Biyomimikri tasarım görevi öğrenme modülünün geliştirilmesi

Canlılar dünyası ünitesi bütünleşik STEM eğitimi yaklaşımına göre tasarlanırken biyomimikri mühendislik bağlamı olarak kullanılmıştır.

Biyomimikri terimi “insan yaşamını iyileştirmek için doğayı kullanan veya taklit eden yaratıcı bir teknoloji biçimi” olarak tanımlanmaktadır (Hwang ve diğerleri, 2015, s.5701). Benyus (2002) biyomimikriyi “doğanın modellerini inceleyen ve daha sonra bu tasarım ve süreçlerden taklit eden veya bunlardan ilham alan yeni bir bilim” (s.0), olarak tanımlanmaktadır. Başka bir deyişle, biyomimikri bir yaklaşım olarak “doğanın zamanla test edilmiş kalıplarını ve stratejilerini taklit ederek insan sorunlarına sürdürülebilir çözümler arar” (Biomimicry Institute, 2010). STEM eğitiminde biyomimikri öğretmek, doğayı bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik ile kesişerek bir bağlam sağlayabilir (Gencer, Doğan, Bilen ve Can, 2019). Ayrıca canlılara ilişkin yapılar canlıların sınıflandırılmasının gerekçesini oluşturmaktadır. Ancak ortaokul fen bilimleri dersi programında (MEB, 2018a) yapı ve fonksiyon ilişkisine vurgu yapılmamıştır. Bu nedenle uzman görüşleri doğrultusunda canlılar dünyası ünitesi konu içeriğine yapı-fonksiyon ilişkisi dahil edilmiştir. Böylece biyomimikri, geliştirilen modül için bir mühendislik bağlamı sağlarken, canlılara ilişkin yapı ve fonksiyon ilişkisini kullanmak, canlıların sınıflandırılmasına ve bu yapıların özelliklerini kullanarak insanların bir problemini çözmeyi amaçlayan mühendislik tasarım görevi için ünitenin büyük fikri olarak belirlenmiştir.

Canlılar dünyası ünitesine ilişkin olarak öğrenme modüllerinin geliştirilmesi bölümünde açıklanan basamaklar kullanılmış, bu sürece ilişkin yapılan çalışmalar ve izlenen yol aşağıda sunulmuştur.

1.Arzu edilen öğrenme çıktılarının belirlenmesi: Araştırma kapsamında bütünleşik STEM eğitimi tasarım ilkeleri doğrultusunda arzu edilen öğrenme çıktıları Tablo.3.7’de sunulmuştur. Arzu edilen öğrenme çıktıları öğretim programları (MEB, 2018a; 2018b; 2018c) doğrultusunda hazırlanmış, uzman görüşü doğrultusunda canlılara ilişkin yapı ve fonksiyon ilişkisi içeriğe dahil edilmiştir.

Tablo 3.7. Biyomimikri Tasarım Görevi Arzu Edilen Çıktıların Belirlenmesi

Arzu Edilen Öğrenme

Çıktıları Açıklama

İçerik (Ünite/konu) Canlılar Dünyası Ünitesi/ Canlıların sınıflandırılması İçerik Standartları

/Kazanımlar

Fen bilimleri dersi öğretim programı (MEB, 2018a)

Alana Özgü Amaçlar

Astronomi, biyoloji, fizik, kimya, yer ve çevre bilimleri ile fen ve mühendislik uygulamaları hakkında temel bilgiler kazandırmak,

Fen bilimleri ile ilgili kariyer bilinci ve girişimcilik becerilerini geliştirmek,

Günlük yaşam sorunlarına ilişkin sorumluluk alınmasını ve bu sorunları çözmede fen bilimlerine ilişkin bilgi, bilimsel süreç becerileri ve diğer yaşam becerilerinin kullanılmasını sağlamak,

Bilim insanlarınca bilimsel bilginin nasıl oluşturulduğunu, oluşturulan bu bilginin geçtiği süreçleri ve yeni araştırmalarda nasıl kullanıldığını anlamaya yardımcı olmak,

Kazanımlar

F.5.2.1.1. Canlılara örnekler vererek benzerlik ve farklılıklarına göre sınıflandırır. Matematik dersi öğretim

programı (MEB, 2018b)

M.5.1.2.1. En çok beş basamaklı doğal sayılarla toplama ve çıkarma işlemi yapar. M.5.3.1.1. Veri toplamayı gerektiren araştırma soruları oluşturur.

M.5.3.1.2. Araştırma sorularına ilişkin verileri toplar, sıklık tablosu ve sütun grafiğiyle gösterir.

Teknoloji ve Tasarım/ Mühendislik

Teknoloji ve tasarım dersi öğretim programı (MEB,2018c)

TT. 7. D. 1. 1. Tasarım problemini söyler. TT. 7. D. 1. 3. Tasarım planı hazırlar.

TT. 7. D. 1. 4. Tasarımın modelini veya prototipini oluşturur. TT. 7. D. 1. 5. Tasarımını belirlenen kriterlere göre değerlendirir.

TT. 7. D. 1. 6. Tasarladığı ürünü değerlendirme sonuçlarına göre yeniden yapılandırır. TT. 7. D. 2. 1. Sergileyeceği ürün veya ürünlerini sunar.

İçerik Standartları Bütünleşik STEM amaçları

Disiplinler arasında bağlantı yapabilme Öğrenilecek bilgilerin

(içeriğin belirlenmesi) Konu / Kavramlar (MEB, 2018a)

Canlıların benzerlik ve farklılıkları, mikroskobik canlılar, mantarlar, bitkiler, hayvanlar, mikroskop, hijyen, güvenlik tedbirleri.

Gerekli- Temel sorular Canlıların sahip olduğu yapılar ve bu yapılara ilişkin fonksiyonlar onların davranışlarını nasıl belirler?

Canlılara ilişkin yapı ve bu yapıların fonksiyonları onların sınıflandırılmasında ne şekilde kullanılır?

Mühendisler canlılara ilişkin yapılar ve bu yapıların fonksiyonları insanlığa ilişkin sorunları nasıl çözebilir?

Bilim insanları nasıl araştırma yaparlar?

Anahtar Bilgi ve Beceriler Öğrencilerin önceki bilgilerin belirlenmesi, yeni öğrenecekleri konu ile bağlantı yapılması: Canlıların ortak özellikleri ile canlıların sınıflandırılması

Öğrencilerin bilmesi gerekenler

Anahtar kavramlara ait bilgiler: yapı-fonksiyon-sınıflama (hayvanlar, bitkiler, mantarlar, mikroskobik canlılar, omurgalı-omurgasız canlılar, çiçekli-çiçeksiz bitkiler, memeliler, balıklar, kuşlar, sürüngenler, iki yaşamlılar(kurbağalar)

Öğrencilerin anlaması gerekenler

Canlının sahip olduğu yapılar ve bu yapıların fonksiyonları onların davranışını belirler (ör. gaga yapısı-beslenmesini belirler)

Canlıların sınıflandırılmasındaki ortak ya da ayırt edici özelliği belirleme. Canlıların sınıflandırılmasının gerekçesi.

Bilimsel araştırmanın özellikleri, bilim insanlarının çalışmaları

Mühendislik tasarım döngüsü (her basamağa ait özellik), kriter-kısıtlamalar, model, prototip ve mühendislerin çalışmaları.

Verileri analiz eder ve sonuçları sütün grafiği ile gösterir

Bilimsel çalışmalarda elde edilen veriler matematiksel gösterim şekilleriyle açıklanabilir.

Fen bilimleri dersi alana özgü beceriler

a. Bilimsel Süreç becerileri b Yaşam Becerileri

c. Mühendislik ve Girişimcilik becerileri

STEM kariyer bilinci

-Biyoteknoloji mühendisliği, Biyolog

21.yy. becerileri

2. Kabul edilebilir kanıtların tanımlanması (değerlendirme): Biyomimikri tasarım görevi arzu edilen çıktıların belirlenmesinden sonra belirlenen çıktıların nasıl değerlendirileceğine ilişkin kabul edilebilir kanıtların neler olması gerektiğine karar verilmiştir. Bütünleşik STEM eğitimi tasarım ilkeleri değerlendirmeye yönelik kriterler doğrultusunda bir önceki aşamada belirlenen arzu edilen çıktıların değerlendirilmesi için kullanılacak veri toplama araçları belirlenerek Tablo 3.8’de sunulmuştur.

Tablo 3.8. Kabul Edilebilir Kanıtların Belirlenmesi

Ölçme aracı Açıklama

Canlılar ve yaşam ünitesi eleştirel düşünme becerileri başarı testi CDED-Testi

İki aşamalı test ile eleştirel düşünme becerileri ve akademik başarının ölçülmesini amaçlamaktadır.

Bununla birlikte öğrencilerin kavram yanılgıları iki aşamalı test yoluyla tespit edilebilir.

Öğrencilerin aldıkları puanlar ölçüt olarak alınır. Küçük sınıf içi sözlü

değerlendirmeler.

Uygulamalardan sonra konunun önemli noktalar hakkında öğrencilerin görüşleri sorulur. Kanıta dayalı açıklamalar istenir

Öğretmen için süreç içerisinde eksik yanların belirlenmesini amaçlamaktadır. Öğrenciye puan verilmez.

Çalışma kağıtlarının

değerlendirilmesi Öğrencilerin öğrenme modülünde yer alan çalışma kağıtları değerlendirilirken açık cevap verilmez. Öğrencinin doğru cevabı kendisinin bulması ve farklı açılardan bakış açısı kazandırma ve düşünmenin geliştirilmesi esastır.

Akran değerlendirmesi Geliştirilen rubrikler yoluyla belirtilen kriterlere göre öğrenciler

yaptıkları çalışmaları hem süreç içerisinde hem de sürecin sonunda değerlendirme olanağı bulurlar.

Sunumların değerlendirilmesi- iletişim becerileri Ürünlerin değerlendirilmesi- yaratıcılık becerileri

Yansıtıcı açık uçlu sorular Öğrenme modülü sonunda öğrencilerin süreci değerlendireceği yansıtıcı

sorular yoluyla, takım çalışması becerileri, karşılaştıkları zorluklar ve problemlere nasıl çözüm bulduklarını anlamak amacı taşımaktadır. Öğrenme modülleri (portfolyo

değerlendirmesi) Mühendislik tasarım sürecine ilişkin becerilerin ölçülmesi. Geliştirilen rubrik ile öğrencilerin mühendislik tasarım görevi süreci boyunca yaptıkları tüm çalışmalar değerlendirilir ve öğrencilere dönüt verilir.

3. Öğrenme deneyimleri ve öğretimin planlanması

a) Öğrencilerin ilgisini çekecek, bilimsel sorgulamaya olanak tanıyacak aynı zamanda diğer STEM disiplinleriyle bağlantı kurmayı sağlayacak mühendislik tasarım görevinin tanımlanması: Geliştirilen öğrenme modülünün temel amacı /büyük fikri doğrultusunda (canlıların sınıflandırılması ve yapı fonksiyon ilişkisi) mühendislik tasarım görevi belirlenmiştir. Biyomimikri bir yaklaşım olarak “doğanın zamanla test edilmiş kalıplarını ve stratejilerini taklit ederek insan sorunlarına sürdürülebilir çözümler arar” (Biomimicry Institute, 2010). Biyomimikri hem fen bilimleri dersinde canlıların sahip oldukları yapı, fonksiyon ve davranış ilişkisine dayanarak canlıların sınıflandırılması için hem de mühendislik tasarımı yoluyla insanlığa it problemleri çözmenin bir yolu olarak oldukça

elverişli fırsatlar sunmaktadır. Bununla birlikte diğer STEM disiplinleri ve STEM disiplinleri dışında kalan görsel sanatlar, tarih gibi diğer disiplinlerin de anlamlı bir şekilde entegrasyonuna olanak sağlar. Sayılan fırsatları sunması nedeniyle biyomimikri tasarım görevi seçilerek öğrencileri mühendislik tasarımı zorlukları içerisine dahil etmeyi amaçlayan bir senaryo araştırmacı tarafından yazılarak uzman görüşüne sunulmuş, dil uzmanı iki Türkçe öğretmeni tarafından incelenerek gerekli düzeltmeler sonrasında son hali verilmiştir.

b. Arzu edilen öğrenme çıktılarına yönelik eğitim sürecinin planlanması: Bu süreçte büyük tasarım görevini gerçekleştirmek aynı zamanda öğrenme ünitesinin büyük fikri olan canlıların yapı ve fonksiyon ilişkisinin anlaşılması ve canlıların sınıflandırılmasına ilişkin mini deneyler ve aktiviteler araştırmacı tarafından hazırlanarak bir alan uzmanı ve iki dil uzmanının görüşü alınarak son hali verilmiştir.

c. Öğrencilerin çeşitli kaynaklardan araştırma yapmalarına imkân verecek bilgi kaynaklarının belirlenmesi (kitaplar, internet erişimi vb.): Öğrencilerin uygulama süresince internet erişimi olan akıllı telefonları ve tabletleri kullanmalarına izin verilmiş olup ayrıca öğretmen tarafından her grup için internet erişimi olan toplam 6 adet diz üstü bilgisayar takımların kullanımı için verilmiştir. Ayrıca TÜBİTAK ilk okuma serisi kitapları (toplam 40 adet) uygulanacak etkinlik için dağıtılmış, öğrencilerin birbirleriyle değişimi sağlanmıştır.

d. Tüm sürecin gözden geçirilerek arzu edilen öğrenme çıktıları, kabul edilebilir kanıtlar (değerlendirme) ve öğrenme deneyimleri ve öğretimin planlanması yapılmıştır.