Fen öğretiminde disiplinlerarası entegrasyonun ortaokul öğrencilerinin bilimsel süreç becerileri, akıl yürütme becerileri ve kavramsal anlama düzeylerine etkisi
The effect of interdisciplinary integration in science teaching on scientific process skills, reasoning skills and conceptual understanding levels of middle school students
Yazar: AYŞEGÜL KARAPINAR
Danışman: PROF. DR. ALİ GÜNAY BALIM
Dokuz Eylül Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / İlköğretim Ana Bilim Dalı / Fen Bilgisi Öğretmenliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Fen bilgisi eğitimi = Science education

Özet:
Uluslararası ve ulusal ölçekte ülkeler eğitim anlayışını öğrenciyi aktif olarak süreç içine alacak şekilde güncellemektedir. Program güncellemeleriyle, etkili öğrenme ortamları oluşturmaya çalışılmaktadır. Sorgulamaya dayalı öğrenme yaklaşımı eğitim programlarında ve fen öğretim süreçlerinde en büyük eğitimsel yönelimlerden bir tanesi olarak adlandırılabilir. Sorgulamaya dayalı öğrenme, bilgiyi ezberlemenin ötesinde özellikle sorgulama süreçleriyle 21. yüzyıl bireylerinin en çok ihtiyaç duyduğu becerileri aktif olarak öğretim ortamlarına yerleştirmeye imkan tanımaktadır. Sorgulamaya dayalı öğretim çerçevesinde ele alınması gereken disiplinlerarası entegrasyon uygulamaları farklı bir yaklaşım gibi ele alınmaktadır. Bu kapsamda Uluslararası düzeyde yayınlanan rapor Next Generation Science Standards (NGSS), sınıf ortamında yaklaşımın nasıl uygulanacağına yönelik yeni bir açıklama içermektedir. Bu araştırmanın önemi, NGSS'nin yeni önerisinde yer alan disiplinlerarası entegrasyonun sınıf ortamında uygulanması sürecinde bilim ve mühendislik uygulamaları arasındaki ince ayırım ortaya konulmasıdır. Bu araştırma, söz edilen ince ayrım üzerine şekillenmiş olup disiplinlerarası entegrasyon temelinde sorgulamaya dayalı fen öğretiminin bir uygulamasıdır. Bu bağlamda araştırmanın amacı, fen öğretiminde disiplinlerarası entegrasyonun ortaokul öğrencilerinin bilimsel süreç becerilerine, akıl yürütme becerilerine ve kavramsal anlama düzeylerine etkisini incelemektir. 
Çalışmada nicel yaklaşım benimsenmiştir. Araştırmanın deseni, ön test-son test kontrol gruplu yarı deneysel desendir. Ayrıca yaklaşıma yönelik deney grubu öğrencileriyle yarı yapılandırılmış görüşmeler yapılmıştır. Çalışma Buca ilçesine bağlı resmi bir ortaokulun yedinci sınıf öğrencileriyle gerçekleştirilmiştir. Araştırmada, 60 öğrenci (30 deney, 30 kontrol) bulunmaktadır. Disiplinlerarası entegrasyon temelli sorgulamaya dayalı fen öğretimi uygulaması 'Işığın Madde ile Etkileşimi' ünitesinde 12 hafta boyunca sürmüştür. Deney grubunda disiplinlerarası entegrasyon temelli sorgulamaya dayalı fen öğretimi uygulaması gerçekleştirilirken, kontrol grubunda sadece sorgulamaya dayalı öğrenmeye göre ders uygulama süreci yürütülmüştür.  
Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre, disiplinlerarası entegrasyon temelli sorgulamaya dayalı fen öğretimi uygulamalarının kullanıldığı deney grubu öğrencileri ile sadece sorgulamaya dayalı fen öğretiminin uygulandığı kontrol grubu öğrencilerinin bilimsel süreç becerileri arasında anlamlı düzeyde farklılık tespit edilmiştir. Deney grubu öğrencileri ve kontrol grubu öğrencilerinin akıl yürütme becerileri arasında anlamlı düzeyde farklılık tespit edilmiştir. Ayrıca deney grubu öğrencilerinin akıl yürütme becerileri %100'den (temel düzey) %70 (orta düzey) ve %16.70'e (üst düzey) bir gelişim sağlandığı tespit edilmiştir. Kontrol grubu öğrencilerinde ise %93.30'dan (temel düzey) %33.30'a (orta düzey) bir gelişim tespit edilmiştir. Grupların kavramsal anlama düzeyleri karşılaştırıldığında, anlamlı ve yüksek etki değerine sahip fark tespit edilmiştir. Bunun yanında deney grubu öğrencilerinin kavramsal anlama düzeylerinde ise %66.70'ten (temel düzey) %46.70'e (orta) ve %50'ye (üst düzey) bir gelişim sağlandığı tespit edilmiştir. Kontrol grubu öğrencilerinde ise %73.30'dan (temel düzey) ve %26.70'ten (orta düzey) %56.70'e (orta düzey) bir gelişim tespit edilmiştir. Öğrencilerle yapılan görüşmelerden elde edilen bulgularda, öğrencilerin uygulama süreciyle ilgili çoğunlukla olumlu düşüncelere sahip oldukları, uygulamayı dikkat ve ilgi çekici olarak niteledikleri, deney yapmanın ve uygulamalı öğrenmenin eğlenceli, eğitici ve etkili olduğunu düşündükleri görülmüştür. Ayrıca öğrenciler, etkinlikler yaparak kendileri uygulayarak öğrenmenin daha iyi olduğunu, konuları yüzeysellikten kurtularak daha detaylı ve ilişkili öğrendiklerini ifade etmektedirler. Araştırma sonuçlarından yola çıkarak, disiplinlerarası entegrasyon uygulamalarının öğrencilerin kavramsal anlama düzeylerini geliştirdiği, kavramlar arası bağlantı kurmalarında etkili olduğu, akıl yürütme süreçlerini aktif bir şekilde kullanmalarını sağladığı ve bu süreçte bilimsel süreç becerilerinin gelişimini desteklediği gösterilmiştir. Bu sonuçlar doğrultusunda, disiplinlerarası entegrasyon temelli öğretim uygulamalarının kavramlar arası bağlantı kurmada öğrencileri desteklemesi, kavramsal bilgiyi geliştirmesi, bilimsel süreç becerileri ve akıl yürütme becerilerinin gelişiminde olumlu etkiye sahip olması nedeniyle öğretim ortamlarında kullanılması önerilmektedir.

Abstract:
Countries on an international and national scale are updating the understanding of education in a way that actively involves the student. Efforts are made to create effective learning environments with program updates. Inquiry-based learning approach can be named as one of the biggest educational orientations in education programs and science teaching processes. Inquiry-based learning, beyond memorizing information, allows to actively place the skills that 21st century individuals need most in teaching environments, especially through inquiry processes. Interdisciplinary integration practices, which should be handled within the framework of inquiry-based teaching, are considered as a different approach. In this context, the report published at the international level, Next Generation Science Standards (NGSS), includes a new explanation on how to apply the approach in the classroom environment. The importance of this research is to reveal the fine distinction between science and engineering practices in the process of applying the interdisciplinary integration in the new proposal of NGSS in the classroom environment. This research has been shaped on the aforementioned fine distinction and is an application of inquiry-based science teaching on the basis of interdisciplinary integration.  In this context, the aim of the research is to examine the effects of interdisciplinary integration in science teaching on middle school students' scientific process skills, reasoning skills and conceptual understanding levels. 
In the study, a quantitative approach was adopted. The design of the study is a quasi-experimental design with pretest-posttest control group. In addition, semi-structured interviews were conducted with the experimental group students regarding the approach. The study was carried out with the seventh grade students of an official middle school in Buca district. There are 60 students (30 experiment, 30 control) in the study. Interdisciplinary integration-based inquiry-based science teaching practice lasted for 12 weeks in the unit of "Interaction of Light with Matter". While the interdisciplinary integration-based inquiry-based science teaching application was carried out in the experimental group, the course application process was carried out only according to inquiry-based learning in the control group.
According to the results obtained from the research, a significant difference was found between the scientific process skills of the students in the experimental group, in which interdisciplinary integration-based inquiry-based science teaching practices were used, and of the control group students, in which only inquiry-based science teaching was applied. A significant difference was found between the reasoning skills of the experimental group students and the control group students. In addition, it was determined that the reasoning skills of the experimental group students improved from 100% (basic level) to 70% (intermediate level) and 16.70% (high level). In the control group students, an improvement from 93.30% (basic level) to 33.30% (intermediate level) was detected. When the conceptual understanding levels of the groups were compared, a significant and high effect value difference was determined. In addition, it was determined that the conceptual understanding levels of the experimental group students improved from 66.70% (basic level) to 46.70% (intermediate) and 50% (high level). In the control group students, an improvement from 73.30% (basic level) and 26.70% (intermediate level) to 56.70% (intermediate level) was determined. The findings obtained from the interviews with the students showed that the students mostly had positive thoughts about the application process, they described the application as attention and interesting, and they thought that experimenting and applied learning were fun, educational and effective. In addition, students state that it is better to learn by doing activities and by doing it themselves, and that they learn more detailed and related topics by getting rid of superficiality. Based on the research results, it has been shown that interdisciplinary integration practices improve students' conceptual understanding, are effective in establishing connections between concepts, enable them to use reasoning processes actively, and support the development of scientific process skills in this process. In line with these results, it is recommended that interdisciplinary integration-based teaching practices be used in teaching environments as they support students in establishing connections between concepts, develop conceptual knowledge, and have a positive effect on the development of scientific process skills and reasoning skills.