Fen öğretiminde Çoklu Temsillerin Kullanımı ile İlgili Yapılan Çalışmalar

boyutu olarak konunun temsilsel ihtiyaçlarına odaklanmaktadır. Öğrencilerin, bilimsel kavramların nasıl sunulması ve kullanılması gerektiği ile ilgili güçlü bir anlayış geliştirmeleri için sadece bir temsil moduna bağlı kalmaktansa, farklı temsil modlarını anlamaları gerektiği ile ilgili literatürde görüş birliği bulunmaktadır. (Ainsworth, 1999; Dolin, 2001; Karmiloff-Smith, 1992; Kress, 2003; Lemke, 1998, 2004; Roth,1995; Russell ve McGuigan, 2001).

Jewitt, Kress, Ogborn ve Tsatsarelis (2001), eğitim alanında yapılan çalışmaların, öğrenmenin öncelikli olarak dilsel başarı olduğu görüşünü yansıtarak, sınıf içerisindeki konuşmalara ve yazılı metinlere odaklanma eğiliminde olduğunu ileri sürmüşlerdir. Eğitim araştırmalarında farklı temsil modlarının kullanımını ele almanın, yalnızca yazılı ve sözlü ifadeleri ele alan çalışmalara göre şu açılardan daha avantajlı olduğunu söylemişlerdir. Öncelikle, araştırmaya sözlü ifadeler, görsel ve eylem gibi farklı kaynaklara odaklanma olanağı sunmaktadır. Bu durum özellikle fen eğitimi açısından oldukça önemlidir, çünkü eylem ve görseller sınıf ortamında sıklıkla ön plana çıkmaktadır ve öğretim programında önemli bir yeri vardır. İkinci olarak çoklu temsil yaklaşımı konuşma ve yazmanın ötesine gitmektedir. Öğrenme ve öğretme faaliyetlerini sadece dilsel bir süreç olarak ele alan çalışmalar, öğretmen ve öğrencilerin dilsel olmayan aktivitelerini reddederek, sınıfta gerçekleşen öğrenme ve öğretme faaliyetlerini tüm yönleriyle incelemek konusunda başarısız olurlar. Son avantajı ise, öğretmenin yalnızca ne söylediğine değil eylemlerine, tavrına ve hareketlerine odaklanmayı sağlamasıdır.

Mayer (2003), bilginin hem görsel hem de sözel formlarda sunulmasının, bilginin görsel ve sözel olarak uzun süreli hafızada kodlanmasını sağladığını, bu sayede öğrencilerin hatırlama ve problem çözme becerilerini arttırdığını belirtmiştir. Aynı zamanda, öğrencilerin kelimelerle birlikte resimlerin kullanıldığı durumlarda, sadece kelimelerin kullanıldığı durumlardan daha derinlemesine öğrenme gerçekleştirdiklerini savunarak, bu durumu multimedya etkisi olarak tanımlamıştır. Öğretimde multimedya kulanım olanaklarının artması konunun çoklu temsillerini (yazılı metinler, video, sesli öğeler, resimler, interaktif öğeler) sunabilme açısından birçok fırsat vermektedir. Bu durum farklı öğrenme stillerine sahip olan ve farklı temsil modlarını tercih eden

öğrencilere etkili bir öğretim yapılmasını sağlayabilmektedir. Aynı zamanda çoklu modsal ortamlarda öğrenmeyi gerçekleştiren öğrencilerin, tek bir temsil moduyla daha geleneksel yaklaşımlarla öğrenme gerçekleştiren öğrencilerden daha başarılı olduklarını ortaya koymuştur. Bir materyali farklı modlarda sunmak öğrencilerin öğrenmelerinde çok yönlü bir yaklaşım geliştirmelerini sağlamaktadır (Hazari, 2004). Farklı temsil modlarını içeren ortamlar öğretim materyalinin görsel, işitsel ve metinsel gibi farklı modlarda sunarak, özellikle başarı seviyesi düşük olan öğrencilerin konuyu daha kolay öğrenmesini sağlamakta, ilgilerini çekmekte ve bu sayede öğrencilerin öğrenme performanslarını arttırmaktadır (Chen ve Fu, 2003; Moreno ve Mayer, 2007). Birçok öğrenci sürekli olarak görsel ya da sözel modları tercih etmek yerine birkaç modun birlikte kullanılmasını tercih etmektedir (Richardson 1977, Barbe ve Milone 1980, Kavale ve Forness 1987, Kirby ve diğerleri, 1988, Specht ve Martin 1998’ den akt. Klein, 2003).

Hand ve Choi (2010), yaptıkları bir çalışmada, farklı temsil modlarının entegre edildiği organik kimya laboratuvarında, bu temsillere yer vermenin, öğrencilerin yazılı argümanları üzerine etkisini araştırmışlardır. 826 yazılı örneğin belirli kriterlere göre analizi sonucunda, farklı temsil modlarının kullanımıyla, argümanların niteliği arasında anlamlı bir ilişki bulunmuştur. Marquez, Izquierdo ve Espinet (2006), fen sınıflarında sözlü öğeler, görseller ve mimikler gibi farklı semiyotik modların birlikte ya da özel olarak kullanıldığını göstermişlerdir. Örneğin, bilimsel modeller sözel, görsel, matematiksel ve diğer semiyotik kaynakları içerir, bu sayede birçok bilgi ve muhakeme sürecini daha somut bir şekilde organize eder (Gilbert ve Boulter, 2000; Oh ve Oh, 2011).

Her temsil formu öğrencinin farklı ihtiyaçlarını karşılamaktadır. Ayrıca her modun öğrenme üzerinde farklı potansiyel etkilere sahip olduğu çalışmalar sonucunda saptanmıştır. Yazma aktiviteleri, görüntü ve diğer modlar farklı anlamları birleştirir ve okuyucuyu tek bir yorumu reddetmeye teşvik eder. Buna ek olarak, yeni teknolojiler bilgisayar oyunları, web siteleri gibi farklı temsil formlarını ulaşılabilir kılmaktadır (Coles ve Hall, 2001). Sankey, Birch ve Gardiner (2010), yaptıkları deneysel çalışmanın sonucunda elde ettikleri nicel verilerle, çoklu temsillerle desteklenmiş öğrenme ortamının öğrencilerin performansını olumlu yönde etkilediğine dair anlamlı bir sonuca ulaşmamışlardır. Ancak elde edilen nitel veriler öğrencilerin farklı temsil kaynaklarıyla zenginleştirilmiş öğrenme ortamını daha eğlenceli ve ilginç bulduklarını, aynı zamanda

konunun anlaşılmasında ve kalıcı olmasında destek olduğunu düşündüklerini ortaya çıkarmıştır. Bu bulgular eşliğinde araştırmacılar, öğrencilerin gelişimi, bilginin kalıcılığının sağlanması ve daha eğlenceli bir öğrenme ortamının sunulması için eğitimcilerin öğretilen konunun çoklu temsillerine yer vermesinin teşvik edilmesi gerektiği önerisinde bulunmuşlardır.

Birçok araştırmacı (Moreno ve Mayer, 1999; Mousavi, Low ve Sweller, 1995) bilgiyi görsel ve sözel modlarla ifade etmenin öğrencilerin kavrama ve hatırlama becerisini geliştirdiğini göstermişlerdir. Günel ve diğerleri (2006) de, fizik konularında öğrencilerin farklı modlar arasında geçiş yapmaları gerektiğini düşünerek, öğrencilerin farklı temsil modlarıyla zenginleştirdikleri yazma aktivitelerinin etkisini araştırmışlardır. Kuantum teorisi ile ilgili bir ünitenin öğretim sürecinde, bir grup öğrenci Powerpoint sunusu (grafik ve matematiksel formüllere yer verilebilen) hazırlarken diğer grup konuyla ilgili özet (grafik ve matematiksel formüllere yer verilmeyen) çıkarmıştır. Diğer grubun öğretim sürecinde ise grupların hazırladıkları sunumlar 15 slayt ile özetler 4 sayfa ile sınırlanmıştır. Daha sonra öğrencilerin kavramsal anlama düzeyini ölçen bir test uygulayan araştırmacılar, bu testin istatiksel analizi sonucunda sunum hazırlayan grubun özet yazan gruba göre daha başarılı olduğunu gözlemlemişlerdir.

Bilim adamları da konuşurken, yazarken, çalışırken ve çalışmalarını öğretirken çoklu temsil modlarını kullandıkları için (Lemke, 1998), sınıf içerisindeki fene ilişkin alan bilgisinin pedagojik aktarımı sürecinde sadece sözlü öğelerden değil, resimlerden, diyagramlardan, animasyonlardan, somut materyallerden, mimiklerden yararlanılması beklenen bir durumdur. Bu nedenle, Wellington ve Osborne (2001), etkili öğretmenlerin, sınıf içerisinde kullanılabilecek farklı temsil modlarını tanıması, farklı öğrenciler için uygun modlardan yararlanması ve öğretim sürecinde modlar arasında geçiş yapabilmesi gerektiğini öne sürmüştür. Fen alan bilgisinin sunulması sırasında farklı temsillere başvurmanın beraberinde fen öğretiminde uzmanlaşmayı getirdiğine bazı çalışmalarda yer verilmiştir. (Clermont, Borko ve Krajcik, 1994; Clermont, Krajcik ve Borko, 1993; Zembal-Saul, Blumenfeld ve Krajcik, 2000).

Bazı araştırmalar sınıf içerisinde öğretmenlerin çoklu temsil kullanımlarını inceleyerek bu tür temsilleri içeren öğretim sürecini gözlemlemişler ve öğretmen ve öğrenci görüşlerini araştırmışlardır. Örneğin; Prain ve Waldrip (2006), öğrencilerin

grafiksel ve sözel modlar gibi farklı temsil modlarını anlamalarını ve ilişkilendirmelerinin bilimsel düşünme ve davranmadaki etkisini göz önüne alarak, 4-6 sınıf seviyesinde bulunan öğrencilerin ve öğretmenlerinin bir konunun çoklu temsilleri ile işlenen ders ile ilgili düşüncelerini ve uygulamalarını betimlemeye çalışmışlardır. Nitel ve nicel ölçme araçlarını veri toplama aracı olarak kullanan araştırmacılar, analiz sonucunda öğretmenlerin farklı temsil modlarına yer verdiklerini ancak öğrencilerin bu sürece dahil edilmesi ve temsil modlarının birbirine dönüştürülmesi sürecine odaklanmadıklarını gözlemlemişlerdir. Bunun yanı sıra, temsiller arasında ilişki kuran öğrencilerin, diğer öğrencilere göre daha iyi bir kavramsal anlama düzeyine sahip olduğu gözlenmiştir. Araştırmacılar, elektrik ve çarpışma konularını farklı temsil modlarını yer vererek yürüten öğretmenlerle görüşmeler yapmışlardır. Bu görüşmeler sırasında öğretmenler, farklı temsil modlarının farklı öğrenme stillerine sahip öğrencilere hitap ettiğini, özellikle görsellerin daha motive edici olduğunu, öğrencilerin konuyu gerçek hayatla ilişkilendirmesini sağladığını ve öğrenmeyi kolaylaştırdığını ifade etmişlerdir. Ayrıca öğretmenlerin öğrenciler tarafından geliştirilen temsilleri yararlı bulmalarına rağmen, değerlendirmesi zor olduğu düşüncesiyle fazla yer vermedikleri ortaya çıkmıştır. Görüntü ve diğer dilsel olmayan modlar bilginin yapılandırılmasında önemli rol oynamaktadır. Benzer şekilde; Kress ve van Leeuwen (2001), Londra’daki fen sınıflarında yaptıkları etnografik çalışmada dokuz fen sınıfını yarım dönem boyunca gözlemlemiş, video kayıtlarını almış, öğretmen ve öğrencilerle görüşmeler yapmış ve derste kullanılan metinleri analiz etmişlerdir. Bu araştırmada ortaya çıkan önemli bir bulgu, farklı temsil modlarının, bilimsel ve doğal dünyanın farklı şekillerde yapılandırılmasını sağladığıdır. Örneğin, bir fen dersinde hücre temsilinin görüntü olarak ya da yazma yoluyla, 3D model ya da animasyon yoluyla gösterilmesi hücre kavramının farklı yönlerinin öne çıkmasını sağlamaktadır.

Hubber, Tytler ve Haslam (2010), yaptıkları çalışmada kuvvet kavramına ilişkin temsilsel zorlukları ve öğrenme fırsatlarını keşfetmenin yanı sıra öğretmenlerle yapılan görüşmeler sonucunda gelişen pedagojiyi açıklamaya çalışmışlardır. Aynı zamanda fen öğretiminde temsilsel yaklaşımı uygulama sırasında öğretmenlerin tecrübe ettiği zorlukları ve başarıları incelemişlerdir. Araştırmacılar öğrencilerin temsillerinin gelişimin sağlama amacıyla farklı yenilikçi stratejileri kullanma becerisine sahip tecrübeli 3 öğretmen ile çalışmışlardır. Video kaydı, öğrenci çıktıları (student work), alan notları (field note), toplantıların ve tartışmaların ses kayıtları ve görüşmeler veri

toplama aracı olarak kullanılmıştır. Araştırmanın sonunda temsil odaklı ele alınan kuvvet kavramının, öğrencilerin zengin ve derinlemesine öğrenmelerini sağladığı ve öğretmenlerin sınıf içindeki aktivitelerinin ve tartışmalarının kalitesinde önemli gelişmeler olduğu gözlenmiştir. Jewit ve diğerleri (2001) de, eğitim araştırmalarının, sınıf içerisindeki konuşmalara ve yazılı metinlere odaklanma eğiliminde olduğunu söyleyerek, çalışmalarında tam tersi şekilde anlamı yapılandırmak için öğrencilerin kullandığı tüm temsil modlarına ve nasıl organize edildiklerine odaklanmışlardır. Bu araştırma süresince öğrencilerin metinleri oluşturma sürecini gözlemlemişler, onlarla görüşme yapmışlar ve metinleri analiz etmişlerdir. Araştırmacıların gözlemlediği ders süresince öğrenciler mikroskop ile soğan hücresini incelemişlerdir. Araştırma sonucunda, öğrencilerin hücre kavramını oluşturma sürecinin sözlü ifadeler, deney ve resim gibi farklı temsil modlarını içerdiği gözlenmiştir. Bunun yanı sıra, hücre kavramını öğrenme süreci; sözel analojiyi görsel analojiye, deney sürecini yazılı rapora dönüştürme gibi modlar arasında geçiş yapmayı da içermektedir. Her temsil modunun, öğrencilerin ilgisine bağlı olarak bilgiyi ifade etme ve genişletme olanağı verdiği ifade edilmiştir. Aynı zamanda, araştırma sonucunda görsel ve yazılı temsilerin bilginin farklı özelliklerini görmek için kullanılabileceğine vurgu yapılmıştır.

Yapılan bu çalışmaya amaç ve kapsam olarak en yakın çalışmalardan birini Sheehan (2008) doktora çalışması kapsamında gerçekleştirmiştir. Sheehan (2008) çalışmasını yüksek lisans öğrenimi yapan ilköğretim düzeyi öğretmenlerinin yer aldığı, fen ile ilgili prensiplerin çoklu temsillerini vurgulayan bir ders kapsamında gerçekleştirmiştir. Fen ile ilgili prensiplerin çoklu temsillerini vurgulamanın, öğretmenlerin fen ile ilgili alan bilgilerini, fen öğretimi uygulamalarında çoklu temsilleri nasıl kullanacakları ile ilgili bilgilerini ve bu bilginin pedagojik alan bilgisi ile birleştirilmesini nasıl etkilediğini incelemiştir. Karma yöntemlere başvurduğu çalışmasında; katılımcıların ürünleri, gözlem notları, kayıt edilen sınıf ve grup tartışmaları veri toplama araçları olarak kullanılmıştır. 15 hafta süren bir eğitimden sonra, öğretmenlerin fene yönelik alan bilgileri, fene ilişkin prensiplerin çoklu temsillerine yer vermeleri ile ilgili becerileri ve öğretim için seçtikleri temsillerin uygunluğunu değerlendirme becerileri ölçülmüştür. Çalışmanın sonucunda, katılımcıların, fene yönelik alan bilgilerinin arttığı, fene ilişkin prensipleri farklı yollarla temsil edebilme becerilerinin geliştiği ve prensipler ile temsilleri arasındaki ilişkiyi açıklama becerilerinin arttığı gözlenmiştir.

Sonuç olarak, çoklu temsillere öğretiminde yer verilmesinin etkisini araştıran çalışmalara bakıldığında, bu tür temsillerin öğrencilerin bilimsel kavramları ve süreçleri öğrenmesinde olumlu etkilere sahip olduğu söylenebilir.

2.3 Öğrencilerin Oluşturduğu Temsiller

Araştırmalar, uzmanlar tarafından geliştirilen temsil ya da çoklu temsillerin bilimsel kavramların ve süreçlerin öğrenilmesindeki öneminden bahsetmişlerdir (Ainsworth, 1999, 2006; Kozma, 2003; Seufert, 2003; van der Meij ve de Jong, 2006). Son yıllarda ise, fen kavramlarının, öğrencilerin kendi temsilleri vasıtasıyla öğretilmesinin de önemine vurgu yapılmaktadır (Hand, Günel ve Ulu, 2009; Prain ve Waldrip, 2006; Tytler ve Prain, 2010; Waldrip, Prain ve Carolan, 2006, 2010). Öğrenciler yazma aktiviteleri, diyagramlar, resimler, modeller, sözlü ifadeler ve müzik gibi farklı temsil formları vasıtasıyla kendi temsillerini geliştirebilirler (Hoban ve Nielsen, 2012). Bu görüş, Lemke (1998)’in öğrencileri kendi temsillerini geliştirmeye teşvik etmenin farklı anlamlar oluşturmalarını sağlayacağı düşüncesiyle paraleldir. Öğrencilerin anlamalarını ve öğrenmelerini geliştirmek için onların kendi düşüncelerini ortaya koyduğu araçların çeşitliliğinin arttırılması gerekmektedir. Ancak sınıf ortamlarına bakıldığında, özellikle görsel temsillerin öğrencilere kaynak olarak sunulduğu, genellikle sözel ve metinsel formları geliştirmelerine fırsat verildiği görülmektedir (Parfanes, 2005).

Prain ve Tytler (2012), yaptıkları çalışmada, öğrencilerin bilimsel kavramlar ve süreçler ile ilgili kendi temsillerini geliştirmelerinin ve açıklamalarının belirli öğrenme kazanımları sağladığını öne sürmüşlerdir. Bu süreç;

1. Öğrencilerin bilişsel ve muhakeme stratejilerini geliştirir.

2. Öğrencilerin temsil yeterliliğini geliştirmek için anlamlı bir ortam sağlar. 3. Öğrencilerin aktif katılımını sağlar.

diSessa (2004), öğrencilerin ‘çoklu modsal temsil yeterliliği’ diye bir kavram ortaya atarak ve çoklu modsal temsil yeterliliğini geliştiren öğrencilerin ders kitapları tarafından uygun görülmüş temsilleri ortaya çıkarıp, hatırlamak yerine bilgiyi kendileri yapılandırabileceğini ifade etmiştir.

Russell ve McGuigan (2001), öğrencilerin net bir şekilde anlamaları için, bir kavramın farklı temsillerini oluşturma fırsatı verilmesi, bu temsil modlarını birbirine dönüştürmesi gerektiğini savunmaktadırlar. Dolin (2001), ortaokul seviyesindeki öğrencilerin, ele alınan konuyla ilgili farklı temsil modları arasında dönüşüm yapmalarının, onların fizik kavramlarını anlamalarını geliştirdiğini ifade etmiştir.

Waldrip, Prain ve Carolan (2006), öğrencilerin bilimsel okuryazarlığı sağlanabilmesi için bilimsel metinleri nasıl yorumlayacaklarını bilmeleri gerektiğini öne sürmüşler, ancak temsilleri yorumlama ve geliştirme arasındaki ilişkiye daha çok vurgu yapmışlardır. Öğrenciler bilimsel kavramlara ilişkin temsilleri oluştururken hem kendi temsillerini yorumlarlar, hem de düşüncelerini temsil etmekteki yeterliliği ve tutarlılığı düşünebilirler. Bunun yanı sıra, temsillerinin başkaları tarafından ne derece anlaşılabileceğini ve diğer bilimsel temsillerle ne kadar uyuştuğunu gözden geçirebilirler. Öğrenciler, temsillerdeki modsal çeşitliliği anlamalı, modlar arasında dönüşüm yapabilmeli ve bilimsel bilginin sunulmasında eş zamanlı kullanabilmelidirler. Geleneksel eğitimde öğrencilerden, bilgiyi sunmak için yazılı temsiller; problem çözmek için de matematiksel temsiller konusunda uzmanlaşmaları beklenir. Öncelikli olarak, öğrencilerin bilişsel kaynaklarını ve farklı işaret sistemlerini sıklıkla kullanmalarının sağlanması temsillerin bir düşünme aracı olduğunu anlamalarına yardımcı olabilir (Klein, 2003).