GAZİ ÜNİVERSİTESİ EĞİTİM BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
ORTAÖĞRETİM FEN VE MATEMATİK ALANLARI EĞİTİMİ ANABİLİM DALI KİMYA EĞİTİMİ BİLİM DALI
ANALOJİLERİN KİMYASAL DENGE KAVRAMLARININ
ANLAŞILMASI ÜZERİNE ETKİSİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
Hazırlayan Menekşe UYSAL
Ankara Ekim, 2013
GAZİ ÜNİVERSİTESİ EĞİTİM BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
ORTAÖĞRETİM FEN VE MATEMATİK ALANLARI EĞİTİMİ ANABİLİM DALI KİMYA EĞİTİMİ BİLİM DALI
ANALOJİLERİN KİMYASAL DENGE KAVRAMLARININ
ANLAŞILMASI ÜZERİNE ETKİSİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
Menekşe UYSAL
Danışman: Yrd. Doç. Dr. Hüseyin AKKUŞ
Ankara Ekim, 2013
i
Menekşe UYSAL’ın ANALOJİLERİN KİMYASAL DENGE KAVRAMLARININ ANLAŞILMASI ÜZERİNE ETKİSİ başlıklı tezi...tarihinde, jürimiz tarafından Orta Öğretim Fen ve Matematik Alanları Eğitimi Ana Bilim Dalında Yüksek Lisans Tezi olarak kabul edilmiştir.
Adı Soyadı İmza
Başkan: ... ... Üye (Tez Danışmanı): ... ... Üye : ... ... Üye : ... ...
ii
ÖN SÖZ
ANALOJİLERİN KİMYASAL DENGE KAVRAMLARININ ANLAŞILMASI ÜZERİNE ETKİSİ
Tez çalışmamın her aşamasında bana destek olan, engin bilgisi ve tecrübesiyle beni yönlendiren, hem araştırmamı hem de geleceğimi şekillendirmeme yardımcı olan, zor dönemlerimde desteğini benden esirgemeyen, sabırla her soruma cevap veren, her konuda örnek aldığım danışmanım ve çok değerli hocam Sayın Yrd. Doç Dr. Hüseyin AKKUŞ’a çok teşekkür ediyorum.
Tezim konusunda beni motive ettikleri, değerli fikirlerini benimle paylaştıkları ve karşıma çıkarılan zorluklarda yanımda oldukları için değerli hocalarım Arş. Gör. Dr. Ebru KAYA ve Yrd. Doç Dr. Sevgi KINGIR’a teşekkür ediyorum.
Hep yanımda olan, varlıkları benim için çok kıymetli arkadaşlarım Gamze DEĞERLİ, Merve GÜREL ve Esma Şule YANIKKAYA’ya teşekkür ediyorum.
Benim için her türlü fedakârlığı yapan, hayatını bana ve kardeşime adayan annem Nesrin UYSAL ve babam Ekrem UYSAL’a, ayrıca sabır ve anlayışı ile hep yanımda olan, desteğini hep hissettiğim en değerli varlığım, kardeşim Emre UYSAL’a teşekkür etmek istiyorum.
iii ÖZET
ANALOJİLERİN KİMYASAL DENGE KAVRAMLARININ ANLAŞILMASI ÜZERİNE ETKİSİ
UYSAL, Menekşe
Yüksek Lisans, Kimya Eğitimi Bilim Dalı Tez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Hüseyin AKKUŞ
Eylül–2013, 177 sayfa
Bu çalışmanın amacı; 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge ile ilgili kavramları anlamaları üzerine analoji kullanımının etkisini incelemektir.
Çalışma 2011-2012 öğretim yılında Konya ilindeki bir devlet okulunda, dört farklı fen sınıfında öğrenim gören 96 11. sınıf öğrencisi ile yapıldı. Sınıflardan ikisi deney grubu diğer ikisi kontrol grubu olarak seçildi. Deney gruplarında öğretmen, dersi analoji kullanarak ve öğrencilerin analoji üretmelerini sağlayarak yapılandırmacı yaklaşıma dayalı olarak işlerken, kontrol gruplarında ise dersler geleneksel öğretim yaklaşımı ile yine aynı öğretmen tarafından yürütüldü.
Ön test-son test kontrol gruplu yarı deneysel desenin kullanıldığı bu çalışmada KDKT-i, MDGT ve ADT ön test olarak deney ve kontrol gruplarına uygulandı. Uygulama sürecinde deney grubunda öğretmen analoji kullanarak ve öğrencilerden analoji üretmelerini isteyerek kimyasal denge konusunu anlattı ve bu analojiler puanlanarak uygulamadan önce yapılan ADT ile arasındaki ilişkiye bakıldı. Uygulama sonrasında hem deney hem de kontrol grubuna KDKT-s uygulandı ve bu testten elde edilen sonuçlara göre deney ve kontrol grubundan seçilen 10 öğrenci ile kimyasal denge ile ilgili kavramsal anlamalarını derinlemesine incelemek amacıyla mülakatlar yapıldı.
Çalışmada elde edilen veriler analiz edildiğinde, öğrencilerin konuyla ilgili ön bilgileri ve mantıksal düşünme yetenekleri kontrol altına alındığında, yapılandırmacı yaklaşıma dayalı olarak öğretmenin analoji kullanması ve öğrencilerin analoji üretmesinin; öğrencilerin kimyasal denge ile ilgili kavramları anlamaları üzerinde geleneksel öğretim yaklaşımına göre daha etkili olduğu sonucuna varıldı. Öğrencilerin kimyasal denge ile ilgili kavramları anlamaları üzerine konuyla ilgili ön bilgileri etkili olurken, mantıksal düşünme yeteneklerinin ve cinsiyetin bir etkisi olmadığı görüldü. Öğrencilerin analojik düşünme yetenekleri ve analoji üretmeleri bilişsel gelişim aşamalarına göre anlamlı bir fark gösterirken; analoji üretmeleri ile analojik düşünme yetenekleri arasında anlamlı bir ilişki bulunamadı.
iv ABSTRACT
The purpose of this study is to examine the effect of using analogies on 11th grade students’ understandings about chemical equilibrium.
This study was administered to a total of 96 11thgrade students in four different science classes in a public school, in Konya, during the second term of 2011-2012 academic year. Two classes were assigned as control group and the others were assigned as experimental group. In experimental group, courses were completed with the constructivist approach in which analogies were presented by teacher and generated by students, while in control group courses were completed with traditional instruction approach by the same teacher.
Pretest-posttest control group quasi experimental design was adopted in this study. Chemical Equilibrium Concept Test-pre, Group Assessment of Logical Thinking Test, and Analogical Reasoning Test were applied as pretests to both experimental and control groups. During the implementation, in experimental groups teacher used analogies and asked students to generate analogies. These analogies were scored and relationship between these scores and Analogical Reasoning Test which was administered before the implementation was examined. After the implementation Chemical Equilibrium Concept Test-post was applied both experimental and control groups, and according to the scores, 10 students were chosen from experimental and control groups to interview for examining their understandings deeply about chemical equilibrium.
The results show that when students’ Group Assessment of Logical Thinking and their prior knowledge related to the subject are controlled, based on constructivist approach, that the teacher uses analogies and the students generate them is more effective on students’ conceptual understandings about chemical equilibrium than traditional instruction approach. While students’ prior knowledge related to the subject influences their understanding about chemical equilibrium, their logical thinking ability and gender have no effect on understanding. Students’ analogical reasoning ability and generating analogies differ significantly according to their cognitive development stage. Furthermore; there is no significant relationship between their achievement in generating analogies and analogical reasoning ability.
v İÇİNDEKİLER ÖN SÖZ ... İİ ÖZET ... İİİ ABSTRACT ... İV TABLOLAR LİSTESİ ... Vİİ ŞEKİLLER LİSTESİ ... Vİİİ KISALTMALAR LİSTESİ ... İX BÖLÜM I ... 1 1.1.PROBLEM DURUMU ... 4 1.2.ARAŞTIRMANIN AMACI ... 17 1.2.1 Problem Cümlesi ... 17 1.2.2. Hipotezler ... 18 1.3ARAŞTIRMANIN ÖNEMİ ... 19 1.4ARAŞTIRMANIN SINIRLILIKLARI ... 20 1.5ARAŞTIRMANIN VARSAYIMLARI ... 20 1.6TANIMLAR ... 21 BÖLÜM II ... 22 2.1ANALOJİ ... 22 2.1.1 Analoji Nedir? ... 22 2.1.2 Analoji Türleri ... 25
2.1.3 Analoji ile Bilişsel Gelişim İlişkisi... 28
2.1.4 Analoji ile Öğretim Modelleri ... 28
2.1.4.1 Analoji Öğretiminin Genel Modeli (GMAT) ... 29
2.1.4.2Analojilerle Öğretim Modeli (TWA) ... 30
2.1.4.3Odak Eylem Yansıma Modeli (FAR) ... 30
2.1.4.4 Köprüleme Analojiler Modeli (Bridging Analogies) ... 33
2.1.4.5Çoklu (Multiple) Analojiler Modeli ... 35
2.1.4.6 Öğrenci Tarafından Analoji Üretilmesi Modeli ... 35
2.1.4.7 Hikâye Tarzı Analojiler Modeli ... 37
2.1.4.8Durum Temelli Düşünme Modeli ... 37
2.1.5 Fen Eğitimde Analoji Kullanımının Önemi ... 37
2.1.6 Analoji Kullanımının Olası Sınırlılıkları ... 39
2.1.7 Çalışmada Kullanılan Analojiler ... 41
2.1.8 Analojik Düşünme ... 42
2.2YAPILANDIRMACI ÖĞRENME YAKLAŞIMI VE ANALOJİ ... 46
vi
BÖLÜM III ... 50
3.1ARAŞTIRMA MODELİ ... 50
3.2EVREN ÖRNEKLEM ... 52
3.3VERİ TOPLAMA ARAÇLARI ... 53
3.3.1 Kimyasal Dengeyle ile ilgili Kavram Testi (KDKT) ... 53
3.3.2 Analojik Düşünme Testi (ADT) ... 54
3.3.3 Mantıksal Düşünme Grup Testi (MDGT) ... 55
3.3.4.Mülakat ... 56
3.3.5 Öğrenciler Tarafından Geliştirilen Analojiler ... 57
3.4VERİ ANALİZ YÖNTEMİ ... 57
BÖLÜM IV ... 59
4.1HİPOTEZ 1’İN TEST EDİLMESİ ... 61
4.2HİPOTEZ 2’NİN TEST EDİLMESİ ... 62
4.3HİPOTEZ 3’ÜN TEST EDİLMESİ ... 63
4.4HİPOTEZ 4’ÜN TEST EDİLMESİ ... 63
4.5HİPOTEZ 5’İN TEST EDİLMESİ ... 64
4.6HİPOTEZ 6’NIN TEST EDİLMESİ ... 65
4.7HİPOTEZ 7’NİN TEST EDİLMESİ ... 66
4.8MÜLAKAT ANALİZLERİ ... 67
BÖLÜM V ... 72
5.1SONUÇLAR ... 72
5.2ÖNERİLER ... 74
vii
TABLOLAR LİSTESİ
Sayfa Tablo 2.1 : Kimyasal dengenin dinamik doğasını açıklamaya çalışan okul dansı
analojisinin FAR modeli ile sunulması………... 32 Tablo 2.2 : Bu çalışmada kullanılan analojiler………... 42 Tablo 4.1 : Deney ve Kontrol Gruplarına Uygulanan Testlerin t- Testi
Sonuçları………... 59 Tablo 4.2 : Levene Testi... 60 Tablo 4.3 : Deney ve Kontrol Gruplarının KDKT-s Puanlarıyla ilgili ANCOVA
Sonuçları……….. 61
Tablo 4.4 : Deney ve kontrol Grubunun MDGT t-Testi Sonuçları………... 62 Tablo 4.5 : Deney ve Kontrol Grubunun KDKT-i t-Testi Sonuçları………. 62 Tablo 4.6 : Öğrencilerin Analojik Düşünme Yeteneği ve Analoji Ürettikleri
Etkinlik Puanları Arasındaki Korelasyon……… 64 Tablo 4.7 : Öğrencilerin Analojik Düşünme Yeteneklerinin, Bilişsel Gelişim
Aşamalarına Göre T-Testi Sonuçları………... 65 Tablo 4.8 : Deney Grubundaki Öğrencilerin Analoji Üretme Etkinliklerinden
Aldıkları Puanların Bilişsel Gelişim Aşamalarına Göre T-Testi
viii
ŞEKİLLER LİSTESİ
Sayfa Şekil 1 : Işığın havadan cama geçerken kırılması bir çift tekerleğin kağıttan
halıya daha yavaş ve eğimli bir şekilde yuvarlanmasına benzer……….. 7 Şekil 2 : Basınç ile ilgili resimli bir analoji………... 9 Şekil 3 : Analojilerin genel gösterimi………. 23 Şekil 4 : Hücre organellerinin görevlerini açıklamaya çalışan resimli bir
analoji………... 26
Şekil 5 : Kimyasal denge-okul dansı analojisindeki spor salonu ve anlaşma
odası……….. 33
Şekil 6 : Bir köprüleme analoji örneği………... 34 Şekil 7 : Önerilen analojik düşünme mekanizması………. 43
ix
KISALTMALAR LİSTESİ
MDGT: Mantıksal Düşünme Grup Testi
KDKT-i: Kimyasal Denge ile ilgili Kavram Testi-ilk KDKT-s: Kimyasal Denge ile ilgili Kavram Testi-son ADT: Analojik Düşünme Testi
X: Ortalama değer SS: Standart sapma X2:Kareler toplamı X2: Kareler ortalaması Sd: Serbestlik Derecesi N: Öğrenci Sayısı P, α : Anlamlılık düzey
BÖLÜM I
GİRİŞ
Hayatımız boyunca karşılaştığımız hiçbir durum, önceden karşılaştığımız başka bir durumla tamamen aynı değildir. Bizim hayatta kalma ve öğrenme yeteneğimiz geçmişte yaşadığımız ve şimdi karşılaştığımız durumlar arasındaki benzerlikleri bulma ve geçmişten elde ettiğimiz bilgiyi, deneyimi içinde yaşanılan an için kullanabilmemize bağlıdır. Analojik düşünme hayatta kalma mücadelemizde bize yardımcı olur (Orgill, 2003). Analojiler günlük hayat düşüncelerinin bir parçasıdır. Herkes farkında olarak veya olmayarak; düşünürken, konuşurken bir durumu ya da olayı açıklamaya çalışırken analojileri kullanır. Goswami’nin (1991) yaptığı çalışmada da gösterdiği gibi küçük çocuklar bile, analojilerde kullanacakları ilişkiler ellerinde mevcut olduğunda analojik olarak düşünebilirler (aktaran: Lin, Shiau ve Lawrenz, 1996).
Tarih boyunca bilim insanları ve fen eğitimcileri de düşünürken analojileri kullanmışlardır (Glynn ve Takahashi, 1998). Öğretmenler ise derste analojileri zor kavramları kolaylaştırmak, soyut kavramları somutlaştırmak için kullanırlar. Bunu yaparken de daha az bilinen sistemleri, kavramları ve hatta nesneleri daha çok bilinenleri ile karşılaştırırlar (Mintzes, Wandersee ve Novak, 2002). Fen eğitiminde analojinin önemini anlayabilmek için öncelikle fen bilimlerinin genel bir tanımını yapmak; neden öğrenilmesi gerektiğini ve öğrenilirken analojilerin ne amaçla kullanılması gerektiğini belirtmek gerekmektedir.
Fen bilimleri doğayı, doğaya ilişkin olgu ve beklentileri sorgulama etkinliklerinin tümüdür. Çepni ve diğerleri (2005), Fen Bilimlerini, bilginin tabiatını düşünme, mevcut bilgi birikimini anlama ve yeni bilgi üretme süreci olarak tanımlamaktadır.
Öğrenciler, tıpkı diğer insanlar gibi, farkında olsalar da olmasalar da günlük hayatlarında bilim ve teknoloji ile iç içedirler. Radyo, televizyon, gazeteler, internet gibi ortamlarda duydukları güncel tartışmalar bireylerin genellikle dikkatini çeker. Örneğin
genetiği değiştirilmiş organizma (GDO) kullanımı son zamanlarda tartışılan popüler konulardandır. İnsanların bu konuda fikir sahibi olup, üretim teknolojileri etiği, sürdürülebilir ekonomi açısından önemi gibi konularda yorum yapabilmeleri için belli bir fen eğitimi almış olmaları gerekmektedir (Coll, France ve Taylor, 2005).
Günümüzde teknoloji sürekli gelişmektedir ve insanların da bu değişim ile gelişime ayak uydurmaları beklenmektedir. Fen ve dolayısıyla kimya eğitiminin en önemli amaçlarından birisi de budur. Fen öğretiminin temel amacı fen okuryazarı bireyler yetiştirmektir. Bireyin fen okuryazarı olarak nitelendirilebilmesi için; yüksek seviyeli düşünme, yüksek zihinsel beceriler, yaratıcılık, ahlaki değerler ve değerlerin açıklanması, evrensel görüş, karar verme ve problem çözme kapasitesi, fen; teknoloji ve toplum arasındaki etkileşimi anlama, teknolojik ve bilimsel etkinlikleri değerlendirme gibi yeterliklere sahip olması beklenir. Bu özelliklere sahip bireylerin yetişmesindeki en önemli görevler ise eğitim sistemi, öğretim programı ve onun uygulayıcısı olan öğretmenlere düşmektedir (Çepni, Bacanak ve Küçük, 2003). Eğitim süreci sonunda bireylerde olması beklenilen yeterlilikler fen, dolayısıyla kimya kavramlarının iyi anlaşılması ile mümkün olacaktır. Bu amaçla öncelikle kimya konuları içerisinde öğrenilmesi zor olanları belirlenmeli ve bu zorlukların giderilmesi için çalışılmalıdır. Kimya eğitimi alanında yapılan çalışmalarda kimyasal denge, mol, tepkime stokiyometrisi ve yükseltgenme indirgenme tepkimeleri öğrenciler için anlaşılması en zor konular olarak görülür. Bu konular içerisinde kimyasal denge, öğrenciler için anlaşılması en zor olanı olarak değerlendirilmiş ve öğrencilerin kimyasal denge konusuyla ilgili oldukça fazla alternatif kavramalarının olduğu ortaya konulmuştur (Johnstone vd., 1977; Wheeler ve Kass, 1978; Hackling ve Garnett, 1985; Camacho ve Good, 1989; Bergguist ve Heikkinen, 1990; Gussarsky ve Gorodedetsky, 1990; Banerjee, 1991; Jordaan, 1993; Boujaoude 1993; Quilez-Parda ve Solaz-Portoles, 1995; Huddle ve Pillay,1996, Voska ve Heikkinen, 2000’den aktaran: Akkuş vd., 2003; Akkuş, 2006; Atasoy, Akkuş ve Kadayıfçı 2009). Kimyasal denge ile ilgili anlaşılması en zor kavramlar: dengenin dinamik doğası, denge ve denge olmayan durumlar arasındaki fark, Le Chatelier’s prensibinin zihinsel yorumu ve enerji ile ilgili bazı kavramlardır (Raviolo ve Garritz, 2009). Bu kavramların soyut olması, öğrenciye yabancı gelmesi anlaşılmasını güçleştirmektedir. Ayrıca fen eğitimi ile ilgili yapılan çalışmaların çoğunda ve okullarda öğrencilerin algoritmik problem çözme yeteneklerine odaklanılmış, kavramsal problem çözme yetenekleri nadiren ölçülmüştür. Son
zamanlarda yapılan çalışmalarda öğrencilerin kavramsal problem çözme becerilerinin algoritmik problem çözme becerilerinin bir hayli gerisinde kaldığının farkına varılmıştır ve Nakhleh 1993; Nakhleh ve Mitchell (1993) yaptıkları çalışmalarda fen öğrenimi daha çok kavram temelli bir yaklaşımla olmalıdır sonucuna varmışlardır (aktaran: Lin vd., 1996). Bu nedenle öğretmenler öğrencilerin kavram öğrenme ve buna dayalı problem çözme yeteneklerini geliştirici öğretimsel araçları, planlarına dahil etmelidir.
Bu durumda öğretmenlere düşen görev öğrenciler için mümkün olduğunca kavramları somutlaştırmak onlara daha tanıdık hale getirmektir. Öğretmen pedagojik bilgisi ile dersin içerik bilgisini birleştirebilmelidir. Bu içeriğe özgü pedagojik bilgilerden birisi de analojilerin kullanımıdır. Analojiler, zor kavramların öğrenilmesinde, bilinmeyen bilimsel kavram ile öğrencinin sahip olduğu bilgi arasında analojik köprüler kurarak; öğrencilerin kavramla ilgili daha bilimsel bir anlama geliştirmeleri ve kavramın ön bilgi ile daha kolay özümsenmesi sağlar (Treagust 1993; Treagust, Harrison ve Venville, 1998).
Analoji; bilinen bir kavram ile bilimsel (bilinmeyen), yeni bir kavramı analojik karşılaştırma yolu ile zihinde görüntüleme yani bireyin gözünde canlandırmadır (Raviolo ve Garritz, 2009). Glynn ve diğerleri (1989) ise analoji kavramını alan yazında oldukça sık kullanılan bir şekilde tanımlamıştır. Bu tanıma göre ‘‘bir analoji diğer yönlerden birbirine benzemeyen kavramlar, ilkeler ve formüller arasındaki benzerlik ilişkisidir.’’ Daha doğrusu bu kavram, ilke ve formüller arasındaki benzer özellikleri haritalamadır (aktaran: Thiele ve Treagust, 1991; Treagust 1993).
En basit şekliyle analojik ilişki A:B::C:D şeklinde ifade edilebilir. Bu ilişkiye matematiksel bir örnek olarak 4:16::3:_ verilebilir. Boşluğa neyin geleceğini diğer üç terimi ve 4 ile 16 arasındaki ilişkiyi kullanarak bulabiliriz. Bu örnekte boşluk yerine 9 gelecektir. Bu ilişkiye sözel bir örnek olarak ise, Einstein:Görelilik::Darvin:_ verilebilir. Buradaki boşluğa “evrim” yazılması gerekmektedir. Çünkü Einstein ile görelilik teorisi arasındaki ilişki, bu teorinin Einstein tarafından geliştirilen çok önemli bir teori olmasıdır. Benzer şekilde Darwin ismi geçince akla gelen teori de kendisi tarafından geliştirilen evrim teorisidir (Thiele ve Treagust, 1991). Basitçe söylemek gerekirse analoji iki kavram arasındaki benzerlikleri tanımlama sürecidir. Bu iki kavramdan tanıdık yani öğrenci tarafından bilineni analog; bilinmeyen, öğretilecek olanı ki genellikle bilimseldir, hedef (target) olarak adlandırılır (Treagust,1993).
Bu çalışmada öğrencilerin, yukarıda bahsedilen sebeplerinden dolayı öğrenmede zorlandıkları kimyasal denge konusu kavramlarının anlaşılması üzerine öğretmenin analoji kullanmasının ve öğrencinin analoji üretmesinin etkisi ve analojik düşünme ile analoji üretme arasındaki ilişki incelendi.
1.1. Problem Durumu
Geleneksel öğretim yaklaşımıyla fen kavramlarını anlamlı bir şekilde öğrenmek oldukça zor bir süreçtir. Öğrenci pasiftir ve bilgiyi alan konumundadır. Bilginin öğrencinin zihninde yapılandırılmadığı öğretme aktiviteleri sonucu, öğrenci ezbere yönelir bu da kavramların kalıcı bir şekilde öğrenilmesini engeller. Öğrencinin aşina olmadığı, soyut fen kavramlarını, geleneksel düz anlatım şekliyle kalıcı bir şekilde öğrenmesi oldukça zordur. Öğretmenin burada üstlenmesi gereken rol öğrenciye rehberlik edip kavramın öğrenilmesini kolaylaştırmaktır. Bunun için soyut kavramları somutlaştırıcı yöntemleri ders içerisinde kullanmalıdır. Analojiler de özellikle soyut, öğrenciye tanıdık olmayan, anlaşılması zor kavramların öğretilmesinde faydalı araçlardır. Bu düşüncelerden hareketle analoji kullanımının fen kavramlarının anlaşılması üzerine etkisi birçok araştırmacı tarafından merak edilmiş ve çalışılmıştır.
Akar (2007), yaptığı çalışmada öğrenme amaçlı yazmanın ve analoji üretmenin üniversite fen bilgisi laboratuar uygulamaları dersinde akademik başarıya etkisini araştırmıştır. Elde edilen sonuçlar; öğrenme amaçlı metinlerde analoji kullanımının öğrenmeye küçük bir etkisi olduğunu ve akademik olarak daha alt seviyedeki muhataplara yazılmasının öğrenmede daha etkili olduğunu göstermiştir.
Demirci (2007), 7. sınıf öğrencileriyle yaptığı çalışmasında ilköğretim fen ve teknoloji dersinin öğretilmesinde bir yöntem olarak analoji kullanımının, öğrencilerin başarısına, bilgilerinin kalıcılığına ve tutumlarına etkisini incelemiştir. Araştırmasının sonucunda analoji tekniği kullanımın öğrencilerin başarısı ve bilgilerinin kalıcılığını olumlu yönde etkilediği, tutumları üzerine ise etkisi bulunmadığı sonucuna ulaşılmıştır.
Karadoğu (2007), 5. sınıf öğrencileri üzerinde yaptığı çalışmada analoji tekniğinin, öğrencilerin fen ve teknoloji dersindeki akademik başarısına, anlatım becerilerine, derse karşı tutumlarına ve kalıcılık düzeylerine etkisini araştırmıştır. Sonuç olarak analoji ile işlenen derslerin, sadece öğretmen kılavuz kitabı takip edilerek işlenen derslere göre başarıda, anlatım becerilerinde ve derse karşı tutumda anlamlı bir farklılık oluşturmadığı ancak kalıcılıkta oldukça etkili olduğu görülmüştür.
Kılıç (2009), yaptığı çalışmada analojilerin öğretmen ve öğrenci tarafından kullanılmasının ilköğretim 6. sınıf öğrencilerinin fen ve teknoloji dersi dolaşım sistemi konusundaki başarılarına, kavrama düzeylerine ve tutumlarına etkisini karşılaştırmıştır. Bu araştırmanın sonucunda, öğretmenin analoji kullandığı sınıf ile öğrencilerin analoji geliştirdiği sınıf arasında başarı ve tutum puanları yönünden anlamlı bir farlılık görülmezken; kavramsal anlama düzeyleri arasında analojilerin öğrenci tarafından üretildiği grup lehine anlamlı bir farklılık elde edilmiştir.
Cerit (2008), yaptığı çalışmada kavramsal değişim metinleri ve analojik model kullanımının, 10. sınıf öğrencilerin iş-güç-enerji konusu ile ilgili başarılarına ve fizik dersi ile ilgili bazı seçilmiş duyuşsal karakteristiklerine olan etkisini araştırmış ve geleneksel ders anlatım yöntemi ile karşılaştırmıştır. 4 sınıf ile çalışılmış bunlardan üçü çalışmanın deney gruplarını, biri ise kontrol grubunu oluşturmuştur. Uygulama sonrasında iş-güç-enerji konusu kavramları açısından gruplar arasında deney grupları lehine anlamlı farklılıklar gözlenmiştir. Ayrıca deney grupları arasında da anlamlı bir fark olduğu ortaya çıkmıştır. Öğrencilerin fizik dersine ilişkin ilgi ve tutumları açısından deney grupları lehine anlamlı farklılıklar gözlenmiştir.
Dilber (2006), yaptığı çalışmada analoji kullanımının ve kavramsal değişim metinlerinin, kavram yanılgılarının giderilmesi ve öğrenci başarısına etkisini araştırmıştır. Ayrıca kullanılan yöntemin öğrencilerin fiziğe karşı tutumları üzerine etkisi ve öğrencilerin başarıları ile tutumları arasında bir ilişkinin olup olmadığına da bakmıştır. Çalışmanın örneklemini, bir devlet üniversitesinin fen bilgisi öğretmenliği bölümü birinci sınıf öğrencilerinin iki farklı şubesi oluşturmuştur. Sonuç olarak kavramsal değişim ve analoji kullanımının öğrenci başarısına olumlu yönde etki ettiği, öğrencilerin fizik dersine ilişkin tutumlarını etkilemediği görülmüştür. Ayrıca öğrencilerin başarıları ile tutum puanları arasında da düşük bir korelasyonun olduğu tespit edilmiştir.
Venville ve Treagust (1997) yaptıkları çalışmada “biyoloji eğitiminde analojiler yararlı bir fonksiyona mı hizmet eder? yoksa bilimsel bir bağlamda kullanıldığında istenmeyen kafa karışıklıklarına sebep olabilen edebi bir araç mıdır?” Sorusuna cevap aramıştır. Öncelikle tarihteki bazı analoji örnekleri araştırılmış daha sonra biyoloji eğitimindeki analojilerin olumlu ve olumsuz etkileri incelenmiştir. Sonrasında biyoloji öğretiminde analoji kullanımına ilişkin tartışmalı konular üzerinde durulmuş, son olarak da biyoloji sınıflarında ve ders kitaplarında kullanılan analojiler eleştirel bir şekilde analiz edilmiş ve sunumu esnasında oluşabilecek problemlere çözümler üretilmiştir. Ders kitaplarında karşılaşılan analojilerin yeterince derin bir şekilde açıklanmadığı ve anahtar-kilit analogu ile enzim hedefinde olduğu gibi daha çok mekanik bağlantılar göz önüne alınarak analojilerin oluşturulduğu gözlenmiştir. Öğrencilere analog kavramın tanıdık gelmemesi, öğrencilerin analogdaki tüm özelliklerin hedefte de var olduğunu düşünmeleri tespit edilen başlıca sorunlardır. Bunu çözmek için ise FAR (focus actin reflection) gibi analoji kullanımına uygun modeller kullanılarak analojilerin sunulması önerilmiştir.
Harrison ve Treagust (1993), yaptıkları durum çalışmasında bir öğretmenin 10. sınıf optik dersinde ışığın kırılması konusunu Glynn’in analojilerle öğretim modelinin modifiye edilmiş şeklini kullanarak anlatmışlardır. Şekil 1’de resimli bir şekilde sunulan analojide ışık ışınlarının havadan cam ortamına girişi, bir çift tekerleğin kağıt gibi sert bir yüzeyden; halı gibi yumuşak bir yüzeye yuvarlandığında hızı azalacağı için eğik bir yol izlemesi durumuna benzetilmiştir. Çalışmada ışık ışınlarının daha yoğun bir ortama girdiğinde yavaşlaması bu yüzden de kırılma açısının değişmesi bu analog olaya benzetilmektedir. Bu durum çalışması, öğretmenin bu sistematik yaklaşımı öğretim repertuarına entegre ettiğinde, fen eğitiminin bu seviyesinde öğrencinin olguyu kavramsal anlaması ile sonuçlanmıştır.
Şekil 1: Işığın havadan cama geçerken kırılması bir çift tekerleğin kağıttan halıya daha yavaş ve eğimli bir şekilde yuvarlanmasına benzer (Harrison ve Treagust,1993).
Bir önceki çalışmanın devamında Treagust, Harrison ve Venville (1996), ışığın kırılması ile ilgili kavramsal değişime neden olan analojinin kullanımının etkisini değerlendirmek amacıyla uygulamadan üç ay sonra öğrencilerle görüşmeler yapmışlardır. Yapılan görüşmelerin sonuçları ve araştırmacıların notları, yapılandırmacı bir bakış açısıyla yorumlanmıştır. Sonuçlar kavramsal değişim için analoji kullanımının önemini vurgulamaktadır. Görüşme yapılan deney grubundaki öğrencilerin büyük bir kısmının analojiyi kendileri hatırladıklarında, analojiyle ilgili ipucu verildiğinde, bir örnek ya da analoji sorulduğunda, ışığın kırılmasıyla ilgili olayı daha rahat açıkladıkları görülmüştür.
Sarantopoulos ve Tsaparlis (2004), yaptıkları boylamsal çalışmada kimya kavramlarıyla ilgili 28 tane analoji kullanmışlar ve bunların 10. ve 11. sınıftaki 148 öğrenci üzerindeki bilişsel, duyuşsal faktörleri incelemişlerdir. Bu analojilerden ikisi örnek olarak çalışmada verilmiştir. Derişim hesabı, evli çiftlerin gelirinin hesaplanmasına; reaksiyonun verimliliği ise dans eden çiftlere benzetilerek açıklanmıştır. Çalışmada analog ve hedef arasındaki ilişkisel benzerliğe dikkat çekilmiştir. Kullanılan her bir analojiden sonra beş soruluk bir test hem deney hem kontrol grubuna uygulanmıştır. Ayrıca yılsonu sınav puanları da değerlendirme
sürecinde dikkate alınmıştır. Kullanılan analojilerin öğrencilere sosyal bağlamda mümkün olduğunca tanıdık olması gerektiği vurgulanmıştır. Çalışma sonunda cinsiyetin analojilerden faydalanmada bir etken olmadığı saptanmıştır. Ayrıca analojiler düşük bilişsel gelişim düzeyindeki öğrencilerde daha etkili olmuştur, somut işlem düzeyindeki öğrencilerin analojilerden daha fazla yararlandığı görülmüştür. Gelişimsel düzey ve motivasyonel özellik analojilerin etkililiğinde belirleyici rol oynamıştır. Somut işlem aşamasındaki ve meraklı öğrenciler bu öğretim stratejisine karşı daha olumlu tavır göstermiştir.
Thiele ve Treagust (1991), hem öğretmen hem de araştırmacılara yardımcı olmak amacıyla, öğrencilerin kavramsal anlamalarına yardımcı olan analojilerle ilgili alan yazını gözden geçirmişlerdir. Bu çalışma özellikle ortaöğretim kimya müfredatındaki soyut kavramların çokluğu açısından önemlidir. Çalışmada ayrıca bu kavramların öğretimine yardımcı ders kitaplarından analoji örnekleri verilmiş, analoji kullanımının avantaj ve sınırlılıkları belirtilmiştir. Analojinin etkililiği ile Piaget’in bilişsel gelişim aşamaları arasındaki ilişkinin alan yazındaki incelenmesi sonucunda analojinin daha düşük soyut muhakeme yeteneğine sahip öğrencilerde daha etkili olduğu, akademik olarak soyut düşünme yeteneğine sahip öğrenciler için gerekli olmadığı vurgulanmıştır. Bilişsel gelişimlerinin somut işlemler ya da geçiş aşamasındaki öğrenciler için böyle bir yardım gerekli olabilmektedir. Analoji kullanımı, soyut kavramların öğrenilmesi, ön bilgi ile yeni bilgi arasında köprü kurması ve öğrenenin gözünde canlandırma becerilerinin geliştirmesi sebebiyle daha etkili öğrenme sağlamakla birlikte yanlış kullanımında bazı sınırlılıkları mevcuttur. Kavramsal çerçeve başlığında detaylı bir şekilde açıklanacak olan bu sınırlılıkların başlıcaları: analog ve hedef arasındaki özelliklerin yanlış transferi, analogun öğrenciye tanıdık olmaması, bilişsel gelişim aşamalarıdır.
Lin ve diğerleri (1996), 8. Sınıf öğrencileri üzerinde yaptıkları çalışmada resimli analojilerin fen eğitimine etkisini araştırmışlardır. Çalışmada yoğunluk, basınç, atmosferik basınç kavramlarıyla ilgili analojilerin etkisini ölçmek üzere bir kavramsal problem çözme testi kullanılmıştır. Analojiler Glynn’in analojilerle öğretim modeli (TWA) ve köprüleme analojiler modelleri kullanılarak öğretmen tarafından sunulmuştur. Analojinin türünün ve öğrencinin analojiyi anlama seviyesinin, öğrencinin öğrenme performansını etkileyen iki ana faktör olduğu vurgulanmıştır. Bu çalışmada öğrencilere resimli analojiler sunulmuş ve bu analojiler öğretmenin sözlü açıklamasıyla
desteklenmiştir. Yoğunluk, basınç, atmosferik basınç kavramlarıyla ilgili gösterilen resimli analojiler çalışmada verilmiştir. Bu analojilerden basınç ile ilgili olanı Şekil 2’de örnek olarak verildi.
Şekil 2: Basınç ile ilgili resimli bir analoji (Lin ve diğerleri, 1996)
Kuvvet ve basınç arasındaki farkı anlatmak için kullanılan bu analojide, ilk şekille ilgili: hangi tahtayı kaldırmak daha zordur? B şeklindeki insan ile A şeklindeki insanlardan birinin kaldırdığı yükün ağırlığı arasındaki fark ne kadardır? Soruları sorulduktan sonra köprü durum olan ağırlıkların yayların üzerine konulduğu şekil gösterilmiştir. Öğrencilerin bu iki durum arasındaki benzerlik ve farklılıkları belirtmeleri istenmiştir. Son olarak aynı tahta parçasının farklı şekillerle, aynı köpük üzerine konulduğunda farklı derinliklere indiği üçüncü şekil gösterilmiş ve öğrencilerle sebepleri tartışılmıştır. Dersin sonlarına doğru öğrencilere üç durumun insanlar, yaylar ve köpük üzerindeki kuvvetten kaynaklandığı hatırlatılmış ve yer çekiminden kaynaklanan bu kuvvetin tahtanın ağırlığına eşit olduğu belirtilmiştir. Kuvvet, basınç ve yüzey arasındaki matematiksel ilişki de verildikten sonra öğrenciler küçük gruplarlar halinde topuklu ayakkabı giyen bir kişinin adım atmasının, düz ayakkabı giyen birinin
adım atmasından daha çok ayağı acıttığı gibi bazı durumları kendi aralarında tartışmışlardır.
Çalışma sonunda resimli analojilerin kullanıldığı grup diğerine göre daha başarılı olmuştur ayrıca düşük başarılı öğrenciler analojilerden daha fazla faydalanmıştır. Nitel analizler öğrencilerin çoğunun yanlış kavramları analog öğretiminden ziyade öğrencilerin mevcut doğal içgüdülerinden, günlük hayat deneyimlerinden kaynaklanmakta olduğunu göstermiştir. Örneğin öğrenciler aksini öğrenmelerine rağmen, 1000C’nin altında kaynayan suyun aslında kaynamadığını iddia etmektedirler (Lin vd., 1996).
Iding (1997), fen ders kitaplarındaki öğretimsel amaçlar için kullanılan metin tabanlı analojilerle ilgili bilgi vermiştir. Sinir sistemini, video oyununa; atomları, farklı boyutlardaki toplara; gözü, fotoğraf makinesine; atmosferdeki gaz moleküllerinin arasındaki boşlukların su buharı molekülleri ile doygun hale gelmesini ise bir süngerin üzerindeki gözeneklerin ve boşlukların suyu çekmesine ve su ile dolmasına benzeten analojileri de içeren örnekler mevcuttur. Fen eğitimindeki analojilerin en iyi şekilde nasıl kullanılabileceğine dair açıklamalar yapan araştırmalar gözden geçirilmiştir. İyi analojilerin özellikleri, analojilerin sebep olabilecekleri kavram yanılgıları, analojiden yararlanabilecek öğrenen tipleri tartışılmıştır. Analogun hedef kavrama mümkün olduğunca uzak alanlardan seçilmesi yanlış transfer olasılığını azaltacağı için daha uygun olduğu düşünülmüştür. Örneğin bir blendır mideye benzetildiğinde, çocuklar için bile, yanlış çıkarım yapılma olasılığı oldukça düşükken; bir karıncanın yaprak bitine benzetilmesi yani daha yakın alanlardan analoji yapılmasının yanlış çıkarımlara daha müsait olduğu ifade edilmiştir. Ayrıca çalışmada öğrencinin analojinin rolü hakkındaki üst bilişsel farkındalığı ile yeni bilgiyi öğrenme arasında önemli bir ilişki olduğu vurgulanmıştır. Bu sebeple analojiler kullanılırken öğrencilerin bunun önemi ve işlevi ile ilgili bir farkındalık kazanmasının yeni bilgilerin öğrenilmesi ve kavram yanılgılarının azalması açısından önemli olduğu ifade edilmiştir.
Glynn ve Takahashi (1998) yaptıkları çalışmada fen metinlerinde analoji kullanımının öğrenme üzerine etkisini incelemişlerdir. Bir hayvan hücresi fabrikaya benzetilerek, hücreyi oluşturan elemanların daha kolay öğrenilebilir ve hatırlanabilir olması amaçlanmıştır. Sınıflardan birinde analoji ile geliştirilmiş metin, diğerinde ise sadece fen kavramlarını içeren metinler öğrenciye sunulmuştur. Analog alandaki
özelliklerin hedef alana sözlü ve görsel işlemlerin karşılıklı olarak, aktif bir şekilde, birbirini desteklemesiyle sistematik olarak haritalandığı analoji olarak tanımlanan ayrıntılı analojiye (elaborate analogy) örnek olarak gösterilen fabrika-hücre analojisinin, sırasıyla 8. ve 6. sınıf öğrencilerinin, öğrenmeleri üzerine etkisi incelenmiştir. Uygulama sonrasında sonuçlar hem çalışmadan hemen sonra hem de iki hafta sonra incelenmiştir. Deney ve kontrol grubu öğrencilerinin her birinden hücreyi bir şeye benzeterek açıklamaları istenmiştir. Hem 6. hem de 8. sınıfta analoji, hedef kavramın öğrenilmesini ve akılda kalma süresini olumlu yönde etkilemiştir. Fakat 6. Sınıf öğrencilerinin analojiden daha fazla yararlandıkları görülmüştür ve bunun nedeninin bilişsel gelişim aşamalarındaki farklılıklar olabileceği vurgulanmıştır. Öğrencilerin ürettikleri analojilerde ise 8. sınıf deney grubu öğrencilerinin fabrika analojisine 6. sınıfa göre daha az bağlı kaldığı görüldü. Bu duruma, 6. sınıf öğrencilerinin içerik-alan bilgisindeki eksikliğin ya da bu bilgiye sahip iseler bile üst bilişsel farkındalıklarındaki yetersizliklerin sebep olabileceği yorumu yapılmıştır.
Treagust ve diğerleri (1992), fen eğitimcilerinin öğretim rutinleri içerisinde analojileri nasıl kullandıklarını incelemek amacıyla bir çalışma yapmıştır. Çalışma sonunda öğretmenlerin yetersiz sayıda basit ve zenginleştirilmiş analoji kullandıkları görüşmüştür. Sınıf gözlemleri sonucu yapılan mülakatlarda öğretmenlerin analoji kullanımının yararlı ve zararlı yönlerinden haberdar olduklarını, analoji ve örnekleri sık sık kullandıklarını iddia ettikleri görülmüştür. Ancak öğretmenlerin büyük bir kısmının analoji kullanmak ile örnek vermek arasındaki farkı tam olarak bilmedikleri ortaya çıkmıştır. Analojilerin sınıf ortamında öğretim ritüeli olarak kullanılabilmesi için öğretmenin iyi bir analojiyle öğretim repertuarına sahip olması ve öğrencinin kendi bilgisini oluşturmasına izin vermesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır.
Çalık, Ayas ve Coll (2009), 9. Sınıf öğrencileri üzerinde yaptıkları çalışmalarda çözelti kimyası konusundaki kavram yanılgılarını değiştirme ve kavramların uzun süreli belleğe depolanmasında analoji kullanımının etkisini araştırmışlardır. Çalışmada öncelikle çözelti kimyasında kullanılmak üzere bir analoji aktivitesi geliştirilmiştir. Daha sonra öğrencilerin, analojiyle öğretimin entegre edildiği dört adımlı yapılandırmacı yaklaşım temelli bir uygulamadan önceki ve sonraki kavramsal öğrenmeleri değerlendirilmiş ve son olarak da öğrencilerin çözelti kimyası ile ilgili kavramlarında bir değişiklik olup olmadığı incelenmiştir. Veri toplama amacıyla öğrencilerin çizim yapmalarını gerektiren, kendilerini değerlendirmesini isteyen sorular
sorulmuş ve birebir görüşmeler yapılmıştır, böylece alan yazında tavsiye edilen veri çeşitlemesini uygulamak amaçlanmıştır. Çalışma sonunda analoji kullanılan deney grubundaki ön test ve son test sonuçları arasında anlamlı bir fark bulunmuş fakat son test ile ertelenmiş son test sonuçları arasında anlamlı bir fark bulunamamıştır. Bu nedenle araştırmacılar “Analoji kullanarak öğretim, çözelti kimyası konusundaki kavramların anlaşılmasına yardımcı olmuştur ve bu değişiklikler uzun süreli bellekte depolanmış olabilir.’’ yorumunu yapmıştır.
Wong (1993), çalışmasında geçmiş bilgileri yetersiz veya iyi organize edilmemiş çeşitli branşlardaki öğretmen adaylarının bilimsel bir olguya nasıl açıklama getirebileceklerini tartışmıştır. Öğretmen adayları kendi geliştirdikleri analojiler yardımıyla bilimsel bir olguyu anlamada değişiklik meydana getirmeye çalışmışlardır. Eğitimsel analojiler kavram yanılgılarının giderilmesinden, kavramların anlaşılmasına, bir metni okurken hafızaya almaya kadar çok çeşitli amaçlar için kullanılır. Yapılan çalışmaların çoğunda analoji bir dış otorite, çoğunlukla öğretmen, tarafından sağlanır; tanımlanır ve açıklanır. Bu çalışmada ise katılımcılardan, başkası tarafından belirlenen bir problemden ziyade kendilerinin bir problemi belirlemeleri, somut aktiviteler planlamaları, söz konusu olguyu açıklamak üzere daha tanıdık bir alana benzeterek bir analoji oluşturup, analojiyi uygulayıp uygulama sonrasında sınıf ortamında değerlendirmeleri istenmiştir. Bu çalışmada öğretmen adaylarının açık hava basıncı konusundan bir problem belirlemeleri ve açıklamaları istenmiştir. Öğretmen adayları sırasıyla yukarıdaki işlemleri yapmış son olarak da, değerlendirmeden sonra oluşturdukları analojiyi değiştirmek ya da yeni bir analoji oluşturmak isteyip istemedikleri kendilerine sorulmuştur. Sonuç olarak, analojilerin öğretmen adaylarının açıklamalarındaki gerekli değişiklikleri kolaylaştırdığı, yani öğretmen adaylarının bilimsel bazı olguları daha kolay açıkladıkları görülmüştür. Çalışmaya katılan öğretmen adaylarının analoji üretme süreci esnasında, ön bilgilerini geri çağırma konusunda, var olan problemi belirleme ve yeni problemler tanımlama konusunda ilerleme gösterdikleri gözlenmiştir. Öğrencilere kendi analojilerini oluşturma fırsatı verilmesinin 3 önemli eğitimsel sonucu ortaya çıkmıştır:
Problemi bulma, durumu anlama ve kendi algıları temelinde ifade etme yeteneği kazandırır.
Sorular öğrenenin ön bilgisindeki özelliklerden kaynaklandığı için, öğrenene gereksiz gelmeyecek tam tersi ilginç ve merak uyandırıcı olacaktır.
Bireyler çok az bir rehberlikle, ön bilgileri yoluyla tanımlama, karşılaştırma ve çalışma işlemlerini yerine getirebilirler.
Brown ve Clement (1989), analojik düşünme yoluyla kavram yanılgılarının giderilmesi ile ilgili bir araştırma yapmışlardır. Çalışmalarında ‘‘Bir analojinin başarısını ne etkiler?’’ sorusuna cevap aramışlardır. Çalışmada anlama, kavramsal büyümeden ziyade kavramsal değişim olarak değerlendirilmiştir. Bununla ilgili dört durum çalışması incelenmiştir. Analojik düşünme ile yanlış kavramaları giderebilmek için öncelikle bir ‘çapa’ kavrama ihtiyaç olduğu daha sonra çapa ile hedef durum arasında analojik bağlantının ‘köprüleme’ analojiler; yani, bir seri analoji ile geliştirilmesi gerektiği sonucuna varmışlardır. Öğrencilerin bu süreçte aktif olması gerektiği ve soyut ilişkisel yapının analojik transferinden ziyade; yeni, açıklayıcı modeller oluşturmaya yönlendirilmelisi gerektiği vurgulanmıştır.
Çalışmanın sonunda köprüleme analojiler kullanılırken öğrencilerin analojik düşünme işlemi ile sürece dâhil edilmesi gerektiği; derste veya ders kitaplarında analojinin otorite tarafından sunumunun bunun için yeterli olamayabileceği vurgulanmıştır.
Kılıç (2007), yaptığı çalışmada 9. sınıf öğrencilerinin kimyasal bağlar konusundaki yanlış kavramalarının giderilmesinde analojilerle öğretim modeli ile geleneksel öğretim yaklaşımının etkilerinin karşılaştırılmasını hedeflemiştir. Çalışma sonunda analojilerle öğretim modelinin yanlış kavramaların giderilmesinde geleneksel yöntemden daha etkili olduğu görülmüştür.
Çetingül ve Geban (2011), kavramsal değişim metinleriyle birlikte analoji kullanımının öğrencilerin asitler ve bazlar konusundaki anlamlı öğrenmesine etkisini araştırmışlardır. Ayrıca cinsiyet ve bilimsel işlem becerilerinin öğrencilerin asit ve bazlar konusunu anlamasına etkisi de incelenmiştir. Sonuç olarak kavramsal değişim metinleri ile birlikte analoji kullanımının geleneksel yaklaşıma göre, öğrencilerin bilimsel gerçekleri anlamasında ve kavram yanılgılarının giderilmesinde daha etkili olduğu görülmüştür. Kavramsal değişim metinleriyle analojik düşünmenin artırılmasının, yanlış anlaşılan kavramlar ve günlük hayat örnekleri arasında köprü
kurarak kafa karıştırıcı kavramlarla ilgili daha iyi bir anlamayı sağladığı ifade edilmiştir. Ayrıca bilimsel işlem becerilerinin öğrencilerin asitler ve bazlar konusundaki başarılarını tahmin etmede etkili olduğu fakat cinsiyetin herhangi bir etkisi olmadığı sonucuna varılmıştır.
Bilgin ve Geban (2001), lise 2. Sınıf öğrencileri üzerinde yaptıkları çalışmada öğrencilerin kimyasal denge konusundaki yanlış kavramalarını gidermek ve konuyu daha iyi anlamalarını sağlamak amacıyla analoji kullanmışlardır. Yaptıkları çalışma sonucu öğretim aracı olarak kullanılan analojilerin, öğrencilerin yanlış kavramalarını gidermekte etkili olduğunu göstermektedir. Ayrıca sonuçların analizi her iki grupta da öğrencilerin kimyasal denge konusundaki: tepkime dengeye gelirken kimyasal dengenin özellikleri, kimyasal dengeye etki eden faktörler ve katalizör ilavesi ile ilgili kavram yanılgılarının olduğu görülmüştür.
Karakethüdaoğlu (2010), Fen Bilgisi Öğretmenliği 1. sınıf öğrencileri üzerinde yaptığı çalışmada kavramsal değişim metinleri ve analojiler içeren kavramsal değişim yaklaşımına dayalı öğretim yönteminin kimyasal denge konusundaki yanlış kavramaları ortaya çıkarmakta ve gidermekteki etkisini araştırmıştır. Dengeye ulaşma süreci, ileri ve geri tepkime hızları, tepkime yönünün belirlenmesi, Le Chatelier ilkesi ve dengeye etki eden faktörler konuları deney grubunda analojiler ve kavramsal değişim metinleri ile kontrol grubunda ise aynı içerik geleneksel öğretim yöntemi ile anlatılmıştır. Çalışma sonucu kavramsal değişim yaklaşımına dayalı öğretim yönteminin, kimyasal denge kavramlarını anlamada geleneksel öğretim yöntemine göre daha etkili olduğunu göstermiştir.
Harrison ve Jong (2005), kimyasal denge konusunda çoklu analojik modellerin kullanımını bir durum çalışması ile incelemişlerdir. Öğretmenin neden modelleri kullandığının, ders boyunca her bir modelin gelişiminin ve öğrencilerin modellerden elde ettikleri anlamaların analizleri yapılmıştır. Hiçbir analojinin hedefin tüm özelliklerini kapsamadığı ifade edilmiş, bu nedenle çoklu analojilerin hedefin daha fazla özelliğinin anlaşılmasını sağlaması açısından; özellikle hedef kavram soyut ve kompleks olduğunda kullanılması önerilmiştir. Çalışmada kullanılan analojik modeller şunlardır: okul dansı (kısıtlanmış hali), bir kayakçının bir tepeye tırmanması ve inmesi, model bir uçağı ya da arabayı bir araya getirmek, uçuş detaylarıyla birlikte bir uçağı uçurmak, tahterevalli üzerinde dengede durmak, akıl sağlığının normal ve anormal
olması arasındaki fark, okul dansı (derinleştirilmiş hali), bir çay bardağındaki şeker, tenceredeki köri sosu (sınıf ortamında öğrenciler tarafından oluşturulmuş bir analoji) ve trafiğin yoğun olduğu otoyoldur. Öğretmen derse başlamadan önce öğrencilerin ön bilgisini dikkate alan bir plan yapmış, öğrencilerin sorunlarına hikâyelerle, genişletilmiş ve zenginleştirilmiş analojilerle cevap vermiştir. Öğretmenin analojinin nerde başarısız olduğunu söylemeyi planladığı fakat bunu yapmadığı gözlenmiştir. Öğrencilerin öğretimden keyif aldıkları ve oldukça değişik, bazıları hatalı, zihinsel modeller geliştirdikleri görülmüştür. Fakat çoğu kimyasal denge ile ilgili hedeflenen kavramları doğru bir şekilde öğrenmiştir. Sonuç olarak araştırmacılar, öğretmenlere çoklu analojiler kullanmalarını önermekle birlikte analojinin nerede başarısız olduğunu belirtmeleri gerektiğini ifade etmektedir. Yani öğretmen hedef ve analog arasında paylaşılmayan özellikleri vurgulamalı, analojinin kavramsal sonuçlarını sınıf ortamında tartışılmasını sağlamalı ve kullanılan modeli özetlemelidir. Özetlemenin özellikle düşük başarılı öğrenciler için analojinin verimini artıracağı ifade edilmiştir.
Pekmez (2010), 3 devlet okulunda 11. sınıf öğrencileri ile yaptığı çalışmada analoji kullanımının kimyasal denge konusuyla ilgili kavram yanılgılarını önlemedeki etkisini araştırmıştır. Deney grubunda toplam 19 tane analoji kullanılırken, kontrol gurubunda ise geleneksel öğretim yaklaşımı ile konu anlatılmıştır. Kullanılan 19 tane analojinin 10’u bilye analojisi; 9’u moleküler modelden oluşmuştur. Bilye analojileri: reaksiyonun dengeye ulaşması, farklı derişimdeki girenlerle başlayan reaksiyonun dengeye ulaşması, dengedeki bir sisteme giren ve ürün derişimlerindeki değişimin etkisi, heterojen sistemlerde denge ve bu dengeye katı madde eklenmesi, sıcaklığın dengeye etkisi hedef kavramlarıyla ilgilidir. Moleküler modeller ise: dengeyi moleküler düzeyde gösterme, moleküler düzeyde derişimdeki değişimlerin dengeye etkileri, basınçtaki değişimlerin dengeye moleküler düzeyde etkisi ve ekzotermik bir reaksiyonda sıcaklığın artmasının dengeye etkisi hedef kavramlardır. Çalışmada deney ve kontrol gruplarına kimyasal dengeyle ilgili kavram yanılgısı testi ön test ve son test olarak uygulandı ayrıca çalışma sonunda öğrencilerin bir kısmıyla yarı-yapılandırılmış görüşmeler yapılmıştır. Hem test hem de yarı-yapılandırılmış görüşmelerin analizi sonucunda deney grubunda çok daha az kavram yanılgısının olduğu tespit edilmiştir.
Akkuş (2006), kimyasal tepkimelerin dengeye ulaşması kavramını ve tepkimelerin neden dengeye ulaştığını öğrencilere öğretebilmek için bir meslek seçimi analojisi geliştirmiştir. Bu analojide: Kararlılık (minimum enerjili durum), gelir
düzeyinin fazlalığına; düzensizlik (entropi), sosyal imkânların çeşitliliğine; yürütücü kuvvet, kişinin bir mesleği seçmesinin nedenine; tepkimenin dengeye ulaşması, mesleki hayatta maddi gelirin ve diğer sosyal boyutların dengelenmesine benzetilmiştir.
Trey ve Khan (2008)’in yaptıkları çalışmada Le Chatelier’s prensibini anlatmak amacıyla dinamik bir analojiyi de kapsayan bilgisayar destekli bir simülasyon geliştirilmişlerdir. Gruplardan birine, geliştirilen bu bilgisayar destekli simülasyonel analoji diğerine ise aynı analojinin hareket etmeyen resimleri ve hikâyesi verilmiştir. Çalışma sonucunda bilgisayar simülasyonuna entegre edilmiş, dinamik analojiler sunulan gruptaki öğrenciler, sadece metin tabanlı ve resimli analoji sunulanlara göre daha başarılı olmuştur.
Hagans (2003), yaptığı çalışmada öğretmenin analoji sunmasına karşın öğrencilerin analoji geliştirmelerinin kimyada elektron dizilimi ve biyolojide hücre organelleri konularını anlamaları üzerine etkisini araştırmıştır. Her iki ders için de bir kontrol iki deney grubuyla çalışmıştır. Kontrol grubuna müdahale edilmezken, deney gruplarından birinde öğretmen analoji sunarken, ikincisinde öğrenciler kendileri analoji üretmiştir. Sonuçlar şu şekildedir: biyoloji sınıflarında ön test-son test sonuçları arasındaki en fazla fark öğretmenin analoji sunduğu sınıfta, sonra kontrol grubunda en az ise öğrencinin analoji ürettiği sınıftadır. Araştırmacı en başarılı sonucun öğretmenin analoji kullandığı deney gurubunda ortaya çıkmasının nedeni olarak hücre organellerinin görevlerini anlatmak hücreyi fabrikaya benzeten analojinin, analojilerle öğretim modeli ile sunulmasının öğrencilerin anlamasını ilerletmiş olabileceğini düşünmüştür. Kimya sınıflarında ise en fazla fark kontrol grubunda, sonra öğretmenin analoji kullandığı sınıfta en az ise öğrencilerin analoji ürettiği sınıfta elde edilmiştir. Hem biyoloji hem de kimya sınıflarında en az farkın öğrencinin analoji ürettiği sınıflarda ortaya çıkmasının sebebinin ise öğrencilerin yaşları ya da analoji üretme işlemi için gerekli bilişsel yeterliliklere sahip olmama olasılıkları düşünülmüştür. Son olarak da Pitmann (1999)’un da önerdiği gibi öğrencilerin analoji üretmesini daha farklı amaçlarla, örneğin kavram yanılgılarının tespiti gibi kullanılabileceği önerisinde bulunulmuştur.
Alan yazında daha önce yapılan çalışmaların büyük bir kısmında analojilerin kavram yanılgıların giderilmesi amacıyla kullanılması incelenmiştir. Analojilerin öğrenilen fen kavramlarının kalıcılığına etkisi, öğrencilerin derse olan tutumlarına
etkisi, nasıl kullanılması gerektiği, hangi öğrenciler için daha faydalı olduğu, kullanırken dikkat edilmesi gereken hususlar daha önce yapılan çalışmalarda vurgulanmıştır. Analojilerin öğretmen tarafından planlı bir şekilde uygulandığı çalışmaların kavramların anlaşılması üzerine etkisinin incelendiği çalışmalara oldukça sık rastlanırken, öğrenci tarafından analojilerin üretildiği çalışmalarla çok karşılaşılmamıştır. Bu çalışmada öğretmen kimyasal denge kavramlarının bazıları ile ilgili analojileri belli bir plan dâhilinde öğrenciye sunarken, bazı kavramlar için ise yine planlı bir şekilde öğrencilerden analoji üretmeleri beklendi. Analojilerin büyük bir kısmı resim ve video gibi görsellerle desteklendi. Böylece analoji türlerinin hemen hemen hepsi kullanılmaya çalışıldı. Bu şekilde, dersin yapılandırmacı yaklaşıma uygun bir şekilde analojiler kullanılarak ve öğrencilerin analoji üretmesiyle işlenmesi ile geleneksel, yani, ders kitabına bağlı olarak öğretmenin düz anlatım ile işlemesinin kimyasal denge kavramlarının anlaşılması üzerine etkisi karşılaştırıldı.
1.2. Araştırmanın Amacı
Araştırmanın amacı 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge kavramlarını anlamaları üzerine, analoji kullanımının ve öğrencilerin analoji üretmesinin etkisini incelemektir.
1.2.1 Problem Cümlesi
Bu çalışmanın ana problem cümlesi ‘‘11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge kavramlarını anlamaları üzerine, analoji kullanımının ve öğrencilerin analoji üretmesinin etkisi nasıldır?’ Şeklinde belirlenmiştir. Çalışmanın alt problemleri ise şu şekildedir:
1. 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge ile ilgili kavramsal anlamaları üzerine, mantıksal düşünme yeteneklerinin anlamlı bir etkisi var mıdır?
2. 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge ile ilgili kavramsal anlamaları üzerine, kimyasal denge ile ilgili ön bilgilerinin anlamlı bir etkisi var mıdır?
3. 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge ile ilgili kavramsal anlamaları üzerine, cinsiyetin anlamlı bir etkisi var mıdır?
4. 11. sınıf öğrencilerinin analojik düşünme yetenekleri ile analoji üretmeleri arasında anlamlı bir ilişki var mıdır?
5. 11. sınıf öğrencilerinin analojik düşünme yetenekleri bilişsel gelişim aşamalarına göre anlamlı bir farklılık göstermekte midir?
6. 11. sınıf öğrencilerinin analoji üretmeleri bilişsel gelişim aşamalarına göre anlamlı bir farklılık göstermekte midir?
7. 11. sınıf öğrencilerinin, mantıksal düşünme yetenekleri ve kimyasal denge ile ilgili ön bilgileri kontrol altına alındığında, analoji kullanımının ve öğrencilerin analoji üretmesinin öğrencilerin kimyasal denge ile ilgili kavramları anlamaları üzerine anlamlı bir etkisi var mıdır?
1.2.2. Hipotezler
1. 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge ile ilgili kavramsal anlamaları üzerine, mantıksal düşünme yeteneklerinin anlamlı bir etkisi yoktur.
2. 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge ile ilgili kavramsal anlamaları üzerine, kimyasal denge ile ilgili ön bilgilerinin anlamlı bir etkisi yoktur.
3. 11. sınıf öğrencilerinin kimyasal denge ile ilgili kavramsal anlamaları üzerine, cinsiyetin anlamlı bir etkisi yoktur.
4. 11. sınıf öğrencilerinin analojik düşünme yetenekleri ile analoji üretmeleri arasında anlamlı bir ilişki yoktur.
5. 11. sınıf öğrencilerinin analojik düşünme yetenekleri bilişsel gelişim aşamalarına göre anlamlı bir farklılık göstermemektedir.
6. 11. sınıf öğrencilerinin analoji üretmeleri bilişsel gelişim aşamalarına göre anlamlı bir farklılık göstermemektedir.
7. 11. sınıf öğrencilerinin, mantıksal düşünme yetenekleri ve kimyasal denge ile ilgili ön bilgileri kontrol altına alındığında, analoji kullanımının ve öğrencilerin analoji üretmesinin öğrencilerin kimyasal denge ile ilgili kavramları anlamaları üzerine anlamlı bir etkisi yoktur.
1.3 Araştırmanın Önemi
Analojiler ile ilgili yapılan çalışmalar incelendiğinde, analojilerin yeni kavram ile öğrencinin ön bilgileri arasında bir köprü kurması ve bilimsel bilginin öğrencinin zihninde yapılandırılmasına yardımcı olması sebebiyle kavramların anlaşılmasında ve öğrencideki mevcut kavram yanılgılarının azaltılmasında geleneksel öğretim yaklaşımına göre daha etkili olduğu görülmektedir (Bilgin ve Geban, 2001; Sarantopoulus ve Tsaparlis, 2004; Pekmez, 2010). Kimyasal denge kavramlarının anlaşılması lise öğrencileri için bile çok zordur. Bu zorluğu sadece alana özgü bilginin eksikliği ile açıklamak doğru değildir. Bu, aynı zamanda öğrencilerin sub-mikroskobik düzeyde gerçekleşen tanecik hareketlerini ve taneciklerin birbiriyle etkileşimlerini zihinlerinde yapılandırmakta ve zihinsel modellerini organize etmekte zorlanmalarıyla; ve kimyasal denge kavramlarının soyut doğasıyla da ilgilidir. (Chiu, Chou ve Lui, 2002; Raviolo ve Garritz, 2009). Analojiler, anlamlı öğrenmenin oluşturulmasında oldukça etkilidir; ayrıca var olan bilginin yeniden düzenlenmesini ve bilgiye yeni bir perspektiften bakılmasını sağlar (Thiele ve Treagust 1991; Pienta ve diğerleri, 2005). Analoji soyut kavramların somutlaştırılmasında ve bu kavramların öğrencinin zihninde canlandırılmasında yardımcı olurken, bunu öğrencinin ön bilgisiyle ilişkilendirerek yapar (Brown ve Clement, 1989; Harrison ve Treagust, 1993; Treagust, 1993). Bu çalışma analoji kullanımının, öğrenilmesi en zor kimya konularından kimyasal denge kavramlarının anlaşılması üzerine etkisini ortaya çıkarmayı amaçlaması açısından önemlidir. Ayrıca kimyasal denge konusunu analoji kullanılarak öğretmeyi planlayan çalışmalar olmasına rağmen; analojiyi, öğretmenin sunması ile birlikte öğrencinin analoji üretmesinin beklendiği çalışmalar sınırlı sayıdadır ve Wong (1993) çalışmasında öğretmen adaylarından analoji üretmelerini istemiş ve sonra benzer çalışmaların daha genç öğrencilerle ve sınıf ortamında yapılmasını önermiştir. Benzer şekilde analojik
düşünme ile analoji üretme arasındaki ilişkiyi inceleyen çalışmalara da alan yazında sık rastlanılmamaktadır.
1.4 Araştırmanın Sınırlılıkları
1. Araştırmanın örneklemini 2011-2012 öğretim yılında Konya İl Milli Eğitim Müdürlüğü’ne bağlı bir lisede öğrenim gören 96 11. sınıf öğrencisi oluşturdu. 2. Araştırma, kimyasal denge konusunda yer alan konu başlıkları ve kavramlarla
sınırlıdır.
3. Araştırma süresi, veri toplama araçlarının uygulanmasını ve dersin işlenmesini kapsayan toplam sekiz haftadır.
4. Araştırmada elde edilen bulgular KDKT, MDGT, ADT ve analoji üretme ödevleri etkinliklerinden elde edilen puanlarla sınırlıdır
1.5 Araştırmanın Varsayımları
1. Öğrencilerin kimyasal denge kavram testi, analojik düşünme testi ve mantıksal düşünme grup testine ve mülakatta sorulan sorulara verdikleri cevaplarda samimi oldukları kabul edildi.
2. Uygulama esnasında deney grupları ve kontrol grubu öğrencilerinin birbirleriyle herhangi bir etkileşim içinde olmadığı varsayıldı.
3. Öğrencilerin not kaygısı taşımadan rahat bir ortamda öğrenim gördükleri varsayıldı.
1.6 Tanımlar
Analoji: Analoji biri öğrencinin bildiği, diğeri daha az bildiği bilgi alanlarının karşılaştırılmasıdır. Bilinen alan için: ‘‘araç, temel, kaynak, analog’’; daha az bilinen alan için ise ‘‘ hedef ’’ kavramları kullanılır (Pienta, Cooper ve Greenbowe, 2005).
Analojik Düşünme: Analojik düşünme iki alan arasındaki benzerlik ve farklılıkları bularak, bir alandaki öğelerin ve ilişkilerin diğerine haritalanmasını gerektiren karmaşık bir bilişsel süreçtir (Trey ve Khan, 2008).
Yapılandırmacı Öğrenme Yaklaşımı: Gerçekliğin eşleştirilmesinden ziyade birey tarafından şekillendirildiği, bilginin bir kişiden diğerine aktarıldığı geleneksel yaklaşımın aksine bireyin zihninde yapılandırıldığını öne süren öğrenme yaklaşımıdır (Bodner, 1986).
Geleneksel Öğretim Yaklaşımı: Dersin her aşamasında öğretmenin aktif olduğu, öğretim hedeflerinin ve bu hedeflere ulaşmak için izlenecek yolun, etkinliklerin belirli olduğu, öğrencinin sürekli izlendiği ve anında dönüt verildiği, tamamen öğretmen merkezli bir öğretim yaklaşımıdır (Semenoğlu, 1998’den aktaran: Kılıç, 2007).
BÖLÜM II
KAVRAMSAL ÇERÇEVE
2.1 Analoji
2.1.1 Analoji Nedir?
Analoji basitçe iki kavram arasındaki benzerlikleri belirleme işlemi olarak tanımlanabilir (Treagust, 1993; Treagust vd., 1998). Analoji biri öğrencinin bildiği, diğeri daha az bildiği bilgi alanlarının karşılaştırılmasıdır. Bilinen alan için: ‘‘araç, temel, kaynak, analog’’; daha az bilinen alan için ise ‘‘hedef’’ kavramları kullanılır (Pienta vd., 2005). Analog, bilimsel sorgulayıcı araştırmayı destekleyen hedef kavramın basitleştirilmiş ya da abartılmış gösterimidir (Harrison ve Jong, 2005). Analog ve hedef kavram bilginin tanımlanmasına ve yapılandırılmasına katkı sağlayan ilişkilere izin veren özellikler paylaşır. Fakat aynı zamanda analogun bazı özellikleri hedefte mevcut değildir, paylaşılmayan bu durum, eğer doğru bir eşleştirme yani haritalama, yapılmazsa istenilmeyen öğrenmelere sebep olabilir.
Sarantopoulos ve Tsaparlis’e (2004) göre bir analoji iki alanın yapısının parçalarını birbirine bağlayan ilişkilerin bir sistemidir. Bu iki alandan hafızada var olanı “analog” alandır. Kaynak, temel olarak da bilinir. Çalışmanın altında yatan, öğrenilmesi amaçlanan ve bilimsel kavramı içeren diğer alan ise ‘hedef’tir. Analoji var olan bilgi ile yeni bilgi arasında bir arabulucu, yeni kavramlarla karşılaşan öğrenciler için “erken zihinsel model” olarak düşünülebilir. Öğrenciler öncelikle basit analojilerle konuyu anlar daha sonra öğrendiklerinin artmasıyla daha gelişmiş, güçlü ve açıklayıcı modelleri benimseyebilirler (Glynn ve Takahashi, 1998).
Analoji bilinen (familiar) bir kavramın, fikirlerin bilinmeyene (unfamiliar) transfer edilmesi ile yapılır. Bilinen kavram analog, bilinmeyen ise hedef (target) olarak adlandırılır ve her ikisinin de bazı özellikleri (features) ya da alt-kavramları vardır. Eğer iki alandaki bu özellikler birbirine benzer ise, sözlü veya görsel olarak sistematik bir karşılaştırma yani haritalama (mapping) yapılır (Glynn ve Takahashi, 1998). Şekil 3’te analojilerin genel yapısının bir şekli verilmiştir.
Üst Düzey Kavram ya da İlke
ANALOG……...………ile karşılaştırılır………...HEDEF Özellik ……… .”…….”………...Özellik 1…….……….”…….”………...1 2……..……….”…….”………...2 3……..……….”…….”………...3 4……….ile karşılaştırılamaz………4 Şekil 3: Analojilerin genel gösterimi (Treagust, 1993).
Analoji kavramı; örnek verme, metafor, model, zihinsel model ve benzerlik kavramları ile sık sık karıştırılmaktadır. Bu kavramların analoji ile arasındaki farklar şu şekilde özetlenebilir:
Analoji ile örnek vermek sık sık karıştırılan durumlardır. Fakat ikisi birbirinden farklıdır. Eğer analog hedefin tüm özelliklerine sahipse bu örnek tanımına daha çok uymaktadır (Glynn vd., 1989’den aktaran, Thiele ve Treagust, 1991). Örneğin halojenler anlatılırken Cl’dan bahsetmek örnek vermektir. Cl atomu halojen atomların tüm özelliklerine sahiptir. Fakat molün madde miktarını gösteren bir birim olduğunu anlatmak için öğrencilere sunulan mol madde ile düzine yumurta arasındaki benzerlik bir analoji örneğidir. Bu analojide hedef kavram mol, analog kavram düzinedir. İkisinin de paylaşılan özelliği maddenin uygun gruplanmasıdır. Genellikle analoji olarak
düşünülen başka bir ifade, Avogadro sayısının büyüklüğünü anlatmak için kullanılan, dünyanın etrafını Avogadro sayısı kadar misketle kaplamaya kalkışsak oluşacak tabakanın kalınlığıdır. Öğretmenler tarafından sıkça kullanılan bu ifade de yapılan analoji tanımlarıyla eşleşmemektedir (Thiele ve Treagust, 1991).
Analoji ile metafor (mecaz) da sıklıkla birbirlerinin yerine kullanılan kelimelerdir. Fakat genelde metafor edebi durumlarda, analoji ise bilim ve teknoloji kavramlarını açıklamada kullanılır (Glynn 1991’den aktaran: Hagans, 2003). Analoji ile metafor ikisi de bilinen ile bilinmeyen arasında bağ kurar, ancak analoji bunu açıkça yaparken, metafor üstü kapalı olarak yapar. Ayrıca kullanım amaçları da birbirinden farklılıklar gösterir: analojiler açıklayıcı ve tahmin edici, metaforlar ise etkileyici ve estetik amaçlarla kullanılırlar (Duit 1991’den aktaran: Venville ve Treagust, 1997, Hagans, 2003).
Benzer şekilde analoji ile model terimleri de birbirilerine karıştırılmaktadır. Model bir fikrin, nesnenin, olayın, sürecin ya da sistemin gösterimidir (Gilbert ve Boulter, 2000’den aktaran: Coll vd., 2005). Analoji, bazı yönlerden birbirine benzeyen iki alan arasındaki benzerlikleri karşılaştırdığı ve genelde bilim insanları ya da fen eğitimcileri tarafından soyut kavramlar açıklanırken kullanıldığı için modelin bir alt kümesi olarak düşünülebilir (Coll vd., 2005). Analojilerin de içinde bulunduğu model ve modelleme süreci öğrencilere bilginin gelişimi ile ilgili üst bilişsel farkındalık kazandırması ve bunun yanı sıra öğrencilerin kendi bilimsel anlamalarını yansıtmalarına izin veren araçları olmaları açısından oldukça önemlidirler. Zihinsel model, modelin özel bir formu olup, doğrudan denenemeyen, tecrübe edilemeyen, olguları açıklamak ve tanımlamak üzere kullanılan insan zihninin bilişsel yapılarıdır. Analojiler, zihinsel modellerle karıştırılmamalıdır, genelde zihinsel modelleri sunmak için kullanılan araçlardır. Zihinsel modeller eylem, konuşma, yazma ve diğer sembolik şekillerle ifade edilirler. Bu ifadeler bazen öğretim araçları olarak görülür, bu araçlara örnek olarak: iki boyutlu model yani, ders kitaplarındaki diyagramlar vb., üç boyutlu modeller yani, minyatürler, ölçekli genişlemeler ve çalışan modeller ve son olarak da sözlü veya görsel olarak, bir metin içinde ya da öğretmen tarafından sunulan analoji ve metaforlar verilebilir. Bütün bu modeller bir zihinsel modelin bazı özelliklerini temsil ederler. Analojiler, gerçek ve zihinsel model arasında arabulucu bir pozisyon aldıkları için düşünce ve olguların basitleştirilmiş temsilleridirler (Coll vd., 2005).
