Supporting Analogical Reasoning with Biomimicry: Children Learning with Nature

Abstract

The principles of development science from concrete to abstract and from the known to the unknown shed light on both the developmental processes in which children are progressing and the characteristics of the opportunities that should be provided. In order for children to have knowledge and skills about nature and life, they need real experiences that build on their current knowledge. Children who encounter new information use skills such as comparison, relationship building and analogy in their thinking processes. In order to develop these skills, it is necessary to establish in-school and out-of-school processes that allow children to use their hands, that is, various motor skills, together with their minds. In this review, the field of biomimicry, one of the ways that can be used to support analogical reasoning, an important part of thinking skills, is examined. Biomimicry is a field of science that is thought to help children, who are an important part of ecology, gain a perspective that will enable them to continue their lives as individuals who learn deeply about the beings around them and contribute to the world. Within the scope of the study, suggestions for biomimicry practices in early childhood were shared.

Keywords

• Connection with nature
• Analogical reasoning
• Biomimicry
• Early childhood

Analojik Akıl Yürütmenin Biyomimikri ile Desteklenmesi: Doğa ile Öğrenen Çocuklar

Abstract

Gelişim biliminin somuttan soyuta ve bilinenden bilinmeyene ilkeleri, hem çocukların ilerlemekte oldukları gelişimsel süreçlere hem de kendilerine sağlanması gereken olanakların özelliklerine ışık tutmaktadır. Çocukların doğa ve yaşam hakkında bilgi ve beceri sahibi olabilmeleri için, hâlihazırdaki bilgilerini temel alarak geliştiren gerçek deneyimlere ihtiyaçları vardır. Yeni bilgilerle karşılaşan çocuklar düşünme süreçlerinde karşılaştırma, ilişki kurma ve benzetme gibi becerileri kullanmaktadır. Bu becerilerin geliştirilebilmesi için, çocukların zihinleriyle birlikte ellerini yani çeşitli motor becerilerini kullanmalarına olanak sağlayan okul içi ve dışı süreçlerin oluşturulması gerekmektedir. Bu derleme çalışmasında, düşünme becerilerinin önemli bir parçası olan analojik akıl yürütmeyi erken dönemde desteklemek için yararlanılabilecek yollardan biri olan biyomimikri alanı incelenmektedir. Biyomimikri, ekolojinin önemli bir parçası olan çocukların, çevrelerindeki varlıkları derinlemesine öğrenen ve dünyaya katkı getiren bireyler olarak yaşamlarını sürdürmelerini sağlayacak bakış açısı kazanmalarına yardımcı olacağı düşünülen bir bilim alanıdır. Çalışma kapsamında erken çocukluk döneminde biyomimikri uygulamalarının hayata geçirilmesine yönelik öneriler paylaşılmıştır.

Keywords

• Doğa ile bağlantı
• Analojik akıl yürütme
• Biyomimikri
• Erken çocukluk

References

1. Alperen, N. F. (2020). Ortaokul 5. sınıf bilim uygulamaları dersine yönelik STEM temelli bir öğretim tasarımı: Doğadan ilham alan teknolojiler. (Yüksek Lisans Tezi). http://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
2. Atak, H. (2017). Piaget ve Vygotsky’nin kuramlarında çocukların toplumsallaşma süreci. Psikiyatride Güncel Yaklaşımlar, 9(2), 163-176. https://doi.org/10.18863/pgy.281372
3. Avcı, F. (2019). Doğa ve inovasyon: Okullarda biyomimikri. Anadolu Öğretmen Dergisi, 2(3), 214-233. https://doi.org/10.35346/aod.604872
4. Bahtiyar, A. (2019). Bilim ve Sanat Eğitim Merkezi (BİLSEM) öğrencilerinin Sokratik soru sorma düzeylerinin incelenmesi. (Doktora Tezi). http://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
5. Benyus, J. M. (2022). Biyomimikri ilhamını doğadan alan inovasyon (M. Kerem, Çev.). İstanbul: Usturlab Yayınları.
6. Biomimicry Institute. (2017-2021). Sharing biomimicry with young people. An Introduction for K-12 Educators. https://1d59b73swr1f1swu2v451xcx-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/ 2017/02/Sharing-Biomimicry_v2-2021.pdf sayfasından erişilmiştir.
7. Bjorklund, D. F. (2021). Çocuklar nasıl düşünür? Bilişsel gelişim ve bireysel farklılıklar (M. Sayıl, Çev. Ed.). Ankara: Nobel Yayınları.
8. Blake, A. (2004). Helping young children to see what is relevant and why: Supporting cognitive change in earth science using analogy. International Journal of Science Education, 26(15), 1855-1873. https://doi.org/10.1080/0950069042000266173

9. Blums, A., Belsky, J., Grimm, K. & Chen, Z. (2017). Building links between early socioeconomic status, cognitive ability, and math and science achievement. Journal of Cognition and Development, 18(1), 16–40. https://doi.org/10.1080/15248372.2016.1228652
10. Caferoğlu, M. (2021). Ambalaj tasarımında sürdürülebilirlik için doğadan ilham: biyomimikri yaklaşımı. Akademik Sosyal Araştırmalar Dergisi, 9(121), 136-153. http://dx.doi.org/10.29228/ASOS.52634
11. Cengiz, C. & Boz, A. O. (2019). Biophilic playgrounds as playscapes in child-nature interaction. International Journal of Scientific and Technological Research, 5(12), 216-226. https://doi.org/10.7176/JSTR/5-12-23
12. Chen, Z., Sanchez, R. P. & Campbell, T. (1997). From beyond to within their grasp: The rudiments of analogical problem solving in 10- and 13-month-olds. Developmental Psychology, 33, 790–801. https://doi.org/10.1037/0012-1649.33.5.790
13. Christie, S., Gao, Y. & Ma, Q. (2020). Development of analogical reasoning: a novel perspective from crosscultural studies. Child Development Perspectives, 14(3), 164–170. https://doi.org/10.1111/cdep.12380
14. Coşkun-Nesterova, S. (2022). Analojik düşünmenin doğası, mekanizması ve uygulamaları. FLSF Felsefe ve Sosyal Bilimler Dergisi(33), 343-361. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/2222409 sayfasından erişilmiştir.
15. Dağlı, H. & Dağlıoğlu, H. (2020). Okul öncesi öğretmenlerinin fen eğitiminin içeriği ve standartlarına ilişkin görüşlerinin incelenmesi. OPUS Uluslararası Toplum Araştırmaları Dergisi, 15(23), 1885-1919. https://doi.org/10.26466/opus.631378
16. Derr, V. & Lance, K. (2012). Biophilic boulder: Children's environments that foster connections to nature. Children Youth and Environments, 22(2), 112-143. https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/30354324/Derr_and_Lance.pdf sayfasından erişilmiştir.
17. Duit, R. (1991). On the role of analogies and metaphors in learning science. Science Education, 75, 649–672. https://www.researchgate.net/profile/Reinders-Duit/publication/227566389_The_role_of_ analogies_and_metaphors_in_learning_science/links/5658713c08ae1ef9297dbdc2/The-role-of-analogies-and-metaphors-in-learning-science.pdf sayfasından erişilmiştir.
18. Eagle-Malone, R. S. (2021). Biomimicry outside the classroom. The American Biology Teacher, 83(2), 120-124. https://doi.org/10.1525/abt.2021.83.2.124
19. English, L. D. (2004). Promoting the development of young children’s mathematical and analogical reasoning. Mathematical and analogical reasoning of young learners içinde (s. 213-226). New York: Routledge.
20. Feriver, Ş. (2022). Pre-schoolers as systems thinkers: Testing the water. Environmental Education Research, 28(3), 430-456. https://doi.org/10.1080/13504622.2021.2002820
21. Feriver, Ş., Olgan, R., Teksöz, G. & Barth, M. (2019). Systems thinking skills of preschool children in early childhood education contexts from Turkey and Germany. Sustainability, 11(5), 1478, 1-26. https://doi.org/10.3390/su11051478
22. Gao, Y., Que, K., Tan, Z., Zhang, Y. & Christie, S. (2022). Analogy use in parental explanation. Proceedings of the Annual Meeting of the Cognitive Science Society içinde (s. 2854-2861). https://escholarship.org/content/qt4w58m1vp/qt4w58m1vp.pdf sayfasından erişilmiştir.
23. Gencer, A. S., Doğan, H., Bilen, K. & Bilge, C. (2019). Bütünleşik STEM eğitimi modelleri. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 45(45), 38-55. https://doi.org/10.9779/PUJE.2018.221
24. Glady, Y., French, R. M. & Thibaut, J. P. (2017). Children's failure in analogical reasoning tasks: a problem of focus of attention and information integration. Frontiers in Psychology(8), 707-720. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2017.00707
25. Goswami, U. (1991). Analogical reasoning: What develops? A review of research and theory. Child Development, 62, 1-22. https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.538.3818verep =rep1vetype=pdf sayfasından erişilmiştir.
26. Guarino, K. F., Wakefield, E. M., Morrison, R. G. & Richland, L. E. (2022). Why do children struggle on analogical reasoning tasks? Considering the role of problem format by measuring visual attention. Acta Psychologica, 224, 103505, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.actpsy.2022.103505
27. Güller, E., Tokuç, A., Köktürk, G. & Savaşır, K. (2019). Küçük tasarımcılar için doğa ve mimarlık: Doğadan öğreniyorum, doğa için tasarlıyorum. (E. Güller, Ed.). Nobel bilimsel eserler içinde (s. 60-62). No: 125. Ankara: Atlas Akademik Basım Yayın Dağıtım.
28. Haglund, J., Jeppsson, F. & Andersson, J. (2012). Young children's analogical reasoning in science domains. Science Education, 96(4), 725-756. https://doi.org/10.1002/sce.21009
29. Holyoak, K. J. (2012). Analogy and relational reasoning. K. J. Holyoak & R. G. Morrison (Ed.), The Oxford handbook of thinking and reasoning içinde (s. 234-259). New York: Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/oxfordhb/9780199734689.001.0001
30. İnner, S. (2019). Biyomimikri ve parametrik tasarım ilişkisinin mimari alanında kullanımı ve gelişimi. Tasarım Enformatiği Dergisi, 1(1), 15-29.
31. Jacobs, A. (2019). Düşünme konusunda neden düşündüğümüzden daha kötüyüz? (G. Arıkan Çev.). İstanbul: Sola Unitas Yayınları.
32. Kasap, Ş. & Kasap, Z. (2021). Tasarıma ilham veren doğa - National Geographic Kids (2. b.). İstanbul: Beta Basım Yayım Dağıtım.
33. Kennedy, E. B. (2017). Biomimicry: Design by analogy to biology. Research-Technology Management, 60(6), 51-56. https://doi.org/10.1080/08956308.2017.1373052
34. Korucu, S. (2019). Resimli hikâye tipi analojilere dayalı fen öğretimi uygulanan 7. sınıf öğrencilerinin argüman oluşturma becerilerinin incelenmesi. (Yüksek Lisans Tezi). http://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
35. Koyuncu-Şahin, M. & Akman, B. (2018). Erken çocukluk döneminde düşünme becerilerinin gelişimi. Millî Eğitim Dergisi(218), 5-20. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/552209 sayfasından erişilmiştir.
36. Lv, X., Li, L., Guo, L., He, T. & Liu, S. (2022). Game-based formative assessment of analogical reasoning in preschool children: support from the internet of things technology. Sustainability, 14, 13830.
37. Minda, J. P. (2021). İnsan nasıl düşünür? (F. Çakkalkurt, Çev.). İstanbul: Okuyan Us Yayınları.
38. Mirici, S., Tanalp, T. D., Tüysüz, M. & Tüzün, Ü. N. (2021). An enrichment implementation in the education of gifted students: Biomimicry with the macro, micro, and sub-micro nature of freshwater creatures. International Online Journal of Education and Teaching, 8(2), 604-621. https://files.eric.ed.gov/fulltext/EJ1294315.pdf sayfasından erişilmiştir.
39. Okur, E. & Okur-Akçay, N. (2021). Okul öncesi öğretmenlerinin fen eğitiminde kullanılan yöntem ve tekniklere ilişkin görüş ve yeterliklerinin incelenmesi. Uluslararası Eğitim Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(2), 98-115. https://doi.org/1047714/uebt.985628
40. Otto, B. (2021). Erken çocukluk eğitiminde dil gelişimi (F. Turan & G. Akoğlu, Çev. Ed.). Ankara: Nobel Yayınevi.
41. Önal, N. T. & Kızılay, E. (2021). Okul öncesi öğretmenlerinin perspektifinden erken çocukluk döneminde fen kavramları nasıl sunulmalıdır? Araştırma ve Deneyim Dergisi, 6(2), 157-168. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/2088121 sayfasından erişilmiştir.
42. Özen, G. (2016). Doğa referanslı tasarım: Biyomimikri. (Yüksek Lisans Tezi). http://tez.yok.gov.tr sayfasından erişilmiştir.
43. Öztoprak, Z. (2020). Yaşamın ilkeleri ile kenti yeniden düşünmek: Biyomimikri temelli bir yaklaşım. İdeal Kent Dergisi[Kentleşme ve Ekonomi Özel Sayısı], 1180-1204.
44. Peppler, K., Thompson, N., Danish, J., Moczek, A. & Corrigan, S. (2020). Comparing first and third person perspectives in early elementary learning of honeybee systems. Instructional Science, 48(3), 291–312. https://doi.org/10.1007/s11251-020-09511-8
45. Piaget, J. (2017). Çocukta karar verme ve akıl yürütme (S. E. Siyavuşgil, Çev.). Ankara: Palme Yayıncılık.
46. Pouscoulous, N. & Tomasello, M. (2020). Early birds: Metaphor understanding in 3-year-olds. Journal of Pragmatics, 156, 1-27. https://discovery.ucl.ac.uk/id/eprint/10081026/1/EarlyBirdsOpen Access.pdf sayfasından erişilmiştir.
47. Rao, R. (2014). Biomimicry in architecture. International Journal of Advanced Research in Civil, Structural, Environmental and Infrastructure Engineering and Developing, 1(3), 101-107. https://biomimicryforhumanity.com/assets/files/biomimicry-architecture2.pdf sayfasından erişilmiştir.
48. Richland, L. E. & Simms, N. (2015). Analogy, higher order thinking, and education. Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science, 6(2), 177-192. https://doi.org/10.1002/wcs.1336
49. Richland, L. E., Morrison, R. G. & Holyoak, K. J. (2006). Children’s development of analogical reasoning: Insights from scene analogy problems. Journal of Experimental Child Psychology, 94(3), 249-273. https://doi.org/10.1016/j.jecp.2006.02.002
50. Sampson, S. D. (2019). Doğa dostu çocuk nasıl yetiştirilir? (D. Argın, Çev.). İstanbul: Alfa Yayınları.
51. Sanne, F., Risheim, I. & Impelluso, T. (2019). Inspiring engineering in the K -12: Biomimicry as a bridge between math and biology. ASME 2019 International Mechanical Engineering & Exposition’da sunulmuş bildiri, Bergen, Norway, 8 - 14 November. https://hvlopen.brage.unit.no/ hvlopenxmlui/bitstream/handle/11250/2609711/Sanne_Risheim.pdf?sequence=1 sayfasından erişilmiştir.
52. Savran-Gencer, A., Doğan, H. & Bilen, K. (2020). Developing biomimicry STEM activity by querying the relationship between structure and function in organisms. Turkish Journal of Education, 9(1), 64-105. https://doi.org/10.19128/turje.643785
53. Schunk, D. H. (2009). Öğrenme teorileri (M. Şahin, Çev. Ed.). Ankara: Nobel Yayınevi.
54. Selçuk, A. & Sorguç A. (2007). Impact of biomimesis in architectural design paradigm. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 22(2), 451-459. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/75609 sayfasından erişilmiştir.
55. Simms, N. K., Frausel, R. R. & Richland, L. E. (2018). Working memory predicts children’s analogical reasoning. Journal of Experimental Child Psychology, 166, 160–177. https://doi.org/10.1016/j.jecp.2017.08.005
56. Smith, E. E. & Kosslyn, S. M. (2014). Bilişsel psikoloji (M. Şahin, Çev. Ed.). Ankara: Nobel Yayınevi.
57. Sumrall, W. J., Sumrall, K. M. & Robinson, H. A. (2018). Using biomimicry to meet NGSS in the lower grades. Science Activities, 55(3-4), 115-126. https://doi.org/10.1080/00368121.2018.1563041
58. Sweeney, L. B. (2012). Learning to connect the dots: Developing children’s systems literacy. Solutions, 5(3), 55-62. http://static.clexchange.org/ftp/newsletter/CLEx23.2.pdf
59. Uzun, E., Cingöz, E. & Şata, E. (2022). Descriptive content analysis of graduate thesis studies on analogy in science education in Turkey. Anadolu Journal of Educational Sciences International, 12(2), 492-519. https://doi.org/10.18039/ajesi.926677
60. Ünal, N. & Özen, E. S. (2021). Biophilic approach to design for children. International Journal of Architecture and Planning, 9(2), 943-965. https://doi.org/10.15320/ICONARP.2021.187
61. Velioğlu, D. & Yakışan, M. (2022). Determination of the biomimicry perceptions of middle school 7th grade students through drawings. Kastamonu Eğitim Dergisi, 30(1), 120-129. https://doi.org/10.24106/kefdergi.788413
62. Vendetti, M. S., Matlen, B. J., Richland, L. E. & Bunge, S. A. (2015). Analogical reasoning in the classroom: Insights from cognitive science. Mind, Brain, and Education, 9(2), 100-106. https://doi.org/10.1111/mbe.12080
63. Whitaker, K. J., Vendetti, M. S., Wendelken, C. & Bunge, S. A. (2017). Neuroscientific insights into the development of analogical reasoning. Developmental Science, 21(2), 1–11. https://doi.org/10.1111/desc.12531
64. Williams, D., Barber, A. & Sheppard, P. (2019). Making inspired by nature: Engaging preservice elementary teachers and children in maker-centered learning and biomimicry. Society for Information Technology & Teacher Education International Conference içinde (s. 1660-1665). Association for the Advancement of Computing in Education (AACE). https://par.nsf.gov/servlets/purl/10111933 sayfasından erişilmiştir.
65. Yakışan, M. & Velioğlu, D. (2019). İlkokul 4. sınıf öğrencilerinin biyomimikri algılarına yönelik yaptıkları çizimlerin analizi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 39(2), 727- 753. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/777387 sayfasından erişilmiştir.
66. Yağmur-Kolcu, E. & Öztuna-Kaplan, A. (2020). Self-efficacy perceptions of the preschool teachers on the field of science and science education. African Educational Research Journal, 8, 306-315. https://doi.org/10.30918/AERJ.8S2.20.060
67. Yıldırım, B. (2019). Fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM eğitiminde biyomimikri uygulamalarına yönelik görüşleri. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 39(1), 63-90. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/674310 sayfasından erişilmiştir.
68. Yıldız-Demirtaş, V., Karadağ, F. & Gülenç, K. (2018). Okul öncesi dönemdeki çocukların felsefi sorgulama süreçlerinde oluşturdukları soruların düzeyi ve verdikleri cevapların niteliği: Çocuklarla felsefe eğitimi. International Online Journal of Educational Sciences, 10(2), 277-294. https://doi.org/10.15345/iojes.2018.02.019
69. Yılmaz, M. M., Özen-Uyar, R. & Dikici-Sığırtmaç, A. (2020). Okul öncesi fen eğitimi alanında yapılan çalışmaların tematik içerik analizi: 2015-2019 yılları arası. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 40(2), 553-589. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/881964 sayfasından erişilmiştir.
70. Zhu, R., Goddu, M. K. & Gopnik, A. (2020). Preschoolers’ comprehension of functional metaphors. PsyArXiv. https://doi.org/10.31234/osf.io/ny86k