Ders Kitabında Yer Alan Modelleme Uygulamaları ile Sorgulama Tabanlı Modelleme Uygulamalarının Karşılaştırılması

Abstract

Bu araştırmanın amacı, ders kitabında yer alan modelleme uygulamaları ile sorgulama tabanlı modelleme uygulamalarını karşılaştırarak, iki farklı uygulama türünün ortaokul 7. sınıf öğrencilerinin uygulamalara ilişkin görüşlerine, oluşturdukları modellere ve model açıklamalarına nasıl yansıdığını incelemektir. Fen bilimleri dersi öğretim programında yer alan kazanımlar dikkate alınarak aynı öğrenci grubu ile hem ders kitabında yer alan modelleme (DKM) hem de sorgulama tabanlı modelleme (STM) etkinlikleri gerçekleştirilmiştir. Araştırma kapsamında sekiz farklı konuda modelleme etkinliği yapılmıştır. Çalışmada nitel veri toplama araçları olarak görüşme ve doküman analizi kullanılmış; elde edilen veriler doğrultusunda altı tema belirlenmiştir. Her iki uygulama sonucunda ortak tema ve kodlara ulaşılmış olmakla birlikte, STM etkinlikleri kapsamında elde edilen kodların sayı ve çeşitliliğinin DKM etkinliklerine kıyasla daha fazla olduğu görülmüştür. Öğrencilerin model açıklamaları incelendiğinde, STM etkinliklerinde modellerin yorumlanmasına ve neden–sonuç ilişkileri kurularak açıklanmasına yönelik daha ayrıntılı ifadelere yer verildiği belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, sorgulamaya dayalı modelleme etkinliklerinin öğrencilerin model açıklamalarında kullandıkları düşünme süreçlerinin niteliğini görünür kılma potansiyeline işaret etmektedir.

Keywords

• Modelleme
• sorgulama tabanlı modelleme
• ders kitabında yer alan model etkinlikleri

Comparison of Textbook Supported Modeling Applications and Inquiry Based Modeling Applications

Abstract

The purpose of this study is to compare textbook-based modeling and inquiry-based modeling practices and to examine how these approaches are reflected in seventh-grade students’ views on the activities, the models they constructed, and their model explanations. In line with the science curriculum learning outcomes, both types of modeling activities were implemented with the same group of students across eight different topics. Data were collected through interviews and document analysis, and six themes were identified through analysis. While common themes and codes emerged in both implementations, the number and diversity of codes were higher in the inquiry-based modeling activities. In addition, students’ model explanations in these activities were more detailed and focused more on cause–effect relationships. The findings indicate that inquiry-based modeling activities make students’ thinking processes more visible.

Keywords

• Modeling
• inquiy- based modeling
• textbook supported modeling

References

1. Aktan, M. B., Kaynak, S., Abdüsselam, Z. & Ardoğan, E. (2019). Güncel fen öğretim programları ve ders kitaplarında model ve modelleme kavramlarının analizi. Cumhuriyet International Journal of Education, 8(1), 44-68. https://doi.org/10.30703/cije.450242
2. Arifin, Z., Sukarmin, Saputro, S., & Kamari, A.(2025). The effect of inquiry-based learning on students’ critical thinking skills in science education: A systematic review and meta-analysis. EURASIA Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 21(3), em2592. https://doi.org/10.29333/ejmste/15988
3. Arslan, A., Doğru, M. (2014). Modellemeye dayalı fen öğretiminin ilköğretim öğrencilerinin anlama, hatırda tutma, yaratıcılık düzeyleri ile zihinsel modelleri üzerine etkisi. Mediterranean Journal of Humanities, IV(2), 1-17. http://doi.org/10.13114/MJH.201428425
4. Azar, N. (2008). Fen ve Teknoloji dersinde öğrenme stillerinin işbirlikli grup atamalarında kullanılmasının öğrencinin akademik başarı, tutum, bilimsel süreç becerileri ve öğrenmenin kalıcılık düzeyine etkisi. (Yayın No. 220060) [Yayınlanmamış Doktora Tezi, Karaelmas Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
5. Batı, K. & Kaptan, F. (2017). Model tabanlı sorgulama yaklaşımının, öğrencilerin bilimin doğası görüşlerine etkisi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 32(2), 427-450. http://doi.org/10.16986/HUJE.2016016713
6. Baumfalk, B., Bhattacharya D., Vo, T., Forbes, C., Zangori, L., & Schwarz C. (2018). Impact of model-based science curriculum and instruction on elementary students’ explanations for the hydrosphere. Journal of Research in Science Teaching, 1-28. https://doi.org/10.1002/tea.21514
7. Brown, T. (2009). Change by design: How design thinking transforms organizations and inspires innovation. New York: HarperCollins.
8. Büyüköztürk, Ş. (2007). Deneysel desenler, öntest-sontest kontrol grubu desen ve veri analizi. (2. Baskı). Pegem A Yayıncılık.

9. Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş. & Demirel, F. (2008). Bilimsel araştırma yöntemleri. (18. Baskı). Pegem Akademi.
10. Bybee, R. W. (1997). Achieving Scientific Literacy: From Purpose to Practices. Heinemann.
11. Coll, R. K., France, B. & Taylor, I. (2005). The role of models and analogies in science education: implications from research. International Journal of Science Education, 27(2), 183–198. http://dx.doi.org/10.1080/0950069042000276712
12. Crawford, B. A. (2014). From inquiry to scientific practices in the science classroom. In N. G. Lederman & S. K. Abell (Eds.), Handbook of Research on Science Education, Volume II (pp. 529-556). Routledge.
13. Creswell, J.W. (2017). Araştırma deseni: Nitel, nicel ve karma yöntem yaklaşımları (S. B. Demir, Çev.). Eğiten Kitap Yayıncılık. (Eserin orijinali 2014’te yayımlanmıştır).
14. 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 (Yayın No. 450167) [Doktora tezi, Gazi Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
15. Demirci, C. (2010). Cooperative learning approach to teaching science. Eğitim Araştırmaları - Eurasian Journal of Educational Research, 40, 36-52
16. Demirkazan, Y. K., Kalik, G. & Öcal, K. (2018). Ortaokul ve İmam Hatip Ortaokulu Fen Bilimleri Ders Kitabı 7. Milli Eğitim Bakanlığı Yayınları.
17. Dunnett, K., Kristiansson, M. K., Eklund, G., Öström, H., Rydh, A., & Hellberg, F. (2020). Transforming physics laboratory work from 'cookbook' type to genuine inquiry. https://arxiv.org/abs/2004.12831
18. Duschl, R. A., & Grandy, R. (2013). Two views about explicitly teaching nature of science. Science & Education, 22, 2109-2139.
19. Frederiksen, R.J., White B.Y. and Gutwill J. (1998). Dynamic mental models in learning science: The importance of constructing derivitional linkages among models. Journal of Resarch in Science Teaching, 36(7), 806–836. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2736(199909)36:7<806::AID-TEA5>3.0.CO;2-2
20. Gilbert, J. K. (2004). Models and modeling: Routes to a more authentic science education. International Journal of Science and Mathematics Education, 2, 115-130. https://doi.org/10.1007/s10763-004-3186-4
21. Gilbert, J. K., Boulter, C. & Rutherford, M. (1998). Models in explanations, part 1: Horses for courses? International Journal of Science Education, 20(1), 83-97. https://doi.org/10.1080/0950069980200106
22. Gilbert, S. W., & Ireton, S. W. (2003). Understanding models in earth and space science. NSTA Press.
23. Gilbert, J. K., & Justi, R. (2016). Modelling-based teaching in science education (Vol. 9). Springer.
24. Gobert, J. D., Pallant, A. (2004). Fostering students epistemologies of models via authentic model-based tasks. Journal of Science Education and Technology, 13(1), 7-22. http://dx.doi.org/10.1023/B:JOST.0000019635.70068.6f
25. Güder, Y. & Gürbüz, R. (2017). Teaching concepts through interdisciplinary modeling problem: Energy conservation. Elementary Education Online, 16(3), 1101-1119.
26. Günbatar, S. & Sarı, M. (2005). Elektrik ve manyetizma konularında anlaşılması zor kavramlar için model geliştirilmesi. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 25(1), 185-197.
27. Güneş, B., Gülçiçek, Ç., & Bağcı, N. (2004). Eğitim fakültelerindeki fen ve matematik öğretim elemanlarının model ve modelleme hakkındaki görüşlerinin incelenmesi. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 1(1), 35-48.
28. Halloun, I. (2006). Modelling theory in science education. Springer.
29. Harlen, W. (2004). Evaluating inquiry-based science developments: A paper commissioned by the National Research Council in preparation for a meeting on the status of evaluation of inquiry-based science education. National Academy of Sciences.
30. Harrison, A. G. (2001). How do teachers and textbook writers model scientific ideas for students? Research in Science Education, 31, 401-435. http://dx.doi.org/10.1023/A:1013120312331
31. Harrison, A. G., & Treagust, D. F. (1998). Modelling in science lessons: are there better ways to learn with models? School Science and Mathematics, 98(8), 420-429. https://doi.org/10.1111/j.1949-8594.1998.tb17434.x
32. Harrison, A. G., & Treagust, D. F. (2000). A typology of school science models. International Journal of Science Education, 22(9), 1011-1026. https://doi.org/10.1080/095006900416884
33. Hestenes, D. (1992). Modeling games in the Newtonian world. American Journal of Physics, 60(8), 732–748. https://doi.org/10.1119/1.17080
34. Hmelo-Silver, C. E., Marathe, S., & Liu, L. (2007). Fish swim, rocks sit, and lungs breathe: Expert-novice understanding of complex systems. Journal of the Learning Sciences, 16(3), 307–331. https://doi.org/10.1080/10508400701413401
35. Huberman, M., & Miles, M. B. (2002). The qualitative researcher’s companion. Sage.
36. Justi, R. S., & Gilbert, J. K. (2000). History and philosophy of science through models: Some challenges in the case of ‘the atom’. International Journal of Science Education, 22(9), 993-1009. http://dx.doi.org/10.1080/095006900416875
37. Justi, R. S., & Gilbert, J. K. (2002a). Modelling, teachers’s 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
38. Justi, R. S., & Gilbert, J. K. (2002b). Science teachers’ knowledge about and attitudes towards the use of models and modelling in learning science. International Journal of Science Education, 24(12), 1273-1292. http://dx.doi.org/10.1080/09500690210163198
39. Justi, R. S., & Gilbert, J. K. (2003). Teachers’ views on the nature of models. International Journal of Science Education, 25(11), 1369-1386. http://dx.doi.org/10.1080/0950069032000070324
40. Justi, R. S., & Van Driel, J. H. (2005). A case study of the development of a beginning chemistry teacher’s knowledge about models and modelling. Research in Science Education, 35(2-3), 197-219. http://dx.doi.org/10.1007/S11165-004-7583-Z
41. Krajcik, J. S. ve Shin, N. (2014). Project-based learning. In R. K. Sawyer (Ed.), The Cambridge handbook of the learning sciences (2nd ed.) (pp. 275-297). New York, NY: Cambridge University Press.
42. Kuhn, D. (2009). Adolescent thinking. In R. M. Lerner & L. Steinberg (Eds.), Handbook of adolescent psychology (Vol. 1, pp. 152–186). Wiley.
43. Kurnaz, M. A. (2011). Enerji konusunda model tabanlı öğrenme yaklaşımına göre tasarlanan öğrenme ortamlarının zihinsel model gelişimine etkisi (Yayın No. 300383) [Doktora tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
44. Lesh, R. & Doerr, H. M. (2003). Beyond constructivism: Models and modeling perspectives on mathematics problem solving, learning, and teaching. Lawrence Erlbaum Associates.
45. Martin, D. J. (2009). Elementary science methods: A constructivist approach. Delmar Publisher.
46. Milli Eğitim Bakanlığı (MEB). (2013). İlköğretim kurumları (ilkokullar ve ortaokullar) fen bilimleri dersi (3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar) öğretim programı. Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı.
47. Milli Eğitim Bakanlığı (MEB). (2018a). Fen bilimleri dersi öğretim programı (ilkokul ve ortaokullar 3, 4, 5, 6, 7 ve 8). https:// mufredat.meb.gov.tr/ProgramDetay.aspx?PID=325. Erişim tarihi: 15.02.2018.
48. Milli Eğitim Bakanlığı (MEB). (2018b). Bilim uygulamaları dersi öğretim programı. (Ortaokul ve imam hatip ortaokulu 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). http://mufredat.meb.gov.tr/ProgramDetay.aspx?PID=406. Erişim tarihi: 21.02.2018
49. National Research Council. (1996). National science education standards. The National Academies Press.
50. National Research Council. (2000). Inquiry and the national science education standards: a guide for teaching and learning. Washington, DC: The National Academies Press.
51. Núñez-Oviedo, M. C. (2004). Teacher–student co-construction processes in biology: Strategies for developing mental models in large group discussions (Doctoral dissertation, University of Massachusetts Amherst). ProQuest Dissertations Publishing.
52. OECD (2019). PISA 2018 Assessment And Analytical Framework. OECD Publishing. https://doi.org/10.1787/b25efab8-en
53. Oh, P.S., & Oh, S.J. (2011). What teachers of science need to know about models: An overview. International Journal of Science Education, 33(8), 1109-1130. https://doi.org/10.1080/09500693.2010.502191
54. Osborne, J., 2010. Arguing to learn in science: the role of collaborative, critical discourse. Science (New York, N.Y.), 328 (5977), 463–466. http://doi.org/10.1126/science.1183944
55. Örnek, F. (2008). Models in science education: Applications of models in learning and teaching science. International Journal of Environmental & Science Education, 3(2), 35-45.
56. Passmore, C. & Stewart, J. (2002). A modeling approach to teaching of evolutionary biology in high schools. Journal of Research in Science Teaching, 39(3), 185-204.
57. Passmore, C., Stewart, J., & Cartier, J. (2009). Model-based inquiry and school science: Creating connections. School Science and Mathematics, 109(7), 394–402. https://doi.org/10.1111/j.1949-8594.2009.tb17870.x
58. Schwarz, C. V., Passmore, C., & Reiser, B. J. (2017). Helping Students Make Sense of the World Using Next Generation Science and Engineering Practices. NSTA Press.
59. Schwarz, C. V., Reiser, B. J., Davis, E. A., Kenyon, L., Ache’r, A., Fortus, D., Shwartz, Y., Hug, B. & Krajcik, J. (2009). Developing a learning progression for scientific modeling: making scientific modeling accessible and meaningful for learners. Journal of Science and Teaching Education, 46(6), 632-654. https://doi.org/ 10.1002/tea.20311
60. Smyrnaiou, Z., Moustaki, F. & Chronis, K. (2012). Students’ constructionist game modeling activities as part of inquiry learning processes. Electronic Journal of e-Learning, 10(2), 235 – 248.
61. Şimşek, F. & Hamzaoğlu, E. (2020). Modellerle zenginleştirilmiş fen öğretiminin akademik başarı, kalıcılık ve tutum üzerine etkisi. Kastamonu Education Journal, 28(3), 1333-1344. https://doi.org/10.24106/kefdergi.3899
62. Ünal, S., & Benzer, A. İ. (2021). Modelleme temelli öğrenme: Türkiye`de 2004-2019 yılları arasında yayımlanmış makalelerin içerik analizi. Atatürk Üniversitesi Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi Dergisi(42), 185-206. https://doi.org/10.33418/ataunikkefd.845523
63. Ünal Çoban, G. (2009). Modellemeye dayalı fen öğretiminin öğrencilerin kavramsal anlama düzeylerine, bilimsel süreç becerilerine, bilimsel bilgi ve varlık anlayışlarına etkisi: 7. sınıf işık ünitesi örneği. (Yayın No. 231558) [Yayınlanmamış Doktora Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
64. Ünal, G. & Ergin, Ö. (2006). Fen eğitimi ve modeller. Milli Eğitim, 171 (Yaz), 188-196. https://dhgm.meb.gov.tr/yayimlar/dergiler/Milli_Egitim_Dergisi/171/171/15.pdf
65. Ünal, G. (2005). Fen öğretiminde derinliğine öğrenme: “Basınç” konusunda modelleme (Yayın No. 162641) [Yüksek lisans tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
66. Van der Valk, T., Van Driel, J. H., & de Vos, W. (2007). Common characteristics of models in present day scientific practice. Research in Science Education, 37,469-488. https://doi.org/10.1007/s11165-006-9036-3
67. Van Driel, J. H., & 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
68. Widayana, S. P., & Malik, A. (2024). Analysis of the effectiveness of cookbook laboratory practicum and inquiry laboratory in enhancing 21st century skills of students. Jurnal Pendidikan dan Ilmu Fisika (JPIF), 4(2), 111-118. https://journal.uniga.ac.id/index.php/jpif/article/view/3824/2379
69. Windschitl, M. (2004). Folk theories of “inquiry:”How preservice teachers reproduce the discourse and practices of an atheoretical scientific method. Journal of Research in Science Teaching, 41, 481-512. https://doi.org/10.1002/tea.20010
70. Windschitl, M., Thompson, J., & Braaten, M. (2008). Beyond the scientific method: Model‑based inquiry as a new paradigm of preference for school science investigations. Science Education, 92(5), 941–967. https://doi.org/10.1002/sce.20259
71. Wood, W. B. (2003). Inquiry-based undergraduate teaching in the life sciences at large research universities: A perspective on the boyer commission report. Cell Biology Education, 2(2), 112-116. https://doi.org/10.1187/cbe.03-02-0004
72. Yıldırım, A. & Şimşek, H. (2011). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. (8. Baskı). Seçkin Yayıncılık.
73. Zangori, L., Vo, T., Forbes, C. T., & Schwarz, C. V. (2017). Supporting 3 rd- grade students model- based explanations about groundwater: A quasi-experimental study of a curricular intervention. International Journal of Science Education, 39(11), 1421-1442. http://dx.doi.org/10.1080/09500693.2017.1336683
74. Zorlu, Y. (2016). Ortaokul fen ve teknoloji dersinde işbirlikli öğrenme modeli ve modellemeye dayalı öğretim yöntemine dayalı etkinliklerin öğrencilerin öğrenmeleri üzerindeki etkileri. (Doktora tezi). Atatürk Üniversitesi.