Fen bilimlerinde en yaygın kavram yanılgıları ve onları değiştirmenin yolu

Bir sınıfa “Ay’ın evreleri neden oluşur?” diye sorun. İyi bir bölümü büyük olasılıkla şöyle cevap verecek: “Dünya’nın gölgesi Ay’ın üstüne düşüyor.” Bu, mantıklı gelen ve çoğu kez içtenlikle savunulan bir cevaptır. Ama yanlıştır: Ay evrelerinde Ay’ın hep yarısı Güneş tarafından aydınlıktır; Dünya’dan bu aydınlık yüzün ne kadarını gördüğümüz değişir. Dünya’nın gölgesi Ay’a ancak bir Ay tutulmasında düşer.

Bu tür fikirlere kavram yanılgısı (ya da ön kavram) denir. Bu yazıda yanılgıların neden rastgele hatalar olmadığını, fen bilimlerinde sık görülen altı örneği ve bu fikirleri değiştirmek için araştırmaların önerdiği yolları anlatıyoruz.

Kavram yanılgısı nedir, neden kalıcıdır?

Çocuklar ve yetişkinler, fen derslerine gelmeden çok önce dünyayı açıklayan fikirler geliştirir: Ağır şeyler daha çabuk düşer, ateşe yaklaşınca ısınırız, bitkiler yemeğini topraktan alır. Bu fikirler günlük deneyimle uyumlu olduğu için işe yarar gibi görünür. Rosalind Driver ve arkadaşlarının Making Sense of Secondary Science kitabı, öğrencilerin fen konularındaki bu tür fikirlerini derleyerek, aynı fikirlerin farklı öğrencilerde sık sık benzer biçimlerde görüldüğünü bildirir.

Yanılgılar üç nedenle kalıcıdır:

• Deneyimle desteklenirler. “Havada kâğıt, taştan geç düşer” doğru bir gözlemdir; yanlış olan, ondan çıkarılan genellemedir.
• Dille pekişirler. “Akım harcandı”, “soğuk içeri girdi” gibi günlük sözler, fiziksel olarak yanlış resimler çağrıştırır.
• Ders sonunda ezberlenen doğru cevap, eski fikri silmez. Öğrenci sınavda “doğru” cevabı verir, ama gündelik hayatta eski fikriyle düşünmeye devam eder.

Not: Eğitim araştırmacıları bu konuda tek bir görüşte birleşmiyor. Smith, diSessa ve Roschelle (1993), “yanılgı” sözcüğünün öğrencinin fikirlerini fazla sert biçimde “yanlış” saydığını ve bu fikirlerin çoğunun, doğru kullanılırsa işe yarayabilecek bir sezgi parçasından oluştuğunu savundu. Bu yüzden bazı araştırmacılar “yanılgı” yerine “ön kavram” ya da “alternatif fikir” demeyi tercih eder.

Altı yaygın örnek

1. “Yazın Güneş’e daha yakın olduğumuz için sıcak olur”

Dünya Güneş’e en yakın konuma ocak başında gelir; yine de Kuzey Yarım Küre’de ocak kıştır. Mevsimlerin nedeni, Dünya’nın eksen eğikliğidir: Güneş ışınları yazın yüzeye daha dik gelir ve gündüz uzar. Ayrıntılar için mevsimler yazımıza ve mevsimler dersimize bakın. Bu yanılgı o kadar yaygındır ki Schneps ve Sadler’in A Private Universe adlı belgeselinde, üniversite mezunları arasında da görülür.

2. “Ağır cisimler daha hızlı düşer”

Hava direnci olmasaydı, kütleleri farklı cisimler aynı ivmeyle düşerdi. Günlük hayatta fark görürüz, çünkü hava, hafif ve geniş cisimleri daha çok yavaşlatır. Tarihi ve deneyi ayrı bir yazıda anlattık.

3. “Bitki besinini topraktan alır”

Flaman hekim Jan Baptista van Helmont, 17. yüzyılda bir deney yaptı: Yaklaşık 90 kg toprak dolu bir saksıya, yaklaşık 2 kg ağırlığında bir söğüt fidanı dikti ve beş yıl boyunca yalnızca yağmur suyuyla suladı. Fidan yaklaşık 77 kg’a çıktı; toprağın kütlesi ise yalnızca birkaç on gram azaldı. Bitki kütlesi, toprağın azalmasıyla açıklanamayacak kadar artmıştı. Bugün biliyoruz ki bitki kütlesinin büyük kısmı, havadaki karbon dioksitten ve sudan fotosentezle yapılır; topraktan esas olarak su ve az miktarda mineral alınır. Daha fazlası için fotosentez yazımıza göz atın.

4. “Isı ile sıcaklık aynı şeydir” ve “metal daha soğuktur”

Aynı odada duran metal bir kaşık ile plastik bir kaşığın sıcaklığı aynıdır; ama elimiz metalden ısıyı daha hızlı kaybettiği için metali daha soğuk hissederiz. Sıcaklık, tanecik hareketlerinin ortalama enerjisiyle ilgili bir niceliktir; ısı ise sıcaklık farkı yüzünden aktarılan enerjidir. Isı ve sıcaklık farkı dersimizde bunu çalışabilirsiniz.

5. “Akım ampulde harcanır”

Basit bir devrede, ampulden önce de sonra da akım aynıdır. Ampulde azalan şey akım değil, yüklerin taşıdığı enerjidir; bu enerji ışığa ve ısıya dönüşür. Seri devrede akım her noktada aynı kalır. Seri ve paralel devre yazımızda ve seri bağlı devreler dersimizde bu fark ayrıntılı işleniyor.

6. “Ay’ın evrelerini Dünya’nın gölgesi yapar”

Başta anlattığımız fikir. Ay’ın hep yarısı Güneş’le aydınlıktır; evreler, Güneş–Dünya–Ay üçgeninin değişen açısından doğar. Ay’ın evreleri yazımızda ve Ay’ın evreleri dersimizde bunu adım adım görebilirsiniz.

Yanılgıyı değiştirmek için ne işe yarar?

Posner, Strike, Hewson ve Gertzog (1982), bir öğrencinin eski fikrini bırakıp yenisini kabul etmesi için dört koşulun genellikle gerektiğini öne sürdü. Öğrenci:

1. Eski fikrinden memnun olmamalı (açıklayamadığı bir durumla karşılaşmalı),
2. Yeni fikri anlayabilmeli,
3. Yeni fikri makul bulmalı,
4. Yeni fikri işe yarar görmeli (yeni sorulara cevap verebilmeli).

Bu çerçeve, sınıfta uygulanabilir birkaç öneriye dönüşür:

• Önce fikri ortaya çıkar. Öğrenciden tahmin ve gerekçe iste. Bunun için tahmin et–gözle–açıkla yöntemi uygundur.
• Eski fikrin yetersiz kaldığı bir durum göster. “Yazın Güneş’e daha yakınsak, Avustralya’da neden kış?” gibi bir soru, memnuniyetsizlik yaratır.
• Modeli kendi eline ver. Bir top ve bir lamba ile Ay evrelerini gösteren öğrenci, kuralı ezberleyen öğrenciden farklı bir anlayış kazanır.
• Tekrar et. Fikir bir kez düzeltilince kalıcı olmayabilir; aynı kavrama haftalar sonra tekrar dönmek gerekir (aralıklı tekrar yazımıza bakın).
• Yanılgıyı küçümseme. “Bunu böyle düşünmen çok doğal, çünkü günlük hayatta öyle görünüyor” demek, değişime kapıyı açar.

Dürüst bir not: Hiçbir yöntem yanılgıyı tek seferde garanti biçimde ortadan kaldırmaz. Bu yüzden amaç, yanılgıyı “cezalandırmak” değil, öğrencinin kendi fikrini sınayıp gözden geçirmesini sağlamaktır.

Özet

• Kavram yanılgıları rastgele hata değil; gündelik deneyimden doğan, düzenli ve kalıcı fikirlerdir.
• Mevsimler, ağır cisim düşmesi, bitkinin besini, ısı ve sıcaklık, akım ve Ay evreleri yaygın örneklerdir.
• Değişim için önce fikri görünür kılmak, onu sınamak ve yeni modeli kullandırmak gerekir.
• Tek seferlik anlatım yerine, tahmin, gözlem ve zamana yayılmış tekrar birlikte işe yarar.

Sınıfında bunları denemek isteyen öğretmenler için Öğretmenler sayfası, simülasyonlu derslere göz atmak isteyenler için Fen Bilimleri konuları hazırdır.