Kimyasal gösterimler: Ders kitaplarında kullanımı ve öğrenmedeki rolü

Bu yüksek lisans tez çalışmasının iki temel amacı bulunmaktadır. Bunlar: Üniversitelerin fen bilgisi eğitimi anabilim dalında okutulan Genel Kimya ders kitaplarında elektrokimya ünitesinde kullanılan gösterimleri çeşitli özellikler açısından incelemek ve farklı özellikteki gösterimlerin öğretmen adaylarının elektrokimya kavramlarını anlamalarına olan etkisini ortaya çıkarmaktır. Genel Kimya kitaplarında elektrokimya ünitesindeki gösterimlerin özelliklerini incelemek amacıyla 17 Genel Kimya ders kitabı içerik analizine tabii tutulmuştur. İçerik analizi sürecinde alan yazında var olan kimyasal gösterimler ve özelliklerinin değerlendirilme kriterlerini içeren liste kullanılmıştır. Farklı özelliklere sahip gösterimlerin öğretmen adaylarının elektrokimya kavramlarını anlamasına olan etkisini ortaya çıkarmak için durum çalışması yürütülmüştür. Durum çalışması sürecinde veri toplamak amacıyla 9 öğretmen adayı ile yapılan yarı yapılandırılmış görüşmeler gerçekleştirilmiştir. Yarı yapılandırılmış görüşmelerde öğretmen adaylarının gösterimler hakkındaki anlayışlarını ve görüşlerini, elektrokimya kavramları hakkındaki anlayışlarını, kimya ve elektrokimya öğrenimi ve öğretimi hakkındaki görüşlerini ve son olarak gösterimin ilgili elektrokimya kavramını anlamaya nasıl etki ettiğini ortaya çıkarmak için tüm öğretmen adaylarına açık uçlu sorular yöneltilmiştir. Yarı yapılandırılmış görüşmelerden elde edilen veriler içerik ve betimsel analize tabii tutulmuştur. Genel Kimya kitaplarının içerik analizi sonucunda elektrokimya ünitelerinde en az 2 ila en çok 52 olmak üzere toplam 289 olduğu ortaya çıkmıştır. Yayınevinden bağımsız olarak Genel Kimya kitabı başına düşen ortalama gösterim sayısı ise 17'dir (287/17). Sayfa başına düşen ortalama gösterim sayısı (gösterim sayısı/sayfa sayısı) 0,11 ila 1,22 arasında değişmektedir. Sadece iki kitapta her sayfada en az bir gösterim vardır. Elektrokimya ünitesinde gösterimlerin büyük bir çoğunluğunun konu anlatımı (metin) az bir kısmının ise ölçme-değerlendirme bölümünde yer aldığı ortaya çıkmaktadır. Kullanılan gösterimlerin en çok hibrit ve çoklu, en az makroskopik ve karma (analoji) türündeki gösterimlerden oluştuğu gözlenmiştir. Gösterimlerin yarısından fazlasının betimsel özelliklerinin açık olduğu ve gösterimlerin çoğunluğunun metin ile ilişkili ve bağlantılı olduğunu ortaya çıkarmıştır. Gösterimlerin başlıkların çoğunun uygun olduğu görülmüştür. Elektrokimya ünitesinde kullanılan çoklu gösterimlerin büyük bir kısmında gösterimler arası bağlantıların yeterli olduğu gözlenmiştir. Çoklu gösterimlerde en çok makroskopik ve sembolik gösterimlerin bir arada bulunduğu ortaya çıkmıştır. Çalışmada ikinci amaç doğrultusunda gerçekleştirilen yarı yapılandırılmış görüşmelerden elde edilen veriler öğretmen adaylarının büyük bir çoğunluğunun makroskopik gösterim hakkında daha çok doğru anlayışa sahipken, tanecik ve çoklu gösterimleri anlamada, tanımlamada zorluk yaşadıklarını ortaya çıkarmıştır. Farklı gösterimlerin öğretmen adaylarının elektrokimya kavramlarını öğrenmesine olan etkisi analiz edildiğinde ise açıklayıcı metin varlığının öğretmen adaylarının galvanik pil ile ilgili doğru tanımladıkları temel kavramların sayısında her üç gösterimde de (makroskopik, çoklu ve sembolik) bir artışa sebep olduğu gözlenmiştir. Açıklayıcı metin varlığında ve yokluğunda öğretmen adaylarının gösterim türünü doğru tanımlama ve açıklama düzeyleri incelendiğinde sembolik gösterimi ve çoklu gösterimi doğru tanımlama açısından az sayıdaki öğretmen adayında olumlu yönde değişim meydana geldiği ve makroskopik düzeyi doğru tanımlama açısından bir değişiklik olmadığı görülmüştür. Öğretmen adayları galvanik pil ile ilgili makroskopik gösterimin öğretim amaçlı kullanımı açısından yeterli bulmamakla birlikte çoklu ve sembolik düzeydeki gösterimler öğretmen adaylarının çoğu tarafından yeterli bulunmuştur. Açıklayıcı metin varlığında ise çoklu ve sembolik gösterimleri yeterli bulan öğretmen adayı sayısı artmıştır. Öğretmen adaylarının metnin gösterimi anlaşılır hale getirmesi hakkındaki görüşleri analiz edildiğinde makroskopik, tanecik ve sembolik gösterimleri açıklayan her üç metni de yeterli bulanların oranı biraz fazla olmakla birlikte ve kısmen yeterli bulanların oranına yakındır. Öğretmen adaylarının yarısından biraz fazlasının galvanik hücre konusundaki temel kavramlar konusunda kısmen doğru ve yaklaşık dörtte birinin yanlış bilgiye sahip olduğu ortaya çıkmıştır. Bu çalışmanın bulguları yükseltgenme, indirgenme, elektrot, anot, katot, yarı hücre, hücre gerilimi ve galvanik pil kavramlarında öğretmen adaylarının çoğunlukla kısmen doğru ve yanlış anlayışlara sahip olduğunu göstermiştir.Yüksek lisans tez çalışmasından elde edilen bulgulardan yola çıkarak ders kitabı yazarlarına, fen alanındaki öğretmenlere, öğretmen eğitimcilerine ve fen eğitimi araştırmacılarına önerilerde bulunulmuştur. The purpose of this master thesis is twofold. First one is to analyze characteristics of chemical representations in electrochemistry in General Chemistry textbooks. Second aim is to investigate the effect on different representations on preservice science teachers' understanding of electrochemistry concepts. Content analysis of 17 General Chemistry textbooks was conducted in order to determine the characteristics of chemical representations in electrochemistry unit. During content analysis, an existing rubric, including criteria for analysis of representations, in textbooks was utilized to examine representations in electrochemistry unit. To investigate the effect on different representations on preservice science teachers' understanding of electrochemistry concepts, case study was used as a research design. Semi structured interviews were conducted with nine preservice science teachers to collect data during case study. Open ended questions were directed during semi structured interviews to reveal pre service teachers' understandings about representations, views about representations, understandings about electrochemistry concepts, views about teaching both chemistry and electrochemistry, and finally how different representations affect pre service teachers' understanding of related electrochemistry concept. Descriptive and content analyses were conducted for analyzing data obtained from semi-structured interviews were analyzed.Results of content analysis of General Chemistry textbooks indicated that number of representations in electrochemistry unit varies between 2 and 52 and total number of representations analyzed was 289. Average number of representations in each book was 17 independent from the publisher. Average number of representations in a page ranged between 0,11 and 1,22. Only two of the textbooks had at least one representation on a page. Most of the representations in electrochemistry unit were used during teaching of the topic (in text) while number of representations used in assessment part was less. With regard to type, hybrid and multiple representations were utilized most and macroscopic and mixed representations were the least frequent representations. More than half of the representations had explicit surface features and were completely related and linked to the text. Most of the representations' captions were found to be appropriate. When multiple representations were analyzed, it was observed that majority of multiple representations had sufficient links between their subordinates. Macroscopic and symbolic representations were the types that were mostly used together in multiple representations. Data obtained from semi-structured interview conducted in line with the second purpose of this study indicated that majority of the pre service science teachers has sufficient understanding about macroscopic representations while they had more difficulty in understanding submicroscopic and multiple representations. When the effect of different representations on pre service science teachers' understandings about electrochemistry concepts was analyzed, it was observed that there was an increase in the number of correct concepts when text related to the representation was presented to students. In terms of the text's effect on understanding about representations, there was no change in pre service science teachers' understandings of representations and were fewer pre service teachers of whom their understandings about symbolic and multiple representations increased. Pre service science teachers found macroscopic representation ineffective and both multiple and symbolic representations effective for teaching. With the existence of text related to the representation, number of pre service teachers finding multiple and symbolic representations adequate was increased. Number of the pre service science teachers found the text related to the representation as sufficient for macroscopic, multiple, symbolic representations was a bit higher than the number of the pre service science teachers found the text related to the representation as partially sufficient. More than half of the pre service teachers had partial understandings about the basic concepts about Galvanic cells while one fourth of the pre service science teachers had no understanding. The findings of this study also revealed that oxidation, reduction, electrode, anode, cathode, half-cell, cell potential and, and Galvanic cell were the concepts that most of the pre service teachers had partial or no understanding. Based on the findings revealed from this master thesis, recommendations for textbook writers, science teachers, science teacher educators, and implications for science education researchers were provided. 273