ARAŞTIRMACI FEN ÖĞRETİMİ YAKLAŞIMIYLA SINIF ÖĞRETMENLİĞİ 3. SINIF ÖĞRENCİLERİNİN BİLİMSEL YÖNTEM YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ Salih ATEŞ, Mehmet BAHAR Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, İlköğretim Bölümü, BOLU Özet: Bu araştırmanın amacı, Sınıf Öğretmenliği Ana Bilim Dalı 3. sınıf öğrencilerinin Araştırmacı Fen Öğretimi Yaklaşımını (İnquiry Teaching) kullanarak bilimsel yöntem yeteneklerini geliştirmek ve bilimsel yöntemlerini kullanma düzeyinde sahip oldukları problemleri belirlemektir. Sınıf Öğretmenliği 3. sınıfta zorunlu ders olarak okutulan Fen Bilgisi Öğretimi I dersini alan 3 grup (N=139) bu araştırmanın örneklemini oluşturmaktadır. Araştırmada ön-test, uygulama, son test deseni seçilmiştir. Araştırmanın başında Burns, Okey ve Wise tarafından bilimsel yöntem yeteneklerini ölçmek amacıyla geliştirilen ve 36 sorudan oluşan çoktan seçmeli testin (Test of Integrated Process Skills II) araştırmacı tarafından güvenirliği ölçülmüş Türkçe tercümesi öğrencilere ön test olarak uygulanmıştır. Araştırmaya katılan öğrenciler bu çalışma için Araştırmacı Fen Öğretimi Yaklaşımı kullanılarak tasarlanmış dört etkinliği tamamlamıştır. Etkinlikleri tamamlayan öğrencilere aynı test son test olarak uygulanmıştır. Ayrıca her öğrenciden, kazandıkları bu yetenekleri diğer fen bilgisi kavramları arasındaki ilişkileri belirlemede kullanıp kullanamadığını ölçmek amacıyla bir proje çalışması yapması istenmiştir. Bu projelerde araştırmacılar tarafından değerlendirilerek öğrencilerin yöntem yeteneklerini kullanma düzeyinde sahip oldukları problemler belirlenmiştir. Uygulamadan sonra öğrencilerin ön ve son test ortalamaları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir kazanım görülmesine rağmen projelerin değerlendirilmesi sonunda 'Değişkenleri belirleme ve kontrol etme' ve 'Veri analizi ve grafik çizme' yeteneklerinde halen problemlerin varlığı tespit edilmiştir. Ayrıca kız ve erkek öğrencilerin son test ortalama puanlarının arasında erkek öğrenciler lehine anlamlı bir fark bulunmuştur. 1. GİRİŞ Son yirmi yılda fen bilgisi eğitimi ve öğretimi alanında yapılan bilimsel çalışmalar, öğrencilerin fen bilimlerindeki başarısını etkileyen faktörlerin başında öğrenme-öğretim modelleri ve öğrenci-öğretmen karakter ve tutumlarının geldiğini göstermektedir. Fen bilgisi konuları en verimli şekilde nasıl öğrenilir yada öğretilmelidir? sorusunun cevabını bir cümle ile vermek hiçte kolay değildir. Ancak yaygın olarak kabul edilen görüşlerden bir tanesi, Amerikan Ulusal Fen Bilimleri Eğitimi Standartlarında da vurgulandığı gibi, fen bilgisi eğitimi ve öğretimi öğrencilerin aktif olarak katıldıkları bir süreç olmalıdır. Öğrenciler cisimleri ve olayları betimlemeli, soru sormalı, bilgiyi elde etmeli, doğal bir olaya yada probleme olası açıklamalar getirmeli, bu olası açıklamaları farklı yollarla sınamalı ve fikirlerini diğerleriyle paylaşmalıdır (NSES, 1996). Öğrencilerin fen bilgisi konularını öğrenmek, doğa olaylarını doğru bir şekilde açıklamak ve betimlemek için ihtiyaç duydukları bu yöntem ve yetenekler, bilimsel süreç yetenekleri (Scientific Processing Skills) adı altında verilen zihin becerileri olarak kabul edilir. Bilimsel süreçler, temel ve deneysel süreçler olmak üzere iki grupta toplanmaktadır (Brotherton & Preece, 1995). Temel süreçler; gözlem yapma, sınıflama, ölçme ve sayıları kullanma, uzay-zaman ilişkilerini kullanma, yordama ve tahmin etme gibi becerilerden oluşur. Deneysel süreçler ise; hipotez kurma ve yoklama, yaparak tanımlama, değişkenleri belirleme ve kontrol etme, deney düzenleme ve yapma ve model yaratma gibi yeteneklerden oluşur. Araştırma yoluyla öğretim modeli (Inquiry Teaching) yukarıda verilen zihinsel süreçlerin çoğunu yapısında bulunduran bir öğretim modelidir (NSES, 1996). Bu öğretim modelin genel hatları ve öğrenci etkinlikleri aşağıdaki davranışlardan oluşur; a) Problemi belirleme, b) Gerekli bilgileri ve verileri toplama, c) Verileri düzenleme ve yorumlama, d) Sonuca varma, e) Ulaşılan sonuç ve genellemeyi diğerleriyle paylaşma (Günçer ve diğer, 1997). Bu model ile amaçlanan, öğrencilerin fen bilimlerindeki olgular, kavramlar, ilkeler, doğa kanunları ve kuramlardan oluşan bilgi içeriğini öğrenmesini sağlamanın yanı sıra yukarıda belirtilen zihin yeteneklerini de geliştirmektir. Bu çalışmada, Araştırmacı Fen Öğretimi Yaklaşımını kullanarak öğrencilerinin bilimsel yöntem yeteneklerini geliştirmek ve bilimsel yöntemleri kullanma düzeyinde sahip oldukları problemleri belirlemek amaçlanmıştır.
2.YÖNTEM Bu çalışmanın örneklemi, 2001-02 öğretim yılı Güz döneminde, Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Fakültesi, Sınıf Öğretmenliği Ana Bilim dalı 3. sınıfta zorunlu olarak okutulan Fen Bilgisi Öğretimi I dersini alan 139 öğrenciden oluşmaktadır (89 kız, 50 erkek). Araştırmada ön-test, uygulama, son test deseni seçilmiştir. Araştırmanın başında Burns, Okey ve Wise (1985) tarafından bilimsel yöntem yeteneklerini ölçmek amacıyla geliştirilen ve 36 sorudan oluşan çoktan seçmeli testin (Test of Integrated Process Skills II) Türkçe tercümesi öğrencilere ön test olarak uygulanmıştır. Öğrenciler bu çalışma için Araştırma yoluyla öğretim yaklaşımı kullanılarak tasarlanmış dört etkinliği tamamlamıştır. Bu etkinlikler sırayla şunlardır: 1) Bir topun serbest bırakılma ile zıplama yüksekliği arasındaki ilişki, 2) Bir sarkacın tam bir salınımı için geçen süre ile sarkacın kütlesi arasındaki ilişki, 3) Bir sarkacın tam bir salınımı için geçen süre ile sarkacın boyu arasındaki ilişki ve 4) Toprak türü ile toprakların suyu tutma miktarı arasındaki ilişki. Etkinlikleri tamamlayan öğrencilere aynı test son test olarak uygulanmıştır. Ayrıca her öğrenciden, kazandıkları bu yetenekleri diğer fen bilgisi kavramları arasındaki ilişkileri belirlemede kullanıp kullanamadığını ölçmek amacıyla bir proje çalışması yapması istenmiştir. Bu projelerde araştırmacılar tarafından değerlendirilerek öğrencilerin yöntem yeteneklerini kullanma düzeyinde sahip oldukları problemler belirlenmiştir. 2.1. Veri Toplama Araçları 2.1.1 Bilimsel Yöntem Yetenekleri Testi Öğrenci etkinlikleri ve araştırmacı yaklaşımları temel alan birçok fen bilgisi müfredat programlarının geliştirilmesiyle (Science Curriculum İmprovement Studies, Science- a Process Approach vb.) öğrencilerin bilimsel yöntem yeteneklerini geçerli ve güvenilir bir şekilde ölçebilecek bir çok test geliştirilmiştir (Burns et al., 1985). Bu çalışmada Burns ve diğerleri tarafından lise ve öğretmen yetiştiren programlarda okuyan öğrencilerin deneysel yöntem yeteneklerini ölçmek için geliştirilen Test of Integrated Process Skills II in (TIPS II) Türkçe tercümesi kullanılmıştır. Toplam 36 sorudan oluşan çoktan seçmeli test yapısındaki bu araç ile beş alt ölçekte toplanan yöntem yetenekleri ölçülmektedir. Orijinal testin yayınlanmış Cronbach Alfa (α ) tutarlılık katsayısı 0.86 dır (Burns et al., 1985). Testin alt ölçekleri ve her alt ölçekte bulunan soru sayısı şu şekildedir: a) Değişkenleri belirleme ve kontrol etme (12), b) Yaparak tanımlama (6), c) Hipotez kurma (9), d) Veri analizi ve grafik çizme (6) ve e) Deney yapma (3). Test, araştırmacıların çalışması sonucunda Türkçe ye çevrilmiştir. Testteki soruların ifade ve anlam bakımından Türkçe ye uygunluğu AİBÜ Eğitim fakültesi Türkçe Öğretmenliği Bölümü öğretim üyeleri tarafından incelenmiş önerilen düzenlemeler yapılarak Türkçeye uyumu sağlanmıştır. Son olarak yapılan tercümenin ve düzenlemelerin İngilizce aslına uygunluğu AİBÜ Dil Merkezi öğretim elemanları tarafından incelenmiştir. Türkçeye uyarlanan testin güvenirlik çalışması test yarılama yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Test çalışmaya katılan öğrencilerde dahil olmak üzere 203 kişiden oluşan bir gruba ön test olarak uygulanmış ve puanlanmadan önce ikiye ayrılarak A ve B formları oluşturulmuştur. A ve B formları oluşturulurken her alt ölçekte yer alan toplam soru sayısının yarısının A formunda diğer yarısının da B formunda olmasına özen gösterilmiştir. A ve B formları arasındaki korelasyon katsayısı (r) 0.60 olarak hesaplanmıştır. Testin bütününe ait güvenirlik katsayısı ise Spearman-Brown düzeltme formülü kullanılarak 0.74 bulunmuştur. Testin alt ölçeklerinin bütün ölçek ile korelasyonları ise şöyledir: Değişkenleri belirleme ve kontrol etme (r): 0.80, Yaparak tanımlama (r): 0.59, Hipotez kurma (r): 0.70, Veri analizi ve grafik çizme (r): 0.50 ve Deney yapma (r): 0.40. Alt ölçeklerin tamamında p<0.01 olarak saptanmıştır. 2.1.2 Proje Çalışması Öğrencilerin geliştirilmek istenilen bilimsel yöntem yeteneklerini değişik fen bilgisi kavramları arasındaki ilişkileri belirlemede kullanıp kullanamadığını ölçmek amacıyla bir proje çalışması yapması istenmiştir. Aralarında olası bir ilişkinin bulunduğu iki değişken araştırmacılar tarafından belirlenmiştir. Örneğin, bir veya birkaç öğrenciden yapması istenilen proje çalışmasının konusu şu şekildedir: İçerisinde su bulunan bir kabın yan yüzeyine sıvı tarafından uygulanan basınç ile sıvı yüksekliği arasındaki ilişkinin bulunması. Bu projeler değerlendirilirken yukarıda belirtilen beş bilimsel yöntem yeteneğinin yanı sıra,
öğrencilerin araştırma sorusu oluşturma ve sonuç çıkarma/genelleme yetenekleri ölçülmüştür. Sonuç çıkarma/genelleme kısmında bulguların günlük yaşamda nerede ve nasıl kullanabileceğinin yada kullanıldığının belirtilmesi istenmiştir. Her öğrenci proje çalışmasını bir rapor halinde araştırmacılara teslim etmiştir. Öğrencilerin her bilimsel yöntem yeteneğini kullanma düzeyi 0-2-4 rakamlarından birisiyle değerlendirilmiştir. 0 tamamen yanlış cevap, 2 eksik cevap ve 4 doğru cevaba karşılık gelmektedir. Projeden alınabilecek en yüksek puan, yukarıda belirlenen toplam yedi yetenekten her doğru kullanılan yetenek için dört puan olmak üzere toplam 28 puandır. Her öğrencinin projesi iki araştırmacı tarafından da değerlendirilmiştir. Araştırmacıların değerlendirmeleri sonunda puanlar arasında büyük farklılıklar bulunan projeler iki araştırmacının birlikte incelemesi sonucunda tekrar değerlendirilmiş ve her projeye 0 ile 28 arasında bir puan verilmiştir. 3. BULGULAR Öğrencilerin ön ve son toplam bilimsel yöntem test puan ortalamalarına ait istatistiksel bilgiler Tablo 1 de verilmiştir. Ön ve son test puan ortalamaları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farkın olup olmadığına ANOVA teknikleri ve F-testi kullanılarak bakılmıştır. Sonuçlar Tablo 2 de gösterilmiştir. Tablo 1. Öğrencilerin Ön ve Son Bilimsel Yöntem Yetenek Puan Ortalamalarına Ait İstatistiksel Bilgiler Test N Ortalama SD Ön Test 116* 22.76 4.48 Son Test 115** 26.80 4.31 Not. * 23 öğrenci ön teste girmedi ** 24 öğrenci son teste girmedi Tablo 2. Öğrencilerin Ön ve Son Bilimsel Yöntem Yetenek Puan Ortalamaları Arasındaki Farka Ait Varyans Analizi Sonuçları Gruplar Kareler Serbestlik Kareler F Değeri P Toplamı Derecesi Ortalaması Grup-arası 973.39 37 26.31 1.67 0.03* Grup-içi 1023.22 65 15.74 Toplam 1996.60 Not. *p<0.05 Tablo 2 de görüldüğü gibi araştırmacı fen öğretimi yaklaşımı kullanılarak tasarlanmış dört etkinliği tamamlayan öğrencilerin toplam bilimsel yöntem yetenek puan ortalamasında anlamlı bir artış gözlenmiştir. Bilimsel yöntem testini oluşturan ve beş alt ölçekte toplanan yeteneklerin (Değişkenleri belirleme ve kontrol etme, Yaparak tanımlama, Hipotez kurma, Veri analizi ve grafik çizme ve Deney yapma) ön ve son test puan ortalamaları arasındaki farkın istatistiksel olarak anlamlı olup olmadığına da yine ANOVA teknikleri ve F-testi kullanılarak bakılmıştır. Tablo 3 de görüldüğü gibi, öğrencilerin Yaparak tanımlama ve Hipotez kurma yetenekleri ön ve son test puan ortalamaları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmuştur. Değişkenleri belirleme ve kontrol etme, Veri analizi ve grafik çizme ve Deney yapma yetenekleri ön ve son test puan ortalamaları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmamıştır. Öğrencilerin bilimsel yöntem yeteneklerini kullanım düzeyinde sahip oldukları problemler proje çalışmaları değerlendirilerek incelenmiştir. Çalışmaya katılan öğrencilerin proje çalışmalarında her yeteneği tamamen yanlış, eksik veya doğru olarak kullanma yüzdeleri Tablo 4 de verilmiştir.
Tablo 3. Testin Alt Ölçeklerindeki Ön ve Son Yöntem Yetenek Puan Ortalamaları Arasındaki Farklara Ait Varyans Analizi Sonuçları Alt Ölçekteki Yeteneğin Adı F P Değişkenleri belirleme ve kontrol etme 1.20 0.30 Yaparak tanımlama 7.86 0.00** Hipotez kurma 2.97 0.01* Veri analizi ve grafik çizme 0.68 0.56 Deney yapma 1.16 0.32 Not. *p<0.05, **p<0.001 Tablo 4. Proje Puanlarına Göre Öğrencilerin Bilimsel Yöntem Yeteneklerini Kullanım Düzeyleri Yeteneğin Adı Yanlış Eksik Doğru Cevap (%) Cevap (%) Cevap (%) Araştırma sorusu oluşturma 0.7 59.6 39.7 Değişkenleri belirleme ve kontrol etme 6.6 50.7 42.6 Yaparak tanımlama 12.5 25 62.5 Hipotez kurma 0.7 47.8 42.6 Veri analizi ve grafik çizme 30.1 47.1 22.8 Deney yapma 9.6 42.6 47.8 Sonu çıkarma/genelleme 14.7 72.1 13.2 Not. Proje çalışmasına 139 öğrenci katılmış 3 öğrenci proje çalışmasını teslim etmemiştir. Proje puanlarının incelenmesi sonunda, öğrencilerin bilimsel yöntem yeteneklerinden Değişkenleri belirleme ve kontrol etme (%57.3) ve Veri analizi ve grafik çizme (%77.1) yeteneklerini kullanma düzeyinde halen güçlük çektikleri görülmektedir. Ayrıca öğrencilerin büyük çoğunluğu (%86.8) sonuç çıkarma/genelleme kısmında bulguların günlük yaşamda nerede ve nasıl kullanabileceğini yada kullanıldığını tam olarak belirtememiştir. Son olarak kız ve erkek öğrencilerin bilimsel yöntem testinden aldıkları toplam puan ortalamaları incelenmiştir. Öğrencilerin ön test puanları incelendiğinde erkek öğrencilerin ortalamaları ile (M=24.03, SD=5.3) kız öğrencilerin (M=22.2, SD=4.0) ortalamaları arasında anlamlı bir fark (F=4.11, p=0.045) gözlenmiştir. Ön test puanları ortak değişken (covariance) alınarak son test puanları arasındaki farka bakıldığı zaman yine erkek öğrencilerin ortalamaları ile (M=28.96, SD=3.71) kız öğrencilerin (M=26.02, SD=4.43) ortalamaları arasında anlamlı bir fark (F=6.04, p=0.02) gözlenmiştir. Ön ve son test ortalamalarında görüldüğü gibi erkek öğrencilerin kazanımları kız öğrencilerden daha fazla olmasına rağmen deneysel işlem (Treatment) ve cinsiyet arasında bir etkileşme bulunmamıştır. 4. SONUÇ VE ÖNERİLER Bu araştırmada Sınıf Öğretmenliği bölümü 3. sınıf öğrencilerinin Araştırmacı Fen Öğretimi Yaklaşımını (İnquiry Teaching) kullanarak bilimsel yöntem yeteneklerini geliştirmek ve bilimsel yöntemlerini kullanma düzeyinde sahip oldukları problemleri belirlemek amaçlanmıştır. Verilerin analizi sonucunda etkinlikleri tamamlayan öğrencilerin ön ve son toplam bilimsel yöntem yetenek puan ortalamaları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmuştur. Bu alanda daha önce yapılan çalışmalarda da araştırmacı fen öğretimi yaklaşımı kullanılarak tasarlanmış programları tamamlayan öğrencilerin bilimsel yöntem yeteneklerinin geliştiği görülmüştür (Barr, 1993). Bilimsel yöntem testinin alt ölçekleri ve proje çalışmalarından alınan puanlar incelendiğinde sonuçlar birbirine benzerlik göstermektedir. Öğrencilerin yaparak tanımlama ve hipotez kurma yetenek puan ortalamalarında anlamlı artışlar gözlenirken, değişkenleri belirleme ve kontrol etme, veri analizi ve grafik çizme ve deney yapma yetenek puan ortalamalarında fark bulunmamıştır. Daha önce bu alanda yapılan çalışmalarda da öğrencilerin en yetersiz ve en fazla kavram yanılgısının bulunduğu yöntem yeteneklerinin değişkenleri belirleme ve kontrol etme, veri analizi ve grafik çizme olduğu tespit edilmiştir. Değişkenleri belirleme ve kontrol etme sürecinde, araştırmadaki hem bağımsız değişken
hem de bağımlı değişken öğrenciler tarafından kontrol edilen değişken olarak algılanmaktadır. Öğrenciler eğer bir değişkeni kontrol ediyorsak o bizim değiştirdiğimiz değişkendir şeklinde bir düşünce yapısına sahip oluyorlar (Griffiths & Thompson, 1993). Bir araştırmada değiştirilen, bu değişime cevap veren ve sabit tutulan değişkenleri belirtmek için kullanılan terminoloji (bağımlı, bağımsız ve kontrol edilen) öğrenciler tarafından kolay anlaşılamamaktadır. Başka bir ifade ile bu yeteneklerin geliştirilmesinde dilin kullanımının açık bir etkisi vardır. Veri analizi ve grafik çizme yeteneği de öğrencilerin en fazla güçlük çektiği süreçler arasındadır (Leinhard et al., 1990 ). Toplanan bir verinin analizi ve grafiğini çizme aşamasında, koordinat eksenlerinin ölçeklendirilmesi, hangi eksene (x, y) bağımsız değişkenin hangi eksene bağımlı değişkenin konması gerektiği ve iki değişken arasındaki matematiksel ilişkinin bulunması aşamalarında öğrencilerin büyük çoğunluğu zorlanmaktadır. Kız ve erkek öğrencilerin bilimsel yöntem ön ve son test ortalama puanlarının arasında erkek öğrenciler lehine anlamlı bir fark bulunması bu çalışmanın diğer bir sonucudur. Bu sonuç, orta öğretim yıllarında artmaya başlayan ve üniversite yıllarında en üst seviyeye ulaşan kız ve erkek öğrencilerin fen bilimleri başarısı arasındaki erkek öğrenciler lehine olan farklılığı gösteren bulgularla uyuşmaktadır (Kahle & Meece, 1993). Kız ve erkek öğrenciler arasındaki bu farklılığın en belirgin sebeplerinden birisinin kız öğrencilerin fen bilimlerine karşı olan tutumlarından kaynaklandığı görülmektedir (Dweck, 1986). Bu araştırmanın sonuçları, Araştırmacı fen öğretimi yaklaşımını kullanarak tasarlanmış dört etkinliği tamamlayan sınıf öğretmenliği 3. sınıf öğrencilerinin genel bilimsel yöntem yeteneklerinin geliştiğini göstermiştir. Bunun yanında bazı yöntem yeteneklerinde (değişkenleri belirleme ve kontrol etme, veri analizi ve grafik çizme vb.) öğrencilerin halen problemlere sahip olduğu gözlemlenmiştir. Öğrenci merkezli öğretim modellerinin öğrencilerin fen bilgisi başarısı ve tutumları üzerinde olumlu etkilerinin büyük oranda kabul gördüğü günümüzde, öğrencilerin eleştirel ve yaratıcı düşünme yeteneklerinin daha dar anlamda bilimsel süreç yeteneklerinin geliştirilmesi önem kazanmaktadır. Bu çalışmada olduğu gibi eğer öğrenciler öğretmenliği bir meslek olarak seçmişlerse ve birkaç yıl sonra fen bilgisi derslerini de öğretmeye başlayacaklarsa bu yeteneklerin önemi bir kat daha artmaktadır. Özellikle öğrencilerin kavramakta ve kullanmakta güçlük çektiği bilimsel yöntem yetenekleri daha detaylı bir şekilde araştırılıp, bu problemlere çözüm yolları bulunmalıdır. KAYNAKLAR Brotherton, P. N & Preece, P. F. W. (1995). Science process skills: Their nature and interrelationships. Research in Science & Technological Education, 13 (1). Burns et al. (1985). Development of an integrated process skill test: TIPS II. Journal of Research in Science Teaching, 22 (2). Barr, Bonnie B. (1993). Research in problem solving. In Gabel Dorothy L. (Ed), Handbook of Research on Science Teaching and Learning (p.237). New York, USA: Macmillan Publishing Company. Dweck, C. S. (1986). Motivational process affecting learning. American Psychologist, 41 (10). Griffitths, A. K. & Thompson, J. (1993). Secondary school students understanding of scientific process. Research in Science & Technological Education, 11 (1). Kahle, J.B. & Meece, J. (1993). Research on gender issues in the classroom. In Gabel Dorothy L. (Ed), Handbook of Research on Science Teaching and Learning (p.542). New York, USA: Macmillan Publishing Company. Leinhardt, G., Zaslavsky, O., & Stein, M. K. (1990). Functions, graphs, and graphing: Task, learning, and teaching. Review of Educational Research, 60(1), 1-64. National Research Council. (1996). National Science Education Standards. Washington, DC: National Academy of Sciences. Güncer, Barbaros ve Diğerleri (1997). İlköğretim Fen Öğretimi. YÖK/Dünya Bankası Milli Eğitimi Geliştirme Projesi, Ankara.