Bilgi İşlemsel Düşünmenin Sorgulayıcı Fen Öğretimine Entegrasyonuna Yönelik Bir Etkinlik Geliştirme Çalışması

Yıl 2023, , 534 - 558, 18.12.2023

Merve Lütfiye Şentürk , Hasan Tomuk , Uğur Sarı

https://doi.org/10.56423/fbod.1369113

Öz

Bu çalışmanın amacı, bilgi işlemsel düşünmenin sorgulayıcı fen öğretimine entegrasyonuna yönelik “karışımları ayırma” konusunda özgün bir etkinlik geliştirmektir. Bu bağlamda ortaokul 7. sınıf on dört öğrenciye, sorgulayıcı öğrenme sürecinde bilgi işlemsel düşünme becerilerini işe koşmalarına olanak tanıyacak grup aktiviteleri yaptırılmıştır. Etkinlik, “sor” basamağında tahılların tarladan sofraya gelene kadar geçen sürecine ilişkin algoritma tasarlama aktivitesi ile başlatılmıştır. “Planlama” basamadığında öğrencilerin problemi soyutlayıp ayrıştırarak çözüme ilişkin planlamalar yapmalarına olanak tanınmıştır. “Keşfetme” basamağında modelleme, veri düzenleme ve genelleme yapılarak; çözüm için gerekli bilgilerin keşfedilmesi sağlanmıştır. “Oluştur” basamağında fikir olarak tasarlanan akıllı gıda tesisinin modellenmesi ve tesisin çalışma prensibine ait algoritma geliştirilmesi istenmiştir. Son olarak “yansıt” basamağında ise gruplardan tasarım fikirlerini sunmaları istenmiş, tasarımlara yönelik hata ayıklama ve çözümü farklı problemlere uyarlama-genelleme çalışmalarına yer verilmiştir. Böylece etkinlikte öğrencilerin sorgulama ve bilgi işlemsel düşünme becerilerini sistematik bir şekilde kullanmaları sağlanmıştır. Öğrenciler, algoritmaların oluşturulması ve bilgilerin kalıcılığı anlamında süreci olumlu olarak değerlendirmiş, planlama ve oluştur aşaması için verilen sürenin artırılmasını önermişlerdir. Bu doğrultuda; aşamalara ilişkin zamanlama planlaması gözden geçirilerek farklı ünite ve sınıf düzeyleri için benzer etkinliklerin geliştirilebileceği önerisinde bulunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Bilgi İşlemsel Düşünme, sorgulamaya dayalı öğretim, bilgisayarsız aktivite

Kaynakça

• Angeli, C. (2021). The effects of scaffolded programming scripts on pre-service teachers’ computational thinking: Developing algorithmic thinking through programming robots. International Journal of Child-Computer Interaction, 100329. https://doi.org/10.1016/j.ijcci.2021.100329
• Aytekin, A., & Topçu, M. S. (2023). The effect of integrating computational thinking (CT) components into science teaching on 6th grade students’ learning of the circulatory system concepts and CT skills. Education and Information Technologies, 1-32. https://doi.org/10.1007/s10639-023-12103-x
• Barr, D., Harrison, J., & Conery, L. (2011). Computational thinking: A digital age skill for everyone. Learning & Leading with Technology, 38(6), 20-23. https://files.eric.ed.gov/fulltext/EJ918910.pdf
• Bostan Sarıoğlan, A. & Abacı, B. (2017). Sorgulamaya dayalı öğretimin “lamba parlaklığı” kavramının ortaokul 5.sınıf öğrencilerinin başarısına etkisi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi,19(3), 164-171. https://doi.org/10.25092/baunfbed.366220
• Brackmann, C. P., Román-González, M., Robles, G., Moreno-León, J., Casali, A., & Barone, D. (2017, November). Development of computational thinking skills through unplugged activities in primary school. In Proceedings of the 12th workshop on primary and secondary computing education (pp. 65-72). https://doi.org/10.1145/3137065.3137069
• Branch, J. L., & Solowan, D. G. (2003). Inquiry-based learning: The key to student success. Library Skills. School Libraries in Canada. 22(4), 6-12. https://www.proquest.com/openview/cec41156f38c7117da18cf0b77005e40/1?pq-origsite=gscholar&cbl=32982
• Budak, N. (2021). Geleceğin Meslekleri ve Dijital Beceriler. C. Selek Öz (Ed.). Çalışma Ekonomisi ve Endüstri İlişkileri Seçme Yazılar-V içinde (s.283-312), Sakarya: Değişim.
• Caeli, E. N., & Yadav, A. (2020). Unplugged approaches to computational thinking: A historical perspective. TechTrends, 64(1), 29-36. https://doi.org/10.1007/s11528-019-00410-5
• Chiappetta, E.L. (1997). Inquiry-Based Science: Strategeies and Techniques for Encouraging Inquiry in the Classroom. The Science Teacher, 64, 22-26. https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=e5a37795908a0267d00faad6abff1572ca92aab1
• Çelik, H., Gürpınar, C., Başer, N., & Erdoğan, S. (2015). Öğrencilerin analitik düşünme becerisinin gelişimi üzerine fen bilgisi öğretmenlerinin görüşleri. Akademik Platform, 396-408.
• del Olmo-Muñoz, J., Cózar-Gutiérrez, R., & González-Calero, J. A. (2020). Computational thinking through unplugged activities in early years of Primary Education. Computers & Education, 150, 103832. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2020.103832
• Deming, D. J., & Noray, K. L. (2018). STEM careers and technological change. National Bureau Of Economic Research (NBER Publications). https://www.nber.org/system/files/working_papers/w25065/revisions/w25065.rev0.pdf?sy=065
• Denning, P. J. (2017). Remaining trouble spots with computational thinking. Communications of the ACM, 60(6), 33-39. https://doi.org/10.1145/2998438
• Gülbahar, Y. (2018). Bilgi işlemsel düşünmeden programlamaya. Pegem Akademi.
• Huang W., & Looi, C.K. (2021) A critical review of literature on “unplugged” pedagogies in K-12 computer science and computational thinking education. Computer Science Education, 31(1), 83-111. https://doi.org/10.1080/08993408.2020.1789411
• Kalelioglu, F., Gülbahar, Y., & Kukul, V. (2016). A framework for computational thinking based on a systematic research review. Baltic Journal of Modern Computing,4(3), 583-596. https://www.bjmc.lu.lv/fileadmin/user_upload/lu_portal/projekti/bjmc/Contents/4_3_15_Kalelioglu.pdf
• Katai, Z. (2014). The challenge of promoting algorithmic thinking of both sciences and humanities oriented learners. Journal of Computer Assisted Learning, 31(4), 287–299. https://doi.org/10.1111/jcal.12070
• Kayacan, K., & Selvi, M. (2017). Öz düzenleme faaliyetleri ile zenginleştirilmiş araştırma-sorgulamaya dayalı öğretim stratejisinin kavramsal anlamaya ve akademik öz yeterliğe etkisi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 25(5), 1771-1786. https://dergipark.org.tr/en/pub/kefdergi/issue/31226/342736
• Kızılay, E. (2018). Türkiye'de STEM Alanlarında Kariyer ve İstihdam. Journal of International Social Research, 11(56), 570-574. http://dx.doi.org/10.17719/jisr.20185639031
• Kier, M. W., Blanchard, M. R., Osborne, J. W., & Albert, J. L. (2014). The development of the STEM career interest survey (STEM-CIS). Research in Science Education, 44, 461-481. https://doi.org/10.1007/s11165-013-9389-3
• Korkmaz, Ö., Çakir, R., & Özden, M. Y. (2017). A validity and reliability study of the computational thinking scales (CTS). Computers in human behavior, 72, 558-569. https://doi.org/10.1016/j.chb.2017.01.005
• Korucu, A. T., Gençtürk, A. T., & Gündoğdu, M. M. (2017). Examination of the computational thinking skills of students. Journal of Learning and Teaching in Digital Age, 2(1), 11-19. https://dergipark.org.tr/en/pub/joltida/issue/55466/760079
• Kuşdemir, M., Ay, Y., & Tüysüz, C. (2013). Probleme dayalı öğrenmenin 10. sınıf “karışımlar” ünitesinde öğrenci başarısı, tutum ve motivasyona etkisi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi (EFMED), 7(2), 195-224. https://doi.org/10.12973/nefmed207
• Lamagna, E. A. (2015). Algorithmic thinking unplugged. Journal of Computing Sciences in Colleges, 30(6), 45-52. https:// doi.org/ 10.5555/2753024.2753036
• Lim, B. R. (2001). Guidelines For Designing Inquiry-Based Learning On The Web: Online Professional Development Of Educators. PhD Thesis, Indiana University. https://www.proquest.com/docview/275734380?pq-origsite=gscholar&fromopenview=true
• Lim, B. R. (2004). Challenges and issues in designing inquiry on the Web. British Journal of Educational Technology, 35(5), 627-643. https://doi.org/10.1111/j.0007-1013.2004.00419.x
• Lye, S. Y., & Koh, J. H. L. (2014). Review on teaching and learning of computational thinking through programming: What is next for K-12? Computers in human behavior, 41, 51-61. https://doi.org/10.1016/j.chb.2014.09.012
• Mensan, T., Osman, K., & Majid, N. A. A. (2020). Development and validation of unplugged activity of computational thinking in science module to integrate computational thinking in primary science education. Science Education International, 31(2), 142-149. https://www.icaseonline.net/journal/index.php/sei/article/view/194
• MEB. (2018). İlköğretim kurumları fen bilimleri dersi öğretim programı. Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı. Ankara
• Orosz, G., Németh, V., Kovács, L., Somogyi, Z., & Korom, E. (2023). Guided inquiry-based learning in secondary-school chemistry classes: A case study. Chemistry Education Research and Practice, 24(1), 50-70. https://doi.org/10.1039/D2RP00110A
• Park, S. Y., Song, K. S., & Kim, S. H. (2015). Cognitive load changes in pre-service teachers with computational thinking education. International Journal of Software Engineering and Its Applications, 9(10), 169-178. https://www.earticle.net/Article/A255701
• Peel, A., Sadler, T. D., & Friedrichsen, P. (2019). Learning natural selection through computational thinking: Unplugged design of algorithmic explanations. Journal of Research in Science Teaching, 56(7), 983-1007. https://doi.org/10.1002/tea.21545
• Perry, V. R., & C. P. Richardson. (2001). The New Mexico Tech Master of Science Teaching Program: An Exemplary Model of Inquiry-Based Learning. 31st ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference. Reno. https://doi.org/10.1109/FIE.2001.963917
• Rambally, G. (2017). Integrating Computational Thinking in Discrete Structures. In: Rich, P., Hodges, C. (eds) Emerging Research, Practice, and Policy on Computational Thinking. Educational Communications and Technology: Issues and Innovations. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-52691-1_7
• Román-González, M., Pérez-González, J. C., & Jiménez-Fernández, C. (2017). Which cognitive abilities underlie computational thinking? Criterion validity of the Computational Thinking Test. Computers in human behavior, 72, 678-691. https://doi.org/10.1016/j.chb.2016.08.047
• Sadik, O., Leftwich, A. O., & Nadiruzzaman, H. (2017). Computational Thinking Conceptions and Misconceptions: Progression of Preservice Teacher Thinking During Computer Science Lesson Planning. In: Rich, P., Hodges, C. (eds) Emerging Research, Practice, and Policy on Computational Thinking. Educational Communications and Technology: Issues and Innovations. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-52691-1_14
• Sarı, U., & Karaşahin, A. (2020). Fen Eğitiminde Bilgi İşlemsel Düşünme: Bir Öğretim Etkinliğinin Değerlendirilmesi. Turkish Journal of Primary Education, 5(2), 194-218. https://dergipark.org.tr/en/pub/tujped/issue/58028/825217#article_cite
• Sarı, U., & Bakır Güven G. (2013). Etkileşimli tahta destekli sorgulamaya dayalı fizik öğretiminin başarı ve motivasyona etkisi ve öğretmen adaylarının öğretime yönelik görüşleri. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 7(2), 110-143. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/39881
• Sarı, U., Çelik, H., Pektaş, H. M., & Yalçın, S. (2022). Effects of STEM-focused Arduino practical activities on problem-solving and entrepreneurship skills. Australasian Journal of Educational Technology, 38(3), 140-154. https://doi.org/10.14742/ajet.7293
• Sarı, U., Duygu, E., Şen, Ö. F., & Kirindi, T. (2020). The effects of STEM education on scientific process skills and STEM awareness in simulation based inquiry learning environment. Journal of Turkish Science Education, 17(3), 387-405. https://www.tused.org/index.php/tused/article/view/1103/636
• Sarı, U., Pektaş, H. M., Şen, Ö. F., & Çelik, H. (2022). Algorithmic thinking development through physical computing activities with Arduino in STEM education. Education and Information Technologies, 27(5), 6669-6689. https://doi.org/10.1007/s10639-022-10893-0
• Strong, M. G. (2013). Developing elementary math and science process skills through engineering design instruction. Hofstra University. https://www.proquest.com/docview/1364887346?pq-origsite=gscholar&fromopenview=true
• Savran Gencer, A., Doğan, H., Bilen, K. & Can, B. (2019). Bütünleşik STEM Eğitimi Modelleri. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 45(45), 38-55. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/607622
• Tüysüz, C., & Demirel, O. E. (2020). Probleme ve argümantasyona dayalı öğrenme yöntemlerinin “karışımlar” konusundaki etkilerinin incelenmesi. Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 7(1), 43-61. https://doi.org/10.21666/muefd.561375
• Uçak, S., & Erdem, H. H. (2020). Eğitimde yeni bir yön arayışı bağlamında “21. yüzyıl becerileri ve eğitim felsefesi”. Uşak Üniversitesi Eğitim Araştırmaları Dergisi, 6(1), 76-93. https://doi.org/10.29065/usakead.690205
• Üzümcü, Ö., & Bay, E. (2018). Eğitimde yeni 21. yüzyıl becerisi: Bilgi işlemsel düşünme. Uluslararası Türk Kültür Coğrafyasında Sosyal Bilimler Dergisi, 3(2), 1-16. https://dergipark.org.tr/en/pub/turksosbilder/issue/46760/491067
• Waterman, K. P., Goldsmith, L., & Pasquale, M. (2020). Integrating computational thinking into elementary science curriculum: An examination of activities that support students’ computational thinking in the service of disciplinary learning. Journal of Science Education and Technology, 29, 53-64. https://doi.org/10.1007/s10956-019-09801-y
• Weintrop, D., Beheshti, E., Horn, M., Orton, K., Jona, K., Trouille, L., & Wilensky, U. (2016). Defining computational thinking for mathematics and science classrooms. Journal of science education and technology, 25, 127-147. https://doi.org/10.1007/s10956-015-9581-5
• Wing, J. M. (2006). Computational thinking. Communications of the ACM – Self managed systems, 49(3), 33-35. https://doi.org/10.1145/1118178.1118215
• Wing, J. M. (2008). Computational thinking and thinking about computing. Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 366(1881), 3717-3725. https://doi.org/10.1098/rsta.2008.0118
• World Economic Forum (WEF) (2023). The Future of Jobs report 2023. https://www3.weforum.org/docs/WEF_Future_of_Jobs_2023.pdf?_gl=1*3yhfj6*_up*MQ..&gclid=Cj0KCQjwjt-oBhDKARIsABVRB0x_GoYvJZR_AHjrgZ5FCJExAC-utW2zXm2qizWPzKH6OUavFqmkTgcaAsY8EALw_wcB
• Yıldız Durak, H., Atman Uslu, N., Canbazoğlu Bilici, S., & Güler, B. (2023). Examining the predictors of TPACK for integrated STEM: Science teaching self-efficacy, computational thinking, and design thinking. Education and Information Technologies, 28(7), 7927-7954. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11505-7
• Ziatdinov, R., & Musa, S. (2013). Rapid mental computation system as a tool for algorithmic thinking of elementary school students development. European Researcher, 25(7), 1105-1110. https://doi.org/10.48550/arXiv.1305.4443