Biyomimikri tasarım görevine ilişkin veri toplama süreci

eğitimi yaklaşımıyla tasarlanan canlılar dünyası ünitesi araştırmada birinci döngü olarak 12 Şubat 2019-14 Mart 2019 tarihleri arasında toplam 5 hafta 28 ders saati uygulanmıştır. 05.03. 2019 tarihinde öğretmenin görevli olmasından dolayı ders yapılmamıştır.

Mühendislik tasarım temelli öğrenme modülü öğrencilere her ders öncesinde dağıtılarak ders sonrasında toplanmıştır. CDED-Testi ders dışında ön-test olarak uygulanmıştır. Biyomimetik tasarım görevine ilişkin süreç araştırmada kullanılan mühendislik tasarım döngüsü basamakları doğrultusunda aşağıda sunulmuştur.

1. Adım, ihtiyacın ya da problemin tanımlanması (12.02.2019, 2 ders saati): Çalışmanın birinci haftasında canlılar dünyası ünitesi biyomimikri mühendislik tasarım temelli öğrenme modülü çalışma kağıtları öğrencilere dağıtılarak tasarım görevi tanıtılmıştır. Bu adımda öğrencilerden senaryoda verilen büyük tasarım görevini tanımlamaları, kriter ve kısıtlamaları ayırt etmeleri beklenmiştir. Bununla birlikte okuma ve anlama becerilerini geliştirmeleri açısından öğretmen tarafından gerekli açıklamalar yapılmalıdır. Ayrıca öğrencilerin ön öğrenmeleri, büyük tasarım görevini gerçekleştirmek için Mühendislik tasarım görevi açıklanarak mühendislik döngüsü, kısıtlama, kriterler, model, prototip kavramları açıklanmıştır. Daha sonra öğrencilerle canlıların ortak özellikleri hakkında sınıf içi tartışma yürütülmüş, tasarım görevinin tanımlanmasına ilişkin Çalışma kâğıdı-1 (Ek-3) uygulanmıştır.

2. Adım, ihtiyacın ya da problemin araştırılması (13.02.2019-07.03.2019): 13.02.2019 (2 ders saati) tarihinde öğrencilerle birlikte kısa bir doğa gezisine çıkılarak bitkiler, hayvanlar ve mantarlara ait ortak ve farklı özellikleri gözlemlerine dayalı olarak ifade etmeleri beklenmiştir. Doğa gezisi sırasında gözlemlediği canlıları öğrenme modülünde yer alan Etkinlik-1’de (Ek-3) gösterildiği şekilde sınıflanmaları ve bu sınıflamanın gerekçesini açıklamaları istenmiştir. Canlıların sınıflandırılmasına ilişkin bilimsel bilgi ders kitabı ve çevrim içi kaynaklardan araştırılarak sınıfta paylaşılmış sonrasında canlıların sınıflandırılmasına ilişkin tarihçeye ilişkin Etkinlik-2 (Ek-3) öğrencilerce tamamlanmıştır. Öğrenciler çalışmalarını takım üyeleriyle paylaşarak, takımların ortak çalışması sınıfla paylaşılmıştır.

14.02.2019 (2 ders saati) tarihinde sınıfa getirilen omurgasız canlı örneklerini ve araştırmacı tarafından hazırlanan hayvan kartları incelenerek eklemli bacak, dokunaç, anten vb. özelliklerin neler olduğu açıklanarak yapı- fonksiyon ilişkisine yönelik öğrenciler gözlemlerine dayalı olarak çıkarımlarını sınıfla paylaşmıştır. Sonrasında canlılara ilişkin yapıların yer aldığı Etkinlik-3 tamamlanmıştır. Öğrenciler aynı etkinlikte yer alan canlıların sınıflandırılmasına ilişkin tayin anahtarını Çalışma Kâğıdı-2 (Ek-3) kullanarak canlıların sınıflandırılmasında canlılara ait yapıların nasıl kullanıldığını keşfetmeleri beklenmiştir.

19.02.2019 (2 ders saati) tarihinde öğretmen hazırladığı hayvan kartlarını sınıfa getirerek takımlara dağıtmıştır. Omurgalı canlılara ait hayvan kartları incelenerek Etkinlik- 4 uygulanmıştır. Bu aşamada öğrencilerin sınıflandırmaya ilişkin bilgiyi aynı etkinlikte yer alan tayin anahtarını kullanarak fark etmelerine çalışılmıştır. Yine bu bölümde yer alan omurgalı ve omurgasız canlılara ilişkin karşılaştır ve farklarını belirt (Ek-3, Çalışma

kâğıdı-4) etkinliği öğrencilerin analitik düşünme becerilerinin kullanımını görünür hale getirmek amacıyla uygulanmıştır.

20.02.2019 (2 ders saati) tarihinde okul bahçesindeki ve bitki kartlarındaki bitkiler incelenmiş, öğretmen tarafından bitkilere ait kısımlar ve görevleri açıklanmıştır. Öğrencilerden bitkilere ait yapılar ve bu yapıların fonksiyonları gözlemlerine dayalı olarak açıklamaları beklenmektedir. Örneğin karahindiba çiçeğinin tohumlarının yapısı sayesinde rüzgarla uçabilir ve bu onların üremelerini kolaylaştırır. Yine bu bölümde yer alan diğer etkinlikler çiçekli ve çiçeksiz bitkiler olarak sınıflandırılmasının gerekçesini yapı ve fonksiyon ilişkisine dayalı olarak açıklamaya odaklanmıştır. Analitik düşünme becerilerini görünür kılmak amacıyla çiçekli ve çiçeksiz bitkiler arasındaki benzerlik ve farklar venn şeması üzerinde öğrenciler tarafından benzer ve ayırt edici özelliklerine göre ayrılmıştır. Bu noktada öğrencilerin bitkileri çiçekli ve çiçeksiz bitkiler olarak iki gruba ayırması beklenir.

21.02.2019 (2 ders saati) tarihinde paramesyum ve öglena etkinliği (Ek-3, Etkinlik- 6) uygulanmıştır. Öğretmen tarafından önceden hazırlanan paramesyum ve öglena kültürü ile yoğurt ve süt sınıfa getirilerek mikroskop altında incelenmiştir. Öğrenciler tarafından etkinlikte yer alan kısımlar doldurularak paramesyum ve öglenanın sınıflandırılmasına ilişkin olarak bir karar vermeleri beklenmektedir. Sonrasında öğrencilerin önceden evde mayaladıkları yoğurtlar sınıfa getirilerek bakteriler ile ilgili olarak Etkinlik-7 uygulanmıştır. Çalışmanın sonunda Etkinlik-8 uygulanarak öğrencilerin yararlı ve zararlı bakterilere ilişkin iddiaları gerekçeleriyle ele almaları beklenmektedir.

26.02.2019 (2 ders saati) tarihinde mantarları sınıflandıralım (Ek-3, Etkinlik-9) uygulanmıştır. Öğrenciler tarafından sınıfa getirilen küflendirilmiş limon, ekmek ve kültür mantarı incelenerek özellikleri tabloya yazılmıştır. Etkinlikte yer alan mantar çeşitleri özelliğine göre uygun gruplarda toplanarak Etkinlik 10 uygulanmıştır. Etkinlik-10 ile öğrencilerden bilimsel araştırmaya yönelik olarak hipotez ve değişkenlerin anlaşılması ve mayalanma olayını gözlemlerine dayanarak açıklamaları beklenmektedir.

27.02.2019 (2 ders saati) tarihinde Etkinlik- 11 öğrencilere bir hafta öncesinden bir ekmeğin köşesine su damlatarak kilitli bir poşet içerisinde bir hafta beklettikleri ve buna dayalı olarak küflenmenin zamanla değişimini bir kareli defterin her bir karesini boyamaları sonucunda ortaya çıkan değişimi yorumlamaları amacıyla uygulanmıştır. Öğrencilerin zamana göre sütün grafiklerini çizmelerin ardından Çalışma Kâğıdı-6 şapkalı mantarlar ve küf mantarlarına ait ortak ve farklı özelliklerin belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Dersin ikinci saatinde Etkinlik-12’de yer alan hayali canlı tasarla

etkinliğinde yer alan görevler tanıtılarak öğrencilere TÜBİTAK ilk okuma serisinde bulunan kitaplar dağıtılarak canlılara ait yapı ve fonksiyona ilişkin olarak Çalışma Kâğıdı- 7’nin elde ettikleri bilgilere göre doldurulmaları istenmiştir. Ders sonunda kitaplar öğrencilere dağıtılmış aynı zamanda farklı kaynaklardan canlıların yapı ve fonksiyonlarına ilişkin elde ettikleri bilgileri bu çalışma kağıdına özetlemeleri istenmiştir.

28.02.2019 (2 ders saati) tarihinde her bir gruba diz üstü bilgisayarlar dağıtılmış, öğrenciler https://switchzoo.com/zoo.htm adresinden çevrim iç hayali canlılarını tasarlamışlardır. Etkinlik-12 öğrencilerin hayali olarak bir canlı tasarlamalarını ve yapı ve fonksiyon ilişkisine dayalı olarak bu yapıların canlıya sağladığı yararlar ve bu yapıların insanlığa ait bir problemi çözmede nasıl kullanılabileceğine ilişkin beyin fırtınası yoluyla yeni fikirler üretmelerine olanak sağlamıştır. Çalışma Kâğıdı-8 öğrencilerin canlıları yapıları ve fonksiyonlarına ilişkin elde ettikleri bilgileri kendilerinin hayal ettiği canlıya ne tür avantajlar sağlayacağını düşünerek hayali canlılarına ilişkin yapılar ve fonksiyonlarını belirledikleri bölümdür. Bu bölümde hayal ettikleri canlılar Çalışma Kâğıdı-9’da çizimlere dönüştürülmüştür (Ek-3, Çizimler ve oluşturulan hayali canlılar) ve sonrasında hayali canlılarını bilim dünyasına tanıtacakları Çalışma kâğıdı -10 doldurulmuştur.

06.03.2019 -07.03.2019 (4 ders saati) tarihinde öğrenciler tasarladıkları canlıları takım üyelerinin birinin üzerinde kâğıt, mukavva çeşitli el işi materyallerini kullanarak canlandırmışlar ve hayali canlılarını bilim dünyasına sunarak canlıya ilişkin sınıflandırmada yer aldığı grup, beslenme, eş bulma, barınma, diğer canlılarla iletişi kurma ve avlanmaya ilişkin yapıları ve bu yapıların canlıya sağladığı yararları açıklayan bir sunum gerçekleştirmişlerdir (Ek-3, Çizimler ve oluşturulan hayali canlılar). Sunum sonunda Ek-3 içerisinde yer alan hayali canlı değerlendirme rubriği kullanılarak her bir takım tarafından diğer takımların sunumları değerlendirilmiştir.

3. Adım, Olası çözüm/çözümlerin geliştirilmesi: 12.03.2019 (1ders saati) tarihinde öğrenciler elde ettikleri bilimsel bilgileri kullanarak öncelikle bireysel olarak (Ek-3, Etkinlik-13) büyük tasarım görevini tekrar okuduktan sora canlıların yapılarını kullanarak insanların bir sorununu nasıl çözebileceklerine ilişkin tasarımlarını çizmeleri istenmiştir. Bu noktada öğrencilerden model ya da prototip geliştirmesi istenebilir. Model ile prototipin arasındaki fark belirtilmelidir. Her ne kadar Türk Dil Kurumu sözlüğünde modelin tanımı “Tasarlanan ürünün tanıtım veya deneme amacıyla üretilen ilk örneği, prototip” olarak belirtilse de model ile prototip birbirinden farklı kavramlardır. Model simüle edilmiş ürünler, prototipler ise üretilecek ürünün çalışır haldeki durumunu ifade eder (Bruijn, 2017). Dolayısıyla öğrencilerin üç boyutlu bir model oluşturmaları istenmiştir. Ancak

öğrencilerin mümkün olursa prototip yapmaları da kısıtlanmamalıdır. Bu doğrultuda önce her takım üyesi Etkinlik 13’te sunulan büyük tasarım görevine ilişkin taslak çizimlerini gerçekleştirmişlerdir. Bu bölümde öğrencilerin insanlara ait bir problemi çözmek için hangi canlıya ait yapıyı ya da yapıları kullanacağını belirlemesi beklenir. Sonrasında oluşturacağı model/prototip için kullanacakları malzemeleri kriter ve kısıtlamalara uygun bir şekilde belirlemeleri ve model/ya da prototipe ait bir taslak çizim oluşturmuşlardır. 4. Adım, en iyi çözümün seçilmesi: 12.03.2019 (1 ders saati) Öğrenciler geliştirdikleri çözüm önerilerini takımlarıyla birlikte kriter ve kısıtlamalar doğrultusunda tartışarak en uygun çözüm önerisini seçerler ya da önerilen çözüm önerilerinin olumlu yanlarını seçerek kriter ve kısıtlamalar doğrultusunda karar verme matrisini kullanarak (Ek-3, Etkinlik-14) yeni bir çözüm önerisi geliştirirler. Bu doğrultuda öğrenciler takım arkadaşlarıyla birlikte beyin fırtınasını nasıl yapacaklarına ilişkin öğretmen tarafından bilgilendirilmişlerdir. Her bir çözüm önerisi yazılarak olumlu yönleri ve olumsuz yönleri kriter ve kısıtlamalara göre belirlenerek öğrenciler tarafından değerlendirilmiştir.

5. Adım, prototip/modelin oluşturulması: 13.03.2019 (2 ders saati) tarihinde öğrenciler takım halinde çalışarak modellerini oluşturmuşlardır. Kullanacakları malzemeler araştırmacı-öğretmen tarafından sınıfa getirilmiş, yapıştırıcı, ipler, mukavva, karton, pipet, ahşap dil çubuğu, plastik şişeler gibi geri dönüşüm malzemeleri çalışmada kullanılmıştır. 6. Adım, çözümlerin test edilmesi: 13.03.2019 tarihinde öğrenciler tasarım kontrol tablosunu (Ek-3, Çalışma Kâğıdı-11) doldurarak oluşturdukları model için hangi canlıya/canlılara ait yapıları insanların bir problemini çözmek için nasıl kullandıklarını açıklamışlardır.

7. Adım, çözümlerin paylaşılması: 14.03.2019 (1 ders saati) tarihinde öğrenciler takımlarıyla birlikte tasarım görevine ilişkin çözümlerini/modellerini (Ek-3, Biyomimikri Modelleri) sınıf arkadaşlarıyla paylaşmışlar, sunum sonunda diğer öğrenciler (şirket yetkilileri rolü) tarafından sorulan soruları cevaplayarak eleştirilere yanıt vermişlerdir. 8. Adım, yeniden tasarım: 14.03.2019 (1 ders saati) tarihinde bir önceki adımda belirlenen eksiklikleri düzeltebilmeleri için öğrencilere zaman verilmiştir. Öğrenciler tasarımlarını düzelttikten sora yaptıkları iyileştirmeleri açıklamışlardır.

Uygulama sonunda öğrenme modülü sonunda bulanan yansıtıcı sorulara öğrenciler tarafından yanıtlanmıştır. Birinci döngü sonunda CDED-Testi uygulanmış, yarı yapılandırılmış görüşmelerden, öğrenci çalışmalarından (portfolyo), mühendislik tasarım süreci rubriği (Ek-3) ile toplanan veriler sistematik bir şekilde düzenlenerek analiz edilmiş, elde edilen bulgular iki alan uzmanı tarafından değerlendirilerek bütünleşik STEM eğitimi

ön tasarım ilkelerinin geliştirilmesi, uygulanan öğrenme modülünün iyileştirilmesi ve bir sonraki modülün geliştirilmesi için kullanılmıştır.