Araştırma 2006-2007 öğretim yılında Konya ilindeki iki Anadolu Lisesi’nde yapılmıştır. Lise 3.sınıf (yeni sistemde lise 4.sınıf) Fen bölümü öğrencileri ile çalışılmıştır. İki okulda da bir deney, bir kontrol grubu rastgele seçilmiştir. Çalışmanın örneklemini toplam 105 öğrenci oluşturmuştur. Deney grubunda 53, kontrol grubunda 52 öğrenci bulunmaktadır. Dersler araştırmacı tarafından verilmiştir. Uygulama 4 hafta sürmüştür. Öğrenciler haftada 3 kez biyoloji dersi almıştır ve ders süresi 45 dakikadır.
Deney grubunda dersler öğrenme halkası modeline göre işlenirken, kontrol grubunda geleneksel yönteme göre işlenmiştir. Uygulamanın ilk ve son haftalarında bütün gruplara Nükleik Asitler ve Protein Sentezi Kavram Testi ve Öğrenmede Güdüsel Stratejiler Anketi öntest ve sontest olarak uygulanmıştır. İkinci hafta nükleik asit çeşitleri, DNA ve RNA’nın yapısı ve DNA’nın replikasyonu, üçüncü hafta protein sentezi konuları işlenmiştir.
Geleneksel öğretim yönteminin kullanıldığı sınıflarda anlatım ve soru-cevap yöntemleri kullanılmış, öğretmen merkezli bir yol izlenmiştir. Öğretmen konuyla ilgili kavramların tanımlarını tahtaya yazarak açıklamıştır. DNA’nın eşlenmesi ve protein sentezi gibi olayları ise asetatlar üzerine çizilen resimler kullanılarak anlatılmıştır. Bu süreç içinde öğrencilerin derse katılımını sağlamak amacıyla konuyla ilgili çeşitli sorular sorulmuştur. Kontrol grubunda dersler şu şekilde işlenmiştir:
Öğretmen nükleik asitlerin yapısı konusuna nükleik asitlerin bulunuşu ve isimlendirilmesi ile giriş yaptı. DNA ve RNA olmak üzere iki çeşit nükleik asit olduğunu, nükleik asitlerin nükleoitlerden oluştuduğunu söyledi. Bu sırada nükleozit, nükleotit ve nükleik asit kavramları açıklandı. Bu yapılar tahtaya çizilerek benzerlikleri ve farklılıkları öğrencilerle konuşuldu. Pürin ve pirimidin kavramları tahtaya yazılarak açıklandı. DNA ve RNA arasındaki farklar öğrencilere sorularak tahtaya maddeler halinde yazıldı. Daha sonra asetatlardan DNA ve RNA resimleri gösterilerek ikisinin arasındaki farklar açıklandı. RNA çeşitleri üzerinde konuşuldu. Oswald Avery ve arkadaşlarının kapsüllü ve kapsülsüz pnömokoklarla yaptığı deney asetat üzerinde anlatıldı. Bir sonraki derste DNA replikasyonu konusunun işleneceği söylenerek ders bitirilmiştir.
Geçen dersi özetlemek amacıyla öğrencilere nükleik asitlerin yapısıyla ilgili sorular sorularak derse başlandı. DNA’nın ne zaman kendini eşlediği sorusu soruldu, daha sonra DNA’nın kendini hücre bölünmeden önce eşlediği söylendi. DNA replikasyonu asetatlar üzerinde anlatıldı. DNA’nın kendini yarı korunumlu olarak eşlediği Meselson ve Stahl’ın ağır azot ve normal azot içeren kültürlerde E.coli bakterileriyle yaptıkları deneyle açıklandı. Gelecek derste protein sentezi konusunun işleneceği söylenerek ders bitirilmiştir.
Geçen dersi özetlemek amacıyla öğrencilere DNA replikasyonu ile ilgili sorular sorularak derse başlandı. Protein sentezinin canlılar için önemi soruldu. Genetik şifre, kod, kodon, antikodon, transkripsiyon ve translasyon kavramları tahtaya yazılarak açıklandı. Protein sentezi asetat üzerinde anlatıldı. Öğrencilerin nükleotit, üçlü şifre,
kromozom, DNA ve gen kavramlarını küçükten büyüğe sıralamaları istendi ve en son tahtada açıklandı.
Deney gruplarında öğrenme halkası modeline göre hazırlanan etkinlikler kullanılmıştır. Bunun için bir Öğretmen Kılavuzu (Ek-3) ve bir Öğrenci Kılavuzu (Ek-4) hazırlanmıştır. Öğretmen kılavuzunda etkinlikler ve öğretmene yönelik yönergeler bulunmaktadır. Öğrenci kılavuzunda ise öğrencilerin üzerinde çalışacakları çalışma kağıtları vardır.
Birinci öğrenme halkasının konusu nükleik asit çeşitleri, DNA ve RNA’nın yapısıdır.
Keşfetme basamağında, öğrencilerin konuyla ilgili önbilgilerini ortaya çıkarmaya yönelik “Çekirdek hücreyi nasıl yönetir?, DNA hücrede nerelerde bulunur?, RNA hücrede nerelerde bulunur?” gibi çeşitli sorular soruldu. Öğrenciler bu sorulara çeşitli cevaplar verdiler, öğretmen ise herhangi bir açıklama yapmadı. Etkinlik 1.1’de genetik yapısı değiştirilerek oluşturulan pembe minik bir fille ilgili bir öykü okundu. Öyküyü okurken öğretmen zaman zaman durarak öğrencilere sorular yöneltti. Öğrenciler bu soruların cevabını öğretmen okudukça öykünün ilerleyen kısımlarında buldular. Daha sonra öğrencilere vcd ve internetten konuyla ilgili simülasyonlar izletildi. Öğrenciler izledikleri görüntülerdeki olayları anlattılar. Nükleik asitlerin hücredeki görevini ve yapılarını keşfetmeleri amaçlandı.
Terim tanıtımı aşamasında nükleik asitlerin hücredeki yeri ve görevinden bahsedildi. Gen, nükleotit, nükleozit, pürin ve pirimidin kavramları açıklandı. DNA’nın etrafının histon proteinleriyle sarılmasıyla kromozomların oluştuğu söylendi. DNA’nın yapısı, DNA modeli üzerinde incelendi. Öğrencilere DNA ve RNA arasındaki farklar sorularak tahtada listelendi. RNA çeşitlerinin görevleri anlatıldı. Günümüzde akrabalık ilişkilerinin çıkarılması, suçluların belirlenmesi, genetik hastalıklar vb. konularda DNA analizleri yapılmaktadır. Buna örnek olarak öğrencilere Rusya Çarlığı ile İngiliz Kraliyeti arasındaki akrabalık ilişkisinin araştırıldığı bir olay verildi. Bu olayda çekirdek DNA’sı yerine mitokondri DNA’sının araştırılması öğrencilerin çok ilgisini çekti ve sebebini sordular. Bunun nedeni olarak öğrencilere mitokondrilerimizi annemizden aldığımız, çekirdek DNA’sının her jenerasyonda değişikliklere uğrayabilirken mitokondri DNA’sının nerdeyse hiç değişmediği açıklaması yapılmıştır.
Kavram uygulama basamağında öğrenciler Etkinlik 1.5 için rastgele dört kişilik gruplara ayrıldılar. Gruplara öğrenci kılavuzundaki ilgili çalışma kağıtlarını kullanacakları söylendi ve kartondan yapılan nükleotitler setler halinde verildi.
Öğrencilerden nükleotitleri kullanarak bir DNA oluşturmaları istendi. İlk başta öğrenciler nükleotitleri çiftler halinde yukarıdan aşağıya dizdiler, birbirlerine bağlamadılar. Öğretmen nükleotitlerin birbirlerine nasıl bağlanacağını sordu. Bazı gruplar aşağıdaki nükleotitin fosfatı ile yukarıdaki nükleotitin fosfatını birleştirirken bazıları bir önceki nükleotitin şekerini alttakinin fosfatı ile birleştirmeyi başardı. Gruplar doğru dizilimi yaptıktan sonra çalışma kağıdındaki soruları cevapladılar. Öğrencilerin çift halkalı ve tek halkalı bazları karton şekillerinden keşfetmeleri amaçlandı. Yaptıkları DNA’da kaç hidrojen bağı olabileceği soruldu ve açıklandı. DNA’nın neden merdiven şeklinde değil de sarmal yapıda olduğu sorusu öğrencileri düşündürdü. Daha sonra öğrencilerden yaptıkları DNA’nın bir zincirini anlamlı zincir olarak seçmeleri, diğer zinciri uzaklaştırmaları istendi. DNA’nın bu anlamlı zinciri üzerinden bir mRNA sentezlemeleri söylendi. mRNA’yı tamamlayan gruplar çalışma kağıdındaki soruları cevapladılar. DNA’larının üzerindeki kodları ve mRNA üzerindeki kodonları söylediler. Öğrencilerin Timin ve Urasil’i doğru yerlerde kullandıkları gözlendi. Çalışma kağıdındaki resme bakarak nükleotit, DNA, gen ve kromozom kavramlarının büyükten küçüğe sıralamaları istendi. Böylece DNA ve kromozom arasındaki yapısal farkı da gördüler. Son olarak konuyla ilgili kavramlar tahtaya yazılarak öğrencilerden bireysel olarak kavram haritası yapmaları istendi. İsterlerse kendilerinin de ilgili kavramlar ekleyebilecekleri söylendi. Kavram haritası yapımı sınıflara daha önceden anlatılmıştı.
İkinci öğrenme halkasının konusu DNA’nın replikasyonudur.
Keşfetme basamağında, öğrencilerin konuyla ilgili önbilgilerini ortaya çıkarmaya yönelik “Hücre bölünürken genetik bilgi bir hücreden diğerine nasıl aktarılır?, Bölünme sonunda her iki hücrenin genetik bilgisi aynı mıdır?, Bölünme sonunda her iki hücrenin genetik bilgisi aynı olmazsa ne olur?” gibi sorular soruldu. Öğrenciler bu sorulara çeşitli cevaplar verdiler, öğretmen ise daha sonra açıklayacağını söyledi. Öğrencilerden çalışma kağıtlarındaki Etkinlik 2.2’yi yapmaları istendi. Öğrenciler bireysel olarak yaptıktan sonra bir öğrenci alıştırmayı tahtada yaptı. Daha sonra öğrencilere internetten konuyla ilgili simülasyonlar izletildi. Öğrenciler izledikleri görüntülerdeki olayları anlattılar. Öğretmen olaylarla ilgili sorular yöneltti.
Terim tanıtımı aşamasında, öğretmen DNA replikasyonunun nasıl meydana geldiğini anlattı. DNA’da hidrojen bağlarının koparak DNA zincirinin açılmasını bir fermuarının açılmasına benzetti. DNA’nın kendini yarı korunumlu olarak eşlediği Meselson ve Stahl’ın ağır azot ve normal azot içeren kültürlerde E.coli bakterileriyle yaptıkları deneyle açıklandı. DNA’nın sentezi sırasında DNA polimeraz, hidrolizi
sırasında DNAaz enzimlerinin kullanıldığını söyledi. Öğrencilere DNA’nın kendini yarı korunumlu olarak eşlemesinin sağladığı avantajın ne olduğu soruldu. Genlerin bir sonraki nesile değişmeden aktarılmayı sağladığını söylediler.
Kavram uygulama aşamasında, öğrencilerden Etkinlik 2.4’ü yapmaları istendi. Öğrenciler hafif azot içeren DNA’ya sahip E.coli bakterisinin ağır azot içeren besi yerinde üretildiğinde birinci ve ikinci jenerasyonun DNA’sının nasıl olacağını belirlediler. Etkinlik tahtada gösterildi. Daha sonra öğrencilere internetten replikasyonla ilgili yeni simülasyonlar izletildi.
Üçüncü öğrenme halkasının konusu protein sentezidir.
Keşfetme basamağında, önce internetten protein senteziyle ilgili simülasyonlar izletildi. Öğrencilere konuyla ilgili önbilgilerini ortaya çıkarmaya yönelik sorular soruldu. Öğrenciler bu sorulara çeşitli cevaplar verdiler, öğretmen ise herhangi bir açıklama yapmadı. Daha sonra Etkinlik 3.2 için öğrenciler rastgele dörder kişilik gruplara ayrıldılar. Etkinlikte öğrencilere kodon şifrelerini ve aminoasitleri gösteren bir tablo ve beş aminoasitten oluşan bir polipeptit zinciri verildi. Buna göre tabloya bakarak mRNA şifresini çıkarmaları istendi. Bu aşamada öğrenciler bir aminoasitin birden fazla şifresinin olduğunu ve yazdıkları mRNA şifresinin diğer gruplardan farklı olabileceğini keşfettiler. Daha sonra yazdıkları mRNA’ya göre DNA şifresini oluşturdular. İkinci alıştırmada öğrencilere bu sefer bir mRNA verildi. Bu mRNA’ya göre DNA ve tRNA şifrelerini yazmaları istendi. Bu alıştırmada öğrencilerin genetik şifre, kodon, antikodon kavramlarının farkını keşfetmeleri amaçlanmıştır. Son olarak öğrenciler tabloya bakarak uygun aminoasitleri polipeptit zincirine yerleştirdiler. Bu sırada aminoasitleri DNA’ya göre mi, mRNA’ya göre mi yoksa tRNA’ya göre mi seçeceklerini soran öğrenciler oldu. Öğretmen direk cevabı söylemek yerine yönlendirici sorular ile öğrencilerin cevabı bulmalarını sağlamıştır. Bu alıştırmada öğrenciler protein sentezinin AUG-metionin aminoasiti ile başladığını ve stop kodonlarıyla sona erdiğini keşfettiler. Öğrencilere ikinci aminoasit olan AGU şifresinde G yerine yanlışlıkla C gelseydi aminoasit dizilişinin nasıl olacağı soruldu. Bu sayede öğrenciler protein molekülünde bir aminoasitin değişmesiyle protein molekülünün değişeceğini keşfettiler.
Terim tanıtımı aşamasında protein sentezi öğrencilere asetat üzerinde anlatıldı. Genetik şifre, kodon, antikodon, transkripsiyon ve translasyon kavramları üzerinde duruldu. Ribozomun yapısı hakkında bilgi verildi.
Kavram uygulama aşamasında, Etkinlik 3.3 için öğrenciler dört kişilik gruplara ayrıldı. Gruplara kartondan yapılan setler verildi. Bu setlerde öğrencilere bir mRNA,
tRNA’lar, aminoasitler ve ribozomun büyük alt birimi ve küçük alt birimi verildi. Öğrencilere verilen mRNA’ya göre aminoasitleri doğru dizerek bir protein sentezlemeleri istendi. Öğretmen gruplar arasında dolaşarak öğrencileri yönlendirdi. mRNA’yı ribozomda yanlış yere koyan öğrenciler oldu. Stop kodonunun aminoasitini arayan öğrenciler oldu. Gruplar protein sentezini tamamladıktan sonra çalışma kağıdındaki soruları cevapladılar. Daha sonra internetten protein sentezi ile ilgili yeni simülasyonlar gösterildi. Son olarak protein sentezi ile ilgili kavramlar tahtaya yazıldı. Öğrencilerden bireysel olarak kavram haritaları hazırlamaları istendi. Böylece ikinci hafta sona erdi.
Keşfetme aşamalarındaki minik fille ilgili öykü, izlenen animasyonlar, sorulan sorular, yapılan araştırmalar öğrencilerde özümleme ve dengesizlik oluşturmuştur. Öğrenciler zihinlerinde oluşan soruların cevaplarını aramaya başlamışlardır. Terim tanıtımı aşamasında kitaplarını, çalışma kağıtlarını ve bilgisayarı kullanarak düzenleme yaptılar. Bu aşamada öğretmen yaptığı açıklamalarla onlara yardımcı oldu. Kavram uygulama aşamasında şekilleri birleştirme etkinliği, kavram haritası ve verilen alıştırmaları yaparken öğrenciler yeni bilgilerini kullandılar, örgütleme yaptılar.
Uygulamadan sonra NAPSKT ve ÖGSA sontest olarak tekrar verilmiştir. Ayrıca deney gruplarına yapılan etkinliklerle ilgili düşünceleri sorulmuştur. Öğrenci görüşleri Bulgular kısmında verilmiştir.