Bütün öğrenim seviyelerindeki öğrencilerin, öğretmenlerin veya öğretmen adaylarının bilimin doğası hakkında sahip oldukları kavramları geliştirmek için uygulanan yaklaşımları; (a) tarihsel yaklaşım, (b) dolaylı yaklaşım, (c) doğrudan- yansıtıcı yaklaşım olmak üzere üç bölümde incelemek mümkündür.
1.7.1 Tarihsel yaklaşım
Tarihsel yaklaşım, bilim tarihi ile fen öğretimini birleştirmenin öğrencilerin bilimin doğası hakkında sahip oldukları görüşleri kuvvetlendirebileceğini ileri sürmektedir (Donovan-White, 2006). Bilim tarihinin okutulması ya da öğretilmesi ile öğrencilerin, bilimin geçmişten bugüne geçirdiği süreci tanıyarak, günümüzde ve gelecekte nasıl bir durumda olacağı, bireyleri nasıl etkileyeceği konusunda bilgi sahibi olmaları sağlanacaktır. Ayrıca bilim insanlarının karakteristik özelliklerini, neler yaşadıklarını anladıklarında, onlar hakkındaki ön yargıları ve yanlış düşünceleri azalacaktır. Bu yaklaşımda öğrencilerin bilimin doğasını öğrenebilmeleri için, bilim insanlarının hangi şartlarda nasıl bilim yaptıklarıyla ilgili örnek olayların sınıf ortamında tartışması yapılır. Bilim insanlarının kişisel özellikleri, çalışma ortamı, neden ilgili alanda çalıştığı, çalışmasını yaptığı toplumun özellikleri gibi özellikleri içeren yazılı dökümanlar sınıfta okunarak tartışmaya açılır. Bu şekilde öğrencilerin hem bilimi hem de bilimin gelişimini yakından incelemeleri teşvik edilir. Bu yolla öğrencilerin bilimin sürekli bir değişim ve gelişim içinde olduğunu, bilimde mutlak doğrulardan bahsedilemeyeceği, toplumun bilim ve bilim insanları üzerinde etkili olduğu vs. unsurları açıkça kavramaları beklenir (Ayvacı, 2007).
Solomon ve diğ., (1992) tarafından yürütülen ve tarihsel yaklaşımın kullanıldığı bir çalışmada, fenin bilim tarihi boyunca öğrenilmesinin öğrencilerin hem bilimsel fikirlerin kesin olmayan doğası hakkındaki görüşlerini hem de bu fikirlerin geliştirildikleri sosyal ve kültürel bağlamlarla ilişkisini etkileyebileceği ortaya koyulmuştur. Solomon ve meslektaşlarının yaptığı bu çalışmada, yaşları 11 ile 14 arasında değişen 94 öğrenci, tarihsel boyutu olan ve içinde bilimsel teorilerin gelişimini keşfettikleri fenle ilgili altı üniteyi incelemiştir. Bu üniteler kapsamında öğrenciler bazı bilim insanlarının çalışmalarından sonra kurdukları modellerle ilgili basit deneyler tasarlamıştır. Bu çalışma sonucunda, katılımcıların bilim insanı imajları ve bilim insanlarının neden farklı teorilere sahip olduklarıyla ilgili
görüşlerinde bir farklılık olmamıştır. Bu çalışmadan sonra, öğrencilerin çoğunluğu, deneylerin amacının buluş yapmaktan çok açıklama üretmek olduğuna, bilim insanlarının bir deney tasarladığında ne beklediklerini bildiğine ve teorilerin gerçeklerle aynı olmadığına inanmaya başlamıştır. Buna rağmen, araştırmacılar ortaya konulan gelişmelerin katılımcı öğretmenlerin isteğine ve öğrencilerine sağladığı ekstra sınıf yardımıyla ilgili yan etkiye bağlı olabileceğini ileri sürmüşlerdir. Bununla birlikte, tarihsel bağlamlarda katılımcıların görüşlerinden hoşnut olmadıklarını açıklamışlardır. Çünkü öğrenciler geçmiş fikirlere empati göstermemiş ve eski teorileri yanlış bilgi çeşitleri olarak reddetmiştir. Birçok öğrenci, belli bir bilim insanı rolünü oynamanın, özellikle de onun yanlış olduğunu bildiklerinde çok zor olduğunu söylemiştir. Öğrenciler, bilim insanlarını belli fikirleri geliştirmeye ve kararlar vermeye yönelten sosyal durumlara ve çağdaş düşüncelere değer vermekte başarısız olmuştur.
Tarihsel yaklaşımın öğrencilerin bilimin doğası kavramları üzerindeki etkinliğini destekleyen yeterli veri yoktur. Bilim tarihi kursunun (HOS) öğrencilerin bilimin doğasını anlamaları üzerindeki etkisinin değerlendirildiği Abd-El-Khalick (2000) ile tarihsel yaklaşımın kullanıldığı Irwin (2000) tarafından yürütülen çalışmalarda tarihsel yaklaşımın etkili olmadığını ileri süren çelişkili ifadeler yer almaktadır. Irwin (2000) yapmış olduğu çalışmada, öğrencilerin görüşlerinde olumlu değişimler olduğunu belirtirken, Abd-El-Khalik (2000), tarihsel yaklaşımın öğrencilerin bilimin doğası ile ilgili görüşleri üzerinde başarısız olduğunu belirtmiştir.
1.7.2 Dolaylı yaklaşım
Dolaylı yaklaşım, araştırmaya dayalı etkinliklerin ve bilimsel süreç becerilerine dayalı bir öğretimin, öğrencilerin bilimin doğasını anlamalarında etkili olduğunu savunur. Bu yaklaşım, öğrencilerin bilimle uğraşarak bilimin doğasını anlayacaklarını ileri sürer (Küçük,2006). Fakat çalışmalar sonucunda, dolaylı yaklaşımın öğrencilerin bilimin doğası hakkındaki görüşlerini geliştirmede çok fazla etkili olmadığı ortaya çıkmıştır.
Tamir (1972), BSCS Yellow Version programı ile geleneksel fen programının, öğrenenlerin bilimin doğası görüşleri üzerindeki etkisini karşılaştırmıştır. Örneklemini 44 okuldan seçilmiş 3500 öğrenci oluşturmuştur. Farklı iki programa
katılan öğrencilerin, bilimin doğası ile ilgili görüşlerinde anlamlı farklılıklar bulunamamıştır.
Hind, Leach ve Ryder (2001), öğretim materyallerinin tasarlandığı fen kursunun, öğrencilerin bilimin doğası ile ilgili yeterli görüşler kazanmalarında etkili olmadığını belirtmiştir.
Khishfe ve Abd-El-Khalick (2002), altıncı sınıf öğrencilerinin bilimin doğasını anlamaları üzerinde, doğrudan-yansıtıcı yaklaşım ile dolaylı yaklaşımın etkisini araştırmıştır. Öğretimden sonra, dolaylı öğretim yapılan gruptaki katılımcıların görüşlerinin öğretimden önceki görüşlerle karşılaştırıldığında dikkati çeken bir değişim ortaya çıkmazken, doğrudan öğretim yapılan gruptaki katılımcıların bilimin doğasının incelenen unsurları hakkında daha yeterli bilgilere sahip oldukları tespit edilmiştir.
Dolaylı yaklaşımın etkili olmadığını söyleyen araştırmalara rağmen, dolaylı yaklaşım hâlâ destek bulmaktadır. Bu yaklaşımı savunanlar, araştırma etkinliklerine katılmanın otomatik olarak öğrencilerin bilimin doğasını anlamalarını geliştireceğine inanmaktadır (McComas, 1993; Hammrich, 1998; Bianchini ve Colburn, 2000). Bianchini ve Colburn (2000), yaptıkları bir çalışmada dolaylı yaklaşımı kullanmıştır. Bianchini ve Colburn (2000), öğretmen adaylarının bilimin doğası kavramları üzerindeki etkisini incelemiştir. Bu kurs boyunca, öğretmen adayları araştırma projelerine katılmıştır. Çalışma sonuçları, bilimin doğasını öğretmen adaylarına anlaşılabilir bir şekilde öğretmenin zor olduğunu ortaya koymuştur.
Bilimin doğasıyla ilgili öğrencilerin düşüncelerini kuvvetlendirmede dolaylı yaklaşımın başarısız olmasının, bu yaklaşımın altında yatan varsayımdan kaynaklandığı belirtilmektedir (Khishfe ve Abd-El-Khalick, 2002). Bu varsayım; “bilimle ilgili araştırma etkinliklerine veya bilimsel süreç becerilerine dayalı etkinliklere katılan öğrencilerin, bilimin doğası hakkındaki doğru kavramları bir yan ürün ve otomatik olarak kazanacaklarını” ileri sürmektedir (Abd-El-Khalick ve Lederman, 2000).
1.7.3 Doğrudan-yansıtıcı yaklaşım
Doğrudan-yansıtıcı yaklaşımın bilimin doğasının öğretiminde dolaylı yaklaşımdan daha faydalı olabileceğini ileri süren Abd-El-Khalick ve Lederman’a (2000) göre; bilimin doğasının anlaşılabilmesi için, bilimin doğasının öğretimi “duyuşsal” hedef
olarak değil, “bilişsel öğrenme hedefi” olarak dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, bilimin doğasının farklı unsurları, öğrencilere doğrudan öğretilmelidir. Buradaki “doğrudan öğretim” kelimesi, didaktik öğretim demek değildir (Khishfe ve Abd-El- Khalick, 2002). Doğrudan öğretim ile kastedilen, bilimin doğasının bir yan ürün olarak öğrenilmesini beklemek yerine, bilimin doğası özelliklerinin etkinlikler sırasında veya etkinliklerden sonra yapılacak tartışmalarla doğrudan öğretilmesi gerektiğidir.
Doğrudan-yansıtıcı yaklaşımın kullanıldığı etkinliklerde, öğrencilerin istenilen bilimin doğası özelliğini anlayabilmeleri için tartışma fırsatı oluşturulur ve öğrencilerin kendi fikirlerini yansıtabilmeleri için zaman tanınır. Sonrasında ise vurgulanmak istenen bilimin doğası özellikleri açıkça ve doğrudan ifade edilir. Böylece, etkinlikteki süreçler anlam kazanır ve yaşanılan süreçlerle, bilimin doğası özellikleri arasında bilişsel bağlar kurulabilir. Ayrıca, doğrudan-yansıtıcı yaklaşım; bütün sınıfın katılacağı tartışma ortamlarını (Bianchini ve Culborn, 2000), küçük gruplar halinde yürütülecek bilgi alışverişini sağlayan tartışma ortamlarını (Hammrich, 1998), bir veya birden fazla bilimin doğası özelliğini öğretmek için tasarlanan bilimsel etkinlikleri (Lederman ve Abd-El-Khalick, 1998) ve yine bilimin doğası özellikleri için tasarlanmış yazma veya değerlendirme etkinliklerini (Abd-El- Khalick ve Akerson, 2004) içerir.
Öğretmenlerin bilimin doğası görüşlerini desteklemek için yapılan bazı çalışmalarda, doğrudan-yansıtıcı yaklaşım kullanılmıştır (Abd-El-Khalick, 2001; Abd-El-Khalick ve diğ., 1998; Akerson ve diğ., 2000). Bu çalışmalarda, öğretmenlere ilk olarak bilimin doğasının belli unsurları doğrudan tanıtılmış ve sonra kendilerine çoklu yapılandırılmış fırsatlar sunulmuştur. Bunun amacı; katıldıkları fen-merkezli etkinlikler bağlamında, bunlar üzerinde veya bilimin doğasının temel unsurlarını öğrenmelerine yardım etmek ve tutarlı bilimin doğası kavramlarını geliştirmeleri için fen konu alanı hakkında yansıtmalarda bulunmalarını sağlamaktır (Khishfe ve Abd- El-Khalick, 2002).
Öğrencilerin, öğretmenlerin ve öğretmen adaylarının bilimin doğası ile ilgili anlayışlarını geliştirmek için kullanılan üç yaklaşımın da yararlı yönleri vardır (Abd- El-Khalick ve Lederman , 2000; Schwartz ve diğ., 2004). Ancak, bilimin doğasının farklı yaklaşımlarla öğretilmesini içeren araştırmalardan elde edilen veriler, doğrudan-yansıtıcı yaklaşımın öğrencilerin, öğretmenlerin ve öğretmen adaylarının
bilimin doğasıyla ilgili kavramlarını geliştirmekte daha başarılı olabileceği sonucunu ortaya koymaktadır (Abd-El-Khalick ve Lederman, 2000; Khishfe ve Abd-El- Khalick, 2002).