İlgili Araştırmalar

Jimoyiannis ve Komis (2001), bilgisayar simülasyonlarının öğrencilerin yörünge hareketlerini anlamalarına etkisini incelemiştir. Bu kapsamda, öğrencilerin hız ve ivme kavramlarını uygularken hangi temel zorluklarla karşılaştıklarını, bilgisayar simülasyonlarının öğrencilerin alternatif kavramlarına etkileri araştırılmıştır. İki öğrenci grubundan biri deney diğeri ise kontrol grubu olarak kullanılmış; deney grubunda simülasyon destekli öğretim, kontrol grubunda ise geleneksel öğretim yapılmıştır. Sonuçta bilgisayar simülasyonlarının öğrencilerin hız ve ivme konusundaki kavram yanılgılarının giderilmesinde etkili olduğu tespit edilmiştir.

Tunca (2003), Newton fiziğine odaklanan, “gözlemleyerek çalışma” ve “programlayarak çalışma” adlı iki modu destekleyen “Fiziksel Dünya” adlı sanal laboratuvar programı ile öğrencilerin kavram yanılgılarının giderilmesi üzerinde çalışmıştır. Araştırmada, bir eğitmen yardımı ile, toplam altı lise iki öğrencisinden iki öğrenci “gözlemleyerek çalışma” modu, iki öğrenci “programlayarak çalışma” modu ve iki öğrenci her iki modun karışımı ile altışar saat Fiziksel Dünya’yı kullanarak kuvvet ve hareket kavramlarını ele almıştır. Tüm öğrenciler FCI’dan seçilmiş 10 soruluk bir kuvvet kavram testini ön test ve son test olarak almış ve öğrencilerin test sonuçları, Fiziksel Dünya’nın iki modunun ve iki modun birlikte kullanımının, kavram yanılgıları üzerinde etkilerinin tespit edilmesi için incelenmiştir. Öğrencilerin çalışmalar sırasındaki faaliyetlerinden, “programlayarak çalışma” modunun bilimsel düşünmeye pozitif etkisi için kanıtlar bulunmuş ve iki modun birlikte kullanımının kavram yanılgılarının giderilmesi konusunda pozitif etki yarattığı sonucuna ulaşılmıştır.

Zietsman and Hewson (1986), hız konusundaki alternatif kavramların teşhis ve tedavi edilmesi amacıyla bir bilgisayar simülasyonu kullanarak bilgisayar simülasyonlarının güvenilir temsiller olduğuna ve alternatif kavramların azaltılmasında önemli bir kavramsal değişim aracı olabileceğine işaret etmiştir. Ayrıca Hewson (Akt: Graham ve Rowland, 2000, s.479) rölatif hareketle ilgili kavram yanılgılarının teşhis ve tedavisine odaklanan bir bilgisayar yazılımı kullanmıştır.

Tao ve Gunstone (1999), öğrencilerin mekanik konusundaki kavram yanılgılarının giderilmesi amacıyla bilgisayar simülasyonları geliştirmiştir. Öğrencilerdeki kavramsal değişimi belirlemek için kavramsal bir test ön test ve son test olarak öğrencilere uygulanmıştır. Öğrenciler bilgisayar simülasyonlarını çiftler halinde işbirlikçi bir yaklaşımla kullanarak bir çalışma yaprağı çerçevesinde tahmin- gözlem-açılamalarda bulunmuştur. 12 öğrenciye ilişkin veriler kaydedilmiş ve verilerin analizi yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre öğrencilerin kavram yanılgıları ile bilimsel kavramlar arasında bocaladığı ve öğretim süresince kavramsal değişimin kararsız bir yapı sergilediği görülmüştür. Sadece birkaç öğrenci kararlı kavramsal değişim örneği sergilemeyi başarmıştır.

Şengel vd. (2002), fizik dersi ile birlikte verilen bilgisayar simülasyonları ile hazırlanmış deneylerin yer değiştirme ve hız kavramlarını anlamadaki etkisini yine dersle birlikte verilen geleneksel laboratuvar çalışması ile karşılaştırmıştır. Deney grubuna bilgisayar simülasyonlu deney, kontrol grubuna da geleneksel laboratuvar yöntemi yer değiştirme ve hız kavramlarını anlatmak üzere uygulanmıştır. Bu çalışmada kavramsal değişimi belirlemek amacıyla Hız ve Yer Değiştirme Kavramları Başarı Testi bütün öğrencilere uygulanmıştır. Sonuç olarak bilgisayar simülasyonlarından faydalanan öğrenci grubunun hız ve yer değiştirme kavramlarını anlamada istatistiksel olarak daha iyi oldukları tespit edilmiştir. Buna dayanılarak bilgisayarlı simülasyonlarının bazı konularda en az laboratuvar deneyleri kadar etkili olduğuna işaret edilmiştir.

Tao ve Gunstone (1999), bilgisayar simülasyonlarının işbirlikçi öğrenme yaklaşımıyla kullanılmasının, kavramsal değişime bağlı olarak, öğrencilerin mekanik konusundaki kavram yanılgılarının giderilmesine etkisini araştırmıştır. Bu amaçla simülasyonlar hazırlanmış ve kavramsal değişimi belirleyebilmek amacıyla kavramsal bir test kullanılmıştır. Öğrenciler çiftler halinde işbirliğine dayalı olarak simülasyonları kullanarak tahmin-gözlem-açıklamada bulunmuştur. Sonuç olarak simülasyonlarla edinilen deneyimlere bağlı olarak öğrencilerin kavramlarını yeniden yapılandırdıkları tespit edilmiştir.

Zacharia ve Anderson (2003), öğrencilerin daha önce mekanik, optik, dalgalar ve ısı konularında laboratuvarda yaptıkları deneylerin bilgisayar simülasyonları ile desteklenmesinin kavramsal anlamaya etkisini araştırmıştır. Bu amaçla bir öğretim döneminde simülasyonlar ve deneyler bütünleştirilerek kullanılmıştır. Yapılan gözlemlerde simülasyonların, öğrencilerin deneylere ilişkin kabul edilebilir tahminler ve açıklamalarda bulunmasını geliştirdiği tespit edilmiştir. Ayrıca, her bir konudaki kavramsal değişimi belirleyebilmek için kavramsal testler kullanılmış ve sonuçta bilgisayar simülasyonlarının çalışılan konularda kavramsal değişimi anlamlı bir şekilde desteklediği görülmüştür.

Laws vd. (1999), tarafından yapılan araştırmada, konulara ilişkin interaktif gösterilerin sunulmasının öğrencilerin fizik kavramlarını anlamasına pozitif bir katkısı sağladığı sonucuna ulaşılmıştır. Buna karşın, geleneksel öğretime bağlı olarak

beş farklı üniversiteden seçilen 1200 öğrencinin yalnızca %30’nun ivme konusunu anladıkları tespit edilmiştir.

Steinberg (2000), simülasyonların öğrencilerin öğrenmesine yardımcı olup- olmadığını belirlemek amacıyla hava direnci ile ilgili bir simülasyon kullanmıştır. Simülasyon kullanılmasının ve interaktif bir öğrenme ortamının etkilerini belirlenmesi için, sınıflardan birisine simülasyon diğerine ise sadece kağıt-kalem aktiviteleri yaptırılmıştır. Her iki öğrenme ortamında, öğrencilerin öğrenmeye karşı olan yaklaşımlarında farklılıklar saptanmasına karşın, hava direnci ile ilgili alışılagelen değerlendirme sorularına verilen cevaplar arasında anlamlı bir fark bulunamamıştır.

Monaghan ve Clement (2000), öğrencilerin göreceli hareketle ilgili zihinsel modellerini ele alarak simülasyonların kavramsal değişime etkisini incelemiştir. Öğrenciler simülasyonlarla etkileştirilmiş ve öğrencilerin gözlem-tahmin- açıklamada bulunmalarına fırsat verilmiştir. Kavramsal değişimin ölçülmesi için bir teşhis testi kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre simülasyonlar zihinsel karmaşıklara yol açarak öğrencilerin kavramlarını gözden geçirmelerine ve tartışmalarına olanak vermiştir.

Gorsky and Finegold (1992), hareket halindeki veya durgun cisimlere etki eden kuvetlerle ilgili olarak öğrencilerin algılamalarını ortaya çıkaran simülasyonlar geliştirmiştir. Vektör dili kullanılarak çelişkiye dayalı bir öğretim stratejisi ile öğrencilerin kavramsal anlamalarını kendilerinin açıklamalarına fırsat verilmiştir.

White (1993), çalışmasında öğrencilerin Newton mekaniğinin altında yatan prensipleri somutlaştırmalarına, tahmin yapmalarına, problem çözmelerine ve bilgileri genellemelerine yardım edecek bir kavramsal model geliştirmeyi amaçlamıştır. Bu doğrultuda ThinkerTools isimli interaktif simülasyonlar geliştirmiştir. 11-12 yaş grubundaki öğrencilerle, kuvvetlerin bir cismin hareketini nasıl etkilediği konusunda bir öğretim süreci yürütmüştür. Ulaşılan sonuçlar, geleneksel metotlarla karşılaştırıldığında, interkatif simülasyonları ile öğretim gören öğrencilerin kuvvet ve hareket konusunda daha başarılı olduğunu göstermiştir.

Kim vd. (2005), simülasyonların öğrencilerin zihinsel karmaşıklığına ve kavramsal değişime etkilerini incelemiştir. Simülasyonların, kavram yanılgılarına bağlı olarak, cismin hareketinin anlaşılmasındaki iç karışıkları tetiklemede etkili olduğu belirlenmiştir. Öğrenciler simüle edilmiş fiziksel olguların farklı özelliklerini kullanarak, bilimsel kavramları kendileri ortaya çıkarmış ve geçerliğini saptamıştır. Araştırma sonucunda simülasyonların öğrencilerin kavram yanılgılarının giderilmesinde etkili araçlar olduğu vurgulanmıştır.

Carlsen ve Andre (1992), öğrencilerin elektrik devreleri ile ilgili sahip oldukları önyargıların giderilmesi için simülasyonların etkililiğini test etmiştir. Araştırmalarında üç farklı öğrenci grubu kullanılmıştır. Birinci öğrenci grubu, elektrik devrelerinin tasarımına ve test edilmesine ait simülasyonlar kullanmıştır. İkinci grup, sadece temel elektrik ders kitaplarını kullanmıştır. Son grup ise, hem ders kitaplarını hem de simülasyonları kullanmıştır. Araştırma sonucunda sadece simülasyon kullanımının ders kitaplarından daha fazla öğrenmeyi geliştirmediği, ama hem ders kitaplarını hem de simülasyonları aynı anda kullanmanın daha etkin bir öğretim sağladığı sonucu ortaya çıkmıştır. Sonuç olarak, son gruptaki öğrencilerin daha karmaşık elektrik devre serilerini diğer gruplarla kıyaslandığında daha kolay çözümleyebildikleri görülmüştür. Bu araştırma ile ilgili tartışmalar, fiziksel olgulara ait bilgisayar simülasyonlarının pozitif yönde kavramsal değişimi canlandırdığı fakat katkısının çok fazla olmadığı yönündedir.

Ronen ve Eliahu (2000), simülasyonların elektrik devreleri konusunda öğrencilere gerçek ile teori arasında bir köprü kurmalarına yardım edeceğini hipotize ederek, 126 öğrenci ile bir araştırma yapmıştır. Araştırmada deney gurubu gerçek elektrik devrelerinin yanı sıra bunlara ilişkin simülasyonlar da kullanmıştır. Sonuçta her iki grup arasında başarı açısından anlamlı bir farklılık ortaya çıkmıştır. Ayrıca simülasyonlar öğrencilerin, kendi kendilerine, gerçek elektrik devrelerinde yaşanılan güçlükleri aşmalarına ve sahip oldukları kavram yanılgılarını tanımlamalarına yardımcı olmuştur.

Davies (2002), simülasyonların dikkatli hazırlanmaları durumunda öğretimi etkinleştireceğini tespit etmiştir. Davies, bu amaçla, simülasyonların öğrenmeyi destekleyen karakteristiklerini incelemiştir. 2000 yılında, mühendislikte ısı transferi

dersini alan öğrenciler için simülasyonlar hazırlanmış ve öğrencilere tanıtılmıştır. Bununla birlikte, hazırlanan bu simülasyonlar biraz değiştirilerek, 2001 yılında, tekrar öğrencilere geri besleme sağlamak amacıyla sunulmuştur. Bu iki öğrenci grubunun simülasyonlar için verdikleri cevaplar, gözlemler ve öğretim süresince sorulan sorularla kaydedilmiştir. Elde edilen veriler, simülasyonların amacının öğrenicinin amacıyla uygun olması ve öğrenicilerin amacını desteklemesi durumlarında istenilen kavramsal değişimin sağlanabileceğine sonucuna ulaştırmıştır.

Hounshell ve Hill (akt: Zacharia, 2003, s.796), bilgisayar simülasyonlarını geleneksel laboratuvarların ve derslerinin içeriklerini genişletmek, zenginleştirmek, yeniden inşa etmek ve laboratuvar ve dersleri bütünleştirmek amacıyla kullanmıştır. Sonuçta laboratuvarlarda kullanılan simülasyonların yapılan diğer aktivitelerle birlikte başarıyı artırdığı belirlenmiştir. Zacharia ve Anderson (akt: Zacharia, 2003, s.796), öğretmenlerle yaptıkları araştırmada ise, bilgisayar simülasyonlarının uygun şekilde fizik programı ile bütünleştirilerek kullanılmasının fizik öğretimini geliştirdiğine işaret etmiştir.

Swaak, Joolingen ve Jong (1998), bilgisayar simülasyonları ve bunları destekleyen iki ölçüt kullanmıştır. Bu ölçütlerden biri model dizileri diğeri ise, ödevlerdir. Simülasyonlar sonundaki değerlendirmelerde ise, öğrencilerin sezgisel ve tanımsal bilgileri ölçülmüştür. Ölçüm için tanımsal bilgi testi, sezgisel bilgi testi ve öneri bilgi testi şeklinde üç bilgi testi kullanılmıştır. Araştırmada SETCOM (System for Exploratory Teaching Conceptual Model of Oscillatory) adını verdikleri ve simülasyon içeren bir teknik kullanılmıştır. Uygulama kapsamında, bir grup öğrenci model dizileri ve ödevleri, bir başka grup sadece model dizileri kullanmak suretiyle ve son grup ise bunlardan hiç birini kullanmaksızın araştırmaya katılmıştır. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda simülasyonların faydalı olduğu ve simülasyonların model dizileriyle birlikte sunulması halinde etkinliklerinin artacağı tespit edilmiştir.

Kangassalo (1994), 11 öğrenciyle dört hafta süren ve güneşin ve dünyanın durumuna göre güneş ışınları ve sıcaklıkla ilgili simülasyonlar kullanarak bir araştırma yapmıştır. Öğrenciler zamanı kontrol ederek her bir mevsim için olguyu

simülasyonda incelemiştir. Araştırma sonunda öğrencilerin kavramsal modellerini geliştirdiği saptanmıştır.

Windschitl ve Andre (1998), öğretimsel bir araç olarak dolaşım sistemi ile ilgili bilgisayar simülasyonlarının kullanılması ile nesnel yaklaşımın öğrencilerde kavramsal bir değişime yol açıp-açmayacağını açısından karşılaştırmıştır. Bilgisayar simülasyonlarının kullanılmasının beklenenden fazla kavramsal değişime yol açarak öğrencilerin belirlenen altı alandan ikisinde alternatif kavramlarını değiştirdiği gözlemlenmiş fakat diğer dört alanda anlamlı bir fark bulunamamıştır.

Kinzer vd. (1989), besin zinciri ile ilgili simülasyonların öğrencilerin başarısına etkisini araştırmıştır. Bu amaçla sınıflardan birine simülasyonlar kullandırılmış diğerine ise açıklayıcı metinler verilmiştir. Son test sonuçlarına göre açıklayıcı metin kullanan öğrencilerin simülasyonları kullananlara göre daha başarılı olduğu tespit edilmiştir.

Lewis vd. (1993), öğrencilerin dinamik ile ilgili simülasyonları kullanarak öğrendikleri bilgileri doğal olarak meydana gelen problemlere uygulama durumlarını değerlendirmiştir. Beş sınıfla yapılan çalışma sonucunda, öğrencilerin simülasyonları anlayarak gerçek durumdaki süreçlerle bütünleştirebildikleri belirlenmiştir.

Bourque ve Carlson (1987), aynı konuda uygulamalı laboratuvar alıştırmaları ile bilgisayar simülasyonlarının etkiliğini incelemiştir. Çalışma her iki yaklaşımın oluşturduğu çiftin öğrenmeye etkisini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Bu doğrultuda, 51 kimya öğrencisi simülasyon aktiviteleri ile çalışmıştır. Ön test ve son test sonuçlarına göre uygulama laboratuvarlarını takiben simülasyonların kullanılmasının öğrencilerin başarılarını artırdığı belirlenmiştir. Bourque ve Carlson, elde edilen sonuçlara göre, simülasyonların daha önce yaptırılan uygulama deneylerini desteklemek amacıyla kullanılabileceğini vurgulamıştır

Choi ve Gennaro (1987), hacmin yer değiştirmesi ile ilgili simüle edilen deneylerin uygulama laboratuvar deneyleri ile paralel götürülmesi durumunda anlamaya etkisini araştırmıştır. 128 öğrenci ile yapılan çalışmada, ön test son test sonuçlarına bağlı olarak, konuya ilişkin simülasyonların en az uygulama laboratuvar deneyleri kadar etki olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Geban vd. (1992), 200 öğrenci ile yaptıkları çalışmada, bilgisayar simülasyonları ile desteklenmiş deneyler ve problem çözmenin öğrencilerin başarı, bilimsel süreç ve tutumlarına etkilerini araştırmıştır. Çalışmada bilgisayar simülasyonlarının geleneksel yaklaşımdan daha fazla başarıyı arttığı ve bilimsel süreç becerilerini geliştirdiği sonucuna ulaşılmıştır.