ÜNİVERSİTE ÖĞRENCİLERİNİN BİYOLOJİ LABORATUARLARINDA MİKROSKOP ÇALIŞMALARI İLE İLGİLİ ALTERNATİF KAVRAMLARI

Transkript

1 ÜNİVERSİTE ÖĞRENCİLERİNİN BİYOLOJİ LABORATUARLARINDA MİKROSKOP ÇALIŞMALARI İLE İLGİLİ ALTERNATİF KAVRAMLARI Musa DİKMENLİ 1, Lütfullah TÜRKMEN 2, Osman ÇARDAK 3 1 Selçuk Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, OFMAE Bölümü, Meram/KONYA 2 Afyon Kocatepe Üniversitesi, Uşak Eğitim Fakültesi, İlköğretim Bölümü, UŞAK 3 Selçuk Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, İlköğretim Bölümü, Meram/KONYA ÖZET : Bu çalışma, üniversite fen bilimleri öğrencilerinin genel biyoloji laboratuarlarındaki mikroskop çalışmaları ile ilgili alternatif kavramlarının belirlenebilmesi amacıyla toplam 427 öğrenci üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bu amaç doğrultusunda 9 maddeden oluşan çoktan seçmeli bir ölçek hazırlanmış ve bu ölçek genel biyoloji laboratuarı dersini alan üniversite öğrencilerine uygulanmıştır. Toplanan verilerin çözümlenmesinde yüzde ifadelerden yararlanılmıştır. Yapılan çözümleme sonucunda öğrencilerin mikroskobik çalışmalarda özellikle mikroskopta görüntü oluşumu, mikroskobik ölçü birimleri, mikroskop büyütmesi ve hücre sayımı ile ilgili alternatif kavramlara sahip oldukları tespit edilmiştir. Sonuçlar literatür bilgisiyle karşılaştırılmış ve öneriler geliştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Biyoloji laboratuarı, mikroskopi, alternatif kavramlar 1. GİRİŞ Öğrencilerin biyolojik olaylar hakkındaki alternatif kavramlarının araştırılması günümüz biyoloji eğitiminde giderek önem kazanmaktadır. Çünkü, son yıllarda yapılan çalışmalar, biyolojinin bir çok alanında öğrencilerin anlama zorlukları ile karşı karşıya bulunduklarını ortaya koymaktadır (Lazarowitz & Penso, 1992; Treagust, 1988). Ön kavramlar (preconceptions), yanlış kavramlar (misconceptions), alternatif kavramlar (alternative conceptions) veya ispatlanmamış teoriler (naive theories) şeklinde ifade edilen ve önceden kazanılmış olan bazı bilgiler, öğrenme süreci içerisinde önemli engeller oluşturmaktadır. Şimdiye kadar yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar, öğrencilerin bu karmaşık, bulanık ve hususi bilgileri okul yıllarının ilk dönemlerinde geliştirdiklerini göstermektedir. Bununla beraber değişik yaş gruplarındaki öğrenciler bu karmaşık bilgileri, okul veya okul dışında karşılaştıkları tutarsız açıklamalardan da geliştirebilmektedirler (Bell, 1981; Driver, 1981; Pines & West, 1986). Laboratuar çalışmaları, biyoloji öğretiminde önemli bir aktivite olup, bilimsel gerçeklerin anlaşılabilmesinde öğrencilere yardımcı olur. Işık mikroskopları genel biyoloji laboratuar çalışmalarında en çok kullanılan aletlerden birisidir. Çünkü biyolojik materyallerin bir çoğu insan gözünün görme sınırı altında olduğundan dolayı laboratuardaki deneylerin bir çoğu da ancak mikroskop yardımıyla gerçekleştirilebilmektedir. Bununla birlikte şimdiye kadar yapılan araştırmalar, biyoloji ve biyoloji laboratuar çalışmaları ile ilgili bazı alanlarda öğrencilerin bir çok anlama zorlukları ve kavram yanılgıları ile karşı karşıya bulunduklarını göstermektedir (Flannery, 1999; Tsai, 1999; Udovic, Morris, Dickman, Postlethwait ve Wetherwax, 2002). Bu tutarsız bilgiler öğrencilerin biyolojiyi anlamadaki başarılarına etki eden en önemli olumsuz faktörlerden birisidir. Günümüzde bu yanlış ve tutarsız algılama ve yorumların çoğu, geleneksel eğitim öğretim yaklaşımları vasıtasıyla öğrencilik yıllarında telafi edilememekte ve bu durum yetişkinlik döneminde dahi sürüp gitmektedir (Strike & Posner, 1982). Bundan dolayı, bu bilgilerin neler olduğunun tespiti, biyoloji ve biyoloji laboratuar çalışmalarının bu yanılgıları yok edecek veya azaltacak şekilde düzenlenmesi, öğrencilerin başarılarını artırmada son derece önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, üniversite fen bilimleri öğrencilerinin biyoloji laboratuarlarında mikroskop çalışmaları ile ilgili alternatif kavramlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. 2. YÖNTEM 2.1. Örneklem Bu çalışmanın örneklemini, öğretim yılında S. Ü. Eğitim Fakültesi ortaöğretim biyoloji, fizik ve kimya eğitimi anabilim dalları ile İlköğretim fen bilgisi ve matematik eğitimi anabilim dallarında okutulan genel biyoloji ve genel biyoloji laboratuarı derslerini birlikte alan 427 öğrenci oluşturmaktadır. Bu öğrencilerin 40 ı biyoloji, 125 i fen bilgisi, 35 i fizik, 39 u kimya, 188 i matematik eğitimi anabilim dalı öğrencileridir.

2 2.2. Çalışmanın Yöntemi Bu çalışmada öğrencilerin alternatif kavramlarını belirlemek amacıyla, 9 maddeden oluşan çoktan seçmeli bir ölçek hazırlanmış ve bu ölçek genel biyoloji ve genel biyoloji laboratuarı derslerini birlikte alan üniversite öğrencilerine uygulanmıştır. Bütün sorular bir uzman grubu tarafından kontrol edilmiş ve her sınıftan 5 öğrenci ile yapılan karşılıklı görüşmelerde, öğrencilerin soruları ve seçenekleri anladıkları tespit edilmiştir. Ayrıca ölçeğin güvenirliğinde örneklem öğrencileri ile yapılan karşılıklı görüşmeler sırasında, öğrencilerin tümünün sorulara verdikleri cevapları aynen tekrarladıkları görülmüştür. Buradan öğrencilerin sorulara verdikleri cevapların tahmini ve gelişigüzel değil, kalıcı görüşleri yansıttığı anlaşılmaktadır. Toplanan verilerin çözümlenmesinde sadece yüzde ifadelerden yararlanılmıştır. kavramların tespitinde % 15 i geçen yanlış ifadeler bilimsel açıdan önemli kabul edilmektedir (Trowbridge & Mintzes, 1988). 3. BULGULAR Verilerin değerlendirilmesinde, genel biyoloji ve genel biyoloji laboratuarı derslerini alan ortaöğretim biyoloji, fizik ve kimya eğitimi anabilim dalları ile ilköğretim fen bilgisi ve matematik eğitimi anabilim dalları öğrencilerinin sorulara verdikleri cevapların yüzdeleri toplu olarak ele alınmıştır. Bulgular her bir soruda tablolar halinde gösterilmiştir. 1.Soru: Işık mikroskobu altında I998 sayısı inceleniyor olsaydı nasıl bir görüntü elde edersiniz? Sorusuna öğrencilerin % 44 ü I998, % 27 si 866I, % 15 i I668, % 9 u 899I ve % 5 i de diğer muhtelif cevaplar vermişlerdir. Öğrencilerin % 73 ünün bu soruya bilimsel geçerliliği olmayan alternatif cevaplar verdikleri görülmektedir (Tablo 3.1). Bu soruda ortaya çıkan % 73 oranındaki yanılgı üniversite düzeyindeki öğrenciler için önemli bulunmuştur. Tablo 3.1. Öğrencilerin 1. soruya verdikleri cevapların yüzde oranları (n=427). I I * I I Diğer % 44 % 27 % 15 % 9 % 5 % 27 % 73 * : seçenek 2.Soru: I- 1 nanometre, II- 1 mikron, III- 1 angström, IV-1 milimetre Mikroskobik çalışmalarda kullanılan yukarıdaki ölçü birimlerini küçükten büyüğe doğru sıralayınız. Sorusuna öğrencilerin % 54 ü III-I-II-IV, % 18 i I-II-III-IV, % 16 sı IV-II-I-III, % 8 i III- I-IV-II ve % 4 ü de diğer muhtelif cevaplar vermişlerdir. Öğrencilerin % 46 sının bu soruya bilimsel geçerliliği olmayan alternatif cevaplar verdikleri görülmektedir (Tablo 3.2). Tablo 3.2. Öğrencilerin 2. soruya verdikleri cevapların yüzde oranları (n=427). III-I-II-IV * I-II-III-IV IV-II-I-III III-I-IV-II Diğer % 54 % 18 % 16 % 8 % 4 % 54 % 46 * : seçenek Aşağıda objektif ve okülerlerinin büyütme güçleri verilen dört ayrı ışık mikroskobu, laboratuar masasında hazırlanmış ve belirtilen objektif ve okülerler ile görüntü konumuna getirilmiştir. Her bir mikroskobun altına aynı metotla hazırlanan canlı bakteri preparatları yerleştirilmiş ve görüntüler netleştirilmiştir. 3, 4 ve 5. soruları bu verilere göre cevaplandırınız. Mikroskobun adı Objektifin büyütme gücü Okülerin büyütme gücü A 10 X 5 X B 20 X 10 X C 40 X 5 X D 45 X 15 X

3 3.Soru: Hangi iki mikroskopta bakterilerin hareketi aynı hızda görülür? Sorusuna öğrencilerin % 63 ü B ve C, % 19 u A ve B, % 12 si A ve C, % 3 ü A ve D ve % 3 ü de diğer muhtelif cevaplar vermişlerdir. Öğrencilerin % 37 sinin bu soruya bilimsel geçerliliği olmayan alternatif cevaplar verdikleri görülmektedir (Tablo 3.3). Tablo 3.3. Öğrencilerin 3. soruya verdikleri cevapların yüzde oranları (n=427). B ve C * A ve B A ve C A ve D Diğer % 63 % 19 % 12 % 3 % 3 % 63 % 37 * : seçenek 4.Soru: Hangi mikroskopta en çok sayıda bakteri görülebilir? Sorusuna öğrencilerin % 54 ü A, % 38 i D, % 5 i C % 3 ü de B cevaplarını vermişlerdir. Öğrencilerin % 46 sının bu soruya bilimsel geçerliliği olmayan alternatif cevaplar verdikleri görülmektedir (Tablo 3.4). Tablo 3.4. Öğrencilerin 4. soruya verdikleri cevapların yüzde oranları (n=427). A * D C B --- % 54 % 38 % 5 % % 54 % 46 * : seçenek 5.Soru: Hangi mikroskopta en az sayıda bakteri görülebilir? Sorusuna öğrencilerin % 55 i D, % 40 ı A, % 3 ü C ve % 2 si de B cevaplarını vermişlerdir. Öğrencilerin % 45 nin bu soruya bilimsel geçerliliği olmayan alternatif cevaplar verdikleri görülmektedir (Tablo 3.5). Tablo 3.5. Öğrencilerin 5 soruya verdikleri cevapların yüzde oranları (n=427). D * A C B --- % 55 % 40 % 3 % % 55 % 45 * : seçenek Bir ışık mikroskobundaki iki ayrı objektifin büyütme güçleri 20X ve 60X dır. Bu mikroskoba yerleştirilen bakteri preparatı üzerinde küçük büyütmeli objektif ile yapılan çalışmada görüntü alanı çapının uzunlamasına bir ucundan diğer ucuna kadar olan sahada 90 adet bakteri sayılmıştır. 6 ve 7. soruları bu verilere göre cevaplandırınız. 6.Soru: Bu mikroskopta yüksek büyütmeli objektif ile aynı alanda yaklaşık olarak kaç bakteri sayılabilir? Sorusuna öğrencilerin % 57 si 30, % 22 si 270, % 9 u 90, % 8 i 180 ve % 4 ü de diğer muhtelif cevaplar vermişlerdir. Öğrencilerin % 43 nün bu soruya bilimsel geçerliliği olmayan alternatif cevaplar verdikleri görülmektedir (Tablo 3.6). Tablo 3.6. Öğrencilerin 6 soruya verdikleri cevapların yüzde oranları (n=427). 30 * Diğer % 57 % 22 % 9 % 8 % 4 % 57 % 43 * : seçenek 7.Soru: Bu mikroskopta 10X büyütmeli oküler kullanıldığında yüksek büyütmeli objektif ile bakteriler kaç defa büyütülmüş olur? Sorusuna öğrencilerin % 59 u 600X, % 16 sı 10X, % 12 si 60X, % 8 i 120X ve % 5 i de diğer muhtelif cevaplar vermişlerdir. Öğrencilerin % 41 nin bu soruya bilimsel geçerliliği olmayan alternatif cevaplar verdikleri görülmektedir (Tablo 3.7).

4 Tablo 3.7. Öğrencilerin 7 soruya verdikleri cevapların yüzde oranları (n=427). 600X * 10X 60X 120X Diğer % 59 % 16 % 12 % 8 % 5 % 59 % 41 * : seçenek 8.Soru: 100 ml de hazırlanmış bira mayası kültüründen bir damla alınarak yapılan preparat ışık mikroskobu altında inceleniyor ve birim alanda yaklaşık 1000 hücre sayılıyor. Daha sonra, bu kültüre 400 ml şeker çözeltisi ilave edilerek sulandırılıyor. Yeni hazırlanan kültürden bir damla alınarak yapılan preparat aynı mikroskopta incelendiğinde aynı alanda yaklaşık olarak kaç hücre sayılabilir? Sorusuna öğrencilerin % 39 u 200, % 32 si 5000, % 14 ü 250, % 11 i 500 ve % 4 ü diğer muhtelif cevaplar vermişlerdir. Öğrencilerin % 61 nin bu soruya bilimsel geçerliliği olmayan alternatif cevaplar verdikleri görülmektedirler (Tablo 3.8). Tablo 3.8. Öğrencilerin 8 soruya verdikleri cevapların yüzde oranları (n=427). 200 * Diğer % 39 % 32 % 14 % 11 % 4 % 39 % 61 * : seçenek 9.Soru: Aşağıda verilen biyolojik yapıların ışık mikroskobu ile görülüp görülemeyeceğini belirtiniz. Sorusunda öğrencilerin özellikle ribozom, endoplazmik retikulum, virüs ve ATP molekülünün ışık mikroskobu ile görülebileceğine inanmaları dikkat çekmektedir (Tablo 3.9). Tablo 3.9. Öğrencilerin 9 soruya verdikleri cevapların yüzde oranları (n=427). Işık mikroskobu Işık mikroskobu Bilmiyorum ile görülebilir (%) ile görülemez (%) (%) Atom * 13 ATP * 20 Virüs * 6 Bakteri 90 * 9 1 Ribozom * 11 Endoplazmik Ret * 13 Kloroplast 87 * 8 5 Kromozom 64 * TARTIŞMA * : seçenekler Öğrenciler biyoloji laboratuarlarında mikroskop çalışmaları ile ilgili alternatif kavramlara sahiptirler. Öğrencilerin sahip oldukları bu kavramların giderilmesinin ne kadar zor olduğu yukarıdaki tablolardan da anlaşılmaktadır. Öğrenciler bu kavramları, genellikle bu konu ile ilgili dersleri almadan önce veya bu dersler sırasında okul veya okul dışı ortamlardaki bazı tutarsız açıklama ve yorumlardan geliştirmektedirler (Lazarowitz & Penso, 1992; Udovic ve diğer., 2002). kavramlar, laboratuar çalışmalarındaki mikroskobik deneylerde verilerin toplanması ve çözümlenmesi aşamalarında öğrencileri yanlış sonuçlara itmektedir (Albanese & Vicentini, 1997; Tsai, 1999). Biyoloji laboratuar çalışmalarında mikroskoplar, öğrencilerin düşünme ve araştırma yeteneklerini geliştiren bir araç olmaktan çok, genellikle öğretim elemanları tarafından hazırlanan objelerin rutin görüntülerinin elde edilmesinde kullanılmaktadır (Basey, Mendelow ve Ramos, 2000). Bu çalışmadan elde edilen bulgular, bu alanda şimdiye kadar yapılmış olan çalışmaların bulguları ile çelişkili olmayıp onları destekler niteliktedir.

5 5. SONUÇ ve ÖNERİLER Bu çalışma, üniversite öğrencilerinin biyoloji laboratuarlarında mikroskop çalışmaları ile ilgili alternatif kavramlara sahip olduklarını göstermektedir. Bu kavramlar ise öğrencileri başarısızlığa itmektedir. Bu nedenle öğrencilerin sahip oldukları alternatif kavramların ortadan kaldırılması veya en aza indirilmesi gerekmektedir. kavramların giderilebilmesi için derslere başlamadan önce çoktan seçmeli veya açık uçlu sorularla bu kavramların neler olduğu tespit edilmeli ve bunları ortadan kaldıracak değişik öğretim metotları uygulanmalıdır. 6. KAYNAKLAR Albanese, A. ve Vicentini, M. (1997). Why do we believe that an atom is colourless? Reflections about the teaching of the particle model. Science & Education, 6, Basey, J.M., Mendelow, T.N. ve Ramos, C.N. (2000). Current trends of community college lab curricula in biology: an analysis of inquiry, technology and content. Journal of Biological Education, 34 (2), Bell, B.F. ( 1981). When is an animal, not an animal? Journal of Biological Education, 15 (3), Driver, R. (1981). Pupils alternative frameworks in science. European Journal of Science Education, 3, Flannery, M.C. (1999). The conservation aesthetic and the microscopic aesthetic. BioScience, 49 (10), Lazarowitz, R. ve Penso, S. (1992). High school students difficulties in learning biology concepts. Journal of Biological Education, 26 (3), Pines, A. ve West, L. (1986). Conceptual understanding and science learning: an interpretation of research within a sources of knowledge framework. Science Education, 70 (5), Strike, K.A. ve Posner, G.J. (1982). Conceptual change and science teaching. European Journal of Science Education, 4, Treagust, D.F. (1988). Development and use of diagnostic tests to evaluate students misconceptions in science. International Journal of Science Education, 10 (2), Trowbridge, J.E. ve Mintzes, J.J. (1988). Alternative conceptions in animal classification: a cross-age study. Journal of Research in Science Teaching, 25 (7), Tsai, C.-C. (1999). Overcoming junior high school students misconceptions about microscopic views of phase change: A study of an analogy activity. Journal of Science Education and Technology, 8 (1), Udovic, D., Morris, D., Dickman, A., Postlethwait, J. ve Wetherwax, P. (2002). Workshop biology: demonstrating the Effectiveness of active learning in an introductory biology course. BioScience, 52 (3),