Elektrostatiske krefter, åtte elektroner i ytterste skall eller atomer som «støter mot hverandre»? En kvalitativ studie av kjem 1-elevers forståelse av kjemiske bindinger.

Abstract

Formålet med denne studien har vært å kartlegge kjemi 1-elevers forståelse av utvalgte aspekter innenfor temaet kjemiske bindinger. Den overordnede problemstillingen ble delt inn i tre forskningsspørsmål der fokuset var å se på hvilke modeller elevene benytter seg av i forklaringene sine, og hvordan de forklarte energi i bindinger og ionebindinger. I studien ble det utformet og gjennomført et undervisningsopplegg som tok for seg temaene energi i bindinger og ionebindinger. Temaene ble bestemt utfra resultatene av en kartleggingstest som ble gjennomført i kjemiklassen i forkant av opplegget. Undervisningsopplegget baserte seg ellers på anbefalinger fra forskningslitteratur om alternative forestillinger i kjemi.

Datamaterialet som ble brukt for å svare på problemstillingen i denne kvalitative studien baserte seg på lydopptak av noen gruppediskusjoner underveis i undervisningsopplegget, i tillegg til et gruppeintervju med tre elever i etterkant.

Resultatene viste at flere av elevene benyttet seg av en blanding av de tre motstridende rammeverkene: et elektrostatisk-, et oktett- og et molekylært rammeverk både før og etter det skreddersydde undervisningsopplegget. I forklaringene av kjemiske bindinger benyttet de fleste elevene seg av elektrostatiske modeller der de vektla tiltrekningskrefter mellom partikler. Noen elever knyttet i tillegg elektronoverføring tett sammen med ionebindinger, mente at NaCl (s) dannet enkle molekyler, og/eller vektla oktettregelen i forklaringene sine. Dette er trekk ved henholdsvis et molekylært- og et oktettrammeverk. Resultatene viste også at elevene underveis i opplegget utviklet en bedre forståelse for energiens rolle i kjemiske bindinger. I starten av undervisningen argumenterte noen elever for at dannelsen av kjemiske bindinger både kunne være en endoterm og en eksoterm reaksjon. Andre mente at reaksjonen enten var kun eksoterm, eller kun endoterm. Etter opplegget mente alle informantene i intervjuet at det kun var en eksoterm reaksjon.

The aim of this study was to get deep insight into chemistry students’ understanding of some aspects of chemical bonding. A chemistry lesson about energy in chemical bonding and ionic bonding was designed and tested in a chemistry class in an upper secondary school in Norway. Prior to the lesson a diagnostic test was carried out in the same chemistry class. The two aspects of the lesson were then decided based on the results of the test. The lesson was also inspired by implication from other studies about both alternative conceptions and teaching of chemical bonding.

Audio recorded group discussions from the lesson, and a group interview with three students afterwards, constituted the data for this qualitative study.

The results show that most of the students used a combination of the tree conflicting alternative frameworks: an electrostatic -, a molecular and an octet framework both before and after the designed chemistry lesson. Most students referred to chemical bonding as electrostatic forces of attraction. Some students also used models like the octet rule or alternative conceptions about ionic bonding which could be linked to an octet -or a molecular framework. The results also show that most of the students’ understanding of the role of energy in chemical bonds improved during the lesson. In the beginning of the lesson some students believed that the formation of chemical bonds could be both endothermic and exothermic. Other students believed that the reaction was either just endothermic or just exothermic. In the interview, all three students referred to chemical bond formation as an exothermic reaction.