Bilimsel tartışma (argümantasyon) öğretim becerilerinin gelişimi: Fen bilgisi öğretmen adayları ile durum çalışmaları
Argumentation development of teaching skills: Case studies with preservice science teachers
Yazar: CANDAN CENGİZ
Danışman: PROF. DR. FİLİZ KABAPINAR
Marmara Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Ortaöğretim Fen ve Matematik Alanları Eğitimi Ana Bilim Dalı / Kimya Öğretmenliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Aday öğretmenler = Candidate teachers ; Argümantasyon tabanlı bilim öğrenme = Argumentation based science learning ; Fen bilgisi eğitimi = Science education ; Fen okuryazarlığı = Scientific literacy ; Hizmet öncesi eğitim = Pre-service training ; Kavram öğrenme = Concept learning ; Kimya eğitimi = Chemistry education ; Yapılandırmacı öğrenme = Constructivist learning ; Öğretmen yetiştirme = Teacher training

Özet:
Fen okuryazarlığı temelinde yer bulan bilimsel tartışma (argümantasyon) kavramı pek çok çalışmanın da odağında yer almıştır. Fen bilimleri öğretmenlerinin geleneksel ya da var olan yöntemlere olan alışkanlıklarının olması, fen öğretiminde argümantasyon eğitiminin hizmet öncesi ve hizmet içi eğitimlerde yeterli düzeyde verilememesi, argümantasyonun sınıf içi uygulama süreçlerinin yönetiminde yaşanabilecek zorluklar gibi sebeplerden dolayı argümantasyon, fen öğretiminde istendik düzeyde uygulanamamaktadır. Bu nedenle, argümantasyon eğitiminden argüman analizine, bilimsel tartışma yaratacak öğretim materyalleri tasarlamalarından hazırladıkları etkinliklerin etkililiğinin değerlendirilmesine kadar ki süreçte fen bilgisi öğretmen adaylarının izlenmesi, argümantasyonu bir öğretim yaklaşımı olarak kullanma becerilerini, argümantasyon becerilerini ve sınıf içi argümantasyonun kullanımında zorlandıkları durumları ortaya koyabilir.
Argümantasyon ile ilgili bazı çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmalar incelendiğinde bir öğretim yaklaşımı olarak argümantasyonun etkililiğinin geleneksel ya da diğer öğretim yaklaşımlarıyla karşılaştırıldığı deneysel ya da yarı-deneysel çalışmalar olduğu görülür. Öğretmen ya da öğretmen adaylarının argümantasyonu bir öğretim yaklaşımı olarak kullanmak üzere örnek ders materyali hazırlama ve kullanma sürecini içeren çalışmalar bulunmakla beraber bu çalışmalarda katılımcıların öğrenme boyutuna odaklanılmıştır. Diğer bir deyişle, katılımcıların gerçekleştirdikleri argümantasyonun etkililiği öğrenci kazanımları temelinde ele alınmamıştır. Bu durum ilköğretimden üniversiteye kadar tüm seviyelerdeki öğretim programlarında yer bulan bilimsel okuryazarlık temasının alt elemanlarından argümantasyonun öğretmen adayları tarafından bir öğretim yaklaşımı olarak uygulanma ve etkililiğini belirleyebilmesi sürecinin izlendiği bir çalışmanın yapılmasının gerekliliğini ortaya koymaktadır.
Bu araştırmada fen bilgisi öğretmen adaylarının fen öğretiminde argümantasyonun öğrenme boyutu (öğrenci yönü) ile ilköğretim öğrencilerine bu öğretimi öğretme boyutu (öğretmen yönü) olmak üzere iki boyut hedef alınmıştır. Fen eğitiminde argümantasyon konusuna ilişkin daha önce hiç eğitim almamış 16 öğretmen adayına, fen bilimleri sınıflarında argümantasyonu nasıl gerçekleştirilebileceğini öğretmek ve uygulamalarla argümantasyonun işleyişini göstermek amacıyla araştırmacı tarafından, "Okul Deneyimi" dersi sürecinde 9 hafta (18 saat) hizmet öncesi argümantasyon eğitimi verilmiştir. Fen bilgisi öğretmen adaylarının benimsedikleri öğrenme-öğretme yaklaşımları, bilimin doğasına ilişkin sahip oldukları anlamaları ve argümantasyon becerilerindeki argümantasyon temelindeki bir öğretim sürecini etkileyebilir. Dolayısıyla öğretmen adaylarının anılan özelliklerini belirlemek sınıf ortamında gerçekleştirdikleri öğretimi anlamak açısından önemlidir. Bu nedenle çalışmada öğretmen adaylarının söz konusu görüş ve anlayışlarının, argümantasyon eğitmi ve öğretimi sürecine olan yansımalarının belirlenmesi hedeflenmiştir. Argümantasyon eğitimi sürecinde belirlenen bu özelliklere göre seçilen 3 öğretmen adayı da araştırmacı rehberliğinde ilköğretim 8. sınıfların "Fen Bilimleri" dersi ünitelerinden, öğrenme alanı "Madde ve Değişim" olan "Maddenin Hâlleri ve Isı" ünitesine (MEB, 2006; 2013) yönelik kavramların öğretimini içeren dört argümantasyon etkinliği tasarlamıştır. Ekinliklerin planlama, tasarlanma ve ilköğretim öğrencilerine uygulama süreçleri araştırmacı tarafından derinlemesine incelenmiştir. 
Araştırmanın öğretme boyutu araştırmacı tarafından verilen hizmet öncesi argümantasyon eğitiminin etkililiği ile ilgilidir. Argümantasyon eğitiminin etkililiği birkaç açıdan ele alınmıştır. Bunlardan ilki, öğretmen adaylarının Toulmin'in Argüman Modeli yaklaşımı temelinde argümantasyon etkinlikleri tasarlamadaki başarılarıdır. İkincisi öğretmen adaylarının tasarladıkları öğretim etkinliklerini ilköğretim öğrencilerine (4 hafta, 16 saat) uygulamadaki başarılarıdır. Üçüncüsü ise fen bilgisi öğretmen adayları tarafından gerçekleştirilen öğretimin ilköğretim öğrencilerinin kavramsal anlamalarına olan etkisidir. Böylelikle öğretmen adaylarının argümantasyonu öğrenme boyutu değil, aynı zamanda ilköğretim öğrencilerine argümantasyonu öğretme boyutu da izlenmiş olacaktır.
Araştırmada, nitel ve nicel araştırma yöntemlerinin kullanıldığı karma araştırma deseni kullanılmıştır. Nitel ve nicel veriler eş zamanlı olarak toplanmıştır ve bulgular yardımıyla, verilerin birbirini destekleyip desteklemediği belirlenmiştir. Baskın olan yöntem, nitel geleneğe dayalı kısımdır ve deneysel desen, nitel yöntemin içine gömülüdür. Karma yöntemlerden eş zamanlı iç içe geçmiş stratejiye göre tasarlanan bu çalışmada, nitel araştırma desenlerinden durum çalışması (case study) ve nicel araştırma desenlerinden tek grup ön test-son test yarı deneysel desen bir arada kullanılarak, aşağıdaki sorulara cevap aranmıştır:
1-	Fen öğretiminde hizmet öncesi argümantasyon eğitiminin fen bilgisi öğretmen adaylarının;
a)	Bilimin doğasına ilişkin kavramaları üzerine etkisi nasıldır?
b)	Öğrenme-öğretme yaklaşımlarına yönelik anlayışları üzerine etkisi nasıldır?
c)	Argümantasyon seviyeleri ve becerileri üzerine etkisi nasıldır?
2-	Belirlenen özelliklere göre katılımcılar arasından özel durum çalışması için seçilen fen bilgisi öğretmen adaylarının fen öğretiminde argümantasyon etkinlikleri ve öğretim materyallerini tasarlarken;
a)	İzledikleri süreçler nelerdir?
b)	Seçtikleri kimya kavramları nelerdir?
c)	Tartışma ortamı yaratmak için kullanmayı tercih ettikleri argümantasyonun stratejileri nelerdir?
3-	Özel durum çalışması için seçilen fen bilgisi öğretmen adaylarının argümantasyonu plânlama ve uygulama sürecinde; 
a)	Sınıf içi tartışmayı başlatma, derinleştirme ve sonlandırma sırasında kullandıkları stratejiler nelerdir?
b)	Sınıf içi diyaloglarda kullanılan argümantasyon stratejileri nelerdir?
4-	"Maddenin Hâlleri ve Isı" ünitesine yönelik fen öğretiminde argümantasyonun ilköğretim 8. sınıf öğrencilerinin kavramsal anlamaları üzerine etkisi var mıdır?
Çalışmanın nitel araştırma kısmına 16 fen bilgisi öğretmen adayı ve bilimin doğası anlayışları, öğrenme-öğretme anlayışları ve argümantasyon becerileri dikkate alınarak özel durum çalışması için seçilen 3 öğretmen adayı katılmıştır. Nitel veri toplama araçları olarak; Bilimin Doğasına Yönelik Görüşler Anketi-C Formu (VNOS-C), Öğrenme-Öğretme Yaklaşımlarına Yönelik Anlayışlar Ölçeği (ÖÖYYAÖ), Argümantasyon Süreçlerinin Kodlanması Gözlem Formu (ASKGF), video ve ses kayıtları ile etkinliklere ilişkin çalışma kâğıtları kullanılmıştır. Nitel verilerin çözümlenmesi için doküman incelemesi, içerik, betimsel ve ideografik analizlerinden faydalanılmıştır. Çalışmanın nicel araştırma kısmında ise, çalışma grubunu aynı ilköğretim okulunun iki farklı şubesinde öğrenim gören 8. sınıf öğrencileri oluşturmuştur. Nicel veri toplama aracı olarak, ilköğretim 8. sınıf "Fen Bilimleri" dersi kapsamında "Maddenin Hâlleri ve Isı" ünitesine yönelik hazırlanan Kavramsal Anlama Testi (KAT) kullanılmıştır. Nicel verilerin çözümlenmesi için; SPSS 15.0 paket programı temelinde normal dağılımın tespiti için Shapiro-Wilk, çalışma gruplarının farklılığını belirlemek için ilişkili ve ilişkisiz örneklemler için t-testi, Mann Whitney U ve Wilcoxon İşaretli sıralar testleri yapılmıştır. 
Araştırmadan elde edilen bulgular, argümantasyon eğitimi sonrasında öğretmen adaylarının bilimin doğasına ilişkin görüşlerinin eğitim öncesine kıyasla geliştiğini ortaya koymaktadır. Eğitim öncesinde katılımcıların birçoğu, bilimin doğasına ilişkin yanılgılar içeren naif bir anlayışa sahipken argümantasyon etkinliklerinin kullanıldığı öğretim sonrasında, bilimin doğasına ilişkin görüşleri; genellikle yanılgılardan kısmen arınmış eklektik ve tamamen arınmış bilinçli-bilgili hale gelmiştir. Öğretmen adaylarının görüşlerindeki gelişim bilimin doğasının her boyutu için aynı oranda olmamıştır. En fazla gelişim gözlenen görüşlerin; bilimsel bilginin doğası, bilimde öznellik ve nesnellik, bilimsel teori ve kanunların yapısı boyutları olduğu belirlenmiştir. Görüşlerdeki gelişimin en az olduğu alanlar ise; bilimde tahmin ve teorik kabuller, bilimsel yöntem, bilim ve toplum ile bilimde hayal gücü ve yaratıcılık boyutlarıdır.
Araştırma bulguları ayrıca eğitim öncesinde davranışçı öğrenme-öğretme anlayışa sahip olan öğretmen adaylarının argümantasyon eğitimi sonrasında yapılandırmacı öğrenme-öğretme anlayışına geçiş yaptıklarını ortaya koyacak niteliktedir. Durum çalışmasına katılan iki öğretmen adayının öğretimleri süresinde "Argümanın tanımını bilme" ve "Konuşma ve dinleme" süreçleriyle ilgili davranışları sıklıkla sergiledikleri, ancak "Rol oynama ile tartışmaya teşvik etme", "Kanıtla doğruluğunu haklı çıkarma", "Argümantasyon sürecini yansıtmaya" yönelik davranışları nadiren sergiledikleri belirlenmiştir. 
Çalışmadan elde edilen bir diğer bulgu ise, ilköğretim öğrencilerinin kavramsal anlamalarının son test lehine anlamlı şekilde değişmesi olmuştur. Bu çerçevede almış oldukları hizmet öncesi argümantasyon eğitiminin öğretmen adaylarının öğretme becerilerine de katkı sağladığını söylemek olanaklıdır.




Anahtar Kelimeler: Fen Öğretiminde Bilimsel Tartışma (Argümantasyon), Hizmet
Öncesi Argümantasyon Eğitimi, Argümantasyon Becerileri, Toulmin Argüman Modeli,
Bilimin Doğası, Öğrenme ve Öğretme Anlayışları, Argümantasyon Süreçlerinin
Kodlanması, Kavramsal Anlama, Fen Eğitimi, Fen Bilgisi Öğretmen Adayları,
Öğretmen Yetiştirme, Öğretmen Eğitimi, Maddenin Halleri ve Isı, Yapılandırmacılık.

Abstract:
Scientific discussion (argumentation) is one of the core elements of scientific literacy and has been the focus of numerous studies. Yet argumentation seems to be limitedly used by science teachers. This might stem science teachers' traditional teaching habits that is mainly transfer of knowledge. Or alternatively it maight due to lack of knowledge of or experince with argumentation as a way of teaching science. Teachers might not even receive training on argumentation during their pre or in-service training. Or they might be trained on argumentation but they might prefer to use it due to the difficulties experienced in classroom. Therefore, monitoring preservice science teachers' progress from argumentation education given to them during their pre-service training to argument analysis, from the development of course materials that trigger scientific discussion to the evaluation of this theoretically designed teaching activities in terms of their effectiveness might reveal the development of their teaching skills regarding the use of argumentation as a way of teaching science, their argumentation skills and the difficulties they encounter during class implementation.
Existing literature involves research on argumentation in science education. These studies focusing on experimental and quasi-experimental studies where effectiveness of argumentation as a way of teaching science was investigated. In these studies teaching intervention based on the notion of argumentation is merely compared with traditional or other teaching methods. It seems that there are a number of case studies that investigate preservice science teachers' or science teachers' ability to design instructional materials on argumentation and use them during teaching. Yet these studies appear to focus on making them learn the notion of argumentation rather than training them to evaluate their teaching materials and interventious conducted in a real science class. A case study with science prospective teachers during their tarining on argumentation from implementing their own teaching intervention to evaluating it in terms of their students' gains might uncover the reasons behind the limited usage of argumentation in science education.
The present study aims to uncover science prospective teachers both learning and teaching dimensions of argumentation in science education. Thus it aims to investigate their learning of argumentation in science education (students' perspective) and their teaching science to primary students via argumentation (teachers' perspective). Sixteen preservice science teachers who had not receive argumentation training in science education before participated in the studey. They received a nine week (18 hours) training on argumentation in science teaching. This training given by the researcher involved informing prospective teachers on the nation of argumentation, introducing argumentation as a way of science teaching, encouraging them developing teaching materials involving argumentation in science and modeling how to implement argumentation in science classes. Pre-service science teachers' views of learning and teaching science, their understanding of the nature of science and their argumentation abilities possibly have crucial role in their ability to implement the teaching intervention based on argumentation. Thus, the study aimed to determine the reflections of these views, understandings and personal abilities on their teaching interventions on argumentation. Three pre-service science teachers were chosen based on their views of teaching-learning, nature of science understanding and argumentation abilities. They designed four argumentation activities containing concepts related to the states of matter and heat unit in the matter and change learning domain (MoNE, 2006, 2013). The planning, preparation and implementation of the designed activities was monitored by the researcher. This stage formed the learning dimension of the study.
The teaching dimension of the study was related to the effectiveness of the preservice training program on argumentation. This effectiveness was considered from several perspectives. The first was the success of the preservice teachers in designing the instructional materials involving argumentation based on Toulmin's model. The second was the preservice teachers' success in implementing argumentation activities in the primary science classes (4 week, 16 teaching hour). The final one was the effectiveness of argumentation activities designed by preservice science teachers on the conceptual understanding of the primary school students. In this way both preservice science teachers' learning of argumentation in science and their way of teaching science via argumentation to primary students could be traced.
The study was designed as a mixed method study that combines qualitative and quantitative research designs. The qualitative and quantitative data were collected concurrently and with the help of the findings, it was determined whether the data support each other. The predominant method is the qualitative one, and experimental design was made up the quantitative part. The study was designed as concurrent nested strategy and used case study for the qualitative part and a single group pretest-posttest quasi-experimental model for the quantitive part to answer the research questions below:
1.	 How does preservice argumentation training in science education effect preservice science teachers':
a)	the nature of science understanding?
b)	learning and teaching views?
c)	Argumentation skills?
2.	Considering participants who were selected for the case study based on predetermined characteristics upon designing the argumentation activities and teaching materials:
a)	Which processes did they follow?
b)	Which chemistry concepts did they choose?
c)	What were the argumentation strategies that they chose to use to create the scientific discussions?
3.	Regarding the planning and implementation of the argumentation in teaching science:
a)	What strategies did they use to trigger, deepen and conclude in-class discussions?
b)	What were the argumentation strategies of the in-class discussions?
4.	Was the effectiveness of the teaching intervention based on the notion of argumentation about the states of matter unit over the eighth graders' conceptual understanding?
Sixteen senior preservice science teachers and three of them who were selected for the case study based on their understanding of the nature of science, learning and teaching views and argumentation skills were the participants in the qualitative design. The Views of the Nature of Science Questionnaire (VNOS)-form C, the Teaching and Learning Conceptions Questionnaire (TLCQ), the Coding Argumentation Processes Observation Form (CAPOF), video and audio recordings and activity worksheets were benefitted as qualitative data collection tools. Document, content, descriptive and ideographic analyses were used to sort and analyze the qualitative data obtained. In the quantitative design, participants were eighth graders from two different classes in the same primary school. The conceptual understanding test (CUT) for the states of matter and heat unit was used to collect data. SPSS 15.0 software was benefitted to analyze the quantitative data where with the Shapiro-Wilk was used for normality and dependent and independent t-tests were used for finding out the differences between and within the study groups.
The findings of the study revelead that the preservice teachers' views about the nature of science improved after the argumentation training. Prior to the training, most participants had a naïve understanding that possessed fallacies about the nature of science. This eclectic understanding was partially rid of fallacies and replaced with the conscious knowledge that was completely rid of fallacies. The change in prospective teachers' views was not at the same level for every dimension of the nature of science though. The nature of scientific knowledge, subjectivity and objectivity in science, scientific theory and the structure of scientific theory and laws were those displayed the greatest improvements. The dimensions observe limited improvement included hypotheses in science and theoretical assumptions, the scientific method, society and science and imagination, and creativity in science. 
Findings also indicated that participants who possessed traditional view of teaching and learning shifted to the constructivist learning and teaching views after training on argumentation. According to the results related to argumentation process of the two case studies prospective teachers' displayed the behaviors related to the definition of argumentation, speaking and listening; however, they exhibited behaviors related to encouraging discussion by role playing, justifying with evidence and reflecting the argumentation process rarely. 
Finally results of the study showed that conceptual understanding of primary school students developed having participated in argumentation activities conducted by prospective science teachers. Thereby, preservice argumentation training appears to contribute prospective teachers' teaching skills.



Keywords: Scientific Discussion (Argumentation) in Science Teaching, Pre-Service
Argumentation Education, Argumentation Skills, Toulmin Argument Pattern, Nature of
Science, Learning and Teaching Views, Coding Argumentation Processes, Conceptual
Understanding, Science Education, Pre-Service/Prospective Science Teachers, Teacher
Training, Teacher Education, States of Matter and Heat, Constructivisim