THE EXAMINATION OF THE LEARNING PROCESES BY MODELING THE BIOLOGY SUBJECT OF PRIMARY SCHOOL STUDENTS

Öz

This study aims to investigate the effects of learning biology through modeling on primary school fourth-grade students’ cognitive structures. An experimental design with the pretest-posttest control group was used in the study. The participants of the study consisted of 39 primary school students. While the control group received a teacher-centered education, in the experimental group teaching was performed by modeling-based learning. Open-ended questions developed by the first researcher were applied to both groups at the beginning and end of the application. An analytical scoring rubric was developed to analyze the data. Findings showed that there was a significant difference between the experimental and control groups in favor of the experimental group, and the students in the experimental group used more meaningful concepts and less meaningless concepts in the post-test than the control group. Findings also indicated that modeling-based learning in the experimental group led to a significant change in the cognitive structures of the students.

Anahtar Kelimeler

• Primary School Science Teaching
• Biology Instruction
• Modeling

İLKOKUL ÖĞRENCİLERİNİN BİYOLOJİ KONULARINI MODELLEME İLE ÖĞRENME SÜREÇLERİNİN İNCELENMESİ

Öz

Bu araştırmada ilkokul fen eğitiminde biyoloji konularının modelleme yoluyla öğretilmesinin bilişsel yapı üzerindeki etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Araştırma modeli olarak nicel araştırma yöntemlerinden ön test son test kontrol gruplu deneysel desen kullanılmıştır. Araştırma deseni gereği deney grubunda modelleme temelli öğretim verilirken kontrol grubunda öğretmen merkezli kitaba bağlı düz anlatım gerçekleştirilmiştir. Araştırma çalışma grubu olarak 2018-2019 eğitim öğretim yılında Erzincan merkezde belirlenmiş olan 39 ilkokul 4. sınıf öğrencisinden oluşmaktadır. Araştırmada ön test ve son test olarak araştırmacı tarafından geliştirilmiş olan açık uçlu sorular deney ve kontrol grubuna uygulanmıştır. Ölçme aracına yönelik elde edilen verilerin değerlendirilmesi amacıyla araştırmacı tarafından analitik puanlama rubriği geliştirilmiştir. Araştırma sonucunda modelleme yoluyla öğretimin öğrencilerin anlamlı öğrenmeleri noktasında kontrol grubuna göre anlamlı bir fark oluşturduğu görülmüş olup, son testte daha az anlamsız kelime daha fazla anlamlı kelime kullandıkları görülmüştür. Araştırma sonucunda modelleme temelli öğrenmenin bilişsel yapıda anlamlı değişikliğe yol açtığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• İlkokul Fen Öğretimi
• Biyoloji Öğretimi
• Modelleme

Kaynakça

1. Acher, A., Arca, M., & Sanmarti, N. (2007). Modeling as a teaching learnig process for understanding materials: a case study in primary education. Science Education, 91(1), 36–74. https://doi.org/10.1002/sce
2. Arslan, A. (2013). Modellemeye dayalı fen öğretiminin ilköğretim öğrencilerinin anlama, hatırda tutma, yaratıcılık düzeyleri ile zihinsel modelleri üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Akdeniz Üniversitesi, Antalya.
3. Aydoğdu, B. (2006). İlköğretim fen ve teknoloji dersinde bilimsel süreç becerilerini etkileyen değişkenlerin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir.
4. Batı, K. (2014). Modellemeye Dayalı Fen Eğitiminin Etkililiği; Bu Eğitimin Öğrencilerin Bilimin Doğası Görüşleri İle Eleştirel Düşünme Becerilerine Etkisi. Doktora Tezi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
5. Baykul, Y. (2015). Eğitimde ve Psikolojide Ölçme: Klasik Test Teorsi Ve Uygulaması. 3. Baskı; Ankara: Pegem Akademi.
6. Bebek, G. (2016). Öğrencilerin Modelleme Süreçlerinin Değerlendirilmesine Yönelik Ölçme Araçlarının Geliştirilmesi. (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Karadeniz Teknik Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
7. Bierema, A. M., Schwarz, C. V, & Stoltzfus, J. R. (2017). Engaging Undergraduate Biology Students in Scientific Modeling : Analysis of Group Interactions , Sense-Making , and Justification. Life Sciences Education, 16(68) 1–16. https://doi.org/10.1187/cbe.17-01-0023
8. Bilal, E. (2010). Elektirik konusunun modelleme yoluyla öğretiminin kavramsal anlama, akademik başarı ve epistemolojik inançlara etkisi. Doktora Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.

9. Boulter, C., Buckley, B. & Walkington, H. (2001). Model-based teaching and learning during ecological inquiry. Annual Meeting of the American Educational Research Association, Seattle, WA. (ERIC Belge No. ED454048)
10. Brewe, E. (2008). Modeling theory applied: Modeling Instruction in introductory physics. American Journal of Physics, 76(12), 1155–1160. https://doi.org/10.1119/1.2983148
11. Buckley, B. C. (2012). Model-Based Learning. Encyclopedia of the Sciences of Learning, 1–5. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-1428-6_589
12. Cardona, T. S., Ara, T. C., Henriques-pons, A., Meirelles, R. M. S., M, M. L., Aguiar, L. E. V, Qu, C. (2004). Microscopy Images as Interactive Tools in Cell Modeling and Cell Biology Education. Cell Biology Education, 3, 99–110. https://doi.org/10.1187/cbe.03-08-0010
13. Çiltaş, A. (2011). Dizi Ve Seriler Konusunun Matematiksel Modelleme Yoluyla Öğretiminin İlköğretim Matematik Öğretmeni Adaylarının Öğrenme Ve Modelleme Becerileri Üzerine Etkisi. Doktora Tezi. Atatürk Üniversitesi, Erzurum.
14. Clement, J. (1993). Model construction and criticism cycles in expert reasoning. Proceedings of the Fifteenth Annual Conference of the Cognitive Science içinde, 265 - 270. Lawrence, Erlbaum, Hillsdale, NC.
15. Clement, J. J. (2000). Model based learning as a key research area for science education. International Journal of Science Education, 22(9), 1041–1053.
16. Çökelez, A. (2015). Fen eğitiminde model ve modelleme, öğretmenler, öğretmen adayları ve öğrenciler: alanyazın taraması. International Periodical for the Languages, Literature and History of Turkish or Turkic, 10(15), 255–272.
17. Cuperman, D., & Verner, I. M. (2013). Learning through creating robotic models of biological systems, International Journal of Technology and Design Education(23), 849–866. https://doi.org/10.1007/s10798-013-9235-y
18. Dauer, J. T., Momsen, J. L., Speth, E. B., Makohon-moore, S. C., & Long, T. M. (2013). Analyzing Change in Students’ Gene-to-Evolution Models in College-Level Introductory Biology. Journal Of Research In Science Teaching, 50(6), 639–659. https://doi.org/10.1002/tea.21094
19. Demir, A. (2017). Modellemeye Dayalı Etkinliklerin Beşinci Sınıf Öğrencilerinin Heyelan Konusundaki İnformal Muhakemelerinin Ve Argümanlarının Gelişimine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilgisi Eğitimi Anabilim Dalı, RIZE
20. Doğru, M., & Arslan, A. (2014). Modellemeye Dayalı Fen Öğretiminin Ilköğretim Öğrencilerinin Anlama, Hatırda Tutma, Yaratıcılık Düzeyleri Ile Zihinsel Modelleri Üzerine Etkisi. Mediterranean Journal of Humanities, 4(2), 1–17. https://doi.org/10.13114/MJH.201428425
21. Frigg, R., & Hartmann, S. (2006). Scientific Models. S. Sarkar & J. Pfeifer (Eds.), The Philosophy of Science An Encylopedia içinde (pp. 740–749). London: Routledge. Gözmen, E. (2008). Lise 1. Sınıf Biyoloji Dersinde Okutulan “Mayoz Bölünme” Konusunun Öğretilmesinde Modellerin Öğrenmeye Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
22. Gülçiçek, Ç., & Güneş, B. (2004). Fen öğretiminde kavramların somutlaştırılması : modelleme stratejisi , bilgisayar simülasyonları ve analojiler. Eğitim ve Bilim, 29(134), 36–48.
23. Gümüş, İbrahim; Demir, Yavuz; Koçak, Emek; Kaya, Yunus; Kırıcı, M. (2008). Modellemeye Dayalı Fen Öğretiminin Öğrenci Başarısına Etkisi. Erzincan Eğitim Fakültesi Dergisi, 10(1), 65–90.
24. Gümüş, İ., Demir, Y., Koçak, E., Kaya, Y., & Kırıcı, M. (2008). Modelleme Öğretiminin Öğrenci Başarısına Etkisi. Erzincan Eğitim Fakültesi Dergisi, 10(1), 65–90.
25. Halloun, I. (1996). Schematic modeling for meaningful learning of physics. Journal of Research in Science Teaching, 33(9), 1019–1041. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2736(199611)
26. Halloun, I.A. (2006). Modeling theory in science education. Dordrecht: Springer.
27. Harman, G. (2012). Fen bilgisi öğretmen adaylarının model ve modelleme ile ilgili bilgilerinin incelenmesi. X. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi, Niğde, 27-30 Haziran.
28. Harris, M. A., Peck, R. F., Colton, S., Morris, J., Neto, E. C., & Kallio, J. (2009). A Combination of Hand-held Models and Computer Imaging Programs Helps Students Answer Oral Questions about Molecular Structure and Function: A Controlled Investigation of Student Learning. Life Sciences Education, 8, 29–43. https://doi.org/10.1187/cbe.08
29. Hestenes, D. (2006). Notes for a modeling theory of science, cognition and instruction. Proceedings of the GIREP Conference, 1–28. içinde. papers2://publication/uuid/4A9A2DC7-3926-40DF-9658-826E710EC81C adresinden ulaşılmıştır.
30. Justi, R. (2009). Learning how to model in science classroom: key teacher’s role in supporting the development of students’ modelling skills. Educación Química, 32–40.
31. Justi, R. S., & Gilbert, J. K. (2002). Modelling, teachers’ views on the nature of modelling, and implications for the education of modellers. International Journal of Science Education, 24(4), 369–387. https://doi.org/10.1080/09500690110110142
32. Matthews, M. R. (2007). Models in science and in science education: an introduction. Science & Education, 16(7–8), 647–652. https://doi.org/10.1007/s11191-007-9089-3
33. MEB. (2018). Fen bi̇li̇mleri̇ dersi̇ öğreti̇m programi. T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI. Ankara: T.C. Milli Eğitim Bakanlığı.
34. Mulder, Y. G., Bollen, L., Jong, T. De, & Lazonder, A. W. (2016). Scaffolding Learning by Modelling: The Effects of Partially Worked-Out Models. Journal of Research In Science Teaching, 53(3), 502–523. https://doi.org/10.1002/tea.21260
35. NRC. (2012a). A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas. National Academy Press, Washington, DC.
36. NRC. (2012b). Disipline-Based Education Research: Understanding and Improving Learning in Undergraduate Science and Engineering. National Academy Press, Washington, DC.
37. Ornek, F. (2008). Models in science education: applications of models in learning and teaching science. International Journal of Environmental & Science Education, 3(2), 35–45.
38. Örnek, G. (2010). Lise 2. Sınıf Biyoloji Dersinde Okutulan “Mitoz Bölünme” Konusunun Öğretilmesinde Modellerin Öğrenmeye Etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Konya
39. Özenç Uçak, N., & Güzeldere, Ş. O. (2006). Bilişsel Yapının Ve işlemlerin Bilgi Arama Davranışı Üzerine Etkisi. Refereed Papers Türk Kütüphaneciliği 20,1, 1(20), 7–28.
40. Quillin, K., & Thomas, S. (2015). Drawing-to-learn: A framework for using drawings to promote model-based reasoning in biology. CBE Life Sciences Education, 14(1), 1–16. https://doi.org/10.1187/cbe.14-08-0128
41. Reinagel, A., & Speth, E. B. (2016). Beyond the Central Dogma: Model-Based Learning of How Genes Determine Phenotypes. Life Sciences Education, 15, 1–13. https://doi.org/10.1187/cbe.15-04-0105
42. Sarıkaya, M. (2007). Kolay sağlanabilir malzemelerle molekül model yapımı. Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 5(3), 513–537.
43. Schwarz, C. V., Reiser, B. J., Davis, E. A., Kenyon, L., Acheer, A., Fortus, D., … Krajcik, J. (2009). Developing a learning progression for scientific modeling: Making scientific modeling accessible and meaningful for learners. Journal of Research in Science Teaching, 46(6), 632–654. https://doi.org/10.1002/tea.20311
44. Speth, E. B., Shaw, N., Momsen, J., Reinagel, A., Le, P., Taqieddin, R., & Long, T. (2014). Introductory Biology Students’ Conceptual Models and Explanations of the Origin of Variation. Life Sciences Education, 13, 529–539. https://doi.org/10.1187/cbe.14-02-0020
45. Trujillo, C. M., Anderson, T. R., Pelaez, N. J., & Lafayette, W. (2015). A Model of How Different Biology Experts Explain Molecular and Cellular Mechanisms. Life Sciences Education, 14, 1–13. https://doi.org/10.1187/cbe.14-12-0229
46. Türkiye’ye Özgü Besi̇n ve Beslenme Rehberi̇. (2015). Hacettepe Üniversitesi (Hacettepe). Ankara: http://www.bdb.hacettepe.edu.tr/TOBR_kitap.pdf%0A adresinden ulaşılmıştır.
47. Ünal Çoban, G. (2009). Modellemeye dayalı fen öğretiminin öğrencilerin kavramsal anlama düzeylerine, bilimsel süreç becerilerine, bilimsel bilgi ve varlık anlayışlarına etkisi: 7. sınıf ışık ünitesi örneği. Dokuz Eylül Üniversitesi. Doktora Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
48. Ünal, G. (2005). Fen öğretiminde derinliğine öğrenme" basınç" konusunda modelleme. Dokuz Eylül Üniversitesi. Yüksek Lisans Tezi. D.E.U. Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
49. Ünal, S. (1993). Fen bilgisi öğretiminde ilkokul öğretmenlerinin yeterliliği. M.Ü. Atatürk Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, (5), 157–167.
50. Yılmaz, T. (2012). Bilgisayar Tabanlı Modellemenin Ve Fiziksel Modellemenin 9. Sınıf Öğrencilerinin Uzamsal Yeteneklerine Ve İyonik Birleşiklerin Kristal Yapılarını Kavrama Düzeylerine Etkilerinin Karşılştırılması. Doktora Tezi. Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul.