Literatürde Yer Alan Zihinsel Modeller ile İlgili Çalışmalar

Zihinsel modellerle ilgili olarak literatürde yer alan araştırmalar incelenmiş ve bu kısımda, araştırmamıza yol göstereceği düşünülen bazı çalışmalar ele alınmıştır.

Davidson ve arkadaşları (1999), zihinsel model ve kullanılabilirliği tanımladıkları çalışmalarında, göreceli olarak insan bilgisayar etkileşiminin yeni alanı olan Human–Computer Interaction (HCI) kapsamında zihinsel model kavramını ilgili ana alanında daha ileri düzeyde çalışmayı benimsemekte ve adapte etmektedirler. Bu çalışmada zihinsel model ve kullanılabilirliği tanımlamışlar sonra, kullanılabilir yazılım geliştirmeye yardımcı olarak zihinsel modellerin uygulanabilirliği ve sınırlılıklarını tartışmışlardır. Çalışma sonunda zihinsel modelleri anlamada aşama kaydedecek Human–Computer Interaction (HCI) uygulayıcıları ve bilişsel bilimcilerin her ikisine de yardımcı olabilecek daha ileri araştırmalar için bazı potansiyel alanlar önermektedir.

Coll ve Treagust (2001), öğrencilerin kimyasal bağlarla ilgili zihinsel modelerini teşhis etmeye çalıştıkları araştırmalarında, ortaöğretim, lisans ve yüksek lisans olmak üzere katılımcıları Avusturalya’lı olan öğrencilerle yaptıkları bir çalışma raporunu sunmuşlardır. Bu çalışmanın amacı ortaöğretimden mezun olma aşamasında veya mezun olmuş kimya öğrencilerinin kimyasal bağlar kavramı ile ilgili tercih ettikleri zihinsel modelleri araştırmaktır. Bu araştırmada, öğrencilerin Kimyasal bağlarla ilgili zihinsel modelleri, 3 aşamalı görüşme protokollerini içeren yarı yapılandırılmış görüşmeler yapılarak ortaya çıkarılmıştır. Coll ve Treagust, araştırma kapsamında, herbir öğrenciden metalik, iyonik ve kovalent maddelere örnek vermelerini ve bu maddeler içerisindeki bağları tanımlamalarını istemiştir. Ikinci olarak, olaylar hakkındaki görüşmeler formundaki kimyasal bağlar modellerinin kullanıldığı olayları açıklamalarını istemiştir. Son olarakta müfredattan elde edilen ve bazı özel metalik, iyonik ve kovalent maddelerdeki bağ şekillerinin gösterildiği kartları açıklamalarını istenmiştir. Coll ve Treagust, öğrencilerin görüş ve cevapları sonucunda öğrencilerin üç akademik seviye arasından kimyasal bağlar için basit ve gerçeğe uygun (gerçekçi, mantıklı) zihinsel modelleri tercih ettikleri sonucunu dile getirmişlerdir.

Schnotz ve Kürschner (2007), yapmış oldukları çalışmada, resimlerden yararlanarak öğrenmede, bilgiyi farklı şekillerde görselleştirmenin farklı zihinsel modeller oluşturup oluşturmadığını, daha sonra verilen işlerde farklı zihinsel modellerin

farklı performans örüntülerine götürüp götürmediğini ve bu görselleştirme etkilerinin iş yapma sırasında nasıl değiştirilebileceğini araştırdıklarını ifade etmişlerdir.

Dış ve iç gösterimlerin etkileşimlerinde zihinsel modellerin yapısı üzerine birçeşit görselleştirmenin etkisini inceleyen bu makalede, çoklu dış gösterimlerden resim anlamanın özel rolü çözümlenmeye çalışılmıştır. Schnotz ve Kürschner, bu makalenin sadece bilginin kazanımınıyla değil aynı zamanda bu kazanılan bilginin kullanımı ile ilgilendiğini belirtmektedirler. Schnotz ve Kürschner, bunu “Öğrenen kişi daha önce öğrendiği bilgilere dayanarak çözmesi gereken bir problemle karşılaştığı zaman zihinsel modellerin yapısı ve performans örüntüleri üzerine etkisinin ekstra dış gösterimlerin uygunluğu ile nasıl makul düzeye getirildiğini inceliyor” şeklinde dile getirmektedir.

Schnotz ve Kürschner, 80 üniversite öğrencisi ile yaptıkları bu çalışmada “dünyada farklı yerlerde farklı zaman ve tarih olacağı” bilgisini katılımcılara resimli metinler vererek öğretmeye çalışmışlardır. Bu katılımcıların yarısına dünyayı bir çeşit halı (halı resimleri) gibi görselleştiren resimli metinleri diğer yarısına da yeryüzünü çember (çember resimleri) gibi görselleştiren metinler verilmiştir. Öğrencilerin öğrenme aşaması bittikten sonra katılımcılara farklı soruları kapsayan bir test verilmiştir. Her iki görselleştirme grubunda da katılımcıların yarısı bu soruları ekstra dış gösterim ile çözmeleri sağlanmış ancak diğer yarısına bu dış gösterim verilmemiştir. Schnotz ve Kürschner, görselleştirme şekillerinin zihinsel modellerin yapısını etkilediği bulgusunu ortaya koymuşlardır. Araştırma sonucunda, Schnotz ve Kürschner ortaya çıkan sonucu “Kişi soruları sadece daha önceden öğrendiği bilgilerden oluşturduğu zihinsel temsillere dayanarak çözdüğü zaman, farklı zihinsel model yapıları farklı performans örüntüleri doğuruyor. Fakat bu etkiler ekstra dış gösterimler verildiğinde azalıyor.”cümleleri ile açıklamışlardır.

Greca ve Moreira (2000), zihinsel model, kavramsal model, modelleme kavramlarına ışık tutmak amacıyla yaptıkları literatür incelemesinde, zihinsel model, kavramsal model ve modellemeden ne anlaşıldığı, bu gibi teorilerin fen eğitimine ve araştırmalarına olabilecek katkıları üzerinde durulmuştur. Greca ve Moreira, zihinsel model, kavramsal model ve modellemeden ne anlaşıldığının yani fen eğitimi araştırmalarında bunların nasıl kullanıldığının bir gözden geçirilmesini amaçladıkları bu çalışmada zihinsel modeller üzerine yapılan çalışmaların neden umut verici olduğunu da açıklamaya çalışmaktadırlar.

Greca ve Moreira, bu çalışmada ele alınan zihinsel model, kavramsal model ve modelleme kavramlarını açıklama noktasında teorik çerçevede bu işin zorluklarına “Bu

teorik çerçeve içerisindeki görev ne öğretmenler ne de araştırmacılar için kolay bir görevdir. Öğretmenler için bu daha da zordur, çünkü modelleme süreci çok karmaşıktır ve dahası bunun hakkındaki bilgilerimiz hala zayıftır. Şimdiye kadar öğrencilerin verilen bir alanda ne çeşit zihinsel modellere sahip oldukları ne de hangi özel zihinsel modeller oluşturdukları bilinmektedir. Araştırmacılar için asıl zorluk metodolojik görülüyor: bu tamamlanmamış, karasız ve kişisel temsilleri nasıl yakalayacaklar? Fakat bu kavramsal çatıdan pek çok ilginç tartışma noktaları çıkmışa benziyor.”.

cümleleri ile dikkat çekmektedir.

Greca ve Moreira’nın bu makalesinde kavramsal model ve zihinsel model arasındaki farklar anlatılırken, kişi matematik eğitiminde bahsi geçen kavram tanımı ve kavram imajı arasındaki farkları anımsıyor. Kavram tanımı kitaplarda yer alan, bilimsel camianın kabul ettiği tanım oysa kavram imajı ise kişinin o tanımdan ne anladığı yani kafasında oluşturduğu imajı. Bu durum kavram modeli ve zihinsel model arasındaki fark belirtilirken de ele alınıyor: Kavramsal model yine kavramın bilimsel camianın kabul ettiği, tamamlanmış, son hali verilmiş model. Bunun aksine zihinsel model ise bir kişinin o kavram hakkında kafasında oluşturduğu model olarak tanımlanabilir.

Chinnappan (1998), “Geometri Problem çözümünde Şemalar ve Zihinsel Modeller” başlığı altında kaleme aldığı makalesinde problem çözme sırasında öğrencilerin oluşturduğu zihinsel modeller, öğrencilerin önceki geometrik bilgilerinin organizasyonel kalitesi ve bu bilginin problem çözümü sırasında kullanımı arasındaki potansiyel bağları incelemiştir. Chinnappan, araştırmasında, zihinsel model kavramını Halford’ün açıklamasına uygun olarak belli bir problemi çözerken etkin (aktif) olan temsiller şeklinde ele almıştır. Bu fikre göre zihinsel modeller, çıkarım, hangi şemaları aktif etme hakkında karar verme ve bir probleme çözüm arama sırasında bu bilgiyi nasıl kullanacağı gibi bir dizi bilişsel eylemleri kapsar. Bu bilişsel temsiller, düşünme ve problemi anlama kısmı olarak düşünülebilir ve bunlar temsil ettikleri problem durumuyla çok yüksek benzerliğe sahiptir. Chinnappan, matematik öğrenme ve problem çözme için zihinsel modellerin öneminin bunların ilişkisel yapısına dayandığını belirtmektedir.

Chinnappan (1998), English ve Halford’un fikirlerine dayanarak, öğrencilerin oluşturmasına yardımcı olmaya çalışılan zihinsel modellerin, verilen bir problemde önceden öğrenilmiş matematiksel şemalar ile parçalar arasındaki önemli ilişkilerin

açıkça temsil edilmesi gereken zihinsel modeller olduğunu vurgulamıştır. Chinnappan, şema ve zihinsel model kuramlarının her ikisini de öğrenciler geometri problemi çözmeye çalışırken bilgiye erişim ve edinilen bilgilerin nasıl kullanıldığını incelemek için uygulamıştır. Bu doğrultuda çalışmanın amacını da “(a) öğrencilerin problem çözmede kullandıkları geometrik şemaları belirleme (b) bunların ne kadar sıklıkla aktive edildiğini belirleme ve (c) problem çözme sürecinde öğrencilerin oluşturduğu ve/ya kullandığı zihinsel modellerin açıklamak” olarak ortaya koymuştur. Özellikle, bu bilgi bileşenleri iyi ve kötü öğrenciler arasında nasıl farklılık gösterdiğini incelemek amacıyla yaptığı bu çalışmada hipotezini “İyi öğrencilerin kötü öğrencilere göre daha kapsamlı geometrik şemaları aktif ettikleri, bunlara daha sık ulaştıkları ve muhtemelen verilen problem yapısını ileri seviyede anladıklarını belirten zihinsel model üretirler” şeklinde ifade etmektedir. Chinnappan, elde edilen bulguların yapısal analizi sonucunda, öğrencilerin geliştirdiği geometrik bilginin kalitesinin, onların zihinsel modelleri ve bu bilginin sonraki kullanımı üzerinde güçlü bir etkisi olabileceğini ifade etmektedir.

Merril (2000), kaleme aldığı makalede bilgi türlerini tam olarak tanımlamanın yanısıra diğer bilgi nesneleri ile diğer bilgi bileşenleri arasındaki ilişkileri gösteren bilgi yapılarını tanımlamaya çalışmaktadır. Merril’e göre (2000), bir bilgi yapısı hafızadaki bilgileri göstermek için öğrenenlerin kullandığı bir şema biçimidir. Bir zihinsel model, şemada saklanan bilgiyi değiştirmek ve oynama yapmak için bir şema ve de bilişsel süreçtir. Merril, süreçlerin bilgiyi öğrenen kişiye, sınıflama, genelleme ve kavramı daha detaylı ele alma amaçları için, kavramsal bilgi yapılarının bilgi bileşenleri üzerinde oynama imkânı sunduğunu belirtmektedir. Bunun yanısıra, süreçlerin öğrenen kişiye açıklama, tahmin ve sorun giderme amaçları içinde imkan sunduğundan bahsetmektedir. Merril, araştırma hipotezini “bilgi bileşenleri ve bilgi yapıları kavramsal ve rastgele

ağlar ve onların bağlantılı süreçleri, öğrenen kişiye bilgiyi daha kolay elde etme fırsatı veren üst-zihinsel-model olarak hizmet edebilir” şeklinde ifade ederken, sonuçta oluşan

özel zihinsel-modellerin problemlerin kavramsallaştırılmasını sağlayacağını ve problemi çözmek için yorum yapma yeteneklerini kolaylaştıracağını dile getirmektedir.

Merril, bilişsel psikolojinin bir zihinsel modelin başlıca iki bileşenden ibaret olduğunu ileri sürdüğünü belirttiği bu makalesinde bu iki yapıyı bilgi yapıları (şema) ve bu bilgiyi kullanma süreci (zihinsel süreçler) olarak açıklamaktadır. Merril’e gore, öğretimsel modelin başlıca ilgi alanı, öğrenmeyi kolaylaştırmayı hedefleyen ders konularının sunumu ve organizasyonudur. Bu makalede de, öğretim amacıyla bilginin

hem dış gösteriminin (bilgi nesneleri) hem de iç gösteriminin ve bilginin kullanımını (zihinsel modeller) kolaylaştırabilecek olan ders konu içeriğinin (bilgi) bir analizini yapmaya çalışmaktadır. Merril’e gore, eğer, bir öğrenciye öğretimsel ürünlerin farklı çeşitlerine dair bilginin az ve öz gösterimi öğretilirse, öğrenci özel zihinsel modellerin elde edimini kolaylaştırmak için bu gösterimi zihin ötesi model olarak kullanabilir.

Merril, zihinsel modellerin işlevini “şema teorisini” açıklayarak ortaya koymaktadır. Merril’e göre, şema teorisi, öğrenenlerin bilgiyi hafızada bilişsel yapı formu olarak gösterdiğini varsaymaktadır. Bir bilgi yapısı bir şema formudur. Ve öğrencinin bilgiyi çözüp çözmediğini işaret eden bilgiyi gösterir. Eğer bu bilgi bileşenleri arasındaki gereken bilgi (bilgi bileşenleri) ve onların ilişkileri tamamlanmamışsa, öğrenen bu bilgiyi gerektiren problemleri randımanlı ve etkili bir şekilde çözemeyecektir. Zihinsel modeller, bir şema veya zihinsel gösterimi şemadaki bilgide değişiklik yapan bir süreç ile birleştirebilirler. Bir problemi çözmek öğrenenin sadece uygun bilgi gösterimine (şema veya bilgi yapısı) sahip olması değil, aynı zamanda problemi çözebilsin diye bu bilgi bileşenleri ile oynama yapmak için algoritmalara ve ipuçlarına sahip olmasını gerektirir (Merril, 2000:12).

Bucciarelli (2007), zihinsel modellerin inşasının öğrenmeyi nasıl geliştireceğini araştırdığı çalışmada, öğrenme ve zihinsel modeller arasındaki olası ilişkilerin keşfedildiği bir sistemi göstermeye çalışmaktadır. Bucciarelli, bu çalışmasında, konuşmaya eşlik eden sembolik olmayan el kol hareketleri ve onları modellerin inşasını harekete geçirmesindeki rolleri ve sonuç olarak dinleyicideki derin anlama ve öğrenme üzerinde durmaktadır. Bunun yanı sıra bilişsel ve sosyo-kültürel anlaşmazlıklar, onların bir problemin alternatif modellerini harekete geçirmesindeki rolü ve bunun sonucu olarak öğrenmenin sebebi üzerinde durmaktadır.

Bucciarelli, zihinsel modellerin ana fonksiyonunu bilginin anlamlı bir bütüne doğru organize edilmesi olarak açıklarken, böylece bilgiler serisinin zihinde daha kolayca saklanma olasılığının arttığını ve kişinin bilişsel yükünü azaldığını belirtmektedir.

Coll ve Treagust’a göre ise, bilim adamları ve öğrenciler, fiziksel dünyayı ve kendi yaşantılarını mantıklı şekilde yorumlamak, kendi düşüncelerine uygun şekilde açıklamak için zihinsel (gösterimler) simgelemeler inşaa etmektedirler (Coll ve Treagust, 2001:358).

Sonuç olarak, bu ilgili literatür çalışması bize, zihinsel modellere bakışın farklı disiplinlere göre değiştiğini göstermektedir. Eğitim-öğretim açısından ise; öğrencilerin

fiziksel dünyayı ve yaşantılarını açıklamada zihinsel modellerin açığa çıkarılması yönünde çalışmalar yapılmasının gerekliliğini ortaya koymaktadır.