Ortaokul öğrencilerinin modelleme becerilerinin belirlenmesi, bu becerilere yönelik bilgisayar tabanlı etkinliklerin geliştirilmesi, uygulanması ve değerlendirilmesi

Abstract

Yaşadığı çevreyi tanıma ve değişen yaşam koşullarına ayak uydurma çabası insanoğlunun var olduğu günden bugüne doğayı ve bilimi anlamaya yöneltmiştir. Doğayı anlama çalışmaları da fen bilimlerinin doğmasını sağlamıştır. Fen eğitiminin asıl amaçlarından biri öğrencilere soyut gelen ifadeleri somutlaştırarak kavramsal boyutta öğrenmelerini sağlamaktır. Soyut kavramları somutlaştırmanın yöntemlerinden biri de derslerde modelleme çalışmalarına yer verilmesidir. Modelleme süreci de sanıldığı kadar kolay olmayıp, uzun soluklu çalışmalar gerektirmektedir. Öğretim programının yoğun olması, derslerde bu süreci yaşamayı engelleyebildiğinden bu araştırmada bu süreç doğru bir şekilde yansıtılmaya çalışılmıştır. Bu araştırmada ortaokul öğrencilerinin modelleme etkinlikleri öncesinde sahip olmaları gereken becerilerin belirlenmesi, belirlenen bu becerilerin geliştirilmesine yönelik bilgisayar tabanlı etkinliklerin tasarlanması ve bu etkinliklerin etkililiğinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaca ulaşmak için araştırma üç basamakta yürütülmüştür. Birinci basamak olan ortaokul öğrencilerinin modelleme becerilerinin belirlenmesinde nitel desen; ikinci basamak olan belirlenen bu becerilere yönelik bilgisayar tabanlı etkinliklerin geliştirilmesinde tasarım tabanlı araştırma deseni; üçüncü basamak olan bilgisayar tabanlı etkinliklerin bu becerilere etkisinin belirlenmesinde ise nicel desen kullanılmıştır. Araştırma, Trabzon il merkezine bağlı 3 farklı ortaokulda öğrenim gören ve `Seçmeli Bilim Uygulamaları` dersini seçen farklı derecedeki öğrencilerle yürütülmüştür. Yani araştırmanın birinci basamağında 17 beşinci sınıf, 22 altıncı sınıf, 18 yedinci sınıf öğrencileri, ikinci basamakta 11 yedinci sınıf öğrencisi ve üçüncü basamakta ise 23 yedinci sınıf öğrencisi katılmıştır. Araştırmaya ait bulgular iki basamakta verilmiştir. Bunlardan ilki öğrencilerdeki modelleme becerilerinin belirlenmesine yöneliktir. Bu beceriler; uzamsal görselleştirme, uzamsal algılama, uzamsal rotasyon, orijinal fikir üretme, analojik akıl yürütme, yapısal ilişki eşleştirme, malzeme-araç ilişkisi kurma, malzeme-model ilişkisi kurma, modele ilişkin araştırma yapma ve model planı hazırlama şeklindedir. Bulgulara ait ikinci kısım ise geliştirilen bilgisayar tabanlı etkinlikler ile yapılan modelleme çalışmalarının öğrencilerin modelleme becerileri üzerindeki etkisine yöneliktir. Bu bulgularda öğrencilerin genel olarak uygulama sonunda sahip olduğu modelleme becerilerinin başlangıçta sahip olduğu modelleme becerilerine göre geliştiği sonucuna ulaşılmıştır. Bu kapsamda öğrencilerin en çok uzamsal görselleştirme, uzamsal algılama ve uzamsal rotasyon becerilerinin geliştiği gözlenmiştir. Sonuç olarak bu araştırmada öğrencilerin modelleme sürecinde sahip olması gereken beceriler belirlenmiş ve bu becerilerin gelişimine yönelik bilgisayar tabanlı etkinlikler geliştirilmiştir. Dolayısıyla fen eğitimi derslerinde yer alan soyut konuların öğretiminin daha etkili ve kalıcı olması, öğrencilerin bir bilim adamı gibi düşünmelerinin sağlanması, fen derslerinden zevk alması ve öğrencilerin derslerde aktif katılımı isteniyorsa, araştırmada geliştirilen bilgisayar tabanlı etkinliklerinin derslerde kullanılması önerilmektedir. Ayrıca öğrencilerin modelleme sürecindeki gelişimlerinin farkında olmak için de modelleme becerileri kullanılabilir.

From the beginning of the humanity, people have tried to know their surroundings and keep up with the changing living conditions, which direct them to understand nature and science. The efforts to understand nature have also led to natural sciences. One of the main aims of science education is to provide student conceptual learning by embodying abstract concepts. One method to do so is to include modeling processes in science education classes. But modeling process is not easy as it might seem, it needs long-term studies. Due to a heavy science curriculum, this process may not be implemented into courses. Therefore, in this study, an ideal implementation of this process is presented.The purpose of this study is identification of modeling skills of secondary school students and development, implementation and evaluation of computer-based activities for these skills. To achieve this goal, this research was carried out in three steps. Qualitative design is used in the first step which is the determination of modeling skills of secondary students. Design research is used in the second step in which computer-based activities have been developed to enhance these skills. Quantitative design is used in the last step in which effect of the developed computer-based activities on these skills is determined. This study was carried out with students from different grade level and from three different secondary schools in Trabzon who took the `Elective Sciences Practices` course. 17 fifth grade, 22 sixth grade and 18 seventh grade students participated in the first step, 11 seventh grade students participated in the second step and 23 seventh grade students participated in the last step. Research findings are given in two steps. In the first one, it is aimed at determining the modeling skills of students. These skills are: spatial visualization, spatial perception, spatial rotation, development original idea, analogical reasoning, matching structural, relationship building to material and tool, relationship building material and model, model research and preparation model plan. The second part of the findings focuses on the effect of modeling processes with developed computer-based activities on students' modeling skills. It is observed that modeling skills of students at the end of the implementation are developed than modeling skills of students in the beginning. So, it is observed that spatial visualization, spatial perception and spatial rotation skills of the students developed most. In conclusion, necessary skills for modeling process are identified and computer-based applications to enhance these skills were developed. Hence, it is suggested that these applications can be implemented into classes to make teaching of abstract concepts in the science classes more effective and permanent, students think like scientists, enjoy from the science classes and actively participate during classes. Besides, those modeling skills can be used to be aware of the development of the students in the modeling processes.