Fen Bilgisi Öğretiminin Esasları Ve K-12 Fen Bilgisi Öğretiminde Kavramsal Değişiklikler

The Essentials And Conceptual Shifts In K-12 Science Education

Eğitim bilimin öğretebileceği en önemli dersi –şüphecilik- vermekte ciddi anlamda başarısız oldu.  – David Suzuki

Önyargıları Ele Almak

Öğrenciler derse dünyanın nasıl işlediğine dair kendi fikirleriyle gelirler. Bu önyargılar öğrencilerin kendi gözlemleri de dâhil olmak üzere çeşitli kaynaklardan geliyor olabilir.  Bazı eksik fikirler yetişkinlikte de önyargı olarak kalır.

Addressing Preconceptions

Students enter the classroom with their own ideas about how the world operates. These preconceptions may come from a variety of informal sources, including students’ own observations. Some incomplete ideas persist as misconceptions into adulthood.

Bilim “Yapmak”

Bilim süreçleriyle ilgili önyargılar, genellikle süreçler kendi içinde bir amaç olduğu, bilimin temel kavramlarından ayrıldığı durumlarda ortaya çıkarlar. Öğrencilerin bilim “yapmayı” öğrenmesi için gözlem, hayal etme ve akıl yürütmenin rollerini anlamaları gerekmektedir.

Donovan ve Bransford’ın  araştırmalarına gore uzmanlar yeni fikirleri veya bilgileri daha kolay edinmelerini ve bilginin hatırlanmasını ve uygulanmasını daha verimli hale getiren “büyük fikirlerle” ilgili mevcut kavramsal çerçevelerine bilgi eklerler. Öğrencilerin de sonra kavramsal bir çerçeveye bağlayacakları bir fen bilgisi konusunda uzmanlık kazanmak için “derin bir gerçeğe dayalı bilgi temeline” sahip olmaları gerekmektedir (Donovan & Bransford, 2005).

 

Janice Earle’e göre bilim doğal dünya hakkında delile dayalı bir akıl yürütme yoludur. Öyleyse okulların öğrencilere doğal dünyayı deneyimleme fırsatı vermesi gerekir. Adım adım yönergelerle belli çıktıların elde edildiği “Yemek kitabı laboratuvarları” bilimdeki daimi sorgulamaya dayalı öğrenme ihtiyacını gidermemektedir.

“Doing” Science

Such misconceptions about the processes of science tend to occur when the processes become ends in themselves, divorced from core concepts of science. For students to learn how to “do” science, they need to understand the roles of observation, imagination, and reasoning.

 

Donovan and Bransford point out that experts add knowledge to their existing conceptual framework of “big ideas,” which makes acquisition of new ideas or facts easier, and recall and application of knowledge more productive. Students, too, must “have a deep foundation of factual knowledge” to gain mastery in a scientific topic, which they must then link to a conceptual framework (Donovan & Bransford, 2005).

 

Janice Earle notes that if science’s domain-specific thinking is a way of reasoning based on evidence about the natural world, then schools need to give students opportunities to experience the natural world. “Cookbook labs” that involve step-by-step directions leading to certain outcomes don’t satisfy the perennial call for inquiry-based learning in science.

 

“Bu sonuçlara vardığın sürece istediğin araştırmayı yapmakta tamamen özgürsün.”

Üstbilişsel Stratejiler Kullanma

 

Etkili fen bilgisi öğretiminin üçüncü ilkesi öğrencilere kendi düşüncelerini izlemek için üstbilişsel stratejiler öğretmektir. Bu stratejiler öğrencilere bir deneyin sonuçlarını karşılaştırtmak veya öğrencileri bir konuyla ilgili farklı bakış açılarına maruz bırakan bir sınıf tartışması yaptırmak kadar kolay olabilir.  Becerikli öğretmenlerin rehberliği ve desteğiyle, öğrenciler kendi fikirlerini yeniden düşünecek ve geliştirecektir.

 

Yansıtıcı değerlendirme adlı üstbilişsel stratejide öğrencilere kendi sorgulamalarını değerlendirmeleri için bir değerlendirme ölçeği gibi bir çerçeve verilir. Örneğin; öğrenciler temel fikirleri ne kadar anladıklarını, sorgulama sürecini ne kadar anladıklarını, sistematikliği, yenilikçiliği, dikkatli akıl yürütmeyi, araştırma araçlarının kullanılışını, takım çalışmasını ve iletişim becerilerini değerlendirebilirler.

 

İlkokul fen bilgisi öğretmenleri ancak öğrencileri günlük düşünce şeklinden bilimsel düşünceye geçirerek ve onlara dünyayı nasıl gözlemleyeceklerini ve dünya hakkında nasıl akıl yürüteceklerini yeniden düşünme fırsatları vererek derinlemesine bilgiyi destekleyebilirler (Magnusson & Palincsar, 2005). Ancak, bu geçişi yapmak kolay değildir. Öğretmenlerin öğrencilerin önceki anlayışlarını sorgulamak için akıl yürütme yeteneklerini kullanmalarına yardım edebilmeleri için konuyla ilgili sağlam bir temele sahip olmalarını gerektirir.

Using Metacognitive Strategies

 

The third principle for effective science instruction involves teaching students to use metacognitive strategies to monitor their own thinking. Such strategies can be as simple as having students compare outcomes of an experiment or leading a class discussion that exposes students to different viewpoints on a topic. With guidance and support from skilled teachers, students will reconsider and refine their own ideas.

 

A metacognitive strategy called reflective assessment involves giving students a framework, such as a rubric, for evaluating their inquiry. For example, students may rate their understanding of the main ideas, understanding of the inquiry process, systematicness, inventiveness, careful reasoning, application of the tools of research, teamwork, and communication skills.

 

Elementary science teachers can promote deep knowledge only if they give students chances to rethink how to observe and reason about the world, moving them from an everyday way of thinking to a scientific one (Magnusson & Palincsar, 2005). Such a shift is not easy, however. It requires that teachers have a solid grounding in the topic so that they can help students use their reasoning abilities to question their prior understanding.

 

Basitçe açıklayamadığınız bir şeyi yeterince iyi anlamamışsınız demektir. – Albert Einstein

Fen Bilgisi Dersinde Sorgulama

Yaşa Uygun Sorgulama

İlkokul öğrencileri için “tam sorgulama basit bir soru sormayı, bir araştırma yapmayı, soruya cevap vermeyi ve sonuçları başkalarına sunmayı içermektedir.” Ortaokul öğrencileri için ise sorgulama öğrencilerin delilin açıklamalarını oluşturmada oynadığı role daha çok uyum sağlamalarını gerektirmektedir.

 

Science and Children dergisinin editörü ve Western Washington Üniversitesi’nde fen bilimleri eğitimi profesörü Chris Ohana küçük çocukların bile bilimsel sorgulama yapabileceğini söylemektedir. Eskiden öğretmenlik de yapan Ohana: “1. ve 2. sınıf öğrencilerinin harika işler çıkardıklarını gördüm. Bir keresinde, iki tane 2. Sınıf öğrencisi kız havanın “hiç bir şey” değil, “bir şey” olduğuna ikna olmamıştı. Biri havayla şişirilmiş biri ise sönmüş iki balon aldılar ve bunları iyi ayarlanmış bir terazide tarttılar. Öğrenciler bu deney sayesinde havanın kütlesi olduğunu anladılar – havayı göremeseler bile aslında “hiç bir şey” değil, “bir şey” olduğunu anladılar.

Inquiry in the Science Classroom

Age-Appropriate Inquiry

For early elementary students, “full inquiry involves asking a simple question, completing an investigation, answering the question, and presenting the results to others”. For upper-elementary students and those entering middle school, inquiry calls for students to become more attuned to the role that evidence plays in forming their explanations.

 

Even young schoolchildren can engage in scientific inquiry, says Chris Ohana, field editor for Science and Children magazine and science education professor at Western Washington University. “I’ve seen really elegant things done by 1st and 2nd graders,” notes Ohana, also a former schoolteacher. In one instance, two 2nd grade girls were not convinced that air was “something” rather than “nothing.” So they took two balloons—one filled with air and one deflated—and weighed them on a well-calibrated balance. The students’ experiment allowed them to understand that air has mass—that even though they cannot see air, it is in fact “something” rather than “nothing.”

Sorgulama Yaklaşımını Uygulama

Fen bilgisi eğitimi reformcuları ilköğretim fen bilgisi dersleri için tercih edilen bir öğretim yöntemi olarak sorgulamayı önerirler çünkü sorgulama öğrencileri bir problem hakkında düşünmeye genellikle bir bilimsel araştırma şeklinde doğrudan dâhil etmektedir. Moda deyiş “yaparak, düşünerek” fen bilgisi, sınıf içindeki uygulamayı fen bilgisi kitaplarının veya önceden hazırlanan doğrulama laboratuvarlarının dışına taşımak isteyen birçok fen bilgisi öğretmeninin felsefesini kapsamaktadır.

Sorgulama Nedir?

Sorgulayıcı yaklaşım kapsamlı öğretim olanaklarını temsil etmektedir. Fen bilgisi öğretmenleri genellikle üç tür sorgulamaya dayalı öğretimden bahsetmektedir: yapılandırılmış sorgulama, yönlendirmeli sorgulama ve açık sorgulama.

 

Implementing the Inquiry Approach

Science education reformers recommend inquiry as the preferred instructional method for elementary science classes because it directly engages students’ thinking about a problem, usually in the form of a scientific investigation. The buzz phrase “handson, minds-on” science encapsulates the philosophy of many science educators who want to move classroom practice beyond the isolated use of science textbooks or predigested verification labs.

What Is Inquiry?

The inquiry approach represents a broad range of instructional possibilities. Science educators commonly refer to three different kinds of inquiry-based instruction: structured inquiry, guided inquiry, and open inquiry.

 

Yapılandırılmış Sorgulama

Öğretmen veya laboratuvar kılavuzu öğrencilere adım adım yönergeler verebilir ancak öğrenciler kaydedilmesi gereken en önemli gözlemlerin ne olduğuna kendileri karar vermek zorundadır ve bir ölçüye kadar verilerinin anlamını kendileri çözmek zorundadırlar.

 

Yönlendirmeli Sorgulama

Öğrenciler sadece kaydedilecek verileri seçmekle kalmayıp aynı zamanda bu verilerin anlamını da yorumlamakta ve aktivitenin ana sorusunu ele alan prosedürü de tasarlamaktadırlar.

 

Açık Sorgulama

Kararların neredeyse tamamını öğrenciler vermektedir. Tipik bir açık sorgulama çalışmasında, öğrenci araştırmak için bir soru düşünür, soruyu nasıl araştıracağını ve hangi verileri toplayacağını düşünür ve bu verileri nasıl yorumlayacağına karar verir.

 

Structured inquiry.

The teacher or lab manual might give students step-by-step instructions, but students must decide for themselves which observations are most important to record and must figure out, to some extent, the meaning of their data.

 

Guided inquiry.

Students not only choose what data to record and interpret the meaning of those data but also design the procedure that will address the activity’s main question.

 

Open inquiry.

Students make almost all the decisions. In the quintessential open inquiry activity, a student thinks of a question to investigate, considers how to investigate the question and what data to collect, and decides how to interpret those data.

 

Uygulama

Öğretmenler öğrencilerin çoğu bu kadar fazla şeyi kendi başına çözmeye alışık olmadığı için sorgulamaya dayalı öğretim uygulamalarında bazı zorluklarla karşılaşabilirler.  Öğretmenler sorgulamaya dayalı öğretime değişiklikleri aşama aşama uygulayarak geçebilirler. Örneğin; öğrencilerin doğrulama laboratuvarında çalışmalar yapmasına alışkın bir öğretmen hazır veri tablolarını çıkarabilir, öğrencileri doğru yönlendirmek için önce bir sınıf tartışması yapabilir ve sonra da deneyi yaptırıp öğrencilerden topladıkları verilerin türü ve önemi hakkındaki bilgileri paylaşmalarını isteyebilir. Veyahut bir çalışmadaki yönergelere göre öğrencilerin deney tüpüne 10 mililitre sıvı doldurması gerekiyorsa, öğretmen öğrencilere deney tüpüne “biraz” sıvı doldurmalarını söyleyebilir. Öğrenciler kaçınılmaz olarak deney tüplerine farklı miktarlarda sıvı dolduracaktır. Dolayısıyla da sonuçlar farklı olacaktır – bu deneyden sonra sonuçların nasıl ve neden farklı olduğu hakkında bir sınıf tartışması yapılabilir.

 

Implementation

Teachers may face challenges in implementing inquiry-based teaching practices, largely because many students are not used to figuring out so much on their own. Teachers can make the transition by implementing changes gradually. For example, a teacher accustomed to students performing verification lab activities could remove any ready-made data tables, conduct a preliminary classroom discussion to point students in the right direction, and, after the experiment, ask students to share information about the variety and significance of the data they collected. Or if an activity’s directions tell students to pour 10 milliliters of liquid in a test tube, the teacher can instead direct the students to pour “a little” liquid in the tube. Students will inevitably place a variety of volumes in their test tubes. Consequently, results may vary—prompting great possibilities for class discussion on how and why the results varied as they did.

 

Değerlendirme

Öğrencilerin anladığının biçimlendirici değerlendirilmesi öğretmenlerin daha açık uçlu çalışmalara geçmek için doğru zamana ve geri dönüp öğrencilerin anladıklarını yapılandırmak için doğru zamana karar vermelerine yardımcı olmaktadır. Sorgulamaya dayalı sınıflarda öğretmenin değerlendirmeleri içerik bilgisinin yanı sıra bilimsel akıl yürütmeyi ve eleştirel düşünmeyi de vurgulamalıdır.  Bir öğretmen öğrencilerinin aşağıdakileri yeteneklerini değerlendirebilir:

  • Açık uçlu, araştırılabilir sorgulamalar oluşturma

Verilerini yorumladıktan sonra öğrencilerden araştırmak üzere daha fazla soru geliştirmelerini isteyerek deneyi uzatın.

 

  • Bilimsel prosedürler geliştirme

Öğrencilerden bir soruyu ve araştırdıkları bir duruma benzer bir durumu ele almak için bir prosedür geliştirmelerini isteyin.

 

  • Verileri yorumlama

Öğrencilere bir senaryodan örnek veriler verin ve verilerin anlamını ve etkilerini analiz etmelerini isteyin.

 

Assessment

Formative assessment of student understanding helps teachers decide when it’s time to move on to more open-ended activities and when it’s time to backtrack and scaffold student understanding. Teachers’ assessments in inquiry-based classrooms must stress scientific reasoning and critical thinking in addition to content knowledge. A teacher could assess students’ abilities to

  • Generate open-ended, researchable queries.

Extend the experiment by having students develop further questions to investigate after interpreting their data.

 

  • Devise scientific procedures.

Have students come up with a procedure to address a question and situation similar to the question already investigated.

 

  • Interpret data.

Provide students with sample data from a given scenario and ask them to analyze the data’s meaning and implications.

 

 

 

K-12 FEN BİLGİSİ EĞİTİMİNDEKAVRAMSAL DEĞİŞİKLİKLER

K-12 FEN BİLGİSİ EĞİTİMİ BİLİMİN GERÇEK DÜNYADA UYGULANDIĞI VE DENEYİMLENDİĞİ GİBİ BİRBİRİYLE BAĞLANTILI YAPISINI YANSITMALIDIR.

CONCEPTUAL SHIFTS IN K-12 SCIENCE EDUCATION

K-12 SCIENCE EDUCATION SHOULD REFLECT THE INTERCONNECTED NATURE OF SCIENCE AS IT IS PRACTICED AND EXPERIENCED IN THE REAL WORLD.

Bilimin ve mühendisliğin 21. yüzyıldaki önemi göz önünde bulundurulduğunda, öğrencilerin bilimsel bilgi, bilimsel bilginin nasıl kazanıldığı ve uygulandığı ve bilimin dünyayı daha iyi anlamamızı sağlayan bir dizi kavramla nasıl bağlantılı olduğu hakkında bağlamsal bir anlayışa ihtiyaçları vardır. Öğrenci performansı beklentileri arasında öğrencinin bir uygulamayı içerik bilgisine uyarlama yeteneği yer almak zorundadır. Bu yüzden performans beklentileri bağlamdan yoksun bilgilerin ezberlenmesinin aksine, anlamaya ve uygulamaya odaklı olmalıdır.

Given the importance of science and engineering in the 21st century, students require a sense of contextual understanding with regard to scientific knowledge, how it is acquired and applied, and how science is connected through a series of concepts that help further our understanding of the world around us. Student performance expectations have to include a student’s ability to apply a practice to content knowledge. Performance expectations thereby should focus on understanding and application as opposed to memorization of facts devoid of context.

Fen ve mühendislik öğrenimi bilimsel açıklamalar hakkındaki bilgilerin (yani, içerik bilgisinin) ve bilimsel sorgulama ve mühendislik tasarımı yapmak için gereken uygulamaların entegre edilmesini gerektirir. Gelecek Nesil Fen Bilgisi Müfredatının veya standartlarının önemli bir farkı mühendislik ve teknolojinin fen bilimleri eğitiminin yapısına entegre edilmiş olmasıdır.

Learning about science and engineering necessitates integration of the knowledge of scientific explanations (i.e., content knowledge) and the practices needed to engage in scientific inquiry and engineering design. A significant difference in the Next Generation Science Curricula or standards is the integration of engineering and technology into the structure of science education.

Öğrencilerin içeriği derinlemesine anlaması ve çeşitli uygulamalar için model oluşturma ve kullanma yeteneğine sahip olması gerekecektir. Model oluşturma alıştırması tüm k-12 eğitimi boyunca öğretilmelidir.

Students will need a deep understanding of the content, as well as proficiency in the ability to construct and use models for various applications. The practice of modeling will need to be taught throughout the entire K–12 experience.

Mühendislik ve teknolojiye daha çok vurgu yapılmasının nedeni iki bakış açısına bağlıdır. Bu bakış açılarından biri isteğe, diğeri de uygulamaya dayalıdır. İsteğe bağlı bakış açısı, yeterli temiz enerji üretme, hastalıkları önleme ve tedavi etme, yiyecek ve temiz su tedariki sağlama ve toplumun bugün karşı karşıya olduğu küresel çevre değişikliği sorunlarını çözme gibi başlıca dünya sorunlarını ele almak için bilime ve mühendisliğe ihtiyaç olduğunu ileri sürmektedir. Bu önemli sorunlar birçok öğrenciyi fen ve mühendislik alanlarında çalışmalar yapmaya veya çalışmalarını sürdürmeye teşvik edecektir. Uygulamaya dayalı bakış açısına göre ise, mühendislik ve teknoloji öğrencilere artan bilimsel bilgilerini pratik problemlerin çözümünde kullanarak bilimi daha derinlemesine anlama fırsatı vermektedir. Her iki bakış açısı da öğretmenlerin teknoloji ve mühendisliği fen bilgisi müfredatına entegre ederek öğrencilere öğrendiklerini günlük hayatlarında kullanma olanağı vermeleri gerektiği fikrinde birleşmektedir.

The rationale for this increased emphasis on engineering and technology rests on two positions. One position is aspirational, the other practical. From an aspirational standpoint, it is pointed out that science and engineering are needed to address major world challenges such as generating sufficient clean energy, preventing and treating diseases, maintaining supplies of food and clean water, and solving the problems of global environmental change that confront society today. These important challenges will motivate many students to continue or initiate their study of science and engineering. From a practical standpoint, it is noted that engineering and technology provide opportunities for students to deepen their understanding of science by applying their developing scientific knowledge to the solution of practical problems. Both positions converge on the powerful idea that by integrating technology and engineering into the science curriculum, teachers can empower their students to use what they learn in their everyday lives.

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s