BİLİMİN DOĞASI BİLİMSEL YÖNTEM BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİ FEN/FİZİK ÖĞRETİMİNDE LABORATUVAR YAKLAŞIMLARI 1

Ayinesi iştir kişinin lafa bakılmaz…

Fenin/fiziğin sadece bilgi kısmına ağırlık verilir, bilginin elde ediliş yolları göz ardı edilirse ne olur?

“Child as a scientist…” Bir bilim insanı olarak çocuk…

1800’lerden günümüze Bilginin Elde Ediliş Yöntemleri Bilgi Bireysel Yapılan Deneyler Demonstrasyon Öğrenci Merkezli Öğretmen Merkezli Doğrulama (ispat) Keşfetme (Buluş)

Bilimsel Süreç Becerileri Nedir?

Bilimsel Süreç Becerileri Neden Önemlidir?

1) BİLGİ PATLAMASI: Öğrencilere, fizikteki veya herhangi bir bilim dalındaki bilgilerin tümünü vermemiz mümkün değildir. Buna ne ömrümüz ne de imkanlarımız yeter. Bu nedenle günümüzün modern eğitim anlayışı, bilginin yanı sıra “bilginin elde ediliş yöntemleri”nin de öğrencilere kazandırılmasına yöneliktir. (Mallinson:Mallison, 1998) Project 2061’ de AAAS (the American Association for the Advancement of Science)

Bilimsel bilgiler yeni düşüncelerin ortaya atılıp, denenmesi sonucu, gelişebilir ve değişebilir. Yani, bilimde bir süreklilik ilkesi vardır. Bundan dolayı öğretmenler yeni nesillere araştırmacı bir ruh kazandırmaya çalışmalıdırlar. Böylece, bilimsel bilgilerin bilinen gerçeklerle doğru olduğu ve zamanla değişebileceği fikri öğrencilere aşılanmalıdır. (Çepni: Ayas: Johnson: Turgut, 1996:18)

2) PROBLEM ÇÖZME: Bilimsel süreç becerilerinin geliştirilmesi öğrencilere problem çözme, eleştirel düşünme, karar verme, cevaplar bulma ve meraklarını giderme olanağı verir. Araştırma becerileri öğrencilerin sadece fen hakkında bir takım bilgileri öğrenmelerini sağlamaz aynı zamanda bu becerilerin öğrenilmesi onların mantıklı düşünmelerine ve makul sorular sorup cevaplar aramalarına ve günlük hayatta karşılaştıkları problemleri çözmelerine yardımcı olur (Germann, 1994:749).

3) ZİHİNSEL GELİŞİME KATKI: Bilimsel süreç becerilerinin kazanılması ile öğrencilerin formal işlem basamağına (Piaget’in Zihinsel Gelişim Kuramındaki son basamak) ulaşması arasında yüksek bir korelasyon bulunmuştur. Padilla, Okey ve Dillashaw tarafından yapılan bir araştırma bazı bilimsel süreç becerileriyle (değişkenleri değiştirmek, verileri yorumlamak, hipotez kurmak ve deney yapmak) soyut (formal) işlem becerileri arasında yüksek bir ilişki bulunmuştur. (r=0,73) Bu sonuç gösteriyor ki iki beceri seti arasında güçlü ortak yanlar vardır. (Padilla: Okey, 1984:277)

4) ÖĞRENMENİN KALICILIĞI: Bilimsel süreç becerilerinin öğrenciler tarafından kullanılması öğrenmenin kalıcılığını artırır. Çünkü yaparak yaşayarak öğrenme daha kalıcı olur. Bir Çin atasözü “Duyarım unuturum, görürüm hatırlarım, yaparım öğrenirim” bu duruma uygun düşer. Bir öğretmen eğitim öğretim sürecinde öğrencilerin ne kadar fazla sayıda duyusuna yönelirse o oranda etkili bir öğretim sağlanmış olur. Yaparak öğrenmede öğrenci hemen hemen tüm duyularını kullanır ve bu sayede öğrenme daha etkili, kolay ve kalıcı olur. Bknz: Nörofizyolojik kuram

Laboratuvar Yaklaşımları Bilimsel Süreç Becerileri Yaklaşımı (Science Process Skills Laboratory) Tümdengelim laboratuarı-Doğrulama Laboratuarı (Deductive or Verification Laboratory) Tümevarım Laboratuarı ( Inductive Laboratory ) Teknik Beceriler Laboratuvarı (Technical Skills Laboratory Problem Çözme Yaklaşımı (Problem Solving Laboratory)

Roth(1994) yılında yaptığı bir araştırmada, fen öğretiminde laboratuar aktivitelerinin 1960’lardan itibaren uygulamaya konulduğunu, fakat öğrencilerin bu aktiviteler sonucunda henüz istenilen düzeye ulaşmadığını vurgulamıştır. Yapılan bir başka araştırmada laboratuar çalışmasının öğrenciler için yeterli derecede anlamlı olmadığı ve bu nedenle onların kavramsal anlamalarına anlamlı bir katkıda bulunmadığı sonucuna ulaşılmıştır(Novak,1984). Renner (1986); “Laboratuarları Yeniden Keşfetme” konulu çalışmasında Fen öğrenmek için laboratuvar uygulamalarının önemli olduğundan artık hiç kimse şüphe duymadığını; fakat çoğu laboratuvar kılavuzlarının öğrencilerde; bir öğretmen, bir ders kitabı ya da diğer bir otorite tarafından anlatılan bir şeyin doğrulanmasının laboratuarın amacı olduğu izlenimini bıraktığını, laboratuarın gerçek rolünün bu olmadığını vurgulamıştır.

Fen Bilimleri (Fizik, Kimya ve Biyoloji) Bilgiye Ulaşma Yolları Bilimsel Bilgiler Bilimsel tutumlar Meraklılık, Alçak gönüllülük, Başarısızlıktan yılmama, Açık fikirlilik, Doğruluk Bilimsel süreç becerileri Gözlem, Sınıflama, Ölçme, Sayı Ve Uzay İlişkileri Kurma, Önceden Kestirme, Verileri Kaydetme, Verileri Kullanma Ve Model Oluşturma, Verileri Yorumlama, Sonuç Çıkarma, Değişkenleri Belirleme, Değişkenleri Değiştirme Ve Kontrol Etme, Hipotez Kurma Deney Yapma Fen bilimlerinin içerdiği geçerli ve dayanıklı bilgiler, Genellemeler, Hipotezler, Teoriler, İlkeler, Yasaları

Bilimsel Süreç Becerileri Nedir? Fen bilimlerinde, öğrenmeyi kolaylaştıran, araştırma yol ve yöntemlerini kazandıran, öğrencilerin aktif olmasını sağlayan, kendi öğrenmelerinde sorumluluk alma duygusunu geliştiren, öğrenmenin kalıcılığını artıran temel becerilerdir(Çepni, Ayas, Johnson ve Turgut, 1997). Bu beceriler, bilim adamlarının çalışmaları sırasında kullandıkları becerilerdir.

Gagne (1965), Bilim adamları gözlem yaparlar, sınıflandırma yaparlar, ölçerler, sonuç çıkarmaya çalışırlar, hipotezler ileri sürerler ve deneyler yaparlar. Bilim adamları bu yolla bilgi edinmeyi öğrenmişlerse, onların yaptıklarının basit ilk şekilleri çocuklara öğretilerek, onların da bilgiye bilim adamları gibi ulaşabilmeleri sağlanabilir. Ama buradan herkesi bilim adamı yapmaya çalışmak gibi bir sonuç çıkarılmamalıdır. Aksine buradan çıkarılacak sonuç, bilimi (feni) anlayabilmenin yolu, dünyaya bir bilim adamının bakış açısıyla bakıp onunla bilim adamı gibi uğraşmaktır.

Bilimsel süreç becerileri GÖZLEM, SINIFLAMA, ÖLÇME, SAYI VE UZAY İLİŞKİLERİ KURMA, ÖNCEDEN KESTİRME, VERİLERİ KAYDETME, VERİLERİ KULLANMA VE MODEL OLUŞTURMA, VERİLERİ YORUMLAMA, SONUÇ ÇIKARMA, DEĞİŞKENLERİ BELİRLEME, DEĞİŞKENLERİ DEĞİŞTİRME VE KONTROL ETME, HİPOTEZ KURMA DENEY YAPMA

Gözlem Duyu organlarıyla veya duyu organlarının hassasiyetini artıran araç ve gereçlerle objelerin veya olayların incelenmesidir (Arthur,1993). Gözlem aynı zamanda zihinsel bir aktivitedir ve bundan sadece duyu organlarının uyarılması sorumlu değildir (Harlen, 1993). Bilim gözlemle başlar. Ayrıca gözlem ömür boyu süren bir etkinliktir. Çocuklar oldukça iyi birer gözlemcidir. Okula başlamadan uzun zaman önce öğrendikleri bir çok şey gözleme düşkün olmalarının bir sonucudur.

Günizi-Analemma

gruplara verdiğimiz addır. Sınıflama Objeleri, olayları veya objeleri ve olayları temsil eden bilgileri bazı metotlar ve sistem kullanarak, benzer ve farklı özelliklerine göre gruplara ayırmaktır (Arthur,1993). Kavram geliştirme sürecinde sınıflama becerisinin önemi büyüktür. Çünkü kavramlar eşyaları, olayları, insanları ve düşünceleri benzerliklerine göre grupladığımızda gruplara verdiğimiz addır.

Ölçme Yapılan nicel gözlemlerin geleneksel veya geleneksel olmayan standartlarla karşılaştırılmasıdır. Nicel gözlemler belirli standart veya standart olmayan ölçümlerle değerlendirildiğinde anlamlı olur (Arthur,1993). Ölçme en basit seviyede kıyaslama ve saymadır, doğrusal boyutları, alanı, hacmi, zamanı, sıcaklığı, kütleyi....vb. ölçülebilir nitelikleri tanımlamak için standart ve standart dışı birimlerin kullanımını kapsar.

Sayı-Uzay İlişkileri Kurma Sayı ilişkileri kurma, matematiksel kuralları ve formülleri nicelikleri hesaplamada veya temel ölçülerle ilişki kurmada uygulamaktır. Sayma ve hesaplama gibi faaliyetleri içerir. Fen bilimlerinde sayıları kullanmak sorulara ve problemlere cevap bulmak için önemlidir. Uzayla ilgili süreçler, nesneleri düzlem ve üç boyutlu şekillerine göre anlamayı ve anlatmayı içerir. Uzayda yer ve yön kavramlarını geliştirmeyi zorunlu kılar. Bu süreç, diğer süreçlerin gelişmesine yardım eder.

Önceden Kestirme (Tahmin ) Verilere dayanarak gelecekteki olaylar veya var olması beklenen şartlar hakkında tahmin yapmaktır Bilimsel araştırma sürekli bir önceden kestirme işlemidir, bir kestirmeyi desteklemek veya çürütmek için veri toplanır. Bunun için de deney veya gözlem yapılır.

Verileri Kaydetme Deney yapılırken hem niteliksel hem de niceliksel birçok veri elde edilir. Olaylar ve nesneler hakkında toplanan bu veriler herkesin anlayabileceği çeşitli düzenleyici formlarda kaydedilir. Bu düzenleyici formlar verilerin kullanılmasında kolaylık sağlar. (Hughes: Wade, 1993:45) Verileri kaydetme, verileri kullanma ve model oluşturma için temel hazırlar. Örneğin bir tablo, sonradan çizilecek bir grafik için taban oluşturur.

Verileri Kullanma ve Model Oluşturma Deney veya gözlem sonucu elde edilmiş verileri grafik, resim veya üç boyutlu bir maket...gibi bir çok duyu organına hitap edecek şekilde göstermeyi içerir

Verileri Yorumlama Bu süreç; bir gözleme anlam vermekten bir grafikteki veriler için bir açıklama yazmaya kadar değişir. Bu süreç, deneylerde elde edilen veriler arasındaki ilişkileri ve eğilimleri görme becerisidir (Arthur,1993 :12-13).

Sonuç Çıkarma Bir gözlemin ya da deneyin sonuçlarını yorumlayıp bir yargıda bulunmaktır. Yordama daha önceki bilgilere dayanır. Öğrencilerin verilen bilginin ötesinde yeni ilişkilere ulaşmasıdır. İki tür yordama vardır, tümdengelim (genelden özele) ve tümevarım (özelden genele) (Çepni: Ayas: Johnson: Turgut, 1996:34).

Değişkenleri Belirleme Değişkenleri belirleme, yapılacak deneyin gidişatını etkileyebilecek tüm etkenlerin ifade edilmesidir. Yani, değişik şartlar altında değişimi veya sabit tutulması olayların gidişatını etkileyebilecek tüm faktörlerin belirlenmesidir (Arthur,1993 :12-13). Araştırma sırasında bunların değiştirilmesi ve işletilmesi için tüm bu değişkenler tanımlanmalıdır.

Değişkenleri Değiştirme ve Kontrol Etme Değişkenleri değiştirme ve kontrol etmede strateji, bir değişkeni (değiştirilen değişken) değiştirmek ve diğer değişkende (cevap veren değişken) buna bağlı değişimleri incelemektir. Aynı zamanda diğer birçok değişken de tanımlanmalı ve sabit tutulmalıdır (kontrol edilen değişkenler). Bunun yapılmasının nedeni diğer değişkenlerin sonucu etkileyebilme olasılıklarıdır.

Hipotez Kurma ve Test Etme Hipotez kurmak, doğru olduğu düşünülen düşünce ve tecrübelere dayalı test edilebilir ifadeler kurmaktır. Hipotezi oluştururken öğrenci tam geliştirilmemiş ve test edilebilir bir ifadede bulunur (Arthur,1993 :12-13). Çocukların, bilimsel bilgilerin denenebilir, çürütülebilir veya ileri delillerin ışığında değişebilir olduğunun farkında olmalarında önemli bir süreçtir.

Deney Yapma Deney yapma değişkenleri değiştirme ve kontrol etme sürecidir. Bu süreç diğer tüm süreçlerle birleşir. Gerekli bir çok araç gereci beceriyle kullanarak uygun bir düzenek kurmayı, değişkenleri değiştirip kontrol ederek veriler elde etmeyi, bu verileri kaydedip değerlendirerek model oluşturmayı, verileri yorumlamayı, sonuca varmayı ve yapılanları raporlaştırmayı içerir.

Teknik beceriler yaklaşımı Laboratuvar faaliyetlerini başarılı bir şeklide yürütebilmek için bazı teknik becerilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bunlar genelde el ve gözün uyum içerisinde kullanılabilme yeteneğinin kazanılması ile ilgili becerilerdir. Genel olarak laboratuvar çalışmalarında öğrenciler ihtiyaç duydukları aletlerin çoğunu kolaylıkla kullanabilmelerine rağmen bazı aletlerin kullanılması özel yetenek ve teknikler ister.

Öğretilmesi gereken konunun gerektirdikleri, Öğrenci grubunun özellikleri, Araç-gereç imkanları doğrultusunda Yapılacak deneyin özelliklerine göre çeşitli yaklaşımlar kullanılabilir.

Laboratuar kullanımının amaçları Laboratuvar yaklaşımları Bilimsel süreç becerileri

Laboratuar kullanımının amaçları Soyut ve kompleks konuların öğrencilere kazandırılmasında somut materyallerle deneyimler sağlamak. Problem çözme becerilerini kazandırmak. Fen bilimlerine karşı olumlu tutumlar geliştirmek. Yaratıcı düşünme becerilerini geliştirmek, Bilimsel düşünceyi ve bilimsel metotları kullanmayı teşvik etmek, Bilimsel süreç becerilerini geliştirmek. Bilim adamlarının rolünü anlamalarına yardımcı olmak ve onların yaptıklarını taklit etmelerini sağlamak, Bilimsel teori ve modellerin doğruluklarının deneylere bağlı olduğunu kavramalarına yardımcı olmak. Anderson (1976); Shulman ve Tamir(1973); Çepni: Ayas: Johnson: Turgut, (1997)

Bu amaçlar, aynı zamanda fen öğretiminin temel amaçlarındandır ve sadece “kara tahta”nın kullanıldığı ve düz anlatım yönteminin benimsendiği bir yaklaşımla gerçekleştirilemeyecek kadar karmaşık ve zahmetli süreçleri içerir.

Laboratuvar Deneyleri Hipotez Test Etme Deneyleri Kapalı Uçlu Deneyler Hipotez Test Etme Deneyleri Açık Uçlu Deneyler

Laboratuvar Deneyleri Kapalı Uçlu Deneyler Hipotez Test Etme Deneyleri Açık Uçlu Deneyler Doğrulama Yaklaşımı Tümevarım Buluş Esasına Dayalı Yaklaşım BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİ VE TEKNİK BECERİLER

Kapalı Uçlu Deneyler Verilen bilgilerin doğruluğunun araştırılması şeklinde düzenlenmiş deneylerdir. Bu tür deneyler bilimdeki gerçeklerin yeniden ispatlanmasına yöneliktir. Bu deneylerin nasıl yapılacağı, laboratuvar kılavuz kitapları veya öğretmen tarafından adım adım belirtilerek açıklanır. Yapılacak deneylerle hangi sonuca ulaşılacağı ayrıntılarıyla belirtilir.

Doğrulama (ispat) veya tümdengelim yaklaşımı: Bu yaklaşımda kavram, prensip ve yasalar veya konu sınıfta değişik eğitim öğretim yöntem ve tekniklerle verilir. Daha sonra laboratuar ortamında verilmek istenen konu somut materyallerle ispatlanır. Bu yaklaşım ülkemiz şartlarında fen bilimleri öğretiminde en çok kullanılan bir yaklaşımdır (Ayas, Çepni ve Akdeniz, 1994). Deney türlerinden kapalı uçlu deneye karşılık gelmektedir. Öğrenciye neyi bulacağı ve nasıl bulacağı, hangi ara basamakta ne yapacağı verilir ve laboratuarda buna aynen uyması istenir. Ayrıca, öğrencinin ne bulması gerektiği de kılavuzda verilmiştir. Bu teknik yaratıcılık yeteneğini geliştirmez. Özellikle yetenekli öğrenciler için sıkıcı olabilir.

Açık Uçlu Deneyler Öğrenciler, Önceden bilemedikleri birtakım bilgileri bilim adamı gibi çalışarak, bulup ortaya koymaya çalışırlar. Kapalı uçlu deneyler gibi deneyin sonucu, önceden belirgin değildir. Deneyin nasıl yapılacağını ve işlem sırasını kılavuz kitaplardaki açıklamaları okuyarak veya oradaki resimleri inceleyerek öğrenirler.

Tümevarım yaklaşımı Bu yaklaşım açık uçlu deney türüne karşılık gelir. Öğrenciye deney sonucunda ne çıkacağı belirtilmez. Doğrulama yaklaşımının aksine tümevarım yaklaşımında öğrenciler önce laboratuvar ortamında birinci elden deneyim sağlayarak prensip ya da yasayı kendisi bulmaya çalışır. Deneyde gerekli olan araç ve gereçler öğretmen tarafından belirlenir. Deneyin yapılması, verilerin kaydedilmesi ve verilerin analiz edilerek yorumlanması öğrenciye bırakılır.

Hipotez Sınama Deneyleri: Öğrenciler, kendi kurduğu veya kurulmuş olarak verilen hipotezin doğru olup olmadığını kontrol etmek için, Deneyler tasarlar, Bu deneyler için gerekli araç ve gereçleri sağlar, Düzenekleri kurar, deneyleri yapar. Gerekli gözlemleri ve ölçmeleri yaparak kaydeder; verileri işler; bulguları ortaya koyar ve yorumlar. Deneylerin sonucuna göre hipotezin doğru veya yanlış olduğuna karar verirler.

Araştırma (Buluş) esasına dayalı yaklaşım Bu yaklaşım hipotez test etme türü deneylere karşılık gelir. Bu tür deneyler, öğrencilerin bireysel çalışmalarını gerektirir. Bu yaklaşım, Öğrencilerin bilimsel süreç becerilerini etkili geliştirir. Ayrıca teknik becerilerin gelişimine de katkıda bulunur. Bu yaklaşım, Bruner’in buluş yoluyla öğrenme teorisini temel almaktadır.

Laboratuvar Deneyleri Kapalı Uçlu Deneyler Hipotez Test Etme Deneyleri Açık Uçlu Deneyler Doğrulama Yaklaşımı Tümevarım Buluş Esasına Dayalı Yaklaşım BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİ VE TEKNİK BECERİLER

Kaynaklar Ayas, A., Çepni, S. ve Akdeniz, A. R. (1994). Fen Bilimleri Eğitiminde Laboratuvarın Yeri ve Önemi-I, Çağdaş Eğitim, 204, 21-24 Ayas, A., Çepni, S. ve Akdeniz, A. R. (1994). Fen Bilimleri Eğitiminde Laboratuvarın Yeri ve Önemi-II, Çağdaş Eğitim, 205, 7-11 Ayas, A., Çepni, S. ve Akdeniz, A. R. (1995). Fen Bilimleri Eğitiminde Laboratuvarın Yeri ve Önemi-III, Çağdaş Eğitim, 206, 24-28 Çepni, S., Ayas, A., Johnson, D.,ve Turgut, M. F. (1997). Fizik Öğretimi. Ankara: Milli Eğitimi Geliştirme Projesi Hizmet Öncesi Öğretmen Eğitimi Deneme Basımı, 31-44. Gabel, D. L. (1993). Introductory Science Skills. (2. Basım). Prospect Heights, IL: Waveland Press, Inc. Lunetta, V. N., Hofstein, A., & Giddings, G. (1981). Evaluating science laboratuvary skills. The Science Teacher, 48, 22-25. Lunetta, V. N., & Tamir, P. (1979). Matching lab activities with teaching goals. Science Teacher, 46, 22-24. Ostlund, Karen L. (1995). Science Process Skills: Assessing Hands on Student Performance. Addison Wesley. Rezba, Richard J., Fiel, Ronald L.& Funk, H. James (1994) Learning and Assessing Science Process Skills. Kendall Hunt Pub.