Son yıllarda fen eğitiminin en önemli konularından biri fen eğitiminin bir parçası olarak bilimin doğasının öğretilmesidir (Taşar, 2003). Bilimin doğasının öğretilmesi bilişsel bir öğrenme ürünü olarak düşünülmelidir (Küçük, 2006).
Ülkemizin de içinde bulunduğu pek çok ülkenin fen müfredatlarında bilim okuryazarlığının temel ve kritik bileşenlerinden biri bilimin doğası ile ilgili anlayışlar olmuştur. Son 50 yılda bilim ve bilimin doğası ile ilgili paradigma değişimleri yaşanmış ve birçok çalışma öğrenci ve öğretmenlerin bilimin doğası hakkındaki yeni anlayışlar kazanmasına odaklanmıştır. Bilimsel tartışmalarda öne sürülen iddiaları, gerekçeleri, muhakeme ve argümanları eleştirel olarak değerlendirebilecek ve bilimin düşünme yollarını kullanarak bilinçli kararlar verebilecek bilim okuryazarı bir toplum oluşturmak artık tüm ülkelerin öncelikli konularından biri haline gelmiştir (Köseoğlu, Tümay ve Budak, 2008).
Nitelikli ve üretken bireyler yetiştirilebilmesi için fen eğitimi sınıflarda daha etkin olarak uygulanmalıdır. Fen eğitiminin merkezi amaçları arasında öğrencilerin bilimin doğasını ve bilimsel muhakemenin nasıl yapıldığını anlamasının gerekliliği son yüzyılda vurgulanmaktadır (Schen, 2007). Lawson (1999) da bilimin doğasını anlamanın temeline
11
“eğer…..ve……öyleyse……bu nedenle’’ şeklinde kurulan bilimsel muhakemeyi koymaktadır. Eğer öğrencilere bilimin doğası öğretilmek isteniyorsa, bilim insanlarının deneyimleri ancak zihinsel süreçlerinin de öğretilmesi ile yaşatılabilir. Temel bilimsel muhakeme kalıplarının açıklanması, bilimsel sorulara cevap bulmak için kalıbın nasıl kullanılacağının gösterilmesi, gözlenebilen ve gözlenemeyen bağlamların öğretilmesinde bilimsel muhakeme kalıplarının kullanılması bilimin doğasının daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır.
Tekeli (2009)’ye göre bilimsel muhakeme kalıplarının gelişmesi aşamalı bir şekilde olmaktadır. “Eğer…..ve……öyleyse……bu nedenle’’ kalıbı öncelikle duyusal-motor bağlamlarda, daha sonra kategorisel ve hipotetik bağlamlarda, en son teorik bağlamlarda uygulanabilir. “Eğer…….ve…….öyleyse………bu nedenle’’ kalıbı uygulanırken;
Öğrencilerin zihinsel gelişiminin hangi aşamada olduğu bilinmelidir.
Öğretim etkinlikleri, öğrencilerin muhakeme becerileri açısından zihinsel yapıları farkında olunarak hazırlanmalıdır.
Öğretim bağlamları, öğrenci becerileri ile doğru bir şekilde ilişkilendirilmelidir. Öğrencilerin bilimin doğasını ve bilimsel içeriği anlaması için en uygun yollardan biri onların bilim adamlarının sosyo-kültürel bağlamlarına benzer eğitimsel bağlamlarda bilimsel argümantasyon ve muhakeme sürecini mümkün olduğu kadar çok yaşamalarıdır (Köseoğlu, Tümay ve Üstün, 2010).
Bilimsel muhakeme, yani kanıta dayalı muhakeme bilimsel bilgi üretiminin kalbidir. Bu yöntem kanıtların toplandığı ve analiz edildiği ve kavramlar ve teoriler arasındaki bağlantıların kurulduğu bir yöntemdir. Başka bir deyişle, bilimsel muhakeme kanıt-temelli muhakeme yoluyla bilimsel bilgi üretme sürecidir (Schen, 2007). Bilimsel muhakeme becerilerini kazanmış öğrenciler ise yeni zihinsel açılımlarla bir bilinç sıçraması yaşarlar. Bu yaşantı onlara, kendilerini bir araştırmadan diğerine sürükleyecek yeni ufuklar açar (Dökme, 2004).
Bilişsel gelişimle ilgili araştırmasında Piaget, zihinsel gelişimi bebeklikten yetişkinliğe dört aşamada sınıflandırmıştır. Bu aşamalar kişilerin edindiği ve olgunlaştıkça önceki tecrübeleri ve işlemleriyle bütünleştirdiği bilişsel yapılar ve işlemlerle tanımlanır. Fen eğitimi açısından sıklıkla "muhakeme desenleri" ya da "muhakeme yetenekleri" olarak ele alınırlar (Karplus’tan aktaran Schen, 2007).
12
Piaget’in sınıflandırmasındaki son iki aşama, somut işlemler ve soyut işlemler, ileri muhakeme becerilerinin gelişmeye başladığı aşamalar olmaları bakımından bilimsel muhakemeyle ilişkilidir. Somut işlemler dönemindeki bireyler somut deneyimlere bağımlıdır ve bu tecrübelere dayanan hipotezler geliştiremezler. Hipotezler üretebilen ve test edebilen bireyler, soyut işlemler döneminde düşünmeye ulaşmıştır. Bu muhakeme düzeyinin kazanımı tüm bireyler için ya da tüm konu alanlarında ortaya çıkmayabilir (Piaget, 1972) ama bu fende son derece önemlidir (Schen, 2007).
Soyut işlemler döneminde sahip olunması beklenen muhakeme becerileri kişilerde bulunması beklenen ve geliştirilmesi gereken tüm becerileri içine alan bilimsel düşünme becerileridir. Çünkü bilimsel düşünme birleştirici düşünme, göreceli düşünme, üst düzey akıl yürütme, neden-sonuç ilişkisi kurma, hipotez kurma, test etme, çıkarımda bulunma, problem çözme, muhakeme kurma becerileri gibi birçok beceriyi gerektirir (Budak, 2011). Kişilerin bilimsel düşünme becerisi beş bilişsel aktiviteye bağlıdır. Bunlar Lawson tarafından 1985 yılında şöyle tanımlanmıştır:
Kombinasyonel düşünme: Belirsiz olsa bile olası bütün teorik veya deneysel ilişkileri sistematik bir şekilde göz önüne alma becerisidir. Soyut işlem sürecinde öğrencilerin bir problemi çözebilmek için problemle ilgili mümkün olan tüm faktörleri veya kombinasyonları kullanabilme yeteneğini geliştirme becerisidir.
Orantısal düşünme: Değişkenler arasındaki ilişkileri karşılaştırmada kullanılan bilişsel süreç becerisidir. Öğrenciler olaydaki değişkenlerin oran ve boyutlarını belirleyebilmelidir. Değişkenleri belirleme ve kontrol etme: Hipotez, olay veya kavramın test edilmesinde durumun sürekliliğini etkileyen bağımlı ve bağımsız etkenlerin belirlenerek tanımlama ve kontrol altına alınmasını içeren süreçtir.
Olasılıklı düşünme: Bir olayın veya hipotezin başlangıcından sonuç evresine kadar bütün aşamalarda mümkün olan her türlü olasılıkları düşünmedir.
Korelasyonel düşünme: Değişen bir nesnenin başka bir değişken nesne ile ilişkilendirilmesi sürecidir. Öğrenciler neden sonuç ilişkileri arasında inceleme ve yorumlama yeteneği kazanır.
Çepni (2008, s.42-47)’ye göre ise; en üst düzey bilişsel gelişim dönemi olan soyut işlemler dönemi 11 yaş ve sonrasını kapsar. Bu dönemde bireyde ayırt etme, değişkenleri belirleme ve kontrol etme, hayal kurma, soyut kavramları algılayabilme gibi beceriler gelişir. Bu
13
dönemdeki bireylerde Piaget’in öğrenme kuramına göre, soyut işlemler dönemine gelmiş bir bireyin bilişsel olarak gerçekleşen altı işlemi şöyle verilmektedir:
Hipotetik Düşünme: Bir problemi çözmek için oluşturulan geçici çözüm yolu niteliğindeki bilgilere hipotez denir. Hipotetik düşünme ise günlük hayatta ve eğitim –öğretimde karşılaşılan bir sorunu çözmek için olası çözüm yolları geliştirip, bunları belirli düzene göre yapmayı sağlayan düşünme sürecidir. Eğer …… ve ….. olursa …. olur şeklinde genel bir cümle yapısıyla ifade edilir.
Değişkenleri Belirleme ve Kontrol Etme: Gözlemlenen bir olayı etkileyebilecek faktörlere değişken adı verilir. Bu süreç; hipotez, olay veya kavramın test edilmesinde durumun sürekliliğini etkileyen bağımlı ve bağımsız etkenlerin belirlenmesi, tanımlanması ve kontrol altına alınmasını içerir. Değişkenler bağımlı, bağımsız, kontrol edilebilir ya da kontrol edilemez şeklinde alt gruba ayrılabilir. Orantısal Düşünme: Değişkenler arası oranın anlaşılabilmesi ve ilişkilerin karşılaştırılmasında kullanılan bilişsel süreç becerisidir. Bu beceri, herhangi bir olayı etkileyen değişkenler arasında ne tür bir oranın olduğunu algılayabilme ile ilgilidir. Değişkenler arasında doğru ya da ters orantı olabilir. Yani birindeki artış diğerindeki azalmaya, birindeki azalma diğerindeki artışa yol açabilir.
Olasılıklı Düşünme: Bir olayın ya da hipotezin başlangıcından sonuç evresine kadar olan bütün aşamalarda mümkün olan her türlü olasılıkları düşünebilme yeteneğidir. Olasılıklı düşünmede karşılaşabilecek olasılıklar yüzdeliklerle ifade edilir. Karşılaşılması muhtemel olaylar vardır, kesinlikten söz edilemez.
Kombinasyonel Düşünme: Tanımlanmamış olsa bile olası bütün teorik veya deneysel ilişkileri sistematik bir şekilde göz önüne alan bilişsel beceridir. Bu beceri bir olayın, bir deneyin veya kuramsal bir modelin mümkün olabilecek tüm yönlerinin düşünülmesi şeklinde gerçekleşir. Örneğin, bir para havaya atıldığında oluşabilecek yazı ve tura şeklinde iki kombinasyon vardır. Kombinasyonel düşünmede kesinlik vardır. Karşılaşacak durumlar belli olduğu için kesinliği daha fazladır.
Korelasyonel Düşünme: Değişken bir nesnenin bir başka değişken nesne ile ilişkilendirilmesidir. Araştırılan olay veya durumlar arasında ne tür ilişkilerin, bağlantıların olduğunun veya olmadığının düşünülmesi şeklinde yürüyen bir süreçtir. Korelasyonun olması için iki değişkene ihtiyaç vardır. Bunlar arasında herhangi bir
14
ilişki yoksa korelasyon sıfırdır. İki değişkenin pozitif ya da negatif korelasyonu neden-sonuç arasındaki durumu gösterir.