Bilişsel Zıtlaşmaya Dayalı Öğretimde Öğrencilerin Kaygıları ile Kavramsal Değişim Arasındaki İlişki Mustafa BAŞER Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, Fizik Eğitimi Bölümü e posta: mbaser@ibu edu.tr ÖZET Bu çalışmanın amacı bilişsel zıtlaşmaya dayalı kavramsal değişim öğretimi uygulanan öğrencilerin kaygıları ile kavramsal değişimleri arasındaki ilişkiyi incelemektir. Bu amaçla sınıf öğretmenliği bölümünde okuyan 82 üçüncü sınıf öğrencisine daha önce geliştirilen ısı ve sıcaklık kavramları testi (ISKT) ön test olarak verilmiştir. Öğrenciler 3 hafta boyunca bilişsel zıtlaşmaya dayalı kavramsal değişim modelini temel alan öğretim uygulanmıştır. Bu öğretimde öğrencilere bilişsel zıtlaşmanın yaşanabilmesi için çeşitli gösterimler yapılmıştır. Her gösterimden sonra öğrencilere bilişsel zıtlaşma düzeyi testi(bzdt) uygulanmıştır. Öğretimin sonunda öğrencilere ISKT tekrar uygulanmıştır. Bilişsel zıtlaşma ve kavramsal değişim arasındaki ilişkiyi incelemek için, ISKT nin alt boyutlarından birisi seçilmiş, bu boyuta ait sorular belirlenmiştir. Bu alt boyut ile ilgili gösterime uygulanan BZDT ile kazanç arasındaki ilişki incelenmiştir. Ulaşılan sonuca göre kaygı ile kavramsal değişim arasında anlamlı bir ilişkinin olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Fizik Eğitimi, Yanlış Kavrama, Kavramsal Değişim, Bilişsel Zıtlaşma, Bilişsel Zıtlaşma Düzeyi.GİRİŞ Fizik eğitiminde son yirmi yılda yapılan araştırmaların birçoğu, öğrencilerin fizik kavramları ile ilgili yanlış kavramaları ve bunların nasıl giderileceği ile ilgilidir. Fizik kavramlarında öğrencilerin düştükleri hataların sebeplerinden birisi, öğrencilerin fiziksel çevreleri ile etkileşimlerinden yaptıkları çıkarımlardır (Leura, Otto ve Zitzewit, 2005; Driver, 989). Bu çıkarımlar çoğunlukla kabul edilen bilimsel kavram ile uyuşmamakta ve genellikle de hatalı olmaktadır (Wiser ve Amin, 200). Bu hatalı kavramlar değişik araştırmacılar tarafından çeşitli isimlerle anılmıştır. Burada yanlış kavrama terimi kullanılacaktır (Nakiboğlu, 2006). Fizik ile ilgili konulardaki yanlış kavramalar arasında ısı ve sıcaklık ile ilgili kavramlar sıkça rastlanmaktadır (Başer ve Geban, 2007, Yeo ve Zadnik, 200). 2. ISI ve SICAKLIK KAVRAMLARI Isı ve sıcaklık kavramları doğrudan gözlemlenemediklerinden, öğrencilerin bu kavramlar ile ilgili yanlış kavramalara sahip olmaları normaldir (Harrison, Grayson ve Treagust, 999). Hatta erişkinler ve bilim insanlarında bile ısı ve sıcaklık yanlış kavramaları görülmektedir (Lewis ve Linn, 2003). Isı ve sıcaklık yanlış kavramalarının çoğunluğu, madde temelli yaklaşımdan kaynaklanmaktadır (Harrison, Grayson ve Treagust, 999). Örneğin öğrencilerin çoğunluğu ısıyı bir cisimden başka bir cisme geçen madde olduğunu düşünmektedirler. Bundan daha kötüsü ısı ve sıcaklık kavramlarını birbirinin yerine kullanmaktadırlar (Kesidou ve Duit, 993). Üstelik bu yanlış kullanım TV hava durumu raporlarından, bilimsel raporlara kadar görülmektedir (Başer ve Geban, 2007). Bir diğer yanlış kavrama, öğrencilerin çoğunluğu uzun süre aynı ortamda kalan metal cisimlerin diğer cisimlerden daha soğuk olduğunu düşünmeleridir (Başer, 2006). 3. KAVRAMSAL DEĞİŞİM Günlük deneyimlerden oluşan yanlış kavramları değiştirmek oldukça zordur (Harrison ve diğ., 999). Bu yanlış kavramalar geleneksel bir
öğretimden hemen hemen hiç etkilenmemektedir (Carlton, 2000). Lewis ve Linn in (994) araştırmalarına göre yanlış kavramalar bilim adamlarında bile vardır. Yanlış kavramaları gidermek için Kavramsal Değişim Modelleri denenmektedir. Fizik eğitimcileri, kavram yanılgılarını ortadan kaldırmak için genellikle şu dört modeli kullanmaktadırlar (Planinic ve diğ., 2005): ()kavramsal yer değiştirme (concept substitution), (2)köprüsel benzeşim (bridging analogy), (2) sokratik görüşme (Socratic dialog), (4)bilişsel zıtlaşma (cognitive conflict). Bu yöntemlerden ilk üçünün gerek uygulamasındaki zorluklar gerekse fiziğin her konusunda kullanılamaması nedeniyle, bilişsel zıtlaşmaya dayalı kavramsal değişim modelleri daha çok tercih edilmektedir. Bilişsel zıtlaşmaya dayalı kavramsal değişim modelleri, Piaget in yapısalcı fikirlerine dayanmaktadır (Stofflett, 994; Hewson ve Hewson, 983; Posner ve diğ., 982). Bilişset zıtlaşma, öğrencinin var olan kavramı ile açıklayamayacağı bir duruma maruz kalmasıdır. Bu sayede var olan kavramı (muhtemelen yanlış kavrama) ile açıklayamadığı durumu anlayabilmek için yeni bilgiye ihtiyacı olduğunun farkına varır. Bunun sonucunda öğreneceği yeni kavram ile durumu açıklayabilecek. Buna kavramsal değişim denir. Bilişsel zıtlaşmaya dayalı kavramsal değişim modelleri, fen eğitimcileri için çekici görünseler de bazı araştırmacılar bilişsel zıtlaşmanın her zaman kavramsal değişime yol açmayacayacağını savunmaktadırlar (Limon ve diğ., 200). Vosniadou ve Ioannides (998) raporlarında şu soruyu sormuşlardır Bilişsel zıtlaşma kavramsal değişimin yaşanması için iyi bir yöntem midir? Öte yandan Berquist ve Heikkinen a (990) göre öğrenciler var olan bilgileri ile doğrudan zıtlaşan fikirleri reddetmektedirler. Limon a (200) göre bilişsel zıtlaşmanın doğuracağı kaygı, öğrenenin yeni kavramı öğrenmekten vazgeçmesi ile sonlanabilir. Lee ve diğerleri (2003) yaptıkları çalışmada bilişsel zıtlaşmanın dört boyutu olduğunu belirtmişlerdir:. Anormal durumu tanıma 2. İlgi 3. Kaygı 4. Bilişsel zıtlaşma durumunu gözden geçirme Lee ve diğerleri (2003) yaptıkları gözlemler ve görüşmeler ışığında, bilişsel zıtlaşmayı ölçecek bir araç geliştirmişlerdir. Geliştirdikleri likert tipi araçta, bilişsel zıtlaşmanın her boyutunda üçer madde bulunmaktadır. Lee kaygının kavramsal değişimde her zaman olumsuz sonuçlarının olmadığını, çoğu durumda olumlu etkileri ile kavramsal değişimi güçlendirdiğini belirtmişlerdir. Lee tarafından geliştirilen araç birçok araştırmada bilişsel zıtlaşma seviyesinin ölçülmesinde kullanılmıştır. Örneğin, Kim, Bao (2005) yaptıkları çalışmada yüksek kaygıya sahip öğrencilerin kavramsal değişimi yaşamada daha başarılı olduklarını bulmuşlardır. Öğrencilere bilişsel zıtlaşmanın yaşanacağı durumları gösterim yolu oluşturulan diğer bir çalışmada, ilgi boyutunun öğrencilerin başarılarını etkilemediğini ancak kaygısı yüksek olan öğrencilerin daha başarılı olduğu bulunmuştur (Kim, Choi, ve Kwon, 2002). Kang, Scharmann ve Noh (2006) yaptıkları çalışmada bilişsel zıtlaşmanın kavramsal değişimi olumlu etkilediğini bulmuştur. 4. YÖNTEM 4. Amaç Kaygı ile kavramsal değişim arasındaki ilişki henüz derinlemesine incelenmemiştir ve kaygının kavramsal değişimi güçlendirdiğine dair araştırma sayısı oldukça azdır. Buradan yola çıkarak bu araştırma şu soruya cevap arayacaktır: Bilişsel zıtlaşma yaşayan öğrencilerden kaygı seviyesi yüksek olanlar ile düşük olanlar arasında kavramsal değişim açısından fark varmıdır? 4.2 Katılımcılar Araştırmaya A.İ.B.Ü. sınıf öğretmenliği üçüncü sınıfta okuyan toplam 82 öğrenci katılmıştır. Öğrenciler daha önce üniversite düzeyinde ısı ve sıcaklık konuları ile ilgili bir ders almamışlardır. 4.3. Araçlar Araştırmada veri toplama aracı olarak, Isı ve Sıcaklık Kavramları Testi (ISKT) ve Bilişsel Zıtlaşma Düzeyi Testi (BZDT) kullanılmıştır: ISKT: Yeo ve Zadnik (200) tarafından geliştirilen bu test, öğrencilerin ısı ve sıcaklık konularını anlamalarını kavramsal düzeyde ölçmek için geliştirilmiştir. Çoktan seçmeli testte, öğrencilerin günlük yaşamda karşılaştıkları bir durum verilmekte ve bu durum ile ilgili insanların düşünceleri seçeneklerde sunulmaktadır. Öğrenciye, siz hangisi ile hemfikirsiniz?, siz olsaydınız ne önerirdiniz? gibi sorular sorularak onların kavramları doğru kavrayıp kavramadığını belirlemektedir. Bu yönü ile klasik çoktan seçmeli testlerden ayrılmaktadır. Böylelikle öğrenci klasik testlerde olduğu gibi sorunun tek doğru cevabını
bulmak yerine, kendi düşüncesini yansıtmaktadır. Test birçok yanlış kavramayı dört boyutta ölçmektedir. BZDT: Lee ve diğerleri (2003) tarafından geliştirilen likert tipi test, öğrencilerin bilişsel zıtlaşma düzeyini ölçmek için kullanılmıştır. Bu araştırmada sadece kaygı boyutu incelenmiştir. Kaygı boyutunu ölçen üç madde vardır: Gösterimin sonucu beni şaşırttı Problemi çözemeyince kendimi rahatsız hissettim Sonucu anlayamadığım için kendimi neşesiz hissettim Öğrenciler gösterimden sonra bu üç maddeye ()tamamen katılıyorum, (2)katılıyorum, (3)kararsızım, (4)katılmıyorum, (5)tamamen katılmıyorum seçeneklerinden birisini işaretleyerek durum ile ilgili kaygılarını belirtmişlerdir. 4.4 Araştırma Deseni Kavramsal değişim ile kaygı arasındaki ilişkinin kurulması, sıradan bir deneysel çalışma kadar kolay değildir. Öncelikle öğrencilerin yanlış kavramalarının olup olmadığını bir araçla belirlenmelidir. Her yanlış kavrama boyutunda öğrencileri bilişsel zıtlaşmaya götürecek bir durumun bulunması gerekmektedir. Öğrencilerde bilişsel zıtlaşma olup olmadığını olduysa hangi düzeyde gerçekleştiğini ölçen bir başka araca ihtiyaç vardır. Ön test aracı son test olarak tekrar uygulanmalıdır. Her yanlış kavrama boyutunda son test ile ön test arasındaki fark (kazanç puanları) öğrencilerin kavramsal değişim düzeylerini gösterecektir. Düşük kaygılı öğrenciler ile yüksek kaygılı öğrenciler arasında kazanç puanları karşılaştırılmalıdır. Araştırmanın başlangıcında ön test olarak ISKT uygulanmıştır. Daha sonra öğrencilere oturdukları sıranın metal kısmının mı, yoksa tahta kısmının mı daha soğuk olduğu sorulmuştur. Öğrencilerin tamamına yakını metal kısmın daha soğuk olduğunu belirtmişlerdir. Öğrencilere thermocouple a sahip bir dijital multimetre ile her iki kısmın sıcaklıklarının aynı olduğu gösterilmiştir. Bu durum öğrencilerde bilişsel zıtlaşma meydana getirmiştir. BZDT uygulanarak öğrencilerin kaygı düzeyleri ölçülmüştür. Kaygı düzeyi 5 ve daha altında olanlar düşük kaygı ya sahip öğrenciler, 0 ve daha üzerinde olanlar ise yüksek kaygıya sahip öğrenciler olarak gruplandırılmıştır. ISKT nin diğer alt boyutları ile ilgili diğer gösterimler yapılmıştır. Üç haftalık öğretimin sonucunda ISKT tekrar uygulanmıştır. 4. SONUÇ Araştırmanın karmaşıklığı göz önünde bulundurulduğunda, ısı ve sıcaklık kavramlarında tek bir boyutun incelenmesine karar verilmiştir. Bu amaçla ISKT testinin ölçtüğü yanlış kavramalardan: Uzun süre aynı ortamda duran nesnelerden metal olanları daha soğuktur alt boyutuna ait dört adet soru seçilmiştir. Ön test olarak uygulanan bu testin sonucunda öğrencilerin bu yanlış kavramaya sahip oldukları belirlenmiştir Ön ve son test arasında yapılan ikili t-testi, öğrencilerin son test de daha başarılı olduğunu göstermiştir ( X ön=0,56; X son=3,23; t=24,3, df=8; F=0,00) BZDT sonuçları incelendiğinde kaygı düzeyi yüksek olan öğrenci sayısı 38, düşük olan öğrenci sayısı 2 olduğu görülmüştür. Yüksek ve düşük kaygı düzeyine sahip öğrencilerin kazanç puanları arasında yapılan t-testi sonucu Tablo- de verilmiştir. Tablo-: Yüksek ve Düşük Kaygılı öğrencilerin kazanç puanlarının karşılaştırılması Kaygı Düzeyi N Yüksek 38 2,95 0,84 Düşük 2 2,3,7 X kazanç SS t df F 2,89 57 0,0 Tablo- den görüldüğü gibi, kaygı düzeyi yüksek olan öğrenciler ile düşük öğrenciler arasında, yüksek öğrencilerin lehine anlamlı bir fark vardır. Buradan yüksek kaygılı öğrencilerin kavramsal değişime uğramalarının daha çok olduğu sonucu çıkarılabilir. Öğrencilerin kaygı düzeyleri ile kazanç puanları arasındaki ilgileşim (korelasyon) analizi Tablo-2 de gösterilmiştir. Tablo-2: Kaygı düzeyleri ile kazanç puanları arasındaki ilgileşim Kaygı Düzeyi Kaygı Düzeyi 0,383 * Kazanç Puan 0,383 * * İlgileşim 0.0 seviyesinde anlamlı Kazanç Puan Tablo-2 den görüldüğü gibi öğrencilerin kaygı düzeyleri ile kazanç puanları arasında anlamlı bir ilgileşim vardır. Buradan öğenciler zihinsel zıtlaşmanın yaşandığı durumda ne kadar yüksek kaygıya sahip olurlarsa, kavramsal değişime
uğrama düzeylerini o kadar yüksek olacağı sonucuna ulaşılabilir. 5. TARTIŞMA Bilişsel zıtlaşma nın doğuracağı kaygının kavramsal değişime olumlu mu yoksa olumsuz mu etki ettiği tartışmaları henüz tamamlanmamıştır. Bazı arştırmacılar olumlu etkilerinin olduğunu (Kim ve Bao, 2005; Kim Choi ve Kwon, 2002), bazıları ise olumsuz etkilerinin olacağını savunmaktadırlar (Limon, 200). Her iki grubun görüşlerini destekleyecek yeteri kadar deneysel çalışma bulunmamaktadır. Bunun bir nedeni, bilişsel zitlaşmanın yaşandığı durumlardaki (eğer gerçekten yaşanıyorsa) kaygının ölçülmesi ile ilgili sorunlardır. Lee ve diğerleri (2003) bilişsel zıtlaşma düzey testini (Cognitive Conflict Level Test, CCLT) geliştirmişlerdir. Çalışmalarında bu testin bilişsel zıtlaşmanın alt boyutları ile birlikte güvenilir bir şekilde ölçtüğünü göstermişlerdir. Bu test çeşitli araştırmacılar tarafından bilişsel zıtlaşmanın seviyesini (Kim, Boa ve Acar, 2006; Kim ve Bao, 2005; Kim Choi ve Kwon, 2002), özellikle de kavrasmal değişimde tartışma konusu olan, kaygı boyutunu ölçmek için kullanılmştır. Bu araştırmaların sonucu, yüksek kaygıya sahip öğrencilerin daha fazla kavramsal değişime uğradıklarını göstermiştir. Bu araştırma önceki araştırmaların sonuçlarını doğrulamak veya reddetmek için yapılmamıştır. Bunu söylemek için katılımcı sayısının azlığı ve uygulamanın kısıtlı olmasıdır. Bunlar göz önünde bulundurularak, bu araştırmaya katılan iştirakçiler için şunlar söylenebilir: Bilişsel zıtlaşmanın yaşandığı durumlarda kaygı düzeyi yüksek olan öğrencilerin, düşük oranlardan daha çok kavramsal değişime uğramıştır Bilişsel zıtlaşmanın yaşandığı durumlarda kaygı düzeyi ile kavramsal değişim arasındaki ilgileşim anlamlıdır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, benzer araştırmalar yapılarak sınanmalıdır. Özellikle bilişsel zıtlaşmanın diğer boyutlarını da içeren daha kapsamlı çalışmalar yapılarak daha genel söylemler çıkartılabilir. Kaynaklar Baser, M. & Geban, Ö. (2007). Effectiveness of Conceptual Change Instruction on Understanding of Heat and Temperature Concepts. Research In Science & Technological Education, 25(), s. 5-33. Başer, M (2006). Fostering Conceptual Change by Cognitive Conflict Based Instruction on Students Understanding of Heat and Temperature Concepts. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 2(2), s. 97-5. Berquist, W. & Heikkinen, H. (990). Student Ideas Regarding Chemical Equilibrium, Journal of Chemical Education, 67(2), 000-003. Carlton, K. (2000). Teaching about heat and temperature. Physics Education, 35, 0-05. Driver, R. (989). Students conceptions and the learning of scince. International Journal of Science Education,, 48-490. Harrison, A. G., Grayson, D. J., & Treagust, D. F. (999). Investigation a Grade Student s Evolving Conceptions of Heat and Temperature. Journal of Research in Science Teaching, 36, 55-87. Hewson, P. and Hewson, M. (983). Effect of instruction using students prior knowledge and conceptual change strategies on science learning. Journal of Research in Science Teaching, pp. 20, 73-743. Kang, S., Scharmann, L.C., & Noh, T. (2006). Reexaming the Role of Cognitive Conflict in Science Concept Learning. Research in Science Education, 34, 7-96. Kesidou, S. & Duit, R. (993). Students conceptions of the second law of thermodynamics An interpretative study. Journal of Research in Science Teaching, 30, 85-06. Kim, J., Choi, H., Kwon, J. (2002). Students' Cognitive Conflict Levels by Provided Quantitative Demonstration and Qualitative Demonstration. Poster presented in Physics Education Research Conference (PERC) August 7-8, 2002 - Boise, ID Kim, Y. and Bao, L. (2005). Development of an Instrument for Evaluating Anxiety Caused by Cognitive Conflict AIP Conference Proceedings -- September 6, 2005 -- Volume 790, pp. 49-52. Kim, Y., Boa, L. & Acar, O. (2005). Students Cognitive Conflict and Conceptual Change in a Physics by Inquiry Class. Physics Education Research Conference, ed,ted by P.Heron, L. Mc.Cullough, and J. Arx, AIP 7-20. Lee, G., Kwon J., Park, S.S., Kim J.W., Kwon, H.G., Park, H.K. (2003) Development of an instrument for measuring cognitive conflict in secondary-level science classes, Journal of Research in Science Teaching, 40, 585-603. Lewis, E. & Linn, M. (2003). Heat Energy and Temperature Concepts of Adolescents, Adults, and Experts: Implications for Curricular
Improvements. Journal of Research in Science Teaching, 40, S55-S75. Limon, M. (200). On the cognitive conflict as an instructional strategy for conceptual change: a critical appraisal. Learning and Instruction,, 357-380. Luera, G. R., Otto, C. A. & Zitzewitz, P. W. (2005). A conceptual change approach to teaching energy & thermodynamics to pre-service elementary teachers. J. Phys. Tchr. Educ. Online 2(4), 3-8 Nakiboğlu, C. (2006). Fen ve Teknoloji Öğretiminde Yanlış Kavramalar Fen ve Teknolji Öğretimi (Editör: Mehmet Bahar), Pegama Yayıncılık, Ankara 2006. Planinic, M., Krsnik, R., Pecina, P., and Susac, A. (2005). Overview and Comparison of Basic Teaching Techniques that Promote Conceptual Change in Students. A paper presented at the First European Physics Education Conference, Bad Honnef, July 4 7, 2005, Germany Posner, G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W., & Gertzog, W. A. (982). Accommodation of a scientific conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education, 66, 2-227. Stofflett, R. T. (994) The accommodation of science pedagogical knowledge: The application of conceptual change constructs to teacher education. Journal of Research in Science Teaching, 3, 787-80. Vosniadou, S. & Ioannides, C. (998). From conceptual development to science education: A psychological point of view. International Journal of Science Education, 20, 23 230. Wiser, M. & Amin, T. G. (200). "Is heat hot?" Inducing conceptual change by integrating everyday and scientific perspectives on thermal phenomena. L. Mason (Ed.) Instructional practices for conceptual change in science domains [Special Issue]. Learning & Instruction,, 33-355. Yeo, S., & Zadnik, M. (200). Introductory Thermal Concept Evaluation: Assessing Students Understanding. The Physics Teacher, 39, 495-504.