Lise öğrencilerinin mol ve kimyasal hesaplamalar konusu ile ilgili problem çözme güçlüklerinin incelenmesi
Examining the problem solving difficulties of high school students at different levels with mol and chemical calculations in terms of mental processes
Yazar: ESRA KAYA
Danışman: DOÇ. DR. HAKKI KADAYIFÇI
Gazi Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Kimya Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training ; Kimya = Chemistry
Dizin: Kimya eğitimi = Chemistry education ; Kimyasal işlem = Chemical treatment ; Lise öğrencileri = High schools students ; Mol kavramı = Mol concept ; Problem çözme = Problem solving ; Problem çözme becerisi = Problem solving ability ; Problem çözme yöntemi = Problem solving method

Özet:
Bu çalışmanın amacı, kimya dersini almakta olan 11. ve 12. sınıf lise öğrencilerinin mol ve kimyasal hesaplamalar konusundaki algoritmik problemleri çözerken karşılaştıkları güçlükleri, incelemektir. Çalışmanın katılımcı grubunu, 2020-2021 öğretim yılı güz döneminde Ankara ilinin Yenimahalle ilçesinde bulunan özel bir lisedeki gönüllü öğrenciler oluşturmaktadır. Nicel ve nitel verilerin birlikte kullanıldığı çalışmanın araştırma deseni karma araştırma yöntemlerinden açıklayıcı ardışık desendir. Mol kavramı ve kimyasal hesaplamalar konusunda belirlenen 13 kavramı ölçen bilgi testi, katılımcıların problem çözüm basamaklarını yazmaları ve çözümlerini değerlendirmeleri için verilmiş algoritmik problemleri içeren problemler testi araştırmacılar tarafından geliştirilmiş, ölçeklerin kapsam geçerliği için uzman görüşünden faydalanılmıştır. Çalışmada öncelikle katılımcıların konuyla ilgili sahip oldukları kavramlarını belirlenmek amacıyla 15 adet çoktan seçmeli maddeden oluşan bilgi testi uygulanmıştır. Bilgi testinin güvenirliğinin uygun olduğu belirlenmiştir. Ardından, katılımcılardan konuyla 15 adet algoritmik problemi çözmeleri ve çözümleriyle ilgili öz değerlendirme kısımlarını doldurmaları istenmiştir. Ölçekteki problem çözüm kısmının için yapılan güvenirlik çalışmasında kodlayıcılar arasında önemli derecede uyum belirlenmiştir. Ölçeğin öz değerlendirme kısmının güvenirliği de uygun bulunmuştur. Uygulamanın ardından 20 katılımcı ile problem çözümleri hakkında geriye dönük yarı yapılandırılmış görüşme yapılmıştır. Çalışmada 11. ve 12. sınıf öğrencilerinin mol ve kimyasal hesaplamalar konusu ile ilgili kavramsal başarıları ve problem çözme performansları belirlenmiştir. Ardından tüm katılımcıların (i) kavram bilgisi, (ii) çözüm yoluna ulaşabilme ve (iii) matematiksel işlem yapma açısından problem çözme becerileri detaylı olarak araştırılmıştır. Araştırmanın sonucunda 11. ve 12. sınıfların bilgi testinden elde edilen başarıları arasında anlamlı bir fark olmadığı belirlenmiştir. Katılımcıların bilgi testindeki üst düzey başarılarına karşın, ilgili kavramların kullanıldığı problemlerde doğru sonuca ulaşma performanslarının daha düşük olduğu ve yine 11. ve 12. sınıfların problem çözüm başarıları arasında anlamlı bir fark olmadığı belirlenmiştir. Kavram bilgisi ve problem çözme becerileri benzer olan iki grubun öz değerlendirme bölümüne verdikleri yanıtlara göre 11. sınıf katılımcılarının 12. sınıf katılımcılarına göre özgüveninin daha yüksek olduğu görülmüştür. Bu araştırmadan elde edilen bulgulara göre katılımcıların bazı kavramlarda zorlandıkları, bildikleri kavramları problem çözüm basamaklarına yeterince yansıtamadıkları belirlenmiştir. Ayrıca problem testinde basamak sayısı arttıkça başarının genellikle düştüğü görülmüştür. Basamakların ardışık olması da soruyu doğru çözen katılımcı sayısını etkilemiştir. Zihinsel işlemler açısından bakıldığında mol kütlesi gibi bazı kavramların zihinden kolayca çözülebildiği; mol yöntemi ve tepkime verimi kavramlarında zihinden çözüldüğünde sıkça hata yapıldığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Mol kavramı, kimyasal hesaplamalar, problem çözme, zihinsel işlemler

Abstract:
The purpose of this study is to examine the difficulties encountered by 11th and 12th grade students who are taking chemistry lessons, by comparing them while solving algorithmic problems on mole and chemical calculations. The participants group of the study consists of voluntary students who are taking education in the fall season of 2020-2021 academic year in a private school in Yenimahalle district of Ankara. The research method of the study is explanatory sequential design which is one of the mixed research methods. The test measuring 13 concepts about mole and chemical calculations, and the test including algorithmic problems given to the participants to make them write the problem solution steps and evaluate their own solutions were developed by researchers, and to provide content validity experts' opinions are regarded. In the study, at first, a knowledge test consisting of 15 multiple-choice items was applied to determine the concepts about the subject known by the participants. After that, the participants were asked to solve 15 algorithmic problems on the subject and fill in the self-evaluation parts related to their solutions. It was determined that the reliability values of the scales used were appropriate. After the application, a retrospective semi-structured interview was conducted with 20 participants about problem solutions. In the study, the conceptual achievements and problem solving performances of 11th and 12th grade students on the subject of mole and chemical calculations were determined. Then, the problem solving skills of all participants in terms of (i) concept knowledge, (ii) being able to reach the solution, and (iii) performing mathematical operations were investigated in detail. As a result of the study, it was determined that there was no significant difference between the achievements of the 11th and 12th grades. Despite the participants' high-level success in the knowledge test, it was determined that their performance in achieving the correct result in the problems using the relevant concepts was lower and there was no significant difference between the problem solution success of the 11th and 12. According to the responses of the two groups with similar conceptual knowledge and problem solving skills to the self-assessment department, it was observed that the 11th grade participants had higher self-confidence than the 12th grade participants. According to the findings obtained from this research, it was determined that the participants had difficulties in some concepts and that they could not adequately reflect the concepts they knew to the problem solving steps. In addition, it was observed that the success generally decreased as the number of steps in the problem test increased. Also, the succession of the steps affected the number of participants who answered the questions correctly. From the point of view of mental operations, it was seen that some concepts such as molar mass can be easily solved mentally but, it was seen that mistakes were made frequently in the operations when the mole method and reaction efficiency concepts were solved mentally.

Key Words: Mol concept, chemical calculations, problem solving, mental processes