Bilgisayar Simülasyonlarının Çeşitleri

İnan (2007), teknik bir yaklaşımla, dayandırıldığı modellere göre bilgisayar simülasyonlarını; ayrık ve sürekli olay modelleri-statik ve dinamik modeller-açık döngülü ve kapalı döngülü modeller-stokastik ve deterministik modeller olarak ele almıştır. Ayrık bir olay zamanın tek bir noktasında oluşan ani bir harekettir. Hava alanına inen bir uçak, bankaya giren bir müşteri ya da bir döngüyü bitiren bir hareket ayrık (kesikli) olaylara örneklerdir. Sürekli olaylar zamana bağlı olarak kesilmeden devam eden (arası olmayan) hareketlerdir. Gün içindeki bir gölün suyunun sıcaklığının düşmesi ve yükselmesi, benzinin tankere boşaltılması veya kimyasal dönüşümler örnek olarak verebilir. Matematiksel olarak modellenirken çoğu kez diferansiyel denklemlerden yaralanılır. Statik model, zamandan etkilenmeyen modeldir. Modelin durumu zamana göre değişiklik göstermez. Dinamik model ise zamandan etkilenen modeldir. Bir simülasyon süresi söz konusudur. Açık döngü (çevrim), sisteme bir geri besleme sağlamadan sistemin çıktılarının var olduğu yani girişin çıkış işaretinden etkilenmediği sistemlerdir. Kapalı döngü (çevrim), sistem işlemlerinin sonuçları, simülasyon modeline bir sonraki işlemin değişikliği için geri döndüğü simülasyondur. Stokastik modeller, bir veya daha fazla rasgele değişkene dayanan modellerdir. Bu yüzden gerçek sistem davranışını, yalnızca tahmini olarak ortaya koyabilir. Deterministik modeller ise, rasgele olmayan girdi değişkenine sahip olan modellerdir. Deterministik modellerdeki hareketler her zaman aynıdır ve aynı çıktıları üretir.

Alessi ve Trollip’e (akt: Naidoo, 2004, s.35; de Jong ve van Joolingen, 1998, s.182) göre bilgisayar simülasyonlarını, şekil 1.16’da gösterildiği gibi, öğretilenin “ne” ve “nasıl” olması durumuna göre iki ana gruba ayırmak mümkündür. Bir şey hakkında bilgi veren simülasyonlar, fiziksel ve tekrarlayan simülasyonlar olarak adlandırılan iki alt gruba ayrılırken, bir şeyin nasıl yapılacağını öğreten simülasyonlar ise, yöntemsel ve durumsal simülasyonlar olarak iki alt grup oluşturur. Simülasyondan kastedilenin ne olduğunu anlamak ve ortak bir terminoloji geliştirmek açısından simülasyonları türlerine ayırmak yararlı olmakla beraber, çoğu zaman bir simülasyonu tek bir tür kapsamında düşünmek mümkün olmamaktadır.

Bu tür simülasyonlar için birden çok simülasyon türünün sentezinden oluşmuştur demek daha doğru bir yaklaşımdır (akt: Özdener ve Sayın, 2004).

Simülasyon Türleri

Fiziksel Tekrarlayan Yöntemsel Durumsal

Ne

(kavramlar) (işlemler) Nasıl

Şekil 1.16. Simülasyon Türleri

Fiziksel Simülasyonlar: Fiziksel bir nesnenin veya olayın temsil edilmesidir. Bilgisayar ortamında bir fiziksel nesne veya olgunun ekranda temsil edilmesi ve öğrencinin buna ilişkin bilgileri elverişli bir ortamda kazanabilmesi sağlanır. Bir elektrik devresinde akım ve volt değerlerini ölçebilmek amacı ile geliştirilmiş ampermetre-voltmetre, biyolojideki fotosentez, kimyadaki kimyasal bağlar veya sosyal bilimlerde çevre planlanması ile ilgili simülasyonlar fiziksel simülasyonlara örnek olarak gösterilebilir (de Jong ve van Joolingen, 1998, s.182; akt: Naidoo, 2004, s.35; akt: Gülbahar, 2007; akt: Strangman ve Hall, 2003, s.21; akt: Özdener ve Sayın, 2004; akt: Tekdal, 2002; akt: Şahin, 2002, s.4).

Tekrarlayan (Süreç) Simülasyonlar: Bir olay veya nesne hakkında bilgi vermek açısından fiziksel simülasyonlara benzemekle birlikte, öğrencinin olaya müdahale edebiliyor olması temel farklılığı oluşturur. Belli bir süre içerisinde simülasyonda değişiklikler yaratmak yerine, öğrenci belirli değerleri değiştirerek simülasyonu tekrar tekrar çalıştırır ve sonucunu görür. Yani bu tür simülasyonları amacı modeli veya süreci öğrencinin kendi kendine keşfetmesini sağlamaktır. Tekrarlayan simülasyonlar öğrencilere yöntem, işlemler veya konular hakkında gözle görülmeyen ortamlar sunabildiği gibi zamandan bağımsız olarak çalışabilir olması eğitim açısından büyük önem taşır. Başka bir deyişle, bu simülasyonların en büyük eğitsel özelliği, hızlandırma, yavaşlatma ve durdurma özelliklerinin olmasıdır. Fizikte enerjinin korunumu, ısı kapasitesi, elektron hareketi, ekolojide zaman içerisinde nesillerdeki değişimi veya ekonomide arz-talep ilişkisi için geliştirilmiş simülasyonlar bu tür simülasyonlara örnek teşkil eder (de Jong ve van Joolingen, 1998, s.182; akt: Naidoo, 2004, s.35; akt: Gülbahar, 2007; akt: Strangman ve Hall, 2003, s.21; akt: Özdener ve Sayın, 2004; akt: Tekdal, 2002; akt: Şahin, 2002, s.5).

Şekil 1.18. Tekrarlayan Simülasyon Örnekleri

Yöntemsel Simülasyonlar: Bir hedefe ulaşmak için gerekli davranış ve işlem sırasının öğretilmesi amaçlanır. Bu tür simülasyonlar öğrenciye bir dizi işlemi nasıl gerçekleştireceğini öğretmeyi amaçladığından simüle edilmiş fiziksel nesneleri içerir. Çoğu zaman fiziksel simülasyonlar ile birlikte kullanılmakla beraber, fiziksel

simülasyonların burada sadece bir araç olduğu unutulmamalıdır. Pilot veya şoför eğitimde kullanılabileceği gibi laboratuvar uygulamalarından önce öğrencilere konuyu tanıtarak ön hazırlık yaptırabilmek için de kullanılabilir. Genellikle tıp, biyoloji, uçuş eğitimi, yolculuk gibi konularda uygulamalarına rastlanır (de Jong ve van Joolingen, 1998, s.182; akt: Naidoo, 2004, s.35; akt: Gülbahar, 2007; akt: Strangman ve Hall, 2003, s.21; akt: Özdener ve Sayın, 2004; akt: Tekdal, 2002; akt: Şahin, 2002, s.6).

Şekil 1.19. Yöntemsel Simülasyon Örnekleri

Durumsal Simülasyonlar: İnsanların farklı durumlardaki davranış ve

tepkileri üzerine kurulmuş bir türdür. Burada öğrencinin değişik durumlar karşısında alternatif çözümler sunması ve çözüm sonuçlarını görmesi amaçlanır. Kullanıcının kararlarına ve öğrenme durumuna göre, her durumda dönüt-düzeltme verilir. Eğitimsel oyun programları (macera oyunları gibi) veya eğitsel programlar (anne- baba eğitimi-yöneticilik eğitimi) bu tür simülasyonlara örnek olarak verilebilir (de Jong ve van Joolingen, 1998, s.182; akt: Naidoo, 2004, s.35; akt: Gülbahar, 2007; akt: Strangman ve Hall, 2003, s.21; akt: Özdener ve Sayın, 2004; akt: Tekdal, 2002; akt: Şahin, 2002, s.7).

Şekil 1.20. Durumsal Simülasyon Örnekleri

De Jong ve Van Joolingen’a (1998, s.2) göre bilgisayar simülasyonları genel olarak kavramsal bir modele dayanan ve operasyonel modele dayanan simülasyonlar olarak da ikiye ayrılabilir. Kavramsal modeller, bir sisteme ilişkin simüle edilen prensipleri, kavramları veya gerçekleri kapsar. Operasyonel modeller ise, simüle edilen sistemlere uygulanabilen kognitif olan-olmayan işlemler dizisini kapsar. Kavramsal modellere ekonomi veya fizikte sıklıkla rastlanır. Örneğin radar kontrol sistemlerinde operasyonel modeller bulunur (akt: De Jong ve Van Joolingen, 1998, s.2). Operasyonel modeller genellikle deneyimsel öğrenmede kullanılırken kavramsal simülasyonlar keşfe dayalı öğretimde daha sık karşımıza çıkar. Kavramsal modeller nitel, nicel, statik ve dinamik modeller gibi birçok modeli içine alır. Bununla birlikte modeldeki değişkenlerin yeri veya teorik-operasyonel değişkenler arasındaki ilişkinin ölçüsü kavramsal modeli karakterize eder (De Jong ve Van Joolingen, 1998, s.2).

1.9.2. Bilgisayar Simülasyonlarının Özellikleri ve Öğretimde