Ortaokul Öğrencilerinin Modelleme Becerilerinin Belirlenmesi

Year 2020, Volume: 9 Issue: 4, 1000 - 1028, 22.12.2020

Hakan Şevki Ayvacı Sinan Bülbül

https://doi.org/10.30703/cije.581752

Cited By: 2

Abstract

Fen bilimleri, doğası gereği pek çok soyut ya da anlaşılması zor kavrama sahip bir bilim dalıdır. Bu soyut ve anlaşılması zor kavramları somutlaştırmanın ve daha anlaşılır bir hale getirmenin yöntemlerinden biri de derslerde modelleme çalışmalarına yer verilmesidir. Fakat modelleme süreci sanıldığı kadar kolay olmayıp, uzun soluklu çalışmalar gerektiren bir süreçtir. Bu, modelleme süreçlerinde öğrencilerin sahip olmaları gereken becerilerin neler olduğunun bilinmesinin, oluşturulacak modellerin ve bunlarla gerçekleştirilecek öğretimin etkili olmasını sağlayacağı düşünülmektedir. Bu doğrultuda araştırmanın amacı, ortaokul öğrencilerinin modelleme sürecinde ihtiyaç duydukları becerilerin belirlenmesidir. Araştırmaya Seçmeli Bilim Uygulamaları dersini alan 17 beşinci sınıf, 22 altıncı sınıf ve 18 yedinci sınıf olmak üzere toplam 57 öğrenci katılmıştır. Araştırma, nitel araştırma yöntemlerinden özel durum çalışması yöntemi ile yürütülmüş olup, veriler mülakatlar ve araştırmacı alan notları ile toplanmıştır. Toplanan veriler içerik analizine tabi tutulmuş, elde edilen veriler tümevarımsal bir şekilde sunulmuştur. Araştırmada modelleme için zihinsel beceriler başlığı altında uzamsal beceriler (uzamsal görselleştirme, uzamsal algılama, uzamsal rotasyon), orijinal fikir üretme, analojik akıl yürütme ve yapısal ilişki eşleştirme; modelleme için süreçsel beceriler başlığı altında malzeme-araç ilişkisi kurma, malzeme-model ilişkisi kurma, modele ilişkin araştırma yapma ve model planı hazırlama olmak üzere toplam sekiz beceri belirlenmiştir. Bu beceriler, öğrencilerin modelleme süreçlerinde daha kaliteli ürünler elde etmelerini sağlaması açısından oldukça önemli olabilir. Çünkü yaparak yaşayarak öğrenilen bilgilerin pekiştirilmesi, soyut kavramların somutlaştırılması açısından öğrencilerin model üretim süreçlerindeki becerilerinin yüksek olması, fen bilimlerini öğrenmelerini de doğrudan etkileyecektir.

Keywords

fen eğitimi, model, modelleme, modelleme becerileri, ortaokul öğrencileri

Identifying Modeling Skills of Secondary School Students

Abstract

Science is, by nature a branch with many abstract or difficult to understand concepts. One of the methods of embodying these abstract and hard to understand concepts and making them more understandable is to include modeling activities in the courses. However, the modeling process is not as easy as it is thought, and it is a process that requires long term studies. It is thought that knowing the skills that students should have in these modeling processes will enable the models to be created and the teaching to be performed with them to be effective. Accordingly, the aim of the study is to determine the skills that middle school students need in the modeling process. A total of 57 students from the Elective Science Applications course, including 17 fifth grade, 22 sixth grade and 18 seventh grade, participated in the study. The research was conducted with the case study method, which is one of the qualitative research methods, and the data were collected through interviews and researcher field notes. The collected data were subjected to content analysis and the data obtained were presented inductively. In the research, eight skills were identified, under the title of mental skills for modeling; spatial skills (spatial visualization, spatial perception, spatial rotation), producing an original idea, analogical reasoning and matching structural relationship; under the title of process skills for modeling; building material-tool relationship, building material-model relationship, research on modeling and preparing a model plan. These skills can be very important in terms of providing students with better quality products in modeling processes. Because the students' skills in the model production process will be directly affected in terms of reinforcing the knowledge learned by living and concretizing the abstract concepts.

Keywords

science education, model, modeling, modeling skills, secondary school students

References

• Aktan, M. B. (2005). Investigation of prospective teachers’ knowledge and understanding of models and modeling and their attitudes towards the use of models in science education (Unpublished doctoral dissertation). Purdue University, Indiana, USA.
• Araya, R., Jiménez, A., Bahamondez, M., Calfucura, P., Dartnell, P. and Soto-Andrade, J. (2012). Teaching modeling skills using a massively multiplayer online mathematics game. World Wide Web, 17(2), 213-227. https://doi.org/10.1007/s11280-012-0173-5.
• Arslan, A. (2013). Modellemeye dayalı fen öğretiminin ilköğretim öğrencilerinin anlama, hatırda tutma, yaratıcılık düzeyleri ile zihinsel modelleri üzerine etkisi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Akdeniz Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Antalya.
• Arslan, A. ve Doğru, M. (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.
• Ayvacı, H. Ş. ve Bakırcı, H. (2012). Fen ve teknoloji öğretmenlerinin fen öğretim süreçleriyle ilgili görüşlerinin 5E modeli açısından incelenmesi. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 9(2), 132-151.
• Ayvacı, H. Ş. ve Yılmaz, B. C. (2009). Investigating the effect of drama activity called ‘mirrors and their usage’ to student succession developed according to elaborating stage of 5E model. Procedia Social and Behavioral Sciences, 1(1), 2712–2717. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2009.01.480.
• Ayvacı, H. Ş., Bebek, G., Atik, A., Keleş, C. B. ve Özdemir, N. (2016). Öğrencilerin sahip oldukları zihinsel modellerin modelleme süreci içerisinde incelenmesi: Hücre konusu örneği. Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi, 28, 175-188. https://doi.org/10.14582/DUZGEF.711.
• Bamberger, Y. M. and Davis, E. A. (2013). Middle-school science students’ scientific modelling performances across content areas and within a learning progression. International Journal of Science Education, 35(2), 213-238. https://doi.org/10.1080/09500693.2011.624133.
• Barnea, N. and Dori, Y. J. (2000). Computerized molecular modeling: The new technology for enhance model perception among chemistry educators and learners. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 1, 109-120. https://doi.org/10.1039/A9RP90011J.
• Batı, K. (2014). Modellemeye dayalı fen eğitiminin etkililiği; Bu eğitimin öğrencilerin bilimin doğası görüşleri ile eleştirel düşünme becerilerini etkisi (Yayımlanmamış doktora tezi). Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Bilgin, İ. ve Geban, Ö. (2001). Benzetim (analoji) yöntemi kullanarak lise 2. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge konusundaki kavram yanılgılarının giderilmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 20, 26-32.
• Borges, A. T. and Gilbert, J. K. (1999). Mental models of electricity. International Journal of Science Education, 21(1), 95-117. https://doi.org/10.1080/095006999290859.
• Campbell, T., Zhang, D. and Neilson, D. (2011). Model based inquiry in the high school physics classroom: An exploratory study of implementation and outcomes. Journal of Science Education and Technology, 20, 258-269. https://doi.org/10.1007/s10956-010-9251-6.
• Carroll, J. B. (1993). Human cognitive abilities: A survey of factor-analytic studies. New York: Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511571312.
• Çepni, S. ve Çil, E. (2009). Fen ve teknoloji programı. ilköğretim 1. ve 2. kademe öğretmen el kitabı. Ankara: Pegem Akademi.
• Cheng, M., Wu, T. and Lin, S. (2019). Investigating the relationship between views of scientific models and modeling practice. Research in Science Education, 1-17. https://doi.org/10.1007/s11165-019-09880-2.
• Coll, R. K. and Treagust D. F. (2003). Learners mental models of metallic bonding: A cross-age study. Science Education, 87, 685-707. https://doi.org/10.1002/sce.10059.
• Davey, L. (1991). The application of case study evaluations. Practical Assessment Research & Evaluation, 2(9), 1-2. https://pareonline.net/getvn.asp?v=2&n=9 adresinden 14 Temmuz 2018 tarihinde edinilmiştir.
• Demir, A. and Namdar, B. (2019). The effect of modeling activities on grade 5 students’ informal reasoning about a real-life issue. Research in Science Education, https://doi.org/10.1007/s11165-019-09896-8.
• Demirçalı, S. (2016). Modellemeye dayalı fen öğretiminin öğrencilerin akademik başarılarına, bilimsel süreç becerilerine ve zihinsel model gelişimlerine etkisi: 7. sınıf güneş sistemi ve ötesi-uzay bilmecesi ünitesi örneği (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Doruk, B. K. (2010). Matematiği günlük yaşama transfer etmede matematiksel modellemenin etkisi (Yayımlanmamış doktora tezi). Hacettepe Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Ankara.
• Düşkün, İ. (2011). Güneş-dünya-ay modeli geliştirilmesi ve fen bilgisi öğretmen adaylarının astronomi eğitimindeki akademik başarılarına etkisi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). İnönü Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Malatya.
• Erduran, S. (1999). Merging curriculum design with chemical epistemology: A case of learning chemistry through modeling (Unpublished doctoral dissertation). Vadnerbilt University, Nashville, Tennessee, USA.
• Ergün, A. and Sarıkaya, M. (2019). The effect of model based learning on the academic success and conceptual understanding of middle-school students on the subject of the particulate nature of matter. Electronic Journal of Social Sciences, 18(72), 1960-1976. https://doi.org/10.17755/esosder.539584.
• Fisher, R. (2005). Teaching children to learn (2nd ed.). Cheltenham: Nelson Thornes.
• Gentner, D. and Gentner, D. R. (1983). Flowing waters or teeming crowds: Mental models of electricity. In D. Gentner & A. L. Stevens (Eds.), Mental models (pp. 99-129). Hillsdale, New Jersey, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
• Gözmen, E. (2008). Lise 1. sınıf biyoloji dersinde okutulan “mayoz bölünme” konusunun öğretilmesinde modellerin öğrenmeye etkisi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
• Güneş, B., Bağcı, N. ve Gülçiçek, Ç. (2004). Fen bilimlerinde kullanılan modellerle ilgili öğretmen görüşlerinin tespit edilmesi. Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 4, 1-14.
• Harrison, A. G. and Treagust, D. F. (2000). A typology of school science models. International Journal of Science Education, 22, 1011–1026. https://doi.org/10.1080/095006900416884.
• Higgins, J. M. (1994). 101 Creative problem solving techniques: the handbook of new ideas for business. New York, NY: New Management Publishing.
• Huguet, M. J., Erschler, J., De Terssac, G. and Lompré, N. (1996). Negotiation based on constraints in cooperation. Computer Supported Cooperative Work (CSCW), 5(2), 267-284. https://doi.org/10.1007/BF00133659.
• İnal, Z. ve Aydın, A. (2015). Madde ve ısı ünitesinin öğretilmesinde model kullanımının akademik başarıya ve bilgilerin kalıcılığına etkisi. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 16(3), 19-37.
• Ingham, A. M. and Gilbert, J. K. (1991). The use of analogue models by students of chemistry at higher education level. International Journal of Science Education, 22(9), 1011–1026. https://doi.org/10.1080/0950069910130206.
• Kimura, D. (1996). Sex, sexual orientation and sex hormones influence human cognitive function. Current Opinion in Neurobiology, 6, 259–263. https://doi.org/10.1016/S0959-4388(96)80081-X.
• Kimura, D. (1999). Sex and cognition. Cambridge: MIT Press. https://doi.org/10.7551/mitpress/6194.001.0001.
• Lesh, R. A. and Doerr, H. (2003). Foundations of model and modelling perspectives on mathematic teaching and learning. In R. A. Lesh & H. Doerr (Eds.), Beyond constructivism: A models and modelling perspectives on mathematics teaching, learning and problem solving (pp. 3-33). Mahwah, NJ: Lawrance Erlbauum. https://doi.org/10.4324/9781410607713.
• Linn, M. C. and Petersen, A. C. (1985). Emergence and characterization of sex differences in spatial ability: A meta-analysis. Child Development, 56, 1479-1498. https://doi.org/10.2307/1130467.
• Lohman, D. F. (1993). Spatial ability and G. Paper presented at the First Spearman Seminar, University of Plymouth, Iowa. Retrieved May 25, 2018, from http://faculty.education.uiowa.edu/dlohman.
• Maaß, K. (2007). Modelling in class: What do we want the students to learn? In mathematical modeling. In C. Haines, P. Galbraith, W. Blum & S. Khan. Mathematical Modelling, (pp. 63-78). Cambridge: Woodhead Publishing. https://doi.org/10.1533/9780857099419.2.63.
• Maia, P. F. and Justi, R. (2009). Learning of chemical equilibrium through modelling‐based teaching. International Journal of Science Education, 31(5), 603-630. https://doi.org/10.1080/09500690802538045.
• Marshall C. and Rossman, G. B. (2006). Designing qualitative research. Thousands Oaks: Sage Publication.
• Mauzy, J. and Harriman, R. A. (2003). Three climates for creativity. Research-Technology Management, 46(3), 27-30. https://doi.org/10.1080/08956308.2003.11671563.
• Mendonça, P. C. C. and Justi, R. (2011). Contributions of the ‘Model of Modelling’ diagram to the learning of ionic bonding: Analysis of a case study. Research in Science Education, 41(4), 479–503. https://doi.org/10.1007/s11165-010-9176-3.
• Merriam, S. B. (2013). Nitel araştırma desen ve uygulama için bir rehber (S. Turan, Çev.) Ankara: Nobel Yayın Dağıtım.
• Michalko, M. (2006). Thinkertoys: A handbook of creative thinking techniques. Berkeley, California, CA: 10 Speed Press.
• Ogan-Bekiroğlu, F. (2007). Effects of model‐based teaching on pre‐service physics teachers’ conceptions of the moon, moon phases, and other lunar phenomena. International Journal of Science Education, 29(5), 555–593. https://doi.org/10.1080/09500690600718104.
• Özdemir, A. A. (2017). Eğitim fakültelerindeki fen bilgisi öğretmen adaylarının model ve modelleme hakkındaki düşüncelerinin analizi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kahramanmaraş.
• Sayan, Y. ve Hamurcu, H. (2018). İlköğretim fen ve teknoloji dersi için geliştirilen materyallerin öğrencilerin yaratıcı düşünme becerilerine ve öz kavramlarına etkileri. Education Sciences, 13(2), 106-120. http://dx.doi.org/10.12739/NWSA.2018.13.2.1C0683.
• Schauble, L., Glaser, R., Raghavan, K. and Reiner, M. (1991). Casual models and experimentation strategies in scientific reasoning. The Journal of the Learning Sciences, 1, 201-238. https://doi.org/10.1207/s15327809jls0102_3.
• Schwarz, C. V. and White, B. Y. (2005). Metamodeling knowledge: Developing students understanding of scientific modeling. Cognition and Instruction, 23, 165-205. https://doi.org/10.1207/s1532690xci2302_1.
• Schwarz, C. V., Reiser, B. J., Davis, E. A., Kenyon, L., Achér, 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.
• Sins, P. H., Savelsbergh, E. R. and Van Joolingen, W. R. (2005). The difficult process of scientific modelling: An analysis of novices' reasoning during computer‐based modelling. International Journal of Science Education, 27(14), 1695-1721. https://doi.org/10.1080/09500690500206408.
• Soylu, H. (2004). Fen öğretiminde yeni yaklaşımlar: Keşif yoluyla öğrenme. İstanbul: Nobel Yayımcılık.
• Svoboda, J. and Passmore, C. (2013). The strategies of modeling in biology education. Science and Education Journal, 22, 119-142. https://doi.org/10.1007/s11191-011-9425-5.
• Taylor, I., Barker, M. and Jones, A. (2003). Promoting mental model building astronomy education. International Journal of Science Education, 25(10), 1205-1225. https://doi.org/10.1080/0950069022000017270a.
• 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 (Yayımlanmamış doktora tezi). Dokuz Eylül Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
• Van Driel J. H. and Verloop N. (1999). Teachers' knowledge of models and modelling in science. International Journal of Science Education, 21(11), 1141-1153. https://doi.org/10.1080/095006999290110.
• Vosniadou S. (2002). Mental models in conceptual development. In L. Magnani & N. J. Nersessian (Eds.) Model-based reasoning (pp. 353-368). Boston, MA: Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-0605-8_20.
• Wells, M., Hestenes, D. and Swackhamer, G. (1995). A modeling method for high school physics instruction. American Journal of Physics, 63, 606-619. https://doi.org/10.1119/1.17849.
• Wilson, J. and Wing Jan, L. (1993). Thinking for themselves. Malvern, Victoria: Eleanor Curtain Publishing.
• Yıldız, B. (2009). Üç boyutlu ortam ve somut materyal kullanımının uzamsal görselleştirme ve zihinde döndürme becerilerine etkileri (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Yin R. K. (2009). Case study research: Design and methods (4th ed.). California: SAGE Pub. Thousand Oaks.
• Yolcu, B. (2008). Altıncı sınıf öğrencilerinin uzamsal yeteneklerinin somut modeller ve bilgisayar uygulamaları ile geliştirme çalışmaları (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
• Zeynelgiller, O. (2006). İlköğretim II. kademe fen bilgisi dersi kimya konularında model kullanımının öğrenci başarısına etkisi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Celal Bayar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Manisa.