T T..CC.. G GAAZZİİÜÜNNİİVVEERRSSİİTTEESSİİ E EĞĞİİTTİİMMBBİİLLİİMMLLEERRİİEENNSSTTİİTTÜÜSSÜÜ O ORRTTAAÖÖĞĞRREETTİİMMFFEENNVVEEMMAATTEEMMAATTİİKKAALLAANNLLAARRIIEEĞĞİİTTİİMMİİAANNAABBİİLLİİMMDDAALLII F FİİZZİİKKÖÖĞĞRREETTMMEENNLLİİĞĞİİBBİİLLİİMMDDAALLII F FİİZZİİKKÖÖĞĞRREETTİİMMİİNNDDEEÖÖĞĞRREENNCCİİLLEERRİİNNBBİİLLİİMMSSEELLSSÜÜRREEÇÇ B BEECCEERRİİLLEERRİİNNİİNNÖÖLLÇÇÜÜLLMMEESSİİ D DOOKKTTOORRAATTEEZZİİ H HAAZZIIRRLLAAYYAANN B BuurraakkKKaağğaannTTEEMMİİZZ T TEEZZDDAANNIIŞŞMMAANNII P Prrooff..DDrr..MMuussttaaffaaTTAANN A ANNKKAARRAA--22000077
Burak Kağan TEMİZ’ e ait, “FİZİK ÖĞRETİMİNDE ÖĞRENCİLERİN BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİNİN ÖLÇÜLMESİ” isimli çalışma jürimiz tarafından Fizik Öğretmenliği Bilim Dalında DOKTORA TEZİ olarak kabul edilmiştir. Başkan : ……….. Üye : ……….. (Danışman) Üye : ………. Üye : ……….……… Üye : ……….………
TEŞEKKÜR
Kazandırdığı mükemmeliyetçilik felsefesi, kalite anlayışı ve güven duygusunu, akademik hayatım boyunca yapacağım her çalışmaya yansıtacağım, üzerimde ödeyemeyeceğim büyük emekleri olan danışman hocam, Sayın Prof. Dr. Mustafa TAN’a,
Üniversitemizde fizik eğitimi çalışmalarının yaygınlaşmasında ve bilimsel saygınlık kazanmasında önemli roller üstelenen, biz genç araştırmacılara daima destek olan, yol gösteren ve cesaretlendiren hocam, Sayın Prof. Dr. Rahmi YAĞBASAN’a,
Tez izleme komitemde yer alarak tezimin çeşitli aşamalarında görüş ve önerileri ile katkıda bulunan hocam, Sayın Prof. Dr. Mustafa AYDOĞDU’ ya,
Tez izleme komitemde bulunmadıkları halde bana değerli vakitlerini ayıran, bilgi ve tecrübelerini benden esirgemeyen değerli hocalarım; Sayın Doç Dr. Salih ATEŞ, Yrd. Doç. Dr. Ali ERYILMAZ ve Doç. Dr. M. Fatih TAŞAR’a,
Testlerin uygulanması ve değerlendirilmesi aşamalarında yardımlarını aldığım; Doç. Dr. Musa SARI, Dr. Mustafa KARADAĞ, Dr. Yasin ÜNSAL, Dr. İsmet ERGİN, Dr. Engin BAYSEN, M. Güray BUDAK, H. Şahin KIZILCIK, Tuğba ÇOPUR ve Vedat MERT’e,
Okullarında uygulama yapmama izin veren idarecilere, ders saatlerini bana ayıran öğretmenlere, testleri büyük bir heyecan ve şevkle cevaplayan geleceğin bilim adamlarına (öğrencilere),
Birlikte çalışmaktan ve parçası olmaktan onur duyduğum Fizik Eğitimi Ana Bilim Dalı ailesinin tüm üyelerine,
Ve...
Ellerimden tutup ilkokula götürdükleri günlerden, doktora tezimi savunduğum bu günlere, eğitim öğretim hayatımın her aşamasında desteklerini benden esirgemeyen, beni bu günlere getiren anneme ve babama,
Varlığıyla bana güç veren, umutsuzluğa düştüğüm anlarda bana destek olan, verilerin bilgisayara girilmesinden testlerin değerlendirilmesine tezimin her aşamasında, yardıma ihtiyacım olan her anda, kendi tezini aksatmak pahasına hep yanımda olan, yardımcı meleğim sevgili eşime, sonsuz teşekkürler...
ÖZET F FİİZZİİKKÖÖĞĞRREETTİİMMİİNNDDEEÖÖĞĞRREENNCCİİLLEERRİİNNBBİİLLİİMMSSEELLSSÜÜRREEÇÇ B BEECCEERRİİLLEERRİİNNİİNNÖÖLLÇÇÜÜLLMMEESSİİ (Doktora Tezi)
Burak Kağan TEMİZ GAZİ ÜNİVERSİTESİ EĞİTİM BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
Haziran, 2007
Bilimsel süreç becerileri, bilim adamlarının bilgi üretirken kullandıkları yöntemlerin fen öğretimine bir yansımasıdır. Bu önemli beceriler, bilimsel okur yazar toplumlarda her meslekten bireyin sahip olması ve kullanması gereken, hayatın hemen her alanına uygulanılabilen süreçleri içermektedir. Ayrıca bu beceriler okullarda, öğrencilerin fizik, kimya, biyoloji gibi derslerde anlamlı öğrenme düzeyine ulaşmalarını kolaylaştırmakta, fene karşı olumsuz tutumlar geliştirmeyi ve ezberciliği önlemektedir.
Ülkemizde son yıllarda fen öğretimi alanında yapılan çalışmalar ve geliştirilen yeni öğretim programları bilimsel süreç becerilerine olan ilgiyi artırmıştır. ABD ve batılı ülkelerde, bilimsel süreç becerileri ile ilgi çalışmalar 1960’lara dayanmaktadır. Yabancı literatürde, bilimsel süreç becerilerini ölçme ve değerlendirmeye yönelik onlarca çalışmaya rastlanılmakta iken, bu alan ülkemiz için oldukça yeni gözükmektedir.
Bu çalışma, lise 1. sınıf düzeyinde öğrencilerin bilimsel süreç becerilerini ölçmede kullanılabilecek geçerli ve güvenilir bir ölçme aracı geliştirmek amacıyla yapılmıştır. Geliştirilen Bilimsel Süreç Becerileri Ölçme Testinin (BSBÖT)
kapsamını; değişkenleri belirleme, hipotez kurma, değişkenleri değiştirme ve kontrol etme, verileri kaydetme (veri tablosu oluşturma), grafik çizme ve grafik yorumlama becerileri oluşturmaktadır. Bu beceriler laboratuvar deneylerinde anahtar role sahip becerilerdir.
Test geliştirme sürecinde takip edilen yöntem; ölçülecek yapıyı belirleme, madde havuzu oluşturma, pilot uygulamalar yapma, madde analizi, geçerlik ve güvenirlik analizleri süreçlerini içermektedir. BSBÖT, toplam 1584 lise 1. sınıf öğrencisi üzerinde yapılan pilot uygulamalar sonucunda geliştirilmiştir. Testin geçerliğine kanıt toplamak için; kapsam, yapı ve ölçüt geçerliği çalışmaları yapılmış, güvenirliği sağlamak için ise; iç tutarlık analizi, istikrarlılık analizi ve hakemler arası tutarlılık çalışmaları yapılmıştır.
BSBÖT’nin final versiyonu, üçü çoktan seçmeli üçü de açık uçlu olmak üzere toplam altı modülden oluşmaktadır. Modül-1; değişkenleri belirleme ve hipotez kurma becerilerini ölçen 60 çoktan seçmeli sorudan, Modül-2; değişkenleri değiştirme ve kontrol etme (deney tasarlama) becerilerini ölçen, 5’i açık uçlu 25’i de çoktan seçmeli toplam 30 sorudan, Modül-3; veri tablosu oluşturma becerisini ölçen 8 açık uçlu sorudan, Modül-4; grafik çizme becerisini ölçen 8 açık uçlu sorudan, 5; grafik yorumlama becerilerini ölçen 55 çoktan seçmeli sorudan ve Modül-6 değişkenleri belirleme ve hipotez kurma becerilerini ölçen 10 açık uçlu sorudan oluşmaktadır.
BSBÖT, bilimsel süreç becerileriyle ilgili araştırmalarda ve sınıf içi etkinliklerinde kullanılabilecek bir soru havuzu olarak tasarlanılmıştır. Kullanıcıların BSBÖT’yi mevcut haliyle uygulamaları veya bu soru havuzundan, ihtiyaçlarına göre uygun adette ve nitelikte maddeleri alıp bir araya getirerek kendi testlerini oluşturmaları öngörülmüştür.
ABSTRACT
ASSESSING SCIENCE PROCESS SKILLS IN PHYSICS TEACHING (Ph. D. Thesis)
Burak Kağan TEMİZ GAZİ UNIVERSITY
INSTITUTE OF EDUCATION SCIENCES June, 2007
Science process skills are reflection of the methods used by scientists while generating information on science teaching. These important skills include the processes, which can be applied in almost every stage of life, and which should be possessed and used by any individual in scientific literate societies. Moreover, these skills enable students to reach the meaningful learning level in courses such as physics, chemistry and biology, and prevents memorizing and forming negative attitudes towards science.
The studies carried out in science teaching in recent years, and the new teaching programs have increased the interest on science process skills. In the USA and western countries the studies on the science process skills date back to 1960s. While we can encounter many studies about testing and assessing the science process skills in foreign literature, this field seems to be new in our country.
This study is carried out in order to develop a valid and reliable testing instrument for assessing the science process skills of the students in the first class of high school. The scope of the Test for Assessing Science Process Skills (TASPS) is composed of identifying variables, constructing hypotheses, controlling variables,
recording data (constructing the data table), constructing graph and graph interpretation skills. These skills have key role in laboratory experiments.
The method adhered to in the process of developing test includes defining the structure to be tested, forming the item pool, piloting, item analysis, and validity and reliability analysis processes. TASPS is developed as a result of the pilot studies administered to 1548 high school students in the ninth class. In order to prove the validity of the test scope, structure and criteria validity studies are done and as for the reliability, interior consistency analysis, stability analysis and inter referee consistency studies are done.
The final version of TASPS is composed of three multiple choice and three open ended modules, with a total of six modules. Module 1 assesses the skills of defining the variables and constructing hypotheses, and has 60 multiple choice questions; Module 2 assesses the skills of controlling variables (designing experiment) and has 5 open ended and 25 multiple choice questions; Module 3 assesses the skill of constructing data table and has 8 open ended questions; Module 4 assesses the skill of drawing graph and has 8 open ended questions; Module 5 assesses the skills of graph interpretation and has 60 multiple choice questions; and Module 6 assesses the skills of defining the variables and suggesting hypothesis and has 10 open ended questions.
TASPS is designed as a question pool which can be used in the studies related to science process skills and in-class activities. The users can apply TASP without any change or can pick the appropriate quality and quantity of the items from the question pool according to their needs and form their own tests.
İÇİNDEKİLER Sayfa No TEŞEKKÜR ...i ÖZET... ii ABSTRACT...iv İÇİNDEKİLER ...vi ŞEKİLLER DİZİNİ ...ix TABLOLAR DİZİNİ ...x
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ ... xii
I.BÖLÜM-GİRİŞ ...1
1.1. PROBLEM DURUMU...3
1.2. ARAŞTIRMANIN AMACI VE ÖNEMİ...7
1.3. PROBLEM CÜMLESİ...9
1.4. ALT PROBLEMLER ...9
1.5. TANIMLAR ...10
1.6. SAYILTILAR...11
1.7. ARAŞTIRMANIN KAPSAM VE SINIRLILIKLARI ...11
II.BÖLÜM-KAVRAMSAL ÇERÇEVE ...12
2.1. BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİ NEDİR?...12
2.1.1. Bilimsel Süreç Becerilerinin Tanımları...19
2.2.2. Fizik Öğretiminde Bilimsel Süreç Becerilerinin Önemi ...29
2.2. BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİNİN ÖLÇÜLMESİYLE İLGİLİ LİTERATÜR ...35
2.3. EĞİTİMDE ÖLÇME DEĞERLENDİRME...41
2.3.1 Değerlendirme Yaklaşımları...43
2.3.2. Ölçme Değerlendirme Yöntemleri ...45
2.4. ÖLÇMEDE GEÇERLİK VE GÜVENİRLİK ...48
2.4.1. Geçerlik ...49
2.4.1.1. Kapsam (İçerik) Geçerliği ...51
2.4.1.2. Yapı Geçerliği...52
2.4.1.4. Görünüş (Yüzey) Geçerliği ...55
2.4.2. Güvenirlik...56
2.4.2.1. İç Tutarlılık ...58
2.4.2.2. Test-Tekrar Test Güvenirliği (İstikrarlılık Analizleri) ...58
2.4.2.3. Paralel Formlar Güvenirliği...59
2.4.2.4. Gözlemciler Arası Güvenirlik ...60
III. BÖLÜM-YÖNTEM...62
3.1. TEST GELİŞTİRME SÜRECİ...62
3.2. BSBÖT GELİŞTİRİLME SÜRECİNE GENEL BAKIŞ ...64
3.2.1. Yapının Belirlenmesi...66
3.2.2. Taslak Maddelerin Yazımı ve Gözden Geçirilmesi...70
3.2.3. İlk Pilot Uygulama...71
3.2.4. Testin Yeniden Gözden Geçirilmesi ve Düzenlenmesi...72
3.2.5. İkinci Pilot Uygulama...74
3.2.6. Performans Değerlendirmede İzlenen Adımlar ...75
3.2.7. BSBÖT’nin Geçerlik, Güvenirlik ve Madde Analizi Çalışmaları...78
IV.BÖLÜM-BULGULAR ve YORUMLAR ...80
4.1. BSBÖT’NİN GEÇERLİĞİNE İLİŞKİN TOPLANAN KANITLAR ...80
4.1.1. Görünüş ve Kapsam Geçerliği...80
4.1.2. Yapı Geçerliği...81
4.1.2a. Faktör Analizi ...82
4.1.2b. Hipotez Testi...87
4.1.3. Ölçüt (Kriter) Geçerliği ...98
4.2. BSBÖT’NİN GÜVENİRLİK ANALİZLERİ ...99
4.2.1. İç Tutarlılık Analizleri ...100
4.2.2. Test-Tekrar Test Güvenirliği ...101
4.2.3. Hakemler Arası Tutarlılık...102
4.3. MADDE ANALİZLERİ...105
4.4. MADDE SEÇİMİ ...114
4.5. PUANLAMA ve NOT VERME...116
V. BÖLÜM-SONUÇLAR VE ÖNERİLER ...121
5.2. ÖNERİLER ...124
5.2.1. BSBÖT’nin Kullanımıyla İlgili Öneriler...124
5.2.2. Yapılacak Yeni Araştırmalara İlişkin Öneriler...125
KAYNAKÇA ...127 EKLER...137 Ek-1 ...138 Ek-2 ...197 Ek-3 ...213 Ek-4 ...216 Ek-5 ...219 ÖZGEÇMİŞ...221
ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa No
Şekil 2.1. Bilimsel Süreç Becerileriyle İlgili Bir Tasvir1...12
Şekil 2.2. Değerlendirme Yaklaşımlarının Şematik Gösterimi 2...43
Şekil 3.1. Test Geliştirilme Sürecinin Şematik Gösterimi3...64
Şekil 3.2. BSBÖT Geliştirme Süreci Akış Şeması 4...65
TABLOLAR DİZİNİ
Sayfa No
Tablo 2.1. Çeşitli Ölçme-Değerlendirme Metotlarının Karşılaştırılması1...46
Tablo 3.1. Fen ve Teknoloji Müfredat Programı 6, 7 ve 8. Sınıf Düzeyleri İçin “Bilimsel Süreç Beceri” Kazanımları2...68
Tablo 3.2. BSBÖT’de Ölçülen Beceriler ve Beklenen Davranışlar3...69
Tablo 3.3. Birinci Pilot Uygulama Öncesinde Soru Havuzu4...71
Tablo 3.4. Birinci Pilot Uygulamaya Katılan Öğrenci Sayıları5...72
Tablo 3.5. Birinci Pilot Uygulama Sonrasında Soru Havuzu6...74
Tablo 3.6. İkinci Pilot Uygulamaya Katılan Öğrenci Sayıları 7...75
Tablo 3.7. BSBÖT’de Kullanılan Performans Değerlendirme Puanlama Metotları8...77
Tablo 3.8. Çoktan Seçmeli Testler İçin Yapılan İstatistiksel İşlemler 9...79
Tablo 4.1. Modül-1 (Değişkenleri Belirleme Becerisi) Faktör Analizi Sonuçları10...84
Tablo 4.2. Modül-1 (Hipotez Kurma) Faktör Analizi Sonuçları11...85
Tablo 4.3. Modül-2 Faktör Analizi Sonuçları12...86
Tablo 4.4a. Anadolu Lisesi ve Genel Lise Öğrencilerinin Modül-1 Puanlarına İlişkin Bağımsız Gruplar t-Testi Sonuçları13...88
Tablo 4.4b. Anadolu Lisesi ve Genel Lise Öğrencilerinin Modül-1 Puanlarına İlişkin Bağımsız Gruplar t-Testi Sonuçları14...89
Tablo 4.4c. Anadolu Lisesi ve Genel Lise Öğrencilerinin Modül-1 Puanlarına İlişkin Bağımsız Gruplar t-Testi Sonuçları15...90
Tablo 4.4d. Anadolu Lisesi ve Genel Lise Öğrencilerinin Modül-1 Puanlarına İlişkin Bağımsız Gruplar t-Testi Sonuçları16...91
Tablo 4.5a. Anadolu Lisesi ve Genel Lise Öğrencilerinin Modül-2 Puanlarına İlişkin Bağımsız Gruplar t-Testi Sonuçları17...91
Tablo 4.5b Anadolu Lisesi ve Genel Lise Öğrencilerinin Modül-2 Puanlarına İlişkin Bağımsız Gruplar t-Testi Sonuçları18...92
Tablo 4.6. Beceriler Arası İlişkiler19...93
Tablo 4.7a. Alt ve Üst Gruplarda Yer Alan Öğrencilerinin Modül-5 Puanlarına İlişkin Bağımsız Gruplar t-Testi Sonuçları20...95
Tablo 4.7b. Alt ve Üst Gruplarda Yer Alan Öğrencilerinin Modül-5 Puanlarına
İlişkin Bağımsız Gruplar t-Testi Sonuçları21...96
Tablo 4.7c. Alt ve Üst Gruplarda Yer Alan Öğrencilerinin Modül-5 Puanlarına İlişkin Bağımsız Gruplar t-Testi Sonuçları22...97
Tablo 4.8. TIPS-II ve BSBÖT Puanları Arasındaki İlişki23...99
Tablo 4.9. Modül-1, 2 ve 5 İçin Cronbach Alfa ve KR-20 Katsayıları24...100
Tablo 4.10. Modül-2, 3, 4 ve 6 İçin Cronbach Alfa Katsayıları25...101
Tablo 4.11. Modül-1, 2 ve 3 İçin Test Tekrar Test Analizi sonuçları26...101
Tablo 4.12. Modül-2 Puanlama Araçları için Hakemler Arası Tutarlıklar27...102
Tablo 4.13. Modül-3 Puanlama Araçları için Hakemler Arası Tutarlıklar28...103
Tablo 4.14. Modül-4 Puanlama Araçları için Hakemler Arası Tutarlıklar29...103
Tablo 4.15. Modül-6 Puanlama Araçları için Hakemler Arası Tutarlıklar30...103
Tablo 4.16a. Modül-1 İçin Madde Analizi Sonuçları31...106
Tablo 4.16b.Modül-1 İçin Madde Analizi Sonuçları 32...107
Tablo 4.16c. Modül-1 İçin Madde Analizi Sonuçları33...108
Tablo 4.17a. Modül-2 İçin Madde Analizi Sonuçları34...109
Tablo 4.17b. Modül-2 İçin Madde Analizi Sonuçları35...110
Tablo 4.18a. Modül-5 İçin Madde Analizi Sonuçları36...110
Tablo 4.18b. Modül-5 İçin Madde Analizi Sonuçları 37...111
Tablo 4.18c. Modül-5 İçin Madde Analizi Sonuçları38...112
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ
BSBÖT : Bilimsel Süreç Becerileri Ölçme Testi N : Öğrenci sayısı
p : Anlamlılık değeri x : Ortalama puan S : Standart Sapma t : t-testi için t değeri df : Serbestlik derecesi
P : Çoktan seçmeli test maddesi için güçlük indisi d : Çoktan seçmeli test maddesi için ayırt edicilik indisi vb. : ve benzeri et al. : ve diğerleri Akt. : Aktaran başk. : Başkaları Bkz. : Bakınız Ed. : Editör
TTKB : Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı
I. BÖLÜM-GİRİŞ
Antropolojik verilere göre, yeryüzünde milyon yıllık geçmişe uzanan insan varlığının ancak son beş bin yıllık bölümü yazılı kayıtlardan takip edilebilmektedir. “İnsanoğlu ilk ne zaman bilgi üretmeye (bilim yapmaya) başladı?” bilinmemektedir. Ancak “Eski zamanlarda bilgi nasıl üretiliyordu?” sorusunun cevabını tahmin etmek zor olmayacaktır. Sebebi ilk bakışta açıklanamayan pek çok olay, gizem, korku, sır insanoğlunun merakını çekmiştir. Gözlemle başlayan bu merak, araştırma ve keşfetme süreciyle tecrübe dağarcığını artırmış, doğadan edinilen tecrübeler, bilimin dikkatli ellerinde uygun yöntemlerle işlenmiş, sistemleştirilmiş ve bilimsel bilgiler üretilmiştir. Günümüzde fen derslerinde herhangi bir üniteye konu olan bilgiler, muhtemelen insanoğlunun binlerce hatta milyonlarca yıllık yaşantı birikimi sonucunda ortaya çıkmıştır. Sürekli gelişen ve genişleyen bu bilgiler yığınını öğrencilere aktarmaya çalışmak oldukça zorlu bir uğraştır.
Bilimin gelişim süreci incelendiğinde, bu sürecin fen öğrenmeye başlayan bir çocuğun düşünce gelişimiyle benzerlikler gösterdiği görülmektedir. Hatta fenle uğraşan çocuklarda gözlemlenen bazı yanılgıların, ilk çağ bilimcilerinin düşünce yapısına oldukça benzediği görülmektedir. Bilimin çalışma yöntemleri bakımından düşünüldüğünde de çocukların bilim adamlarına oldukça benzedikleri görülmektedir. Aslında “yaramaz çocuk” olarak nitelendirilen çocuk, araştırma yaparak merakını giderme çabasında olan küçük bir bilim adamıdır. Çocuklar araştırma yapmaya çok erken yaşlarda başlarlar. Çocukların doğal merakı onları araştırma yapmaya zorlar. Bilimsel kavramların ve dilin gelişimi, bilimsel deneyimlerin artması, araştırma becerileriyle yakından ilişkilidir. Fen bilimlerinin öğretiminde, bilimsel okur yazarlığın öğrencilere kazandırılmasında bu benzerliklerden yararlanılabilir.
İnsanoğlunun yaşadığı çevreyi tanıma ve yaşam koşullarını geliştirme arayışlarının bir parçası olan fen bilimleri, bilimsel bilgiler ve bilgi edinme yolları olmak üzere iki grup öğeyi içermektedir.
Bilimsel bilgiler, fen bilimlerinin içerik kısmını oluşturan teori, ilke ve yasaları içerir. Eğitim öğretim yaşantımızın çeşitli kademelerinde, gerek öğretmen yapımı testlerde, gerekse seçme ve yerleştirme sınavlarında karşılaştığımız pek çok soru fenin bu alanındaki kazanımları yoklamak amacıyla geliştirilmiştir. Öğrencilerin ezberci olmalarından, fene karşı olumsuz tutumlar geliştirmesinden sorumlu olma olasılığının yüksek olduğu muhtemel kısım burasıdır. Çünkü buradaki bilgi yığınının sınırları oldukça geniştir. Üstelik her geçen gün yapılan yeni araştırmalarla bu sınırlar daha da genişlemektedir.
Bilgi edinme yolları ise bilimsel bilgileri edinme yollarıdır. Bilimsel tutumlar ve bilimsel süreç becerileri olarak iki grupta incelenebilirler.
Bilimsel tutumlar, fen bilimleriyle uğraşan kimselerde yani bilim adamlarında bulunması gereken özelliklerdir. Bunların en önemlileri, meraklılık, alçak gönüllülük, başarısızlıktan yılmama, açık fikirlilik, doğruluk gibi özelliklerdir (Oğuzkan, 1984).
Bu araştırmaya konu olan bilimsel süreç becerileri ise fen bilimlerinde öğrenmeyi kolaylaştıran, öğrencilerin aktif olmasını sağlayan, kendi öğrenmelerinde sorumluluk alma duygusunu geliştiren, öğrenmenin kalıcılığını artıran ayrıca araştırma yol ve yöntemlerini kazandıran temel becerilerdir (Çepni, Ayas, Johnson ve Turgut, 1997).
Bilgi vermek yerine bilgiye ulaşma yollarını öğrencilere aşılamak, onların araştırmacı bir ruh ile yaparak yaşayarak fen öğrenmelerini sağlamak modern eğitim anlayışının gereklerindendir. Bu anlayışla geliştirilmiş bir öğretim programı yine bu anlayışla geliştirilmiş ölçme değerlendirme etkinlikleriyle desteklenmelidir. Çünkü
ölçme ve değerlendirme, eğitim öğretim sürecinin ayrılmaz ve tamamlayıcı bir parçasıdır.
Bu çalışma lise öğrencilerinin, hipotez kurma, değişkenleri belirleme, değişkenleri değiştirme ve kontrol etme, verileri kaydetme, verileri kullanma ve model oluşturma ve verileri yorumlama bilimsel süreç becerilerinin ölçülmesine yönelik geçerli, güvenilir ve kullanışlı bir ölçme aracı geliştirmek amacıyla yapılmıştır.
1.1. PROBLEM DURUMU
Fen bilimlerinin temel ilke ve yöntemlerini öğretmekten uzak, ezberciliğe yol açan, parça parça bilgi yığınlarından ibaret geleneksel programlar yerine özellikle 1990’lardan sonra pek çok ülke, çocuklarda bilime karşı ilgi uyandıran başarılı, olumlu, bilimsel araştırma yapmaya yönelik, bağımsız düşünme alışkanlığı kazandıran, doğadaki düzen ve uyumu kavratmaya yarayan, bu amaçla öğrencinin bilgiyi kendisinin elde etmesini mümkün kılan laboratuvar çalışmalarına, kişisel inceleme ve araştırmalara önem veren, fen ve teknolojiyi birbiriyle bütünleştiren yeni eğitim programları hazırlamış ve reform hareketleri başlatmıştır (Korkmaz, 2004).
Doksanlı yıllarda ve sonrasında araştırma yapmanın ve düşünme yollarının, bilginin kendisi kadar fen eğitimini hedefleri arasında yer alması gerektiği önemle vurgulanmıştır. Fendeki düşünme yöntemleri, bilimsel süreç becerileri olarak bilinirler. Bilim adamları ve öğrenciler fen çalışırken; çıkarım yapma, sınıflandırma, hipotez kurma ve deney yapma gibi düşünce becerilerini kullanırlar. Bilimsel süreç becerileri, bu becerilerin ürettiği bilgiler, bilimsel tutumlar ve zihin alışkanlıkları fenin doğasını oluştururlar (Rezba et al., 1995). Fenin bu alanı Sputnik öncesi dönemde Amerika Birleşik Devletleri’nde ve batılı ülkelerde daha geri planda kalmıştır. Lise müfredatında laboratuvarlara yer verilmesi ilk defa 1865 yılında Boston Kız Lisesi Kimya Programında rastlanılmıştır. Bu yıllarda laboratuvar
uygulamalarının gözlemlere dayalı olması gerektiği ve bunun sonucunda beyin gücünün ve kapasitesinin artacağı inancı hakimdi. Bu dönemdeki laboratuvar faaliyetlerinde gösteri (demonstrasyon) yöntemine daha fazla ağırlık veriliyordu. 1890’larda yetenek psikolojisi teorisinin de desteğiyle, laboratuvarlar neredeyse ders kitaplarının yerini alacak bir konuma geldi. Bu dönemde laboratuvar çalışmaları zihinsel yeteneklerin geliştirilmesi için kullanılıyordu. 1910’larda John Dewey’in öncülüğünü yaptığı “progressive” eğitim hareketi fen öğretim yöntemini ve amacını etkilemiştir. Bu görüş, araştırmacı yaklaşım ve yaparak öğrenme esasına dayanmakta idi. Bu dönemde, sınıfta öğrenilen kuramsal bilgilerin laboratuvarda pratik olarak gösterilmesinin öğrenmeyi kolaylaştıracağına inanılıyordu. Bu yolla bilimsel gerçeklerin daha kolay ve öğrenilebileceği, daha uzun süre akılda tutulabileceği ve öğrencilerin fen bilimlerine karşı ilgi ve tutumlarının olumlu yönde geliştirilebileceği düşünülmekteydi. 1930’lu yıllara dek mevcut bilimsel bilgiler transfer edilebilecek bir birikim olarak görülmüş, fakat bu bilgilerin elde ediliş yöntemlerinin öğrencilere kazandırılması üzerinde fazla durulmamıştır. İkinci Dünya Savaşı ve atom çağının başlaması değişik toplumlarda fen bilimlerinin öneminin daha iyi anlaşılmasını sağlamıştır. Fen öğretiminde hazır bilgi aktarımı yerine bilimsel bilginin elde edilme yöntemlerinin öğrencilere kazandırılması amaçlanmaya başlanmıştır. 1950’lerde Rusların Sputnik uzay aracını fırlatması özellikle ABD’de fen öğretimi reformlarını tetiklemiş, laboratuvar merkezli, PSSC (Physical Sciences Study Curriculum), CHEM (Chemical Education Material Study), CBA (Chemical Bond Approach) ve BSCS (Biological Sciences Curriculum Study) müfredat programlarının doğmasına neden olmuştur (Ayas ve başk., 1994).
Ostlund’a (1992) göre fen, olgular bütününden, ilkeler yığınından ve ölçme için kullanılan bir takım araçlardan fazlasıdır. Fen, planlanmış ve yöneltilmiş soru sorma ve cevap bulma yöntemidir. Fen, bilgiyi aramaktır, bilginin kendisi değildir. Fen bilimleri öğretiminde, öğrenciye hazır bilgi aktarmaktansa, bilgiye ulaşma yollarını öğretmenin önemini son elli yıllık süreç içinde ortaya çıkmıştır. Fenin geri planda kalmış bu alanı için ülkemizdeki durum da iç açıcı görünmemektedir. Milli Eğitim Bakanlığı Fen Öğretimini Geliştirme Bilimsel Komisyonunda (1977), bilim ve bilimsel beceriler hakkında şu önemli görüşler savunulmuştur:
“Bilim, insanoğlunun eseri olduğu için onun bütün kusurlarını ve hatalarını taşır ve insanoğlu gibi olanakları sınırlıdır. Bilim sanıldığı gibi mutlak bir gerçek olmayıp durmadan değişen gelişen organik bir varlıktır. Bu gün gerçek bulduklarımız yarın geçerliliğini yitirir. Bu bakımdan bilimle uğraşan insanın kafası yeni değişmelere yeni düşüncelere yeni gelişmelere açık olmak zorundadır. Bilim eğitiminde önemli olan şu ya da bu konunun öğrenilmesi değil bu bilgilerin nasıl geliştiği ve bunların nasıl edinildiğidir. Yani istenilen disiplinler ve konular bilimin gelişme metodunun anlaşılması için seçilmiş birer ortamdan başka bir şey değildir. Bu metodu edinip kullanabilecek hale gelen insan, ömrü boyunca karşılaştığı problemlerle uğraşabilecek bir araç edinmiş demektir. Metoda önem vermek yerine bilgi vermek dediğimiz hazır aktarmalara öncelik verirsek yığın halinde çoğalarak biriken ve bir kısmı giderek gerçekliğini ve geçerliliğini yitiren bilgi yığınını öğrenmeye ne ömrümüz yeter ne de kafamız yapılacak iş öğrenciyi bilginin kaynağına doğanın kendisine yöneltmektir.” (Akt.: Arslan, 1995).
Bu görüşlerin 1977 yılında gündeme getirilmiş olmasına rağmen günümüz eğitim sistemi için hala geçerliliğini koruyor olması dikkat çekicidir.
1999 yılında aralarında ülkemizin de bulunduğu 38 ülkenin katılımıyla gerçekleştirilen “The Third International Mathematics and Science Study (TIMSS-1999)” adlı uluslararası araştırmada fenin altı alt alanı (canlı bilimi, dünya bilimi, fizik, kimya, çevre ve kaynaklar, bilimsel araştırma ve bilimin doğası) tanımlanmış, bu alanlardan oluşan bir sınav hazırlanmıştır. Araştırmaya katılan ülkeler, bu sınavı kendi dillerine çevirerek, ülkelerinden seçtikleri bir örneklem gruplarına uygulamıştır.
TIMSS-1999 çalışmasındaki fen sorularının % 8’ini oluşturan, bilimsel araştırma ve bilimin doğası alanında yer alan başlıklar şunlardır;
• Bilimsel metot (hipotez kurma, gözlem yapma, çıkarım yapma, genelleme), • Deneysel tasarım (deneysel kontrol, materyaller ve süreçler),
• Bilimsel ölçümler (geçerlilik, tekrar, deneysel hata, tutarlılık, skala), • Bilimsel araçları kullanma ve rutin deneysel işlemler yapma,
• Veri toplama, düzenleme, temsil etme (birimler, tablolar, şekiller ve grafikler),
• Verileri tanımlama ve yorumlama.
Çoktan seçmeli ve açık uçlu soruların yer aldığı bu sınavın değerlendirilmesiyle yapılan sıralamada ülkemiz bilimsel araştırma ve bilimin doğası alanında 38 ülke arasında 33. olmuştur. Kılıç’a (2003) göre ülkemizin bu alandaki başarısızlığının nedenlerinden biri de testteki soru tipleridir. Buna göre TIMSS’de sorulan soruların 3/4’ü objektif test sorularından, 1/3’ü ise öğrencinin cevap üreteceği açık uçlu sorulardan oluşmuştur. Sorularda sadece bilgi yoklanmamakta, bunun yanında şu performanslar da ölçülmektedir; basit bilgiyi anlama (soruların %39’u), kompleks bilgiyi anlama (soruların %31’i), teorik açıklamalar yapabilme, analiz etme ve problem çözme (soruların %19’u), araç, yazılı yönergeleri ve bilimsel süreçleri kullanma (soruların %7’si). Ayrıca, açık uçlu sorularda öğrencilerde düşünce becerilerini kullanarak soruyu analiz edip, cevap oluşturup, bilimsel bir şekilde anlatabilmeleri beklenmiştir. Bu soru tipleri öğrencilerimize yabancı gelmiş olabilir. Ülkemizde fen sınavlarında ya da kitaplarda çoğunlukla bilgi düzeyinde soru sorulmakta ve öğrencilerin seçeneklerden doğru cevabı seçmesi zor olmamaktadır. Son yıllarda fen öğretiminde ilgi TIMSS’de de görüldüğü gibi bilgi ölçmekle birlikte performans ölçmeye de kaymıştır.
Son yıllarda ülkemizde geliştirilen fen programlarında, bilimsel süreç becerileri, bilimsel düşünce ve metoda verilen önemin arttığı görülmektedir. Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı’nca geliştirilen İlköğretim 4-8. sınıflar Fen ve Teknoloji Müfredat programında sıklıkla tekrarlanan bilimsel süreç beceri kazanımları bu düşüncenin bir örneğidir. Yeni Lise Fizik dersi müfredat programı da benzer şekilde, bilimsel süreç becerilerini fizik konuları eşliğinde ele alan bir anlayışla geliştirilmektedir.
Öğretim programı; hedefler, içerik, eğitim durumları ve ölçme değerlendirme unsurları ile bir bütündür. Bu bağlamda Fen bilimleri öğretim programlarının da sadece hedef ve içeriği değil, eğitim durumları ve ölçme değerlendirme faaliyetleri de çağdaş fen eğitiminin gerektirdiği bilimsel okul yazarlığın yaygınlaştırılmasına yönelik olmalıdır. Ülkemizde okullarda kullanılan en yaygın ölçme türü yazılı imtihanlar, en yaygın ölçülen davranış ise bilgi veya kavrama düzeyidir. Yaygın olarak kullanılan bu ölçme değerlendirme anlayışı, yeni geliştirilen öğretim programlarını takip edememekte, değişime ayak uyduramamaktadır. Öğretmenlerin geleneksel ölçme alışkanlıklarını değiştirmesindeki engellerden biri alternatif ölçme türleri konusunda yeterli bilgi ve tecrübeye sahip olmamalarıdır. Başka bir sebep ise ülkemizdeki sınav sisteminin, öğrenciden en kısa zamanda en doğru bilgiyi seçmesini talep etmesi olabilir. Ülkemizdeki üniversite seçme sınavı, ortaöğretimdeki tüm eğitim öğretim faaliyetlerinin nihaî hedefi durumundadır. Üniversite seçme sınavında sorulmayan konular, kullanılmayan ölçme türleri, ölçülmeyen beceriler öğretim programındaki hedeflere bakılmaksızın, sınıf ortamındaki uygulamalarda önemini yitirmektedir. Sınav sistemindeki bu çarpıklık, TIMSS gibi uluslararası sınavlarda ülkemiz adına olumsuz sonuçlar doğurmaktadır. Bütün bunların yanı sıra, ne yazık ki kendisine seçenekler sunulmadıkça düşünemeyen, yaratıcı ve eleştirel düşünceden yoksun, araştırmayan, keşfetmeyen, hazır bilgi ezberleyen, teknoloji üretemeyen ve kullanamayan nesiller yetişmektedir.
Tüm bunlardan hareketle, ülkemizde son zamanlarda alternatif değerlendirme yaklaşımları olarak da anılan, “öğrencilerimizin alışık olmadığı türden” ölçme türlerine ihtiyaç olduğu sonucu çıkarılabilir.
1.2. ARAŞTIRMANIN AMACI VE ÖNEMİ
Bilimsel süreç becerileri, günlük yaşamda ve okuldaki herhangi bir öğrenme alanında kullanılan yaşam boyu öğrenme becerileri olarak bilinir (Carin, 1993). Fizik öğretiminde fizik biliminin gerektirdiği temel kavram, teori ve yasaların yanı sıra bu
önemli becerilerin de öğrencilere kazandırılması, hem öğrencilerin bilime olumlu tutumlar geliştirmelerini sağlayacak hem de öğrenmede kalıcılığı artıracaktır.
Burns ve arkadaşlarına (1985) göre, bilimsel süreç becerileri bir fen programının en önemli parçasıdır. Ortaokul ve lise düzeylerinde değişkenleri belirleme, hipotez kurma, grafik yorumlama ve deney tasarlama gibi bütünleyici bilimsel süreç becerileri laboratuvar faaliyetlerinin anlaşılmasında hayati rol oynar. Öğrencilerin bilimsel süreç becerilerini laboratuvar ortamında yapılan gözlemler yoluyla ölçmek zor ve zaman alıcı olabilir. Öğrencilerin bilimsel süreç becerilerini tam ve doğru bir şekilde ölçebilmek için kaliteli testlere her zaman ihtiyaç vardır.
Literatür incelendiğinde (bkz. 2.2. Bilimsel Süreç Becerilerinin Ölçülmesiyle İlgili Literatür) ABD ve batılı ülkelerde, bilimsel süreç becerilerinin fen öğretimi için öneminin fark edilmesi ve bilimsel süreç becerileri ölçme araçlarının geliştirilmeye başlaması 1960’lara dayanmakta iken, ülkemizde benzer çalışmaların 1990’lardan sonra başladığı ve sayılarının oldukça az olduğu görülmektedir. Üstelik ülkemizde bu konuda yapılan az sayıdaki çalışma, genellikle yabancı araştırmacılarca geliştirilen testlerin dilimize çevrisi niteliğindedir. Bu testlerin çoğunlukla çoktan seçmeli soru formatında hazırlanmıştır. Rezba ve arkadaşlarına (1995) göre, sadece çoktan seçmeli ölçme yöntemlerinin kullanılmasından, çok formatlı ölçme yöntemlerinin kullanılmasına bir geçiş yaşanmaktadır. Çoktan seçmeli testler ve diğer çoktan seçmeli ölçme formları öğretmenler için önemli ölçme araçları olarak kalacaktır ancak yeni anlayışa göre diğer ölçme türlerinin de teşvik edilmesi gereklidir. Nasıl ki dersler sürekli tek bir öğretim metoduyla işlenilmiyorsa, ölçme araçları da sadece çoktan seçmeli formatta olmamalıdır.
Fizik ve fen eğitimi çalışmalarında, bilimsel süreç becerilerinin geliştirilmesiyle ilgili konularda araştırma yapmayı hedefleyen araştırmacılar, ölçme aracı bulmada zorluk çekmektedir. Bu tür araştırmalarda uygulama öncesinde veya sonrasında öğrencilerin bilimsel süreç becerilerini ölçmek için öğrenci seviyesinde uygun bir ölçme aracı gerekmektedir. Ülkemizde özellikle lise seviyesine yönelik geliştirilmiş standart bir bilimsel süreç becerileri ölçme testi bulunmamaktadır.
Liselerde, öğrencilerinin laboratuvar çalışması için gerekli ön bilgi ve becerilere sahip olup olmadığını belirlemek isteyen bir öğretmenin, bu amaçla; değişken belirleme, hipotez kurma, deney tasarlama, veri kaydetme, grafik çizme, grafik okuma gibi becerileri ölçmesi gerekecektir. Bu tür bir ölçme için de uygun bir teste ihtiyaç vardır.
Bu çalışma, literatür taraması sonucunda görülen ihtiyaçlar üzerine; değişkenleri belirleme, hipotez kurma, değişkenleri değiştirme ve kontrol etme, deney tasarlama, verileri tabloya kaydetme, grafik çizme, grafik yorumlama becerilerini ölçebilecek geçerli ve güvenilir bir test geliştirmek amacıyla yapılmıştır. Geliştirilen testin ismi; Bilimsel Süreç Becerileri Ölçme Testi (BSBÖT) olarak belirlenmiştir.
1.3. PROBLEM CÜMLESİ
Lise fizik derslerinde öğrencilerin, hipotez kurma, değişkenleri belirleme, değişkenleri değiştirme ve kontrol etme, verileri kaydetme, verileri kullanma ve model oluşturma ve verileri yorumlama becerilerinin ölçülmesine yönelik, geçerli ve güvenilir bir test nasıl geliştirilebilir?
1.4. ALT PROBLEMLER
1. BSBÖT’nin kapsam, görünüş, yapı ve ölçüt geçerliğine ilişkin hangi kanıtlar toplanabilir?
2. BSBÖT’nin güvenirliği, iç tutarlılık, istikrarlılık ve hakemler arası tutarlılık bakımından nasıl sağlanabilir?
3. Öğrencilerin geliştirilen ölçme aracından aldıkları puanlar nasıl değerlendirilip yorumlanabilir?
1.5. TANIMLAR
Bilimsel Süreç Becerileri: Bilgi oluşturmada, problemler üzerinde düşünmede ve sonuçları formüle etmede kullanılan düşünme becerileridir. Bu beceriler, bilim adamlarının çalışmaları sırasında kullandıkları becerilerdir. Bilimsel süreç becerileri, fen bilimlerinde öğrenmeyi kolaylaştıran, öğrencilerin aktif olmasını sağlayan, kendi öğrenmelerinde sorumluluk alma duygusunu geliştiren, öğrenmenin kalıcılığını artıran öğrencilere araştırma yol ve yöntemlerini kazandıran becerilerdir.
Açık Uçlu Soru: Bir kelime, kısa bir ifade veya bütün bir yazılı metin kullanılarak cevaplama yapılan soru türüdür. Bazı kaynaklarda doldurmalı cevaplı madde olarak da anılır. Verilen cevabın niteliğine ve uzunluğuna bağlı olarak cevaplayıcıya verilen özgürlük bakımından, kısa cevaplı, sınırlandırılmış açık uçlu ve sınırlandırılmamış açık uçlu olmak üzere üç tip açık uçlu soru vardır.
Kağıt-Kalem Performans Testleri: Simule edilmiş bir durumda bilgi ve becerilerin kağıt üzerinde uygulanmasını gerektiren testlerdir. Bir hava durumu haritası oluşturmak, bir grafik çizmek, bir elbisenin bir parçasını tasarlamak, bir elektrik devresinin diyagramını çizmek kağıt-kalem performans değerlendirmeye birer örnektir.
Kriter Ölçeği (Rubrik): Öğrenci performansını tanımlayan kriterleri ve farklı seviyelerdeki performansı bu kriterlerle birlikte puanlamaya yarayan rehberdir.
Kontrol Listesi: Performansın en önemli ve gözlenebilir yanlarını, işin yapılışında gösterilmesi gereken davranışları ve bitmiş üründe bulunması istenilen özellikleri, “var-yok” ilişkisi içinde değerlendiren puanlama rehberidir.
1.6. SAYILTILAR
1. Test geliştirilme sürecinde pilot uygulamalara katılan cevaplayıcılar teste gönüllükle katılmış olup, vermiş oldukları cevap kağıtları onların gerçek bilgi ve becerilerini yansıtmaktadır.
2. Testin uygulama koşulları, katılımcılar arası etkileşmeleri önleyecek şekilde ve genel sınav kurallarına uygun olarak gerçekleştirilmiştir.
3. Testteki modüller için verilen süreler cevaplama için yeterlidir.
4. Testteki maddeler, istenilen performansı gerçekleştirmede, fizik veya fenin herhangi bir alanıyla ilgili özel ön bilgi gerektirmemektedir.
5. Test sonuçlarını kontrol listeleri ve kriter ölçekleriyle (rubriklerle) değerlendiren hakemler puanlamada objektif davranmışlardır.
6. Pilot uygulamalar için seçilen örneklem nitelik ve nicelik bakımından araştırmanın evrenini temsil etmede yeterlidir.
1.7. ARAŞTIRMANIN KAPSAM VE SINIRLILIKLARI
Bu araştırmanın kapsamını; hipotez kurma, değişkenleri belirleme, değişkenleri değiştirme ve kontrol etme, verileri kullanma ve model oluşturma, verileri kaydetme ve verileri yorumlama becerilerini ölçebilecek bir ölçme aracı geliştirme, geliştirilen ölçme aracının geçerlik ve güvenirliğini uygun istatistiksel teknikler kullanarak sınama, geliştirilen ölçme aracı için uygulama ve değerlendirme yönergeleri hazırlama oluşturmaktadır.
Geliştirilen ölçme aracında, verileri kaydetme becerisi veri tablosu hazırlama, model oluşturma becerisi grafik çizme, verileri yorumlama becerisi ise grafik yorumlama becerileriyle sınırlı tutulmuştur.
BSBÖT’nin geliştirilmesinde tüm pilot uygulamalar Ankara ilinde lise 1. sınıf düzeyinde gerçekleştirilmiştir.
II.BÖLÜM-KAVRAMSAL ÇERÇEVE
2.1. BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİ NEDİR?
Şekil 2.1. Bilimsel Süreç Becerileriyle İlgili Bir Tasvir1
Literatür incelendiğinde farklı araştırmacıların bilimsel süreç becerilerinin kapsamını değişik şekillerde tanımladıkları görülmektedir.
“Bir adama balık verirsen karnı bir gün doyar, ona balık tutmayı öğret her gün karnı doysun”
Gagne’ye (1965) göre, kavramsal bilgilerin ve prensiplerin edinilmesinde öğrencilerin bilimsel süreçler olarak bilinen bazı temel yeteneklere sahip olması ön şarttır. Bu beceriler feni anlamada ve uygulamada ihtiyaç duyulan becerilerdir (Akt.: Finley, 1983).
Burns ve arkadaşlarına (1985) göre, bilimsel süreç becerileri bilimdeki akılcı ve mantıksal düşünmeyi temsil ederler. Bilimsel süreç becerilerindeki yeterlik, öğrencilerin problemlere çözüm üretebilmeleri için bilgilerini harekete geçirmelerini sağlar.
Rutherford ve Ahlgren’e (1990) göre, bilimsel süreçler özellikle profesyonel bilim adamlarının çalışmalarının karakteristiği olmasına rağmen günlük hayatında herhangi bir konu hakkında bilimsel düşünen biri de onları kullanabilir (Akt.: Carin ve Bass, 2001).
Ostlund’a (1992) göre, bilimsel süreç becerileri, insanoğlunun öğrenmesinde temel teşkil eder ve insanoğlunu hayvanlardan ayırır. Bilim adamları bilimsel kavramları tanımlarken veya taksonomiler geliştirirken her zaman bilimsel süreç becerilerini kullanırlar. Biz de konuşurken, dinlerken, okurken, yazarken veya çevremizden duyu organlarımızla edindiğimiz verileri zihnimizde yapılandırırken düşünürken bu becerileri kullanırız. Dünyamızı anlamak için yaptığımız her teşebbüs bizi bu süreç becerilerini kullanmada tecrübelendirir. Bilimsel süreç becerileri, dünyamız hakkında bilgiler üretmede ve düzenlemede kullanacağımız en güçlü araçlardır.
Harlen’e (1993) göre, öğrenciler mevcut düşünceleriyle yeni karşılaştıkları durumları anlamaya çalıştıklarında ve bunun sonucunda düşüncelerini değiştirdiklerinde, öğrenme; bilgiyi hangi yöntemlerle nasıl işlediklerine, nasıl seçtiklerine, nasıl bir araya getirdiklerine ve kullandıklarına bağlıdır. Zihinsel ve bedensel yetenekleri içeren bilimsel süreç becerileri burada kullanılır.
Rezba ve arkadaşlarına (1995) göre, bilimsel süreç becerileri bilim adamlarının çalışırken ve araştırma yaparken kullandıkları prosedürlerdir. Örneğin, gözlem
yapma, ölçme, çıkarım yapma ve deney yapma hem bilim adamlarının hem de öğrencilerin fenle uğraşırken kullandıkları zihinsel becerilerdendir.
Lind’e (1998) göre, bilimsel süreç becerileri bilgi oluşturmada, problemler üzerinde düşünmede ve sonuçları formüle etmede kullandığımız düşünme becerileridir. Bu beceriler, bilim adamlarının çalışmaları sırasında kullandıkları becerilerdir. Bu önemli becerileri öğrencilere kazandırarak, onların kendi dünyalarını anlamalarını ve öğrenmelerini sağlayabiliriz. Bu beceriler bilimin içeriğindeki düşüncenin ve araştırmaların temelidir (URL-3).
Abruscato’ya (2000) göre, bilim adamlarının yaptıkları buluşlar, onların bilimsel süreç becerileri olarak bilinen, çok farklı fakat çok önemli bir grup beceriyi kullanmadaki yeteneğinden gelir.
Carin ve Bass’a (2001) göre, bilim adamları evrenimizin harikulade gizemlerini keşfetmek ve açıklayabilmek için çeşitli yöntemler kullanırlar. İlköğretim ve ortaöğretim fen eğitiminde bu yöntemler bilimsel süreçler olarak bilinir. Bilimsel süreçler aslında düşünmenin temel bileşenlerini oluştururlar ve fende olduğu kadar diğer alanlarda da problem çözmede kullanılırlar. Bilimsel süreçler, bilgi toplamada, toplanan verileri çeşitli yöntemlerle düzenlemede, sıra dışı durumları açıklamada ve problem çözmede kullanılan zihinsel ve bedensel becerilerdir.
Bilimsel süreçler; düşünürken, veri toplarken, veri yorumlarken veya verileri kullanarak bilgi ve anlayış edinirken kullanılan zihinsel (ve bazen de bedensel) faaliyetlerdir [Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) Programme for International Student Assessment (PISA), 1998].
Bir araştırma veya deney genellikle bir probleme çözüm bulma, bir soruya cevap arama veya ne yapılması gerektiğine karar verme gereksinimlerinden doğar. Bütünleyici bilimsel süreç becerileri, problem çözmeyi, bilgiyi elde etmede hangi
araç-gerecin kullanılacağına karar vermeyi ve olası çözümleri test etmeyi içerir (Rezba et al., 1995).
Horton ve Hutchinson’a (2005) göre, bilimde çalışma ve düşünme yöntemleri topluca bilim becerileri olarak bilinir. Bu becerileri bilim adamları gibi kullandığımızda bilimsel kavramları belirleyebiliriz ve taksonomiler geliştirebiliriz. Her konuştuğumuzda, dinlediğimizde, okuduğumuzda, yazdığımızda veya düşündüğümüzde, çevremizden duyularımız yoluyla edindiğimiz verileri zihnimizde işlerken bu becerileri kullanırız. Bilimsel süreç becerilerini kullanmadaki yeterliliğimiz, dünyamızı anlamada, bilgi üretmede ve düzenlemede sahip olduğumuz en güçlü araçtır (URL-1).
Literatürde, çeşitli araştırmacıların ve müfredatların farklı bilimsel süreç becerileri setlerinden bahsettikleri görülmektedir.
Gagne’ye (1965) göre bu beceriler basitten karmaşığa şöyle sıralanabilir: Gözlem yapma, sınıflama yapma, tasvir etme, iletişim kurma, ölçme, uzay ilişkileri kurma ve kullanma, sonuç çıkarma, işe vuruk tanımlama yapma, hipotez kurma, değişkenleri değiştirme, verileri yorumlama ve deney yapma (Akt.: Finley, 1983),
Ostlund’a (1992) göre; gözlem, iletişim kurma, kestirimde bulunma, ölçme, veri toplama, sınıflama yapma, çıkarım yapma, tahmin bulunma, model oluşturma, verileri yorumlama, grafik çizme, hipotez kurma, değişkenleri değiştirme, işe vuruk tanımlama, araştırma yapma,
Gabel’e (1993) göre; gözlem, sınıflama yapma, ölçme, çıkarım yapma, tahminde bulunma, iletişim kurma ve grafik çizme, sayıları kullanma, model ve teorileri kullanma, işe vuruk tanımlama yapma, hipotez kurma, grafik çizme, problem çözme,
Harlen’e (1993) göre; gözlem, hipotez kurma, tahminde bulunma, araştırma yapma, sonuç çıkarma, iletişim kurma,
Smith, ve Welliver’e (1995) göre; gözlem, sınıflama yapma, ölçme, çıkarım yapma, tahminde bulunma, iletişim kurma, uzay-zaman ilişkilerini kullanma, model oluşturma, verileri yorumlama, değişkenleri belirleme, hipotez kurma, deney yapma,
Rezba ve arkadaşlarına (1995) göre, gözlem, iletişim kurma, sınıflama yapma, metrik ölçüm yapma, çıkarım yapma, tahminde bulunma, değişkenleri belirleme, veri tablosu oluşturma, grafik çizme, değişkenler arası ilişkileri tarif etme, kendi verilerini toplama ve işleme, araştırmaları analiz etme, hipotez kurma, değişkenleri işe vuruk tanımlama, araştırma tasarlama, deney yapma,
Bailer ve arkadaşlarına (1995) göre; gözlem, çıkarım yapma, değişkenleri belirleme ve değiştirme, tahminde bulunma, hipotez kurma, verileri organize etme ve yorumlama, deney ve inceleme yapma,
Abruscato’ya (2000) göre; gözlem, uzay/zaman ilişkilerini kullanma, sayıları kullanma, sınıflama, ölçme, iletişim kurma, tahminde bulunma, çıkarım yapma, değişkenleri kontrol etme, verileri yorumlama, hipotez kurma, işe vuruk tanımlama, deney yapma,
Carin ve Bass’a (2001) göre; gözlem, ölçme, sınıflama, çıkarım yapma, hipotez kurma, kontrollü deney yapma, tahminde bulunma, açıklama yapma, iletişim kurma,
Martin’e (2002) göre; gözlem, sınıflama yapma, iletişim kurma, ölçme, tahminde bulunma, çıkarım yapma, değişkenleri belirleme ve kontrol etme, hipotez kurma ve test etme, verileri yorumlama, işe vuruk tanımlama, deney yapma ve model oluşturma becerileri bilimsel süreç becerileri başlığı altında yer almaktadır.
Görüldüğü gibi çeşitli araştırmacılar temelde birbirine benzeyen farklı bilimsel süreç becerileri setlerinden bahsetmektedir. Harlen’e (1999) göre, farklı başlıklarına rağmen bu becerilerin içerdikleri konusunda bir fikir birliği vardır. Bunlar; araştırılabilir sorular tanımlamak, bir araştırma tasarlamak, bulgular elde etmek,
bulguları araştırma problemi doğrultusunda yorumlamak, araştırma sürecini çeşitli şekillerde ifade etmektir. Bu becerilerin bu şekilde birbirinden ayrı tanımlanmalarının duyarlı olup olmayacağı konusunda tartışmalar vardır. Fakat yaygın anlayış, bu becerilerin fen öğretimi açısından önemli oldukları ve bu şekilde birbirlerinden ayrı ele alındıklarıdır. Bu becerilerin içerik veya bilimin konularından izole edilebileceği iddia edilmemiştir.
A.A.A.S. (Amerikan Bilimi İlerletme Derneği), bilimsel süreç becerilerini, geniş ölçüde aktarılabilir, birçok fen disiplini için benimsenmiş, bilim adamlarının doğru davranışlarının yansıması olarak kabul edilen beceriler seti olarak tanımlanmıştır. A.A.A.S., Bilimde Bir Süreç Yaklaşımı’nda (Science-A Process Approach) bilimsel süreç becerilerini, temel ve bütünleyici (integrated) olmak üzere iki grupta tanımlamıştır. Temel bilimsel süreçler, gözlem yapma, sınıflama, iletişim, ölçüm yapma, uzay/zaman ilişkilerini kullanma, sayıları kullanma, çıkarım yapma ve tahmin yapmadır. Bu beceriler daha karmaşık beceriler olan bütünleyici süreç becerilerini (değişkenleri değiştirmek ve kontrol etmek, verileri yorumlamak, hipotez kurmak, operasyonel tanımlama verileri kullanma ve model oluşturma ve deney yapmak) öğrenmeye temel sağlar (Esler, 2001; Padilla ve Okey, 1984; Martin, 2002).
Çeşitli ülkelerin fen programları incelendiğinde, okul öncesi dönemden itibaren bilimsel süreç becerilerinin çocukların zihinsel gelişimlerine paralel olarak müfredat programlarında yer aldığı görülmektedir. Harlen’e (1993) göre bilimsel süreç becerilerinin geliştirilmesi hemen hemen fenle ilgili her müfredat dokümanlarında açıkça veya ima yoluyla yer almaktadır.
İngiltere Milli Fen Programında (1991), bilimsel araştırma üç alanda ele alınmıştır. Birinci alanda, soru sorma, tahmin ve hipotez, ikinci alanda gözlem, ölçme ve değişkenleri kullanma ve üçüncü alanda da bulguları değerlendirme ve sonuç çıkarma yer almaktadır. İskoçya (1991) 5-14 fen programında; bilimsel araştırma yapma; planlama, araştırma, kaydetme, yorumlama, raporlaştırma olmak üzere beş bileşende işlenmiştir. İrlanda’nın (1999) fen programında; soru sorma, gözlem yapma, tahminde bulunma, araştırma ve deney yapma, kestirimde bulunma
ve ölçme, analiz yapma (sınıflandırma, desenleri bulma, yorum yapma), kaydetme ve iletişim kurma, keşfetme, planlama ve değerlendirme. Hong Kong (2002) fen programında; gözlem yapma, tahminde bulunma, ölçme, sınıflama, verileri yorumlama, iletişim kurma, araç-gereci uygun kullanma, çıkarım yapma, hipotez kurma ve değişkenleri kontrol etme becerileri bulunmaktadır. Avustralya (1998) fen programında; gözlem yapma, verileri kaydetme, verileri sunma, verileri yorumlama, kontrollü deney tasarlama, bilgi toplama, rapor yazma, düşünceleri sözlü ve yazılı olarak açıklama. ABD Ohio (2005) eyaleti akademik içerik standartlarında K-12 seviyeleri için; gözlem, sınıflama, tahmin, çıkarım yapma, hipotez kurma, verileri yorumlama, değerlendirme, kıyaslama ve ölçme, iletişim kurma, model oluşturma, grafik çizme, değişkenleri kontrol etme, işe vuruk tanımlama, hataları azaltma, soru sorma, uzay ve zaman ilişkilerini kullanma, sayıları kullanma, verileri kaydetme, deney yapma, analiz yapma, ilişki kurma, bilimsel araçları kullanma, sıralama ve uygulama yer almaktadır. Ayrıca, ABD’de ulusal fen öğretimi standartlarında araştırma keşfetme becerilerinden, fenin tüm alanları için her düzeyde fen programının en kritik bileşeni olarak bahsedilmektedir.
Ülkemizde, Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı’nca geliştirilen İlköğretim Fen ve Teknoloji Dersi Öğretim Programı’nda yer alan bilimsel süreç becerileriyse; gözlem, karşılaştırma-sınıflama, çıkarım yapma, tahmin, kestirme, değişkenleri belirleme, hipotez kurma, deney tasarlama, deney malzemelerini ve araç-gereçlerini tanıma ve kullanma, deney düzeneği kurma, değişkenleri kontrol etme ve değiştirme, işe vuruk tanımlama, ölçme, verileri kaydetme, veri işleme ve model oluşturma, yorumlama ve sonuç çıkarma, sunmadır.
Fen programlarında, temel bilimsel süreç becerileri okul öncesinden başlayarak ve ilköğretimde ağırlıklı olarak, bütünleyici bilimsel süreç becerilerinin ise ortaöğretimde ağırlıklı olarak ele alındığı görülmektedir.
2.1.1. Bilimsel Süreç Becerilerinin Tanımları
Bu bölümde literatürde en çok tekrarlanan bilimsel süreç becerilerinin tanımları özetlenmiştir.
Gözlem: Duyu organlarıyla veya duyu organlarının hassasiyetini artıran araç ve gereçlerle objeleri veya olayları incelenme becerisidir (Carin, 1993). Etkili bir gözlem yalnızca bakmak değil belirli bir amaçla dikkatle (konsantre olarak) ve sistemli bir şekilde bakmaktır. Çocuklar oldukça iyi birer gözlemcidir. Okula başlamadan uzun zaman önce öğrendikleri bir çok şey gözleme düşkün olmalarının bir sonucudur. Çocukların gözlem yapmaya düşkün olmalarının nedeni biyolojik temele dayanır. Tehlikeyi algılamak, yiyecek bulmak ve evin yolunu bilmek tüm yaratıkların hayatta kalabilmek için ihtiyaç duyduğu becerilerdir. Günümüzün konforlu ve güvenli çevresinde çocuklar gözlem becerisini hayatta kalmak için kullanmasa da ilk elden izlenim edinme merakı hala sürmektedir. Çocuklar için bu çağda gözlem yapmanın anlamı, keşfetme için tüm duyularını kullanmaktır (Blackwell ve Hofman, 1991). Gözlem aynı zamanda zihinsel bir aktivitedir ve bundan sadece duyu organlarının uyarılması sorumlu değildir (Harlen, 1993).
Sınıflama: Objeleri, olayları veya objeleri ve olayları temsil eden bilgileri, bazı metotlar ve sistem kullanarak, benzer ve farklı özelliklerine göre gruplara ayırma becerisidir (Carin, 1993). Bu süreç öğrencilerin önceki bilgileri ile yeni kavramlar arasında ilişki kurmasını sağlar. Gruplamanın veya sınıflamanın belirli bir sistemi ya da metodu vardır. Bu gruplamalar önceden tanımlanmış özellikler kümesine göre yapılır. Öğrenciler sınıflama ile karmaşaya düzen getirirler Kavram geliştirme sürecinde sınıflama becerisinin önemi büyüktür. Çünkü kavramlar eşyaları, olayları, insanları ve düşünceleri benzerliklerine göre grupladığımızda gruplara verdiğimiz addır. Deneyimlerimiz sonucunda varlıkları ortak özelliklerine göre gruplamasaydık birbirinden ayırt edilmemiş ve birbirleriyle ilişkileri kurulmamış binlerce izlenim karşısında bulunurduk. Bu bir kaos olur, sistemli bir edinim veya bilgi olmazdı (Çepni ve başk., 1997). Etkili bir sınıflandırma yapabilmek için, sınıflanacak
nesneler ve olaylar hakkında yeterli bilgi toplanmalıdır. Yani benzerlikler ve farklılıklar ayrıntılı olarak açığa çıkarılmalıdır. Bunun için de iyi bir gözlem yapılmalıdır.
Ölçme: Yapılan nicel gözlemleri geleneksel veya geleneksel olmayan standartlarla karşılaştırma becerisidir. Ölçme en basit seviyede kıyaslama ve saymadır, doğrusal boyutları, alanı, hacmi, zamanı, sıcaklığı, kütleyi vb. ölçülebilir nitelikleri tanımlamak için standart ve standart dışı birimler kullanmayı kapsar.
Cisimlerin bir çok gözlemlenebilir özelliği vardır. Örneğin minerallerin sertlikleri ve pürüzlülükleri değişmezken, gelişmekte olan bitkilerin kök ve yapraklar boyları değişmektedir. Cisimlerdeki ve olaylardaki bir çok değişim ölçülebilir. Değişimleri ölçmek yaşadığımız dünyayı keşfetmenin en önemli parçasıdır. Nicel gözlemler belirli standart veya standart olmayan ölçümlerle değerlendirildiğinde anlamlı olur (Carin ve Bass, 2001).
Uzay/Zaman İlişkilerini Kullanma: Nesnelerin geometrilerini anlamayı, simetri eksenlerine göre tarif etmeyi, birbirlerine göre konumlandırmayı içeren beceridir.
Tüm nesneler uzayda bir yer işgal eder. Uzay/zaman ilişkilerini kullanma becerisi, uzaysal düzenlemeleri, yönelimleri, hareketi ve sürati, simetrileri ve değişme oranlarını ayırt etmede ve tarif etmede kullanılan becerilerdir (Abruscato, 2000).
Sayıları Kullanma: Nicelikleri hesaplamada veya temel ölçülerle ilişki kurmada matematiksel kuralları ve formülleri uygulama becerisidir. Fen bilimlerinde sayıları kullanma, sorulara ve problemlere cevap bulmak için önemlidir. Bu süreç, diğer süreçlerin gelişmesine yardım eder (Çepni ve başk., 1997).
Abruscato’ya (2000) göre, nesneleri sınıflandırmada ve sıralamada, ölçümleri işlemede sayıları kullanırız. Okullarda sayıları kullanma becerisinin geliştirilmesine
ağırlıklı olarak matematik programlarında zaman ayrılır. Ancak bu önemli beceri fende de en temel bilimsel süreçlerdendir.
Tahmin (Önceden Kestirme): Verilere dayanarak gelecekteki olaylar veya var olması beklenen şartlar hakkında yargıda bulunma becerisidir. Burada delillerin ve geçmişteki tecrübelerin kullanılmasıyla yapılan önceden kestirmeyi rasyonel olmayan bir tahminden ayırt etmek gerekir (Harlen, 1989). Carin ve Bass’a (2001) göre, tahminin üç bileşeni vardır; önceki bilimsel bilgi, bir belirti ve olası bir çıktı.
Bilimsel araştırma, sürekli bir önceden kestirme işlemidir. Bir kestirimi desteklemek veya çürütmek için veri toplanır. Bunun için de deney veya gözlem yapılır. Tahmin yalnızca gözlemlere dayalı bir ön kestirme değildir. Doğru tahminler, dikkatli yapılmış gözlemelere ve hassas ölçümlere göre yapılır (Abruscato, 2000).
Çıkarım Yapma: Olmuş olayların sebepleri hakkında gözlemlere dayanarak açıklamalar yapma becerisidir. Rezba ve arkadaşlarına (1994) göre, etrafımızda olup bitenleri yorumlayabildiğimiz ve açıklayabildiğimiz ölçüde, çevremizi daha iyi değerlendirebiliriz. Çoğu davranışımızın temelinde, olaylar hakkında yaptığımız çıkarımların etkisi vardır.
Carin ve Bass’a (2001) göre, gözlemler beş duyumuz yoluyla doğrudan elde ettiğimiz bilgiler hakkındaki ifadelerimizdir. Çıkarım ise bu gözlemlerin yorumlanmasıdır. Çıkarımda gözlemlenen olaylardaki ve izlenimdeki boşlukların önceden sahip olunan deneyim ve bilgileri kullanarak doldurulması vardır. Yani çıkarım yapma, önbilgi ve deneyimlere dayalı olarak gözlemlerin yorumlanmasıdır. Bir çıkarımın dayandığı üç bileşen vardır. Bunlar; gözlemler, önbilgi ve deneyimler ile yorumlamalardır. Abruscato’ya (2000) göre çıkarım, gözlemlerimizden mantıksal sonuçlar çıkarmadır.
Kestirme: Olay ve nesnelere yönelik kütle, uzunluk, zaman, sıcaklık ve adet gibi nicelikler için uygun birimleri de belirterek yaklaşık değerler hakkında fikirler öne sürme becerisidir (TTKB, 2005; Ostlund, 1992).
Değişkenleri Belirleme: Yapılacak deneyin gidişatını etkileyebilecek tüm etkenleri ifade etme becerisidir. Yani, değişik şartlar altında değişimi veya sabit tutulması olayların gidişatını etkileyebilecek tüm faktörlerin belirlenmesi becerisidir (Carin, 1993; Bailer et al., 1995).
Araştırma sırasında değişken değiştirme yapılabilmesi için tüm bu değişkenler tanımlanmalıdır. Bir bitkinin büyümesinde etkili olan faktörleri belirlemek, bir sarkacın periyodunun nelere bağlı olduğunu belirlemek, bir mumun erime süresini etkileyen faktörleri belirlemek değişkenleri belirlemeye birer örnektir.
Bailer ve arkadaşlarına (1995) göre, olayları bilimsel yaklaşımla anlamaya çalışırken ele alınan karmaşık konu; üzerinde çalışılabilir ve anlaşılabilir parçalara bölünür. Olayların veya sistemlerin bu parçalarına değişken denir. Değişkenler, bir olay veya sistem içinde değişen veya değiştirilebilen faktör, şart ve/veya ilişkilerdir. Bir bilimsel araştırmada bağımlı, bağımsız ve kontrol edilen değişkenler olmak üzere üç çeşit değişken bulunur. Bağımsız değişken (değiştirilen değişken), bir deneyde araştırmacı tarafından bilinçli olarak değiştirilen bir faktör veya koşuldur. Bağımlı değişken (cevap veren değişken), bir faktör veya koşuldaki değişiklikten etkilenebilecek değişkendir. Araştırma boyunca değiştirilmeyen sabit tutulan değişkenlere ise kontrol edilen değişkenler denir. Bir deneyde birden çok kontrol edilen değişken olabilir. Deneyin amacına ulaşabilmesi için aynı anda sadece tek bir değişken kasıtlı olarak değiştirilmeli ve diğer tüm değişkenler kontrol altında tutulmalıdır. Eğer birden çok değişken aynı anda değiştirilirse deneyin sonuçları güvenirlikle yorumlanamaz (Bailer et al., 1995; Rezba et al., 1995; Carin ve Bass, 2001).
Hipotez Kurma: Bağımsız değişkenin bağımlı değişken üzerindeki etkisi hakkında deneyle sınanabilecek bir problem sorusu geliştirme becerisidir. Hipotez kurmak, doğru olduğu düşünülen düşünce ve tecrübelere dayalı test edilebilir ifadeler oluşturmaktır. Hipotezi oluştururken öğrenci tam geliştirilmemiş ve test edilebilir bir ifadede bulunur (Carin, 1993).
Ostlund’a (1992) göre, hipotez kurma, bir problemi, bir sorunun deneyle test edilebilecek çözümü olarak ifade etmektir. Rezba ve arkadaşlarına (1995) göre herhangi bir deney veya araştırma öncesinde genellikle bir hipotez kurulur. Hipotezler değişkenler arasındaki ilişkiler hakkındaki tahminlerdir. Hipotezin en önemli özelliği test edilebilir olmasıdır. İyi bir hipotez, test edilebilmesi için tasarlanacak araştırmaya yol göstermeli, hangi verilerin elde edileceğine rehberlik etmelidir. Bir hipotez kurarak araştırmada, bir değişkeni kasten değiştirdiğimizde bunun sonucunda ortaya çıkacak durumla ilgili beklentilerimizi ifade ederiz. Bu tahminler, gerçekler, fikirler, önseziler veya elimizdeki herhangi bir kaynak üzerine temellendirilebilir. Abrucato’ya göre (2000) hipotez, eğitimli bir tahmindir. Hipotezler, gözlemler veya çıkarımlar üzerine temellendirilir.
Bailer ve arkadaşları (1995), hipotez kurma sürecini değişkenleri belirleme ve değiştirme süreciyle ilişkilendirmişlerdir. Buna göre hipotez, bir değişkenin diğer değişken üzerine etkisinin nasıl olacağını kestiren özel bir çeşit tahmindir. Hipotezler, test edilebilir mantıksal bir önerme ifade ederler. Hipotezler genellikle “Eğer... olursa ...olur” formatında ifade edilen cümlelerdir. Bu format her zaman gerekli olmamakla birlikte bir hipotez yazmayı öğrenmede yararlı bir kalıptır. Örnek bir hipotez: “Eğer deniz suyunun sıcaklığı artırılırsa, suda çözünen tuz miktarı da artar.” Araştırmacılar belirli bir deneye odaklanmalarını sağladığı için hipotez kurmayı faydalı bulurlar.
Değişkenleri Değiştirme ve Kontrol Etme: Bir hipotezi sınamaya yönelik deney tasarlama becerisidir. Deney tasarımı, hipotezle ilgili olan değişkenlerin dışındaki tüm değişkenleri sabit tutulup, bağımsız değişkeni değiştirerek bağımlı değişken üzerindeki etkiyi araştırmayı içermelidir.
Rezba ve arkadaşlarına (1995) göre, olaylardaki sebep-sonuç ilişkilerini bulabilmek için araştırma yaparız. Araştırmada bir faktör kasıtlı olarak değiştirilir ve bunun sonucunda bir diğer değişkende değişme olur. Değişkenleri değiştirme ve kontrol etmede strateji, bir değişkeni (değiştirilen değişken) değiştirmek ve diğer
değişkende (cevap veren değişken) buna bağlı değişimleri incelemektir. Aynı zamanda diğer birçok değişken (kontrol edilen değişkenler) de tanımlanmalı ve sabit tutulmalıdır. Bunun yapılmasının nedeni diğer değişkenlerin sonucu etkileyebilme olasılıklarıdır.
Hughes ve Wade’e (1993) göre, çocuklar değişkenleri kontrol etmede zorlu çekerler, öğrenciler 13-15 yaşına kadar bile iki ya da daha fazla değişkeni aynı anda değiştirmede bir sakınca görmezler. Bu yüzden tarafsız test (fair test) deneyi fikrinin geliştirilmesine okullarda erkenden başlanması gerekir. Carin ve Bass’a (2001) göre, ilkokul ve ortaokul öğrencileri değişkenlerin kontrol edildiği araştırmaları tarafsız test olarak düşündüklerinde, araştırmayı daha iyi anladıkları görünmektedir. Deneysel durumdaki değiştirilen tek bir değişken hariç, deneysel durum ve kontrol edilen durumdaki tüm şartların tam olarak aynı olduğu deneysel test tarafsızdır. Tarafsız test yapılırken öğrenciler amaca uygun değişkenleri tanımlamalı, hipotez kurmalı, kontrollü deney tasarlamalı ve verileri yorumlamalıdır.
Değişkenleri kontrol etme, bir araştırmadaki koşulları yönetmek demektir. Bir araştırmada, değişkenler tanımlandığı ve dikkatle kontrol edildiği ölçüde en iyi sonuçlara ulaşılır (Abruscato, 2000).
Gabel’e (1993) göre, bilimde deney yapmak için yani hipotezleri test etmek için veya çıkarımları teyit etmek için, bilim adamı deneyinin sonuçlarını etkileyebilecek tüm değişkenleri kontrol etmelidir. Bilim adamı değişkenleri kontrol etmeden önce bağımlı ve bağımsız değişkenleri belirlemelidir. Yani bu süreç, değişkenleri belirleme sürecine bağlıdır.
İşe Vuruk (Operasyonel) Tanımlama: Değişkenlerin birden fazla anlama gelebileceği, sınırları tam çizilmemiş durumlarda araştırmanın amacına (hipotez) uygun değişkenleri kesin olarak ve ölçme kriteri ile birlikte tanımlama becerisidir (TTKB, 2005).
Bir bilim adamının, bilimsel araştırma yaparken almak zorunda olduğu en önemli karar, değişkenleri nasıl ölçeceğine karar vermektir. Bir değişkeni ölçmede kullanılacak metot işe vuruk (operasyonel) tanımlama olarak bilinir. İşe vuruk tanımlama, ölçmenin yapılacağı yöntemi betimler. Bilim adamı bir metot üzerinde karar verdiğinde bu metottan diğer bilim adamlarının da haberdar olması gerekir ki onlar da araştırma sonuçlarını test edebilsinler. Herhangi bir araştırmacı bir işe vuruk tanımlamayı okuduğunda kolaylıkla anlayabilir ve aynı ölçümü yapabilir (Bailer et al., 1995).
Gabel’e (1993) göre, fende bir çok terim işe vuruk tanımlanmıştır. Bir işe vuruk tanımlama; “ne yaptığınızı veya ne çalıştığınızı veya neyi ircaa ettiğinizi” ve “ne gözlemlediğinizi” ifade eder. Su için işe vuruk tanımlamaya bir örnek şöyle verilebilir; “Su, bitkilerin büyümesini sağlayan bir sıvıdır, susuzluğu giderir ve hayat için gereklidir.” Aksine, su için işe vuruk olmayan tanımlamaya örnek ise: “Su iki hidrojen, bir oksijen atomundan oluşan bir bileşiktir.” şeklinde verilebilir. Bilimde işe vuruk ve işe vuruk olmayan tanımlamaların her ikisi de kullanılır. Çünkü ikisi de farklı amaçlara hizmet eder. İşe vuruk olmayan tanımlamalar daha çok teoriye bağlı iken, işe vuruk tanımlamalar gözlemler yapılırken oluşturulur.
Abruscato’ya (2000) göre, öğrenciler işe vuruk tanımlama becerisini kullandıklarında, kendi deneyimlerindeki terimlerle tarif yaparlar. Yani bir tanımı ezberlemek yerine onun tarifini kullanırlar. Ostlund’a (1992) göre işe vuruk tanımlama, bir obje veya olgu hakkındaki özel bilgiyi, deneyimlere dayalı olarak ifade etmektir.
Deney Düzeneği Kurma: uygun malzemeleri kullanarak deney için gerekli düzenekleri kurma ve çalıştırma becerisidir. Deney için gerekli malzeme, araç ve gereci seçerek emniyetli ve etkin bir şekilde kullanmayı içerir (TTKB, 2005; Carin, 1993).
Verileri Kaydetme: Olaylar ve nesneler hakkında toplanan verileri, bilimsel literatürde kullanılan çeşitli düzenleyici formlarda organize etme becerisidir.
Öğrenciler deney yaparken hem niteliksel hem de niceliksel birçok veri elde ederler. Bir araştırma sırasında yapılmış ölçümlere veri denir. Zaman, sıcaklık ve hacim ölçümleri veri örnekleridir. Olaylar ve nesneler hakkında toplanan bu veriler herkesin anlayabileceği çeşitli düzenleyici formlarda kaydedilir. Bu düzenleyici formlar verilerin kullanılmasında kolaylık sağlar (Hughes ve Wade, 1993; Rezba et.al. 1995).
Bailer ve arkadaşlarına göre (1995), deneyde elde edilen veriler; metin, resim veya tablo olarak üç farklı şekilde kaydedilebilir; Bu üç yoldan en pratik ve avantajlı olanı tablo oluşturmaktır. Verileri bir tabloda organize etmek sonuçlardaki ilişkileri desenleri görmeyi kolaylaştırır. Veri tablosu oluşturmada katı kurallar olmamasına rağmen, okuyucu ve yazar arasındaki iletişimini kolaylaştırmak için genel kabul görmüş düzenlemeler veya gelenekler vardır. Örneğin bir veri tablosu oluşturulurken, bağımsız değişkenle ilgili veriler sol sütuna, bağımlı değişkenle ilgili verilerse sağ sütuna kaydedilir. Sütunlara birimleri içeren başlıklar konulur. Veriler tabloya kaydedilirken bağımsız değişkendeki ölçülere göre sıralanır. Veriler, bazen büyükten küçüğe sıralanmasına rağmen genel prosedür küçükten büyüğe doğru sıralamaktır. Bu düzenleme, bağımsız değişkendeki değişim düzenini belirler. Bu şekilde yapılan düzenleme, eğer bağımlı değişkendeki değişim düzeniyle bir uyum varsa, bunu verilerin tabloda rasgele bir şekilde kaydedildiği duruma göre daha kolay fark edilmesini sağlar (Rezba et.al. 1995).
Verileri kaydetme, verileri kullanma ve model oluşturma için temel hazırlar. Örneğin bir tablo, sonradan çizilecek bir grafik için taban oluşturur. Tablolar çizme, not tutma, bir taslak çizme, teyp kaydı alma, fotoğraf çekme, yapılan deneyi bir rapor haline getirme verileri kaydetme becerisiyle ilgili davranışlardır (Çepni ve başk. 1997).
Bilimsel İletişim Kurma: Bu süreç bir çok kaynakta verileri kaydetme becerisinin yerinde kullanılmaktadır. Abruscato’ya (2000) göre açık ve net iletişim tüm beşeri faaliyetler için hayati öneme sahiptir ve tüm bilimsel faaliyetlerin için temel teşkil eder. Bu durum iletişim becerilerini çok değerli yapar. Bilim adamları sözel olarak, yazılı olarak, diyagramlar, haritalar, grafikler, matematiksel eşitlikler ve
