İlköğretim ve ortaöğretim öğrencilerinin maddenin tanecikli yapısı konusundaki kavram yanılgılarının ontoloji temelinde belirlenmesi
Ontology-informed diagnostic assessment of middle and secondary students' misconceptions of the particulate nature of matter
Yazar: DİLEK ÖZALP
Danışman: DR. AJDA KAHVECİ
Marmara Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Ortaöğretim Fen ve Matematik Alanları Eğitimi Ana Bilim Dalı / Kimya Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training ; Kimya = Chemistry

Özet:
Maddenin tanecikli yapısı konusu kimyanın temel konularından birisidir. Bu konu ilköğretim ve ortaöğretim programlarında yer alan hal değişimi, fiziksel-kimyasal değişimler, kimyasal bağlar gibi başka temel konular ile ilişkilidir. Bu nedenle uzun zamandır konu ile ilgili kavram yanılgıları birçok eğitim araştırmacısı tarafından araştırılmıştır (Boz, 2006; Griffths ve Preston, 1992; Eichinger, Anderson, Berkheimer, ve Blakeslee, 1993; Margel, Eylon, ve Scherz, 2004; Nakhleh, Samarapungavan, ve Sağlam, 2005; Othman, Treagust, ve Chandrasegaran, baskıda). Yapılan araştırmalarda maddenin tanecikli yapısıyla ilgili birçok kavram yanılgısı bulunmuştur.Bu araştırmada ilköğretim ve ortaöğretim öğrencilerinde maddenin tanecikli yapısıyla ilgili bulunan kavram yanılgılarının açığa çıkarılması ve bu kavram yanılgılarının ontolojiye dayanarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bundan dolayı araştırmada ontoloji ve ontolojik kategoriler önemli bir temel oluşturmaktadır.Araştırma için öncelikle 15 tanesi iki aşamalı olan, 25 çoktan seçmeli sorudan oluşan bir test geliştirilmiştir. Daha sonra kapsam geçerliliğini sağlamak amacıyla uzman görüşlerine göre test maddeleri düzeltilmiştir. Uzmanlar kimya öğretmenleri ve kimya öğretmenliği programı öğretim üyeleridir.Üçüncü olarak, 2007-2008 öğretim yılının ikinci döneminde geçerlilik çalışması için 128 ilköğretim ve 50 ortaöğretim öğrencisiyle 25 sorudan oluşan testin pilot uygulaması yapılmıştır. Pilot uygulamada her bir test maddesi ile ilgili 14 geribildirim soru sorulmuştur. Bu sorular DeBoer, Dubois, Herrmann-Abell, ve Lennon (2008)'dan uyarlanmıştır.Pilot uygulama sonucunda 25 soru iyileştirilmiş ve test ilköğretim ve ortaöğretim öğrencilerine uygulanmıştır. Araştırmanın örneklemini 6-11 arası sınıflar oluşturmuş ve araştırmada kesitsel tarama araştırması yöntemi kullanılmıştır. Veriler rastgele seçilmiş olan 696 öğrenciden toplanmıştır. İlk olarak İstanbul' daki 33 ilçeden dört tanesi SPSS programında kodlama yapılarak rastgele seçilmiştir. Daha sonra her ilçeden bir ilköğretim ve bir lise okulu yine rastgele olarak seçilmiştir. Her ilköğretim okulunun 6., 7. ve 8. sınıflarından (382 öğrenci) birer sınıf ve her ortaöğretim okulunun 9., 10. ve 11. sınıflarından (314 öğrenci) birer sınıf belirlenmiştir. Böylece bu araştırmada toplam 24 farklı sınıfla (696 öğrenci) çalışılmıştır. Test 2007-2008 öğretim yılının bahar yarıyılında uygulanmıştır. Uygulama dört hafta sürmüştür.Veriler kodlanarak SPSS'de analiz edilmiştir. Kolmogorov-Smirnov testine göre veriler normal dağılım göstermediği için analizlerde Kruskal-Wallis ve Mann-Whitney U testleri kullanılmıştır. Araştırmadaki testin Cronbach's Alpha güvenirlik katsayısı 0.78' dir. Bu değer testin güvenirliği için yeterli seviyededir.Kruskal-Wallis testi tüm sorular için sınıf seviyeleri arasındaki farkın 0.05 düzeyinde anlamlı olduğunu ve sınıf seviyesi arttıkça öğrencilerin başarılarının arttığını göstermiştir. Ancak araştırmada ilginç sonuçlardan biri bazı kavram yanılgılarının ortaöğretim öğrencilerinde ilköğretim öğrencilerine göre daha fazla bulunmasıdır.Bu araştırmada açığa çıkarılan kavram yanılgıları ontolojinin iki temel kategorisinde (madde, süreç) bulunmaktadır. En fazla kavram yanılgısının mikroskopik tanecik kategorisi ile makroskopik madde kategorileri (madde kategorisinin alt kategorileri) arasında gerçekleştiği görülmektedir. Bu tür kavram yanılgıları makroskopik maddelerin özelliklerinin mikroskopik taneciklere aktarılmasıyla oluşmaktadır. Süreç kategorisinde ise en fazla kavram yanılgısı fiziksel olay-kimyasal olay kategorileri arasında görülmüştür.Öğrencilerde en çok bulunan kavram yanılgısı `buzdaki moleküller katı, sudaki moleküller sıvıdır çünkü buz katı su ise sıvıdır' şeklindeki düşüncedir. Bu yanılgı 696 öğrencinin %38.6'sında bulunmaktadır.Araştırmadaki bir diğer önemli sonuç da iki aşamalı soruların birinci aşamalarının her iki aşamasına göre daha doğru cevaplanmış olmasıdır. Bu bize öğrencilerin anlamlı öğrenme yapmada başarısız olduklarını göstermektedir. Öğrenciler bazı soruları doğru bilmelerine rağmen uygun seçeneklerin neden doğru olduğunu açıklayamamışlardır. Bu durum anlamlı öğrenmenin değil ezberleyerek öğrenmenin bir kanıtı olarak düşünülebilir.Bu araştırma fen bilgisi ve kimya eğitimi için önemi sonuçlar içermektedir. Araştırma sonuçları öğretmenlere yönlendirici olması açısından önem taşımaktadır. Ayrıca bu araştırma maddenin tanecikli yapısıyla ilgili kavram yanılgılarının ontolojik kategorilerle açıklanmasında önemli bir adımdır.

Abstract:
Particulate nature of matter is one of the most fundamental topics of chemistry. It is strongly related to other primary and secondary school topics such as states of matter, chemical changes and chemical bonds. Given its importance, misconceptions in understandings of the particulate nature of matter have been researched by educational scientists for a long time (Boz, 2006; Griffths & Preston, 1992; Eichinger, Anderson, Berkheimer, & Blakeslee, 1993; Margel, Eylon, & Scherz, 2004; Nakhleh, Samarapungavan, & Sağlam, 2005; Othman, Treagust, & Chandrasegaran, in press). This body of research has exposed a variety of misconceptions about the particulate nature of matter.In this thesis research, the purpose was to investigate primary and secondary school students? misconceptions about the particulate nature of matter and to evaluate these misconceptions through assessment based on ontological categories. For this reason, ontology and ontological categories became the building blocks of the research.First, an instrument of 25 distractor-driven, multiple choice diagnostic items, 15 of which were two-tier, was constructed. Then, revisions were made to the items according to expert suggestions, ensuring content validity. The experts were chemistry teachers and chemistry teacher educators.The 25-item instrument was pilot tested in the second semester of the academic year 2007-2008 with 128 primary and 50 secondary school students. In the pilot test, the students were asked 14 questions about each test item. The feedback questions were adapted from DeBoer, Dubois, Herrmann-Abell, and Lennon (2008)?s research. After the pilot testing, most of the items were revised and improved according to the students? feedback.After the revisions, the test was administered to a sample of primary and secondary school students. Since Grades 6-11 were the target, cross-sectional survey methodology was employed. The data were obtained from a randomly selected sample of 696 students. At first, four municipalities out of 33 from Istanbul were randomly selected through coding into the SPSS software. Then, from each of these four municipalities one primary and one secondary school were randomly selected. From each primary school classes of Grade 6, 7, 8 students (382 students in total) and from each secondary school classes of Grade 9, 10, 11 (314 students in total) were selected. In total, 24 different classes with 696 students participated. The 25-item test was administered in the spring semester of the 2007-2008 academic year over a four week time period.Data were coded and analyzed with the SPSS software. Kruskal-Wallis and Mann-Whitney U tests were used because a Kolmogorov-Smirnov test indicated that the distributions were not normal. The Cronbach?s Alpha value of the test was found as 0.78, indicating a sufficient reliability level.According to the Kruskal-Wallis test, the difference among the grades was significant for all items combined at the 0.05 level. The students? success improved with increasing grade level. One of unexpected findings was that some misconceptions were hold by the secondary school students more widely than the primary school students.The misconceptions revealed in this research were related with two ontological categories (matter, processes) and most of them occurred resulting from a mismatch between macroscopic matter and microscopic particle categories. The students often attributed macroscopic matter properties to its microscopic particles.The misconception most widely hold by the students was that `ice molecules were solid and water molecules were liquid because ice was solid and water was liquid?. This misconception was hold by the 38.6% of the 696 students.Another important result was that the first tiers of the diagnostic items were more correctly answered than both of the first and second tiers. This showed that the students failed to meaningfully learn. Although they knew the answers correctly they could not make explanations about why the particular answer was correct. This could be regarded as evidence of memorization instead of meaningful learning.This research has important implications for science and chemistry education. The resarch results could have a directive role for teachers. Also, this study is an important step for understanding misconceptions regarding the particulate nature of matter on the basis of ontological categories.