Öğrencilerin modelleme çalışmalarına katılmasının fen eğitimi için çok sayıda potansiyel faydası vardır. Model oluşturma ve model-temelli akıl yürütme, hem insan düşünmesinin hem de bilimsel araştırma-soruşturmanın temel bileşenleridir. Bu nedenle öğrenciler, kendi zihinsel modellerini gösteren dışsal bilimsel modelleri oluşturma, test etme, gözden geçirme ve kullanma sürecine katılmalıdır. Schwarz ve White (2000) modellemeye dayalı öğretimin avantajları ve sınırlılıklarını şu şekilde özetlemiştir:
Modellemeye dayalı öğretimin avantajları:
• Modelleme, öğrencilerin fikirlerini açıklamalarına yardım eder.
• Kavramsal fikirler, öğrenci düşünmesini ilerletmeye ve konu bilgisini geliştirmeye yardım eder. Modelleme, öğrencilere kavramsal fikirlerin bileşenlerini zihinde canlandırmalarına ve test etmelerine yardım eder.
• Bilgisayar modellemesi, bilimsel materyalin daha ilgi çekici olmasını ve daha kolay ulaşılmasını sağlar.
• Bilgisayar modelleri, kompleks veriyi daha ulaşılabilir, bilimsel süreci daha dinamik yapmaya yardım eder ve öğrencilerin ilgi çekici ve kompleks olguları bireysel olarak çalışmalarını sağlar.
• Fiziksel, şekilsel veya matematiksel gösterimleri kullanan modelleme yaklaşımlarının
öğrenmeyi ilerlettiği kanıtlanmıştır.
• Model-merkezli yaklaşım, öğrencilerin bilimin doğru ve üretici epistemolojilerini geliştirmelerini sağlar. Eğer bilim; model oluşturma süreci olarak tanımlanırsa, bu öğrencilerin bilimsel bilginin bir insan yapısı olduğunu ve modellerin gerçek dünya olgularını açıklama ve tahmin etme özelliklerinin değişebileceğini anlamalarına yardım eder.
• Daha verimli epistemolojik fikirler oluşturma, öğrencilerin bilimsel olaylar hakkında daha iyi akıl yürütmelerine ve kavramsal bilgilerini daha iyi bütünleştirmelerine yardım eder.
Modellemeye dayalı öğretimin sınırlılıkları:
55
• Öğrenciler model-merkezli programda, modelleme sürecinde yapılan çalışmaları her zaman anlamayabilir.
• Öğrenciler, modellerini oluşturup gözden geçirseler bile, modellerin doğası veya modelleme sürecini anlamayabilirler.
• Öğrencilerin; modellerin kullanımı ve modeller hakkındaki anlayışları yetersiz olabilir.
• Öğrencileri, bilimin doğası ve modelleme süreci hakkında öğretme konusunda zorluklar bulunmaktadır.
2.8. Astronomi Eğitiminde Zihinsel Model Oluşturma ve Bilimsel Süreç Becerileri İlişkisi
Astronomi, pek çok fen programında önemli bir yere sahip olmasına rağmen, hala çözülmemiş astronomi eğitimine özgü öğretim ve öğrenme zorlukları bulunmaktadır. Son yıllarda, astronomideki merkezi süreç olan zihinsel model kurmanın astronomi eğitimine uygunluğu tartışılmaktadır (Taylor vd., 2003).
Zihinsel model kurma; astronomi eğitiminde temel bir beceridir. Zihinsel modeller, doğrudan tecrübe edilmeyen olguları tanımlayan ve açıklayan bilişsel yapılardır. Bu kişisel yapılar; dünyayı anlama ve anladıklarını diğer kişilere açıklama girişimleridir (Harrison & Treagust, 1996).
Astronomlar olguları anlamak ve diğer kişilere aktarmak için daima zihinsel modeller ve modeller kullanırlar. Zihinsel modeller; sürekli değişim ve evrim geçirir. Günümüzde öğrencilerin de astronomlar gibi düşünebilmeleri için, bireysel bilgilerini tutarlı bir bütüne bağlayan zihinsel modeller kurabildiği ve güncelleyebildiği bir süreci içeren eğitim gerekmektedir. Çünkü Astronomi ve Fen Bilimlerinde zihinsel model kurma genellikle etkileşimli müzakere, problem çözme ve işbirliği süreçlerini gerektirir (Taylor vd., 2003). Özetle; iyi yapılandırılmış uygulamalar ve astronominin tarihsel süreçleri, ortak bir yönelime sahiptir. Her ikisi de, yeni deneysel bilgiyle başarılı etkileşim sonucu, kişinin
kendi fikirlerini revize etmesini, geliştirmesini ve açıklamasını gerektirir. Böylece
öğrenciler astronomi kavramlarını öğrenirken bilimin doğasının diğer üç yönünü de kazanırlar. Bunlar; bilimin insanlar tarafından oluşturulan bir süreç olduğu, bilimin, bilim
56
insanlarının çalıştığı sosyal ve kültürel çevreden etkilendiği ve bilimsel anlayışın zamanla değişebileceğidir.
Modellemeye dayalı öğretim sürecinde amaç, öğrencilerin zihinsel modellerini bilimsel yöntemi esas alarak yapılandırmalarını sağlamaktır. Öğrencilerin bilimsel kavramları anlamasına yarayan bilimsel süreç becerileri; zihinsel ve bedensel olarak aktif etkinlikler, laboratuvar çalışmaları ve deneyler gerektirir. Genelde sorgulamaya dayalı bu süreçler, “keşif ve araştırma” terimleriyle iç içedir. Daha önemli olarak, bu sorgulama becerileri, günlük yaşamla ilgilenmeyi ve doğal dünyayı anlamayı geliştirir (Enger & Yager, 1998). Astronomi ile ilişkili olan bilimsel süreç becerileri aşağıdaki Tablo 2’de belirtilmiştir. Tablo 2
Astronomi ile ilişkili bilimsel süreç becerileri (www.unawe.org)
Bilimsel süreç becerileri Astronomi ile ilişkili bilimsel süreç becerileri 1. Gözlem Yapma
2.Uzay/Zaman İlişkilerini Kullanma 3.Sınıflandırma
4.Sayı İlişkilerini Kullanma 5.Ölçme
6.İlişki Kurma 7.Tahmin Etme
8.Değişkenleri Kontrol Etme 9.Verileri Yorumlama 10.Hipotez Kurma 11. İşlemsel Tanımlama
1. Gökyüzündeki bir obje ya da olayın doğru tahmini ya
da doğru kavram kullanımı
2. Astronomi kavramlarının kazanıldığını gösteren
objelerin ya da olayların doğru gruplandırılması
3. Karşılaştırmalardan varsayımlar çıkarma 4. Hipoteze ilişkin deneyimler geliştirme
5. Aynı veya farklı alanlardaki kavramları yeni
bilgilerle bağdaştırma
6. Yeni bilgilere göre önceki bakış açılarını değiştirme 7. Yeni bilgilerini başkaları ile paylaşma
Tablo 2’ye göre, bilimsel süreç becerileri ile ilişkili Astronomi kazanımlarından, objelerin
ya da olayların doğru gruplandırılması, varsayımlar çıkarılması, hipotez kurularak, tahminlerin yapılması, aynı veya farklı alanlardaki kavramları yeni bilgilerle bağdaştırma, en önemlisi yeni bilgilere göre önceki bakış açılarını değiştirebilme ve yeni bilgilerini başkaları ile paylaşma, bu ünitenin modelleme yoluyla öğretiminin uygun olduğunu
göstermektedir.
Araştırma amaçlarına göre de, öğrencilerin modellemeyi bilimsel süreç becerilerini kullanarak geliştirmesi gerektiğinden, öğrencilerin zihinsel modellerini bilimsel yöntemi
57
öğrencilerin kendi düşüncelerini modeller üzerinde tahmin, gözlem, sınıflama, sıralama ve varsayımlar oluşturarak yapılandırabilmelerine dikkat edilmiştir.