Fen bilimleri dersi bağlamında bilimsel muhakeme türleri testinin geliştirilmesi

Abstract

Bu araştırmanın temel amacı; 2018 Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı kazanımları ile bütünleşik bir şekilde, ortaokul sekizinci sınıf öğrencilerinin Piaget’in soyut işlemler döneminde edinmeleri beklenen bilimsel muhakeme türlerini belirlemektir. Alanyazında genel olarak ‘bilimsel muhakeme becerilerine’ odaklanılması ve ‘bilimsel muhakeme türlerini’ bir arada ölçen yerli bir ölçme aracına rastlanmaması gerekçesiyle; öğrencilerin tümevarım, tümdengelim, tümdengelimli tümevarım ve abdüktif bilimsel muhakeme düzeylerini geçerli, güvenilir ve kültürel açıdan özgün bir başarı testi (BMTT) aracılığıyla somutlaştırmak ve değerlendirmek hedeflenmiştir. Bu yolla öğrencilerin 21. yüzyıl becerileri ve fen okuryazarlığı düzeylerinin gelişimine katkı sunulması amaçlanmaktadır. Nicel araştırma yöntemlerinden tarama deseni kullanılan bu çalışmada 2022-2023 eğitim öğretim yılında Rize’nin Ardeşen ilçesinde sekizinci sınıfta öğrenim gören öğrenciler ile çalışılmıştır. Yapılan test geliştirme çalışmasında bu alt boyutları ölçen fen bilimleri dersi öğretim programında yer alan kazanımlara uygun sorular yazılmıştır. Yazılan soruların kapsam geçerliliği için uzman görüşlerinden faydalanılmıştır. Araştırmanın verileri Test Analiz Programı [TAP] kullanılarak incelenmiştir. 24 sorudan oluşan taslak test pilot uygulama yapıldıktan sonra bir sorunun madde ayırt ediciliği istenilen düzeyde olmadığından testten çıkarılmıştır. Taslak testin KR-20 değeri 0.63 olarak belirlenmiştir. 23 maddeden oluşan Bilimsel Muhakeme Türleri Testi [BMTT] 260 öğrenciye uygulanarak geçerlilik ve güvenirlik değeri çalışmaları yapılmıştır. Testin KR-20 değeri 0.76 olarak hesaplanmıştır. Çalışmanın sonucunda geçerli, güvenilir, özgün ve yerli bir BMTT geliştirilmiştir.

Keywords

• Fen bilimleri
• Bilimsel muhakeme
• bilimsel muhakeme türleri

Ethical Statement

Tez önerisi sonrasında kurumlardan gerekli izinler alınmıştır. Bu araştırmanın etik izni Gazi Üniversitesi Rektörlüğü Etik Komisyonu 10.01.2023 tarih ve 01 sayılı toplantısında görüşülüp çalışmanın yapılacağı yerden izin alınması koşuluyla oybirliği ile yapılması onaylanmıştır.

Development of a scientific reasoning types test in the context of science education

Abstract

This study aimed to develop a valid, reliable, and culturally grounded achievement test for assessing the scientific reasoning types that eighth-grade students are expected to acquire during Piaget’s formal operational stage, in alignment with the learning outcomes of the 2018 Science Curriculum. The study focused on four types of scientific reasoning: inductive, deductive, hypothetico-deductive, and abductive reasoning. A quantitative survey design was employed with eighth-grade students enrolled in schools in the Ardeşen district of Rize during the 2022-2023 academic year. Test items were developed in accordance with the relevant learning outcomes of the science curriculum, and expert opinions were obtained to establish content validity. Data were analyzed by using the Test Analysis Program (TAP). Following the pilot administration of the initial 24-item version, one item was removed because its discrimination index did not meet the required criterion. The KR-20 reliability coefficient of the draft test was 0.63. The final 23-item Scientific Reasoning Types Test (SRTT) was subsequently administered to 260 students for validity and reliability analyses. The KR-20 reliability coefficient of the final form was calculated as 0.76. The findings demonstrated that the SRTT is a valid, reliable, original, and locally developed instrument for assessing different types of scientific reasoning among eighth-grade students. The test may also contribute to evaluating and supporting students’ scientific literacy and 21st-century skills.

Keywords

• Natural sciences
• Scientific reasoning
• types of scientific reasoning

Ethical Statement

After the thesis proposal, the necessary permissions were obtained from the institutions. The ethical approval for this research was discussed at the Gazi University Rectorate Ethics Committee meeting dated 10.01.2023 and numbered 01, and it was unanimously approved to be carried out on the condition that permission is obtained from the place where the study will be conducted.

References

1. Ateş, S., Temiz, B. K., Yüksel, İ., Şahin, F., İnaltun, H., ve Yalvaç, E. (2019). Bilimsel muhakeme (akıl yürütme). Palme Yayınevi.
2. Aydın Ö., & Kaptan F. (2014). Fen-teknoloji öğretmen adaylarının eğitiminde argümantasyonun biliş üstü ve mantıksal düşünme becerilerine etkisi ve argümantasyona ilişkin görüşler. Journal of Educational Sciences,4(2), 163-168. http://dx.doi.org/10.12973/jesr.2014.42.10
3. Bacanlı, H. (2011). Eğitim psikolojisi (16. baskı). Pegem Akademi.
4. Brooks, G.P., & Johanson, G.A. (2003). Test Analysis Program. Applied Psychological Measurement, 27 (4), 303-304. http://dx.doi.org/10.1177/0146621603027004007
5. Büyükbayraktar Ersoy, F. (2015). Aktif öğrenme uygulamalarıyla yapılan fizik öğretiminin lise öğrencilerinin bilimsel muhakeme becerilerine ve akademik başarılarına etkisi. [Doktora tezi, Atatürk Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
6. Büyüköztürk, Ş., Çokluk, Ö., & Köklü, N. (2014). Sosyal bilimler için istatistik. Ankara: Pegem.
7. Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö.A., Karadeniz, Ş. & Demirel, F. (2012). Bilimsel araştırma yöntemleri (11. baskı). Pegem Akademi.
8. Canbazoğlu Bilici, S. (2019). Örnekleme yöntemleri. H. Özmen & O. Karamustafaoğlu (Ed.), Eğitimde araştırma yöntemleri içinde (ss. 56-78). Pegem Akademi.

9. Ceylan, E. (2016). GEMS programının fen bilgisi öğretmen adaylarının ‘Dünya, Ay ve Yıldızlar’ konularındaki başarılarına, öz yeterliliklerine, tutumlarına ve bilimsel muhakemelerine etkisinin incelenmesi. [Yüksek lisans tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
10. Çiçekdağ, A. (2023). Çevrimiçi işbirlikli öğrenmenin fen bilgisi öğretmen adaylarının bilimsel muhakeme becerileri, motivasyonları ve fen öğretimine yönelik öz- yeterliklerine etkisi. [Yüksek lisans tezi, Çukurova Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
11. Çoban, H. (2010). Öğretmen adaylarının matematiksel muhakeme becerileri ile bilişötesi öğrenme stratejilerini kullanma düzeyleri arasındaki ilişki. [Yüksek lisans tezi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
12. Çokluk, Ö., Şekercioğlu, G., & Büyüköztürk, Ş. (2012). Sosyal bilimler için çok değişkenli istatistik: SPSS ve LISREL uygulamaları (2. baskı). Pegem Akademi.
13. Demirbaş, M., & Ertuğrul, N. (2012). Fen ve teknoloji dersine ilişkin Piaget’in soyut işlemler döneminde kazanılması beklenen becerilerin gerçekleşme durumunun incelenmesi. Kalem Eğitim ve İnsan Bilimleri Dergisi, 2(2), 123-164. https://kalemacademy.com/Cms_Data/Sites/KalemAcademy/Files/KalemAcademyRepository/sayilar/Sayi3_04FenveTeknolojiDersine_.pdf
14. Doğru, M., & Çepni, S. (2023). Karşılaştırmalı olarak geleneksel çoktan seçmeli ve bağlam temelli başarı testi hazırlama çalışması: 7. sınıf ışığın madde ile etkileşimi ünitesi. Fen, Matematik, Girişimcilik ve Teknoloji Eğitimi Dergisi, 6(1), 74-101. https://izlik.org/JA37HK79BK
15. Dökme, İ. (2019). Bilimsel muhakeme becerilerine genel bir bakış. İ. Dökme (Ed.), Bilimsel muhakeme becerileri ile düşünme sanatı içinde (ss. 1-5). Anı Yayıncılık.
16. Durhan, G. (2020). Günlük yaşamda kullanılan bir düşünme biçimi olarak abdüktif akıl yürütme. Beytulhikme International Journal of Philosophy, 10(2), 663-675. http://dx.doi.org/10.18491/beytulhikme.1538
17. George, D., & Mallery, P. (2010). SPSS for window step by step answers to selected exercises (10th ed.). Pearson.
18. Gülmez Güngörmez, H. (2018). Süreç odaklı rehberli sorgulayıcı öğrenme yöntemine dahil edilen bilimin doğası etkinliklerinin 7. sınıf öğrencilerinin kavramsal değişimlerine ve bilimsel muhakeme becerilerine etkisi. [Doktora tezi, Adıyaman Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
19. Han, J. (2013). Scientific reasoning: Research, development, and assessment [Doctoral dissertation, The Ohio State University]. https://etd.ohiolink.edu/apexprod/rws_olink/r/1501/10?clear=10&p10_accession_num=osu1366204433
20. Hasançebi, B., Terzi, Y., & Küçük, Z. (2020). Madde güçlük indeksi ve madde ayırt edicilik indeksine dayalı çeldirici analizi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(1), 224-240. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.615465
21. Heale, R., & Twycross, A. (2015). Validity and reliability in quantitative studies.Evidence-Based Nursing, 18(3), 66–67. https://doi.org/10.1136/eb-2015-102129
22. Kambeyo, L., & Csapo, B. (2019). Online assessment of scientific reasoning skills and motivation to learn science among grade 5 and 7 students in Northern Namibia. Journal of Studies in Education, 9(4), 68-86. https://doi.org/10.5296/jse.v9i4.15598
23. Karaboğaz, Y., & Ergene, Ö. (2023). Beceri temelli orantısal akıl yürütme başarı testinin geliştirilmesi. Journal of Individual Differences in Education, 5(1), 31-47, https://doi.org/10.47156/jide.1293584
24. Keskin, A. (2020). Ortaokul öğrencilerinin aynı bilimsel soru için çoklu cevaplar hakkındaki muhakemeleri. [Yüksek lisans tezi, Uludağ Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
25. Krell, M., Vorholzer, A., & Nehring, A. (2022). Scientific reasoning in science education: From global measures to fine-grained descriptions of students’ competencies. Education Sciences, 12(2), Article 97. https://doi.org/10.3390/educsci12020097
26. Kocagül Sağlam, M. (2019). Fen bilimleri öğretmenlerinde akıl yürütme becerilerinin geliştirilmesi ve sınıf ortamına etkisi. [Doktora tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
27. Lawson, A. E. (1985). A review of research on formal reasoning and science teaching. Journal of Research in Science Teaching, 22(7), 569-617. https://doi.org/10.1002/tea.3660220702
28. Lawson, A. E. (2004). The nature and development of scientific reasoning: A synthetic view. International Journal of Science and Mathematics Education, 2(3), 307–338. https://doi.org/10.1007/s10763-004-3224-2
29. Lawson, A. E., Clark, B., Cramer-Meldrum, E., Falconer, K. A., Sequist, J. M., & Kwon, Y. (2000). Development of scientific reasoning in college biology: Do two levels of 100 general hypothesis-testing skills exist? Journal of Research in Science Teaching, 37(1), 81–101. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2736(200001)37:1<81::AID-TEA6>3.0.CO;2-I
30. Lazonder, A. W., & Janssen, N. (2021). Development and initial validation of a performance-based scientific reasoning test for children. Studies in Educational Evaluation, 68, 100951. https://doi.org/10.1016/j.stueduc.2020.100951
31. Luo, M., Wang, Z., Sun, D., Wan, H. Z., & Zhu, L. (2020). Evaluating scientific reasoning ability: The design and validation of an assessment with a focus on reasoning and the use of evidence. Journal of Baltic Science Education, 19(2), 261–275. https://doi.org/10.33225/jbse/20.19.261
32. OECD. (2026). PISA 2025 assessment and analytical framework. OECD Publishing. https://www.oecd.org/en/publications/pisa-2025-assessment-and-analytical-framework_86c36975-en.html
33. Özdeniz, Y. (2021). Harmanlanmış öğrenme ortamında bütünleştirilmiş müfredat modeline göre tasarlanan fen modülünün uygulanmasının üstün yetenekli öğrencilerin bilimsel muhakeme ve bilimsel süreç becerilerine etkisi. [Yüksek lisans tezi, Aydın Adnan Menderes Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
34. Özkılıç, G. E., Bektaş, O., & Karaca, M. (2023). Sindirim sistemi ünitesine yönelik başarı testi geliştirme: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Araştırma ve Deneyim Dergisi, 8(1), 115-154. https://doi.org/10.47214/adeder.1267535
35. Sarıoğlu, G. (2022). Astronomi dersine yönelik bilimsel akıl yürütme stillerine uygun STEM ve argümantasyon etkinlikleri geliştirme ve etkinliklerin fen bilgisi öğretmen adaylarının akademik başarılarına, akıl yürütme ve argümantasyon becerilerine etkisi. [Yüksek lisans tezi, Aydın Adnan Menderes Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
36. Schen, S. M. (2007). Scientific reasoning skills development in the introductory biology courses for undergraduates. [Doctoral Dissertation, University of Ohio State, USA]. https://etd.ohiolink.edu/apexprod/rws_etd/send_file/send?accession=osu1187063957&disposition=inline
37. Stammen, N., Malone, L., & Irving, E. (2018). Effects of modeling instruction professional development on biology teachers’ scientific reasoning skills. Education Sciences, 8(119), 1-19. https://doi.org/10.3390/educsci8030119
38. Tobin, K. G., & Capie, W. (1981). The development and validation of a group test of logical thinking. Educational and Psychological Measurement, 41(2), 413-423. https://doi.org/10.1177/001316448104100220
39. Turgut, F., & Baykul, Y. (2014). Eğitimde ölçme ve değerlendirme. Pegem Akademi.
40. Upmeier zu Belzen, A., Engelschalt, P., & Krüger, D. (2021). Modeling as scientific reasoning the role of abductive reasoning for modeling competence. Education Science, 11(9), 495. https://doi.org/10.3390/educsci11090495
41. Ülger, B. B. (2019). Üstün yetenekli öğrencilere yönelik farklılaştırılmış sorgulama temelli fen bilgisi ders modüllerinin geliştirilmesi, uygulanması ve etkinliğin değerlendirilmesi. [Doktora tezi, Uludağ Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
42. Yetkil, K. (2021). Argümantasyon modelinin “basınç” ünitesinde akıl yürütme ve akademik başarıya etkisi. [Yüksek lisans tezi, Atatürk Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
43. Yüksel, İ. (2015). Tahmin-gözlem-açıklama ve bilişsel bilişsel gelişimi hızlandırma temelli etkinliklerin fen bilimleri öğretmen adaylarının muhakeme becerilerinin gelişimine etkisi. [Doktora tezi, Gazi Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.
44. Yüksel, İ., & Ateş, S. (2019). Bilimsel muhakeme becerileri testinin geliştirilmesi. Cumhuriyet Uluslararası Eğitim Dergisi. 8(3), 635-650. http://dx.doi.org/10.30703/cije.520612
45. Yüzüak, V. A. (2012). Lawson mantıksal düşünme testinin uyarlanması ve uygulanması. [Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi]. YÖK Tez Merkezi.