Bu başlık altında TIMSS uygulamasında fen bilimleri sorularının hangi öğrenme alanlarını kapsadığı, hangi bilişsel yeterlikleri gerektirdiği açıklanmakta, elde edilen sonuçlardan hareketle tanımlanan yeterlik düzeyleri verilmekte ve soru örnekleri sunulmaktadır.
Öğrenme Alanları
TIMSS fen bilimleri başarı testleri öğrencilerin fen (bilim) anlayışlarını tespit etmek amacı taşımaktadır. TIMSS 2015 fen bilimleri değerlendirme çerçevesi iki boyut dikkate alınarak geliştirilmiştir: Fen bilimlerindeki öğrenme alanlarının değerlendirildiği içerik boyutu (örn: canlı bilimleri ve fiziksel bilimler) ve bu konular ile ilişkilendirilmiş düşünme süreçlerinin değerlendirildiği bilişsel boyut. Yani, TIMSS’deki her bir soru hem içerik boyutunu oluşturan maddelerin biri, hem de bilişsel boyutu oluşturan maddelerin biriyle etiketlenecek şekilde sınıflandırılmaktadır. Bununla beraber, TIMSS 2015'te gözlemler bağlamında sorular sorma, deliller üretme, veriler ile çalışma, araştırma problemlerini cevaplama ve deliller ışığında argüman oluşturma gibi bilimsel araştırma ve sorgulamayı kapsayan fen pratikleri de değerlendirilmiştir. Tablo 2.6'da 4. sınıf ve 8. sınıf için TIMSS fen bilimleri değerlendirme çerçevesi ile içerik ve bilişsel alanlardaki oranlar gösterilmektedir.
TABLO 2.6
TIMSS fen bilimleri öğrenme ve bilişsel alanlara göre dağılım
Öğrenme Alanı % Bilişsel Alan %
4. sınıf
Canlı Bilimleri 50 Bilme 40 Fiziksel Bilimler 35 Uygulama 40 Yeryüzü Bilimleri 15 Akıl Yürütme 20
8. sınıf
Biyoloji 30 Bilme 35
Kimya 30 Uygulama 40
Fizik 20 Akıl Yürütme 25 Yeryüzü Bilimleri 20
TIMSS uygulamasında içerik boyutunu oluşturan her bir öğrenme alanı birçok alt başlıktan oluşmaktadır. İçerik boyutunu oluşturan öğrenme alanları ve bu alanları oluşturan başlıklar 4. ve 8. sınıf düzeylerinde farklılıklar göstermektedir. Fen bilimlerinde 4. sınıf içerik boyutunu oluşturan öğrenme alanlarından canlı bilimlerinde, canlıların yaşam süreçleri ve özellikleri, üreme ve kalıtım, canlı ve çevre ilişkisi, ekosistem, insan sağlığı gibi başlıklar değerlendirilmektedir. Fiziksel bilimler öğrenme alanında; maddenin özellikleri ve sınıflandırılması, enerji çeşitleri ve enerji dönüşümleri, kuvvet ve hareket gibi başlıklar değerlendirilmektedir. Yeryüzü bilimleri öğrenme alanında ise Dünyanın yapısı, fiziksel özellikleri ve kaynakları, Dünyanın oluşumu ve tarihi, Güneş sistemi içinde Dünya gibi başlıklar değerlendirilmektedir.
Fen bilimleri 8. sınıf içerik boyutunu oluşturan biyoloji öğrenme alanı; canlıların yaşam süreçleri ve özellikleri, hücreler ve işlevleri, üreme ve kalıtım, çeşitlilik, adaptasyon ve doğal seçilim, ekosistemler, insan sağlığı gibi başlıkları içermektedir. Kimya öğrenme alanı; maddenin yapısı, maddenin özellikleri ve kimyasal değişim
başlıklarından oluşmaktadır. Fizik öğrenme alanı; fiziksel hal ve maddedeki değişim, enerji dönüşümleri, ışık ve ses, elektrik ve manyetiklik, kuvvet ve hareket başlıklarını kapsamaktadır. Yeryüzü bilimleri öğrenme alanında kapsanan başlıklar şu şekildedir: dünyanın yapısı ve fiziksel
özellikleri, dünyanın oluşumu ve tarihi, dünyanın kaynakları, kaynakların kullanımı ve korunumu, güneş sistemi ve evrendeki dünya. Tablo 2.7'de Fen bilimleri öğrenme alanlarında, alt ve üst düzey okullarda 4. ve 8. sınıf öğrencilerinin ortalamaları verilmiştir.
TABLO 2.7
Fen bilimleri öğrenme alanlarında ortalama öğrenci başarısı
Sınıf Okul Tüm Sorular Canlı Bilimleri Fiziksel Bilimler Yeryüzü Bilimleri
Ort. S.H. Ort. S.H. Ort. S.H. Ort. S.H.
4. sınıf
Alt Düzey 441 4,6 431 5,0 451 4,6 435 4,9 Üst Düzey 526 2,9 513 2,7 540 3,0 524 3,3
Türkiye 483 3,3 472 3,3 496 3,3 480 3,2
Sınıf Okul Tüm Sorular Biyoloji Kimya Fizik Yeryüzü Bilimleri
Ort. S.H. Ort. S.H. Ort. S.H. Ort. S.H. Ort. S.H.
8. sınıf
Alt Düzey 450 3,7 448 4,0 445 4,3 460 3,5 436 3,6
Üst Düzey 537 4 533 4,0 542 4,7 551 4,5 518 3,9
Türkiye 493 4 490 4,0 493 4,6 505 4,2 477 3,8
4. sınıf düzeyinde alt düzey ve üst düzey okullar arasındaki farkın tüm öğrenme alanlarında benzer olduğu görülmektedir. Bu farkın fiziksel bilimler ve yeryüzü bilimlerinde biraz daha fazla olduğu görülmektedir. Canlı bilimleri öğrenme alanında tüm sorulardan elde edilen ortalama puana göre hem alt düzey hem de üst düzey okullarda bir düşüşün olduğu görülmektedir.
8. sınıf düzeyinde Türkiye genelinde tüm sorulardan elde edilen ortalama puanlar ile öğrenme alanlarından elde edilen puanlar karşılaştırıldığında, “yeryüzü bilimleri” öğrenme alanında önemli bir düşüşün olduğu görülmektedir. Benzer düşüş alt ve üst düzey okullarda da görülmektedir. TIMSS’de üzerinde önemle durulan konulardan biri de “öğrenme fırsatı” olarak tanımlanmaktadır. Amaçlanan öğretim programının, sınıfta uygulanan öğretim programına uyumu, verilen öğrenme
fırsatının düzeyini ortaya çıkarmaktadır. Öğrenme fırsatı düzeyi ile öğrenci başarısı arasındaki ilişkiye odaklanan birçok çalışmanın olduğu görülmektedir. Türkiye’de “yeryüzü bilimleri” ile ilgili konuların fen bilimleri öğretim programında “dünya ve evren” öğrenme alanı içerisinde verildiği ve bu öğrenme alanının her sınıf düzeyinin son konuları olduğu bilinmektedir. Dolayısı ile “yeryüzü bilimleri” öğrenme alanındaki bu düşüşü, bu alanla ilgili öğrencilere verilen uygun öğrenme fırsatları bağlamında değerlendirmek önemlidir.
Bilişsel Alanlar
TIMSS testinde yer alan fen bilimleri sorularını doğru cevaplamak için öğrencilerin içerik bilgisine hakim olmalarıyla birlikte, her bir sorunun gerektirdiği belli bilişsel becerilere de sahip olmaları gerekmektedir. TIMSS’de belirlenmiş olan
bilişsel boyut hem 4. hem de 8. sınıfta üç alanla karşımıza çıkmaktadır.
TIMSS fen bilimlerinde bilme bilişsel alanı; öğrencilerin bilmeleri gereken olguları, yaklaşımları ve kavramları kapsar. Uygulama; öğrencilerin bilgilerini kullanarak açıklamalar geliştirebilmelerini ve pratik problemler çözebilmelerine odaklanır.
Akıl yürütme ise öğrencilerin genellikle alışık olmadıkları durumlarda ve karmaşık bağlamlarda, analiz, sentez ve genelleme yapacak kanıtları ve bilim anlayışını kullanabilmeyi kapsar.
Tablo 2.8'de fen bilimleri bilişsel alanlarında, alt ve üst düzey okullarda 4. ve 8. sınıf öğrencilerinin ortalamaları verilmiştir.
TABLO 2.8
Fen bilimleri bilişsel alanlarda ortalama öğrenci başarısı
Sınıf Okul Tüm Sorular Bilme Uygulama Akıl yürütme
Ort. S.H. Ort. S.H. Ort. S.H. Ort. S.H.
4. sınıf Alt Düzey 441 4,6 437 4,2 443 4,6 437 4,7 Üst Düzey 526 2,9 519 2,8 529 2,8 529 3,6 Türkiye 483 3,3 478 2,9 486 3,1 483 3,3 8. sınıf Alt Düzey 451 3,7 443 4,5 451 3,4 452 3,7 Üst Düzey 537 4 536 4,5 535 4,1 539 4,5 Türkiye 493 4 489 4,4 492 3,9 495 4,2
Genel olarak 8. sınıflarda bilişsel alanlardaki ortalamalar, tüm sorulardan elde edilen ortalamalar ile karşılaştırıldığında, hem alt düzey hem de üst düzey okullarda büyük bir farklılığın olmadığı görülmektedir. Ancak 4. sınıf düzeyinde, Türkiye genelinde ve üst düzey okullarda öğrencilerin bilme bilişsel alanındaki ortalamalarının diğer iki alt alana göre düşük olduğu görülmektedir. Benzer bulgu 2011 yılındaki TIMSS sonuçlarında da görülmektedir. Bu bulgu, özellikle üst düzey
okullarda öğrencilerin fen bilimlerinde alışık olmadıkları durumlarda ve karmaşık bağlamlarda analiz, sentez ve genelleme yapacak kanıtları ve bilim anlayışını kullanabilme becerilerinin, öğrencilerin bilimsel olgular, kavramlar, araçlar ve yöntemler temelindeki bilgilerinden daha iyi olduğu anlamına gelmektedir. Bu durum, fen bilimlerinde ilgili kavramlar ve olgular üzerinde yeterince durulmadan üst düzey bilişsel seviyedeki etkinliklerin sınıf içinde ön plana çıkarıldığının işareti olarak görülebilir.
Yeterlik Düzeyleri
Tablo 2.9 fen bilimleri için farklı yeterlik düzeylerindeki öğrencilerin ne yapabildiklerini özetlemektedir. TABLO 2.9
TIMSS 2015 fen bilimleri yeterlik düzeyleri
Düzey Puan Aralığı 4. sınıf öğrencilerinin yapabildikleri 8. sınıf öğrencilerinin yapabildikleri
İleri 625 -
Bilimsel araştırmanın temel bilgisine ve becerisine sahip olma, basit bir deneyin nasıl tasarlanacağını bilme, grafiklerden ve tanımlardan sonuçlar çıkarabilme, bir argümanı destekleyebilme ve değerlendirebilme, canlı bilimlerindeki, fiziksel bilimlerdeki ve yeryüzü bilimlerindeki anlayışlarını günlük yaşama uygulayabilme ve biraz bilimsel araştırma yöntem bilgisi gösterebilme.
Bilimsel araştırma bakış açısı gösterebilme, deneysel bir durumda hangi değişkenlerin kontrol edilebileceğini belirleyebilme, birçok kaynaktan gelen bilgiyi
karşılaştırabilme, çeşitli görsellerdeki, haritalardaki, grafiklerdeki ve tablolardaki bilgileri problemleri çözmek için yorumlayabilme, bilimsel bilgiyi aktarabimek için yazılı açıklamalar sağlayabilme, pratik, somut ve deneysel bağlamdaki biyoloji, kimya, fizik ve yeryüzü bilimleri alanlarındaki derin kavram anlayışlarını başkalarına aktarabilme.
Üst 550 - 625
Modeller, grafikler ve araştırmalardan kıyaslamalar, karşılaştırmalar ve basit yorumlar yapabilme, bilimsel kavramları kullanarak hem günlük hem de soyut bağlamda cevaplar sağlayabilme, canlı bilimlerindeki, fiziksel bilimlerdeki ve yeryüzü bilimlerindeki bilgilerini günlük yaşam durumlarına ve soyut bağlamlara uygulayabilme.
Uygun deneysel yöntemin seçildiği ve doğrulandığı bazı bilimsel araştırma becerileri gösterebilme, çeşitli biçimlerdeki formlardaki görselllerden, grafiklerden ve tablolardan elde edilen bilgileri birleştirebilme ve yorumlayabilme, ilgili bilgileri analiz etmek için seçebilme ve sonuçlar çıkarabilme, bilimsel bilgiyi ortaya koyan kısa açıklamalar sağlayabilme, biyoloji, kimya, fizik ve yeryüzü bilimleri alanlarındaki anlayışlarını başkalarına aktarabilme ve günlük yaşam durumlarına ve soyut durumlara uygulayabilme.
Orta 475 -550
Grafiklerdeki bilgileri yorumlayabilme, olgusal bilgiyi günlük yaşamdaki bazı durumlara uygulayabilme, biyolojik ve fiziksel durumlar için basit açıklamalar sağlayabilme; canlı bilimlerinde, fiziksel bilimlerde ve yeryüzü bilimlerinde temel bilgi ve anlayış gösterebilme.
Tablo, grafik ve ilgili görsellerdeki bilgileri yorumlayarak sonuçlar çıkarabilme, pratik durumlara bilgilerini uygulayabilme ve anladıklarını kısa betimlemelerle başkalarına aktarabilme; biyoloji, kimya, fizik ve yeryüzü bilimleri alanlarındaki bilgilerini çeşitli bağlamlara uygulayabilme.
Düşük 400 - 475
Basit grafik ve tabloları yorumlayabilme, olgu temelli kısa yazılı cevaplar sağlayabilme, canlı bilimlerinde ve fiziksel bilimlerde temel bilgiler gösterebilme.
Basit grafikleri yorumlayabilme ve temel bilgilerini pratik durumlara uygulayabilme, biyoloji, kimya, fizik ve yeryüzü bilimleri alanlarında temel bilgilere sahip olma, örneğin; ısı ve elektrik iletkenliği ile ilgili temel olgusal bilgileri ifade edebilme.
Örnek Sorular
Bu bölümde yeterlik düzeylerinin en altında yani “düşük yeterlik” düzeyinde ve en üstünde yani “ileri yeterlik” düzeyinde bulunan öğrencilerin çözme ihtimallerinin yüksek olduğu sorulara 4. ve 8. sınıf seviyelerinden örnekler verilmiştir:
Şekil 2.7’de düşük yeterlik düzeyinde bulunan, puanları 400 – 475 arasında olan öğrencilerin yüksek ihtimalle doğru cevaplayabilecekleri bir TIMSS 2015 sorusu verilmektedir. Canlı bilimleri öğrenme alanı ve bilme bilişsel alanında yer alan, “canlılar ile onların ekosistemlerini eşleştirmeyi” gerektiren bu soru Türkiye’deki 4. sınıf öğrencilerinin %71’i tarafından doğru cevaplanırken, bu oran uluslararası ortalamada %86 ve Japonya’da %97’dir.
ŞEKIL 2.7
Düşük yeterlik düzeyindeki öğrencilerin çözebildiği bir TIMSS 2015 sorusu (4. sınıf)
Aşağıda dört hayvanın resmi görülmektedir?
Aşağıdaki tabloda verilen hayvanların isimlerini büyük olasılıkla bulundukları ekosistemin yanına yazınız.
deve maymun zebra balina
Ekosistem
Tropik yağmur ormanları Çöl
Okyonus Çayır alanı
Hayvan adı
Benzer şekilde, 8. sınıfta, yine düşük düzeyde öğrencilerin yüksek ihtimalle doğru cevapladığı bir soru şekil 2.8’de verilmiştir. “iletken ve yalıtkan kavramlarını bilmeyi ve bunlara örnekler
verebilmeyi” gerektiren kimya öğrenme alanındaki bilgi seviyesindeki bu soru Türkiye’deki öğrencilerin %84’ü tarafından doğru yanıtlanmıştır. Bu sorunun doğru cevaplanma oranının uluslararası TIMSS ortalamasına (%81) yakın olduğu görülmektedir.
ŞEKIL 2.8
Şekil 2.8 Düşük yeterlik düzeyindeki öğrencilerin çözebildiği bir TIMSS 2015 sorusu (8. sınıf)
Aşağıda verilenlerden hangisi elektriği ve ısıyı en iyi iletir?
A) tahta B) plastik C) bakır D) bardak
Aşağıda ileri yeterlik düzeyinde bulunan öğrencilerin yüksek ihtimalle doğru cevaplamalarının beklendiği 4. ve 8. sınıf soru örnekleri yer almaktadır. Şekil 2.9 ve 2.11’de verilen sorular düşük yeterlik düzeyindeki sorularla (Şekil 2.7 ve 2.8) karşılaştırıldığında, bu soruların doğru cevaplanması için öğrencilerin ilgili öğrenme alanına ait temel bilgilere sahip olmanın yanında sonuç çıkarabilme, bilgilerini yeni durumlara uygulayabilme, temel bilimsel araştırma anlayışı gösterebilme ve kontrol edilebilecek değişkenleri tanımlayabilme gibi becerilere de sahip olmaları gerekmektedir.
Şekil 2. 9’da verilen soru fiziksel bilimler öğrenme alanında uygulama sorusu olarak hazırlanmış ve öğrencilerin “itmenin gerçekleşmesi için iki mıknatısın kutuplarının ne yönde olması gerektiğini açıklamasını” gerektiren bir soru olarak karşımıza çıkmaktadır. Türkiye'deki 4. sınıf öğrencileri tarafından doğru cevaplanma oranı %30’dur ve uluslararası TIMSS ortalaması ile aynıdır.
ŞEKIL 2.9
Ileri yeterlik düzeyindeki öğrencilerin çözebildiği bir TIMSS 2015 sorusu - 4. sınıf
K
G G K
K G G K
Plastik bir oyuncak arabanın üzerine şekildeki gibi bir mıknatıs yapıştırılmıştır. Senay başka bir mıknatıs kullanarak arabayı itmek istemektedir.
Arabayı itmek için elindeki mıknatısı hangi şekilde tutmalıdır?
(bir kutuyu işaretleyin)
Yanıtınızı açıklayınız.
Şekil 2. 9’da verilen soruya oldukça benzer bir soru TIMSS 2011 uygulamasında da yer almıştır. Şekil 2.10’da TIMSS 2011 uygulamasında yer alan ve Türkiye’de bulunan 4. sınıf öğrencilerinin %29’unun doğru cevapladığı bu soruya yer verilmiştir. Bu oranın TIMSS 2011 uluslararası ortalamasından (%26) yüksek olduğu görülmektedir.
ŞEKIL 2.10
TIMSS 2015 sorusuna benzer TIMSS 2011 sorusu (4. sınıf)
Berna’nın iki mıknatısı (A ve B) ve birbirinin aynısı iki metal iğnesi vardır.
Berna A mıknatısını iğneye çekene kadar masanın üzerinde hareket ediyor. Aynı şekilde B mıknatısını da iğneyi çekene kadar masanın üzerinde hareket ettiriyor.
A mıknatısının iğneyi 15 cm, B mıknatısının ise 10 cm uzaklıktan çektiğini görüyor.
Selim mıknatısların her ikisinin de eşit kuvvette olduğunu düşünüyor
Bu düşünceye katılıyor musunuz? (Kutulardan birini işaretleyiniz.)
Evet Hayır
Yanıtınızı açıklayınız.
Şekil 2.11’deki soru benzer şekilde TIMSS 2015 uygulamasında kullanılan, 8. sınıfta bulunan ileri yeterlik düzeyindeki öğrencilerin yüksek ihtimalle doğru cevapladığı bir soru olarak karşımıza çıkmaktadır. Yeryüzü bilimleri öğrenme alanında bulunan uygulama düzeyindeki bu soruda öğrencilerden “haritadaki nehrin akış yönünü göstermek için ok çizmesi ve nehrin neden bu yönde aktığının açıklaması” beklenmektedir. Türkiye’de bu sorunun doğru cevaplanma oranının %15 olduğu görülmektedir (%31).
ŞEKIL 2.11
Ileri yeterlik düzeyindeki öğrencilerin çözebildiği bir TIMSS 2015 sorusu - 8. sınıf
Yukarıdaki haritaya bakınız.
Harita üzerine nehrin aktığı yönü gösteren bir ok çiziniz.
Nehrin neden bu yönde aktığını açıklayınız.
okyanus nehir
ova
dağlar
Daha önceki uygulamalarda çıkan benzer bir soru ile bu sorunun karşılaştırılması, ülkemizde bulunan öğrencilerin yeterlikleri ve gelişimleri hakkında bilgi sağlayabilir. Bu bağlamda Şekil 2.12’de TIMSS 2011’de 8. sınıf düzeyinde kullanılmış Şekil 2.11’dekine benzer bir soru örnek olarak yer almaktadır.
Şekil 2.12’de verilen bu soru yeryüzü bilimleri öğrenme alanında bir akıl yürütme sorusu olarak karşımıza çıkmıştır. Bu sorunun cevaplanma oranının Türkiye’de %9 olduğu ve uluslararası ortalamanın (%19) altında olduğu görülmektedir. TIMSS 2011 ve TIMSS 2015’de çıkmış olan bu soruların doğru cevaplanma yüzdeleri karşılaştırıldığında diyagramlardaki bilgileri yorumlayabilme, tahmin edebilme ve sonuç çıkarabilme gibi becerileri gerektiren bu sorularda kayda değer bir ilerlemenin olmadığı görülmektedir.
ŞEKIL 2.12
TIMSS 2015 sorusuna benzer TIMSS 2011 sorusu (8. sınıf)