya konusunda kavram yanılgılarının ortaya
çıkarılmasında farklı madde türlerinin ne derece etkili olduğunu araştırmaktır. Bu araştırma
kapsamında, aşağıda belirtilen alt problemler üzerinde durulmuştur.
Öğretmen adaylarının elektrokimya konusunda sahip oldukları kavram yanılgıları nelerdir?
Farklı test türlerinin öğrenci başarısı üzerine etkisi var mıdır?
3. YÖNTEM
3.1 Örneklem
2001-2002 öğretim yılı bahar dönemi, Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Kimya Eğitimi
Anabilim Dalı’na kayıtlı 3. sınıf öğrencilerinden 23’ü kız, 8’i erkek olmak üzere toplam 31
öğrenciden oluşmaktadır.
3.2 Veri Toplama Aracı
Öğrenci başarısının uygulanan testin madde türüne bağlı olup olmadığını belirlemek amacıyla
aynı davranışı ölçen çoktan seçmeli,kısa cevap ve yazılı yoklama olmak üzere üç formda 20 sorudan
oluşan Kimya Başarı Testi (KBT) hazırlanmıştır. Hazırlanan KBT’i elektrokimya konusunda
literatürde daha önceden belirlenmiş kavramları içeren sorulardan oluşmaktadır. Çoktan seçmeli testin
güvenirliği 0,63, kısa cevap gerektiren testin güvenirliği 0,65 olarak bulunmuştur
3.3 Verilerin Çözümlenmesi
Analizler SPSS paket programı kullanılarak yapılmıştır. Hesaplanan istatistiklerin anlamlılığı
0,05 düzeyinde değerlendirilmiştir.
4. BULGULAR
Problem 1
Çalışmada elde edilen bulgulara göre kimya öğretmen adaylarının elektrokimya konusunda
sahip oldukları kavram yanılgıları aşağıdaki tablo I’de gösterilmektedir.
Tablo 1 Kimya Öğretmen Adaylarının Elektrokimya Konusunda Sahip Olduğu Kavram
Yanılgıları
Soru
Kavram
Kavram Yanılgısı
1, 2, 10
Aktiflik
Elektron verme eğilimi büyük olan madde kuvvetli bir
yükseltgendir.
3, 4, 7, 19 Yükseltgenme İndirgenme Elektron alan madde yükseltgenir,elektron veren madde
indirgenir.
5, 6, 9
Standart pil potansiyeli
İndirgenme potansiyeli büyük olan elektrot anottur.
8
Derişim pilleri
Bir pilde derişimi büyük olan elektrot katot, derişimi
küçük olan elektrot anottur.
11, 12, 15
Anot-katot
Bir pilde anot çözeltisinin derişimi azalırken, katot
çözeltisinin derişimi artmaktadır.
14,13, 20
İndirgenme potansiyeli
İndirgenme potansiyeli büyük olan madde yükseltgenir.
16, 17, 18
Pil gerilimi
Derişim pillerinde pil çözeltilerinin derişimi eşit olursa
pilin gerilimi artar.
Problem 2
Çalışma kapsamında yer alan ve örnek olarak seçilen aktiflik kavramı ile ilgili 3 farklı test
tipinde sorulan soru ve saptanan cevap yüzdeleri aşağıdaki tabloda gösterilmektedir. Aktiflik sırası
konusu ile ilgili olan sorularda “çinko, bakır ve gümüş metalleri ile ilgili deneylerden elde edilen
bilgilerden yaralanılarak, bu üç metalin ve hidrojenin aktiflik sırasını dikkate alarak sıralanışı”
sorulmaktadır.
SORU: Çinko, bakır ve gümüş metalleri ile ilgili olarak aşağıdaki deneyler yapılıyor.
I. Bu üç metal, HCl çözeltisine atıldığında bunlardan hidrojen açığa çıkaran metal yalnız çinkodur.
II. Katı gümüş, Bakırsülfat çözeltisine atıldığında bir kimyasal değişme gözlenmemektedir. Bu üç
metal ve hidrojen, elektron verme eğilimine göre nasıl sıralanır?
A) Zn>H2 >Cu >Ag B) Ag >Cu > H2 >Zn
C) Cu >Ag > H2 >Zn D) Zn >H2 >Ag >Cu
E) Ag >H2 >Cu >Zn
SORU:Çinko. Bakır, ve gümüş metalleri ile ilgili olarak aşağıdaki deneyler yapılıyor.
I. Bu üç metal, HCl çözeltisine atıldığında, bunlardan hidrojen açığa çıkaran metal yalnız çinkodur.
II. Katı gümüş, Bakırsülfat çözeltisine atıldığında bir kimyasal değişme gözlenmemektedir.
Bu üç metal ve hidrojen, elektron verme eğilimine
göre ........................... şeklinde sıralanır.
SORU:Çinko. Bakır, ve gümüş metalleri ile ilgili olarak aşağıdaki deneyler yapılıyor.
I. Bu üç metal, HCl çözeltisine atıldığında, bunlardan hidrojen açığa çıkaran metal yalnız çinkodur.
II. Katı gümüş, Bakırsülfat çözeltisine atıldığında bir kimyasal değişme gözlenmemektedir.
Bu üç metal ve hidrojen, elektron verme eğilimine göre nasıl sıralanır. Açıklayınız?
Tablo II Aktifilik Sırası Konusunda Çoktan Seçmeli Soru Tipinde Saptanan Doğru Cevap
Yüzdeleri
Kız
Erkek
f
%
f
%
Doğru
20
87
7
87,5
Yanlış
3
13
1
12,5
Toplam
23
100
8
100
Tablo II b) Aktiflik Sırası Konusunda Kısa Cevap Gerektiren Soru Tipinde Saptanan Doğru
Cevap Yüzdeleri
Kız
Erkek
f
%
f
%
Doğru
14
60,9
7
87,5
Yanlış
9
39,1
1
12,5
Toplam
23
100
8
100
Tablo II c) Aktifilik Sırası Konusunda Yazılı Yoklama Soru Tipinde Saptanan Doğru Cevap
Yüzdeleri
Kız
Erkek
f
%
f
%
Doğru
19
82,5
6
75
Yanlış
3
13
2
25
Toplam
22
95,5
8
100
Çoktan seçmeli madde türünde, öğrencilerin deneylerden elde ettiği bilgiler yardımıyla doğru
cevabı bulmaları beklenmektedir. Kız öğrencilerin % 87’si ile erkek öğrencilerin %
87,5’iseçeneklerdeki bilgileri muhakeme ederek bu sıralamayı doğru işaretlemiştir. Öğrencilerin
elektron verme ve alma eğilimlerini birbirine karıştırmasından dolayı, sıralamayı hatalı yaptıkları
düşünülmektedir. Öğrenciler bunun sonucu olarak, aktiflik sırasının yanlış verildiği seçeneği
işaretlemişlerdir. Kısa cevap gerektiren madde türünde, öğrencilerin “elektron verme” kavramını iyice
anlayarak deneydeki bilgiler ışığında doğru cevabı bulmaları beklenmektedir. Kız öğrencilerin %
60,9’u ile erkek öğrencilerin %87,5’i kavramları algılama yeteneği ile doğru cevaba ulaşmıştır.
“Elektron verme” kavramı iyi anlaşılmadığından ötürü yanlış sıralama yapıldığı düşülmektedir.Yazılı
yoklama madde türünde ise, öğrencilerin kavramları algılama yeteneği ile “elektron verme” kavramını
iyice algılayıp, muhakeme yeteneğini kullanarak doğru cevabı bulmaları beklenmektedir. Kız
öğrencilerin %82,5’i ile erkek öğrencilerin %75’i doğru cevabı bulmuşlardır. Öğrencilerin “elektron
verme” kavramını yanlış algılayarak ve “elektron alma” kavramıyla hatalı mukayese ederek yanılgıya
düştüğü söylenebilir. Farklı test türlerinin öğrenci başarısı üzerinde etkisi ile ilgili doğru cevap yüzdesi
olarak hesapladığımız öğrenci başarılarının her üç madde türünde karşılaştırılması aşağıdaki tablo
III’de verilmektedir.
Tablo III’de; Çoktan seçmeli test tipi test I, kısa cevap gerektiren test tipi test II, Yazılı yoklama
test tipi ise test III ile gösterilmiştir.
Tablo III Seçme Gerektiren- Kısa cevap gerektiren ve Yazılı Yoklama Testlerinin
Ortalamalarının Karşılaştırılması
Tür
N
X
S
df
t
I-II
31
14
11,38
2,88
5,39
30
2,52
II-III
31
11,38
11,68
5,39
5,72
30
0,25
I-III
31
14
11,68
2,88
5,72
30
2,55
p
0,01
0,79
0,01
Tablo III incelendiğinde; Öğrencilerin elektrokimya konusundaki kavram yanılgılarının
farklı madde türleri ile karşılaştırılmasında çoktan seçmeli test ve kısa cevap gerektiren testin
ortalamaları arasında çoktan seçmeli test lehine anlamlı bir fark bulunmuştur.
Çoktan seçmeli ve yazılı yoklama testlerinin ortalamaları arasında ise çoktan seçmeli test lehine
istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmuştur. Kısa cevap gerektiren test ile yazılı yoklama testinin
ortalamaları arasında anlamlı bir fark bulunamamıştır.
5. ÖNERİLER
Öğrenci başarısının testin madde türüne göre etkilenip etkilenmediği, etkileniyor ise bu farkın
hangi madde türünün lehine olduğu literatürün üzerinde çalıştığı konular olma özelliğini korumaktadır
(Akhun,1978; Ebel, 1973 ve Özalp,1992). Bu noktadan hareketle alandaki uygulayıcılara, ölçülmek
istenen niteliği özelliğine ve ölçme aracının amacına uygun madde türüne göre geliştirilmiş testler
kullanmaları önerilmektedir. Çoktan seçmeli testlerde şans başarısının çeldirici sayısıyla ters orantılı
olmasına rağmen tamamıyla ortadan kaldırılamaması dezavantaj iken buna karşın şans başarısının söz
konusu olmadığı kısa cevaplı testlerin ise taksonominin alt düzey becerilerini ölçmeye uygun olduğu
ancak diğer taraftan yazılı yoklamaların eğitim ortamında vazgeçilmez araçlar olduğu çünkü
öğrencilerin düşünme ve problem çözme süreçlerine yönelik becerileri yoklamada üstünlüğünün
yatsınamayacağı gerçeği gözden kaçırılmamalıdır. Sonuç olarak öğrenci başarısı bakımından
karşılaştırıldığında seçme gerektiren ve kısa cevap gerektiren maddeler arasında seçme gerektiren test
lehine ve seçme gerektiren ve yazılı yoklama arasında da seçme gerektiren test lehine anlamlı bir
farkın bulunması literatürlede uyum halindedir (Aydın,1993; Hodson,1994).
KAYNAKLAR
Akhun, İ. (1978). “İstatistik Formüller ve Tablolar”, EBF Yayınları, Ankara
Allsop, R.T and George, N.H. (1982), “ redox in Nuffield advanced chemistry”. Education in
Chemistry, (19), 57-59
Aydın, B. (1993). “Seçme Gerektiren Test Maddeleri ile Kısa Cevap Gerektiren Test Maddelerinin
Psikometrik Özellikleri ve Öğrenci Başarısı Bakımından Karşılaştırılması”, H.Ü. Sosyal
Bilimler Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara
Birss, V.I. and Truax, R. (1990). “An Effective Approach to Teaching Electrochemistry”, Journal of
Chemical Education, (67), 5, 403-409
Bojczuk, M. (1982). “Topic difficulties in O-and A-level chemistry.”,School Science Rewiew, (64),
545-551
Butts, B. and Smith, R. (1987). “What do Students perceive as difficult in HSC chemistry” Australian
Science Teachers Journal, (32), 45-51
Ebel, R.L. (1973). “Expected Reliability As a Function of Choise Per Item”, Educational and
Psychological Measurement, (29), 565-570
Garnett, P.J., Tragust, D.F. (1992). Conceptual Difficulties Experienced by Senior High School
Students of Electrochemistry: Electrochemical (galvanic) and Electrolytic Cells”, Journal of
Research in Science Teaching, (29), 10, 1079-1099
Hodson, D. (1994). “The Effect of Changes in Item Sequence on Student Performance in a MultpleChoise Chemistry Test”, Journal of Research in Science Teaching, (21), 5, 489-495
Huddle, A.P. and White, M. D. (2000). “Using a Teaching Model to Correct Known Misconceptions
in Electrochemistry”, Chemical Education Research, (77), 1, 104-110
Özalp, D. (1992). “Kısa Cevaplı ve Çoktan Seçmeli Maddelerden Oluşan Testlerin Psikometrik
Özelliklerinin Karşılıklı Olarak İncelenmesi”, H.Ü. Sosyal Bilimler Enstitüsü, Yüksek Lisans
Tezi, Ankara
Özkaya, A.R. (2000). “Öğretmen Adaylarının Elektrokimya ile İlgili Kavram Yanılgıları” IV. Fen
Bilimleri Eğitimi Kongresi 386-391
Sanger, M.J. and Greenbowe, T.J. (1997). Students’ Misconceptions in Electrochemistry: Current
Flow in Electrolyte Solutions and the Salt Bridge”, Journal of Chemical Education, (74), 7, 819823
Sanger, M.J. and Greenbowe, T.J. (1997). Students’ Misconceptions in Electrochemistry: Current
Flow in Electrolyte Solutions and the Salt Bridge”, Journal of Chemical Education, (74), 7, 819823
Sanger, M.J., Greenbowe, T.J. (1999). “An Analysis of College Chemistry Textbooks As Sources of
Misconceptions and Errors in Electrochemistry”, Journal of Chemical Education, (76), 6, 853860