Bilgisayar Tabanlı Etkinliklerin Ortaokul Öğrencilerinin Modelleme Becerilerine Etkisinin İncelenmesi

Year 2022, Volume: 22 Issue: 1, 226 - 262, 23.03.2022

Hakan Şevki Ayvacı , Sinan Bülbül

https://doi.org/10.17240/aibuefd.2022..-890060

Abstract

Fen bilimleri dersinde, öğrencilerin anlamakta zorlandığı pek çok soyut kavram yer almaktadır. Bu soyut ve anlaşılması zor kavramların daha anlaşılır hâle getirilmesi amacıyla uzun süredir kullanılan araçlardan birisi de modeller ve modelleme etkinlikleridir. Modellerin üretim sürecinde ise, bireylerde modelleme becerileri denen davranışların sergilenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, geliştirilen bilgisayar tabanlı etkinliklerin ortaokul 7. sınıf öğrencilerinin modelleme becerilerinin etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, daha önceden belirlenmiş olan modelleme becerilerine yönelik bilgisayar tabanlı etkinlikler geliştirilmiş ve etkinliklerin öğrencilerin bu becerilerine olan etkisi incelenmiştir. Çalışmada veriler dereceli puanlama anahtarı, araştırmacı alan notları ve öğrencilerle gerçekleştirilen görüşmeler yardımıyla toplanmıştır. Elde edilen nicel veriler bağımlı gruplar t-testi ile analiz edilmiştir. Çalışma sonucunda modelleme becerilerine yönelik olarak hazırlanmış bilgisayar tabanlı etkinliklerin, öğrencilerinin modelleme becerilerini geliştirdiği sonucuna ulaşılmıştır. Modelle öğretimin ve modelleme sürecinin etkili bir şekilde gerçekleştirilebilmesi için, öğrencilerin modelleme becerilerinin geliştirilmesine ilişkin önerilerde bulunulmuştur.

Keywords

modelleme becerileri, bilgisayar tabanlı etkinlikler, fen eğitimi

Investigation of the Effects of Computer Based Activities on Modeling Skills of Secondary School Students

Abstract

In the science course, there are many abstract concepts that students have difficulty understanding. One of the tools that have been used for a long time to make these abstract and hard to understand concepts more understandable is models and modeling activities. In the production process of models, behaviors called modeling skills should be exhibited in individuals. This study aims to improve the modeling skills of 7th grade students with the help of computer-based activities. To that end, computer-based activities for the previously identified modeling skills were developed and the effects of these activities on the students' skills were examined. The data were collected through a rubric, field notes, and interviews with students. The obtained quantitative data were analyzed using a dependent-groups t-test. It was concluded that computer-based activities developed the modeling skills of secondary school students. To implement teaching with the model and the modeling process effectively, suggestions were made for the development of the modeling skills of students

Keywords

modeling skills, computer-based activities, science education

References

• Akar, Ü. (2007). Öğretmen adaylarının bilimsel süreç becerileri ve eleştirel düşünme beceri düzeyleri arasındaki ilişki [Yüksek lisans tezi]. Afyon Kocatepe Üniversitesi.
• Arslan, A. (2013). Modellemeye dayalı fen öğretiminin ilköğretim öğrencilerinin anlama, hatırda tutma, yaratıcılık düzeyleri ile zihinsel modelleri üzerine etkisi [Yüksek lisans tezi]. Akdeniz Üniversitesi.
• Arslan, A., & Doğru, M. (2014). Modellemeye dayalı fen öğretiminin ilköğretim öğrencilerinin anlama, hatırda tutma, yaratıcılık düzeyleri ile zihinsel modelleri üzerine etkisi. Mediterranean Journal of Humanities, 4(2),1-17.
• Baek, H. (2013). Tracing fifth-grade students’ epistemologies in modeling through their participation in a model-based curriculum unit [Doctoral dissertation]. Michigan State University.
• Baenninger, M., & Newcombe, N. (1995). Environmental input to the development of sex- related differences in spatial and mathematical ability. Learning and Individual Differences, 7, 363–379.
• Bağcı-Kılıç, G. (2006). İlköğretim bilim öğretimi. Morpa Kültür Yayınları.
• Baki, A., & Gökçek, T. (2012). Karma yöntem araştırmalarına genel bir bakış. Elektronik Sosyal Bilimler Dergisi, 11(42), 1-21.
• Bakker, M. (2008). Spatial ability in primary school: Effects of the tridio learning material (Master’s thesis). University of Twente.
• Bamberger, Y. M., & Davis, E. A. (2013). Middle-school science students’ scientific modelling performances across content areas and within a learning progression. International Journal of Science Education, 35(2), 213-238.
• Barab, S. A., Hay, K. E., Barnett, M., & Keating, T. (2000). Virtual solar sysytem project: Building understanding through model building. Journal of Research and Science Teaching, 37(7), 719-756.
• Barnea, N., & Dori, Y. J. (2000). Computerized molecular modeling: The new technology for enhance model perception among chemistry educators and learners. Chemistry Education: Research and Practice in Europe, 1, 109-120.
• Batı, K. (2014). Modellemeye dayalı fen eğitiminin etkililiği; bu eğitimin öğrencilerin bilimin doğası görüşleri ile eleştirel düşünme becerilerini etkisi [Doktora tezi]. Hacettepe Üniversitesi.
• Bıyıklı, C. (2013). 5E öğrenme modeline göre düzenlenmiş eğitim durumlarının bilimsel süreç becerileri, öğrenme düzeyi ve tutuma etkisi [Doktora tezi]. Hacettepe Üniversitesi.
• Boakes, N. (2009). Origami instruction in the middle school mathematics classroom: Its impact on spatial visualization and geometry knowledge of students. Research in Middle Level Education, 32(7), 1-12.
• Boyraz, Ş. (2008). The effects of computer-based instruction on seventh grade students’ ability, attitudes toward geometry, mathematics and technology [Master's thesis]. Middle East Technical University.
• Brown, D. E., & Clement, J. (1989). Overcoming misconceptions via analogical reasoning: abstract transfer versus explanatory model construction. Instructional Science, 18, 237-261.
• Bülbül, S. (2019). Ortaokul öğrencilerinin modelleme becerilerinin belirlenmesi, bu becerilere yönelik bilgisayar tabanlı etkinliklerin geliştirilmesi, uygulanması ve değerlendirilmesi [Doktora tezi]. Trabzon Üniversitesi.
• Büyüköztürk, Ş. (2018). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı. Pegem Akademi Yayıncılık.
• Büyüköztürk, Ş., Kılıç-Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2013). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Akademi Yayıncılık.
• Chaffe, J. (2000). Thinking critically (6th ed.). Houghton Mifflin.
• Chang, S. (2008). The learning effect of modeling ability instruction. Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching, 9(2), 1-21.
• Clements, D. H., & Battista, M. T. (1990). The effects of logo on children’s conceptualizations of angle and polygons. Journal for Research in Mathemeatics Education, 21(5), 356-371.
• Creswell, J. W. (2003). Research design: Qualitative, quantitative, and mixed methods approaches (2nd ed.). Sage.
• Creswell, J. W. (2006). Understanding Mixed Methods Research, (Chapter 1). Available at: http://www.sagepub.com/upm-data/10981_Chapter_1.pdf
• Çakmak, S. (2009). An investigation of the effect of origami-based instruction on elementary students' spatial ability in mathematics [Master’s thesis]. Middle East Technical University.
• Demirçalı, S. (2016). Modellemeye dayalı fen öğretiminin öğrencilerin akademik başarılarına, bilimsel süreç becerilerine ve zihinsel model gelişimlerine etkisi: 7. sınıf güneş sistemi ve ötesi-uzay bilmecesi ünitesi örneği [Yüksek lisans tezi]. Gazi Üniversitesi.
• Doruk, B. K. (2010). Matematiği günlük yaşama transfer etmede matematiksel modellemenin etkisi [Doktora tezi]. Hacettepe Üniversitesi.
• Düşkün, İ. (2011). Güneş-dünya-ay modeli geliştirilmesi ve fen bilgisi öğretmen adaylarının astronomi eğitimindeki akademik başarılarına etkisi [Yüksek lisans tezi]. İnönü Üniversitesi.
• Ennis, R. H. (1996). Critical thinking. Prentice Hall.
• Erduran, S. (1999). Merging curriculum design with chemical epistemology: A case of learning chemistry through modeling [Doctoral dissertation]. Vadnerbilt University.
• Facione, P. A. (1990). Executive summary: Critical thinking: A statement of expert consensus for purposes of educational assessment and instruction. The California Academic Press.
• Frederiksen, J. R., White, B. Y., & Gutwill, J. (1999). Dynamic mental models in learning science: The importance of constructing derivational linkages among models. Journal of Research in Science Teaching, 36(7), 806-836.
• Gagne, R. M. (1965). The conditions of learning. Holt, Rinehart and Winston, Inc.
• Gilbert, S. (1991). Model building and a definition of science. Journal of Research in Science Teaching, 28(1), 73–79
• Gözmen, E. (2008). Lise 1. sınıf biyoloji dersinde okutulan “mayoz bölünme” konusunun öğretilmesinde modellerin öğrenmeye etkisi [Yüksek lisans tezi]. Selçuk Üniversitesi.
• Guthrie, E. R. (1952). The psychology of learning (Rev. ed.). Harper.
• Gülçiçek, Ç., & Güneş, B. (2004). Materializing the concepts during science instruction: modeling strategy, computer simulations and analogies. Science and Education 29(134), 36-48.
• Gülçiçek, Ç., Bağı, N., & Moğol, S. (2003). Öğrencilerin atom yapısı-güneş sistemi pedagojik benzeştirme (analoji) modelini analiz yeterlilikleri. Milli Eğitim Dergisi, 159, 74-84.
• Harrison, A. G. (2001). How do teachers and textbook writers model scientific ideas for students. Research in Science Education, 31, 401-435.
• Harrison, A. G., & Treagust, D. F. (2000). A typology of school science models. International Journal of Science Education, 22, 1011–1026.
• Hsu, Y. S., Lin, L. F., Wu, H. K., Lee, D. Y., & Hwang, F. K. (2012). A novice-expert study of modeling skills and knowledge structures about air quality. Journal of Science Education and Technology, 21(5), 588-606.
• Hung, J., & Lin, J. (2009). The development of the simulation modeling system and modeling ability evaluation. International Journal of u-and e-Service, Science and Technology, 2(4), 1-16.
• Ingham, A. M., & Gilbert, J. K. (1991). The use of analogue models by students of chemistry at higher education level. International Journal of Science Education, 22(9), 1011–1026.
• Johnson, B., & Turner, L. A. (2003). Data collection strategies in mixed methods research. In A. Tashakkori & C. Teddlie (Eds.), Handbook of mixed methods in social and behavioral research (pp. 297-319). Sage.
• Kaufmann, H., Steinbügl, K., Dünser, A., & Glück, J. (2005). Improving spatial abilities by geometry education in augmented reality-application and evaluation design. In S. Richir & B. Taravel (Eds.), The virtual reality ınternational conference (VRIC) (pp. 25-34). Laval.
• Kertil, M. (2008). Matematik öğretmen adaylarının problem çözme becerilerinin modelleme sürecinde incelenmesi [Yüksek lisans tezi]. Marmara Üniversitesi.
• LeCompte, M. D., & Goetz, J. P. (1982). Problems of reliability and validity in ethnographic research. Review of Educational Research, 52(1), 31-61.
• Lesh, R. A., & Doerr, H. (2003). Foundations of model and modelling perspectives on mathematic teaching and learning. In R. A. Lesh & H. Doerr (Eds.), Beyond constructivism: A models and modelling perspectives on mathematics teaching, learning and problem solving (pp. 3-33). Lawrance Erlbauum.
• Lind, K. (2005). Exploring science in early childhood: A developmental approach. Thomson Delmar Learning.
• Linn, M. C., & Petersen, A. C. (1985). Emergence and characterization of sex differences in spatial ability: A meta-analysis. Child Development, 56, 1479-1498.
• Maia, P. F., & Justi, R. (2009). Learning of chemical equilibrium through modelling‐based teaching. International Journal of Science Education, 31(5), 603-630.
• Martin, D. J. (1997). Elemantary science methods a constructivist approach. Delmar Publishers.
• McClurg, P., & Chaille, C. (1987). Computer games: Environments for developing spatial cognition. Journal of Educational Computing Research, 3, 95–111.
• McClurg, P., Lee, J., Shavalier, M., & Jacobsen, K. (1997). Exploring children’s spatial visual thinking in an hypergami environment. In R. E. Griffin, J. M. Hunter, C. B. Schiffman & W. J. Gibbs (Eds.), Visionquest: Journeys toward visual literacy. (pp. 257-266). International Visual Literacy Association.
• Méheut, M. (2004). Designing and validating two teaching–learning sequences about particle models. International Journal of Science Education, 26(5), 605-618.
• Mendonça, P. C. C., & Justi, R. (2011). Contributions of the ‘Model of Modelling’ diagram to the learning of ionic bonding: Analysis of a case study. Research in Science Education, 41(4), 479–503.
• Metcalf, J. S., Krajcik, J., & Soloway, E. (2000). MODEL-IT: A design retrospective. In M. J. Jacobson & R. B. Kozma (Eds.), Innovations in science and mathematics education (pp. 77–115). Lawrence Erlbaum Associates.
• Millî Eğitim Bakanlığı (MEB). (2013). İlköğretim kurumları fen bilimleri dersi öğretim programı. Millî Eğitim Bakanlığı Yayınları.
• Mutlu, E., & Aktan, E. (2012). Okul öncesi öğretmenlerinin düşünme eğitimi ile ilgili tutumlarının incelenmesi. Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 9(4), 799-830
• Olkun, S. (2003). İlköğretim öğrencilerinin bilgisayar deneyimleri ile uzamsal düşünme ve geometri başarıları arasındaki ilişki. The Turkish Online Journal of Educational Technology-TOJET, 2(4), 86-91.
• Olkun, S., Şahin, Ö., Akkurt, Z., Dikkartın, F. & Gülbağcı, H. (2010). Modelleme yoluyla problem çözme ve genelleme: İlköğretim öğrencileriyle bir çalışma. Eğitim ve Bilim, 34(151), 65-73.
• Özdemir, A. A. (2017). Eğitim fakültelerindeki fen bilgisi öğretmen adaylarının model ve modelleme hakkındaki düşüncelerinin analizi [Yüksek lisans tezi]. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi.
• Padilla, M. J. (1990). The science process skills. Research matters—To the science teacher. National Association for Research in Science Teaching (NARST). http://www.narst.org/publications/research/skill.cfm
• Perkins, D. N. (1991). What creative thinking is. In A. L. Costa (Ed.), Developing minds: A resource book for teaching thinking (Rev. 1st ed.) (pp. 85-88). ASCD.
• Rafi, A., Samsudin, K. A., & Ismail, A. (2006). On improving spatial ability though computer-mediated engineering drawing instruction. Educational Technology & Society, 9(3), 149-159.
• Raghavan, K., & Glaser, R. (1995). Model-based analysis and reasoning in science: The MARS curriculum. Science Education, 79(1), 37–61.
• Raghavan, K., Sartoris, M. L., & Glaser, R. (1998). Why does it go up? The impact of the MARS curriculum as revealed through changes in student explanations of a helium balloon. Journal of Research in Science Teaching, 35(5), 547–567.
• Rapps, J. (1998). Testing a theoretical model of critical thinking and cognitive development. [Doctoral dissertation]. University of San Diego.
• Saito, T., Suzuki, K., & Jingu, T. (1998, July 31-August 3). Relations between spatial ability evaluated by a mental cutting test and engineering graphics education. [Paper presentation]. Eighth International Conference on Engineering Computer Graphics and Descriptive Geometry, Austin, USA.
• Schauble, L., Glaser, R., Raghavan, K., & Reiner, M. (1991). Casual models and experimentation strategies in scientific reasoning. The Journal of the Learning Sciences, 1, 201-238.
• Schwarz, C. V., & White, B. Y. (2005). Metamodeling knowledge: Developing students understanding of scientific modeling. Cognition and Instruction, 23, 165-205.
• Sins, P. H., Savelsbergh, E. R., & Van Joolingen, W. R. (2005). The difficult process of scientific modelling: An analysis of novices' reasoning during computer‐based modelling. International Journal of Science Education, 27(14), 1695-1721.
• Songer, N., & Linn, M. (1991). How do students’ views influence knowledge integration. Journal of Research in Science Teaching, 28(9), 761–784.
• Soylu, H. (2004). Fen öğretiminde yeni yaklaşımlar: Keşif yoluyla öğrenme. İstanbul: Nobel Yayımcılık.
• Spencer, K. T. (2008). Preservice elementary teacher’s two-dimensional visualization and attitude toward geometry: Influences of manipulative format [Doctoral dissertation]. University of Florida.
• Stanley, M. (2009). Çocuk ve beceri (İ. Özbaş, Çev.). Ekinoks Yayıncılık.
• Stratford, S. J. (1997). A review of computer-based model research in precollege science classrooms. Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching, 16(1), 3–23.
• Temiz, B. K. (2007). Fizik öğretiminde öğrencilerin bilimsel süreç becerilerinin ölçülmesi [Doktora tezi]. Gazi Üniversitesi.
• Tican, C. (2013). Yansıtıcı düşünmeye dayalı öğretim etkinliklerinin öğretmen adaylarının yansıtıcı düşünme becerilerine, eleştirel düşünme becerilerine, demokratik tutumlarına ve akademik başarılarına etkisi. (Yayımlanmamış doktora tezi). Gazi Üniversitesi, Ankara.
• Treagust, D. F., Chittleborough, G., & Mamiala, T. L. (2002). Students’ understanding of the role of scientific models in learning science. International Journal of Science Education, 24(4), 357–368.
• Türk Dil Kurumu (TDK). (2020). Güncel Türkçe sözlük. https://sozluk.gov.tr/
• Ünal-Çoban, G. (2009). Modellemeye dayalı fen öğretiminin öğrencilerin kavramsal anlama düzeylerine, bilimsel süreç becerilerine, bilimsel bilgi ve varlık anlayışlarına etkisi: 7. Sınıf ışık ünitesi örneği [Doktora tezi]. Dokuz Eylül Üniversitesi.
• Valanides, N., & Angeli, C. (2008). Learning and teaching about scientific models with a computer modeling tool. Computers in Human Behavior, 24, 220–233.
• Van Driel, J. H., & Verloop, N. (2002). Experienced teachers' knowledge of teaching and learning of models and modelling in science education. International Journal of Science Education, 24(12), 1255-1272.
• Voogt, J., & Roblin, N.P. (2012). A comparative analysis of international frameworks for 21st century competences: Implications for national curriculum policies. Journal of Curriculum Studies, 44(3), 299-321. https://doi.org/10.1080/00220272.2012.668938
• Wells, M., Hestenes, D., & Swackhamer, G. (1995). A modeling method for high school physics instruction. American Journal of Physics, 63, 606-619.
• White, B. Y. (1993). Thinkertools: Causal models, conceptual change, and science education. Cognition and Instruction, 10(1), 1–100.
• Yıldız, B. (2009). Üç boyutlu ortam ve somut materyal kullanımının uzamsal görselleştirme ve zihinde döndürme becerilerine etkileri [Yüksek lisans tezi]. Hacettepe Üniversitesi.
• Yılmaz, T. (2012). Comparison of the effects of model – based and computer – based instruction on 9th grade students’ spatial abilities and conceptual understanding of ionic lattice [Doctoral dissertation]. Boğaziçi University.
• Yolcu, B. (2008). Altıncı sınıf öğrencilerinin uzamsal yeteneklerinin somut modeller ve bilgisayar uygulamaları ile geliştirme çalışmaları [Yüksek lisans tezi]. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi.
• Yurt, S. (2011). Sanal ortam ve somut nesneler kullanılarak gerçekleştirilen modellemeye dayalı etkinliklerin uzamsal düşünme ve zihinsel çevirme becerilerine etkisi. [Doktora tezi]. Selçuk Üniversitesi.
• Zeynelgiller, O. (2006). İlköğretim II. kademe fen bilgisi dersi kimya konularında model kullanımının öğrenci başarısına etkisi [Yüksek lisans tezi]. Celal Bayar Üniversitesi.