İlköğretim fen ve teknoloji dersinde sistem dinamiği yaklaşımının tutuma, başarıya ve farklı becerilere etkisinin araştırılması
The effect of the system dynamics approach on students attitude, scientific success and different skills in middle school science and technology course
Yazar: HASRET NUHOĞLU
Danışman: PROF. DR. NECATİ YALÇIN
Gazi Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / İlköğretim Bölümü / İlköğretim Ana Bilim Dalı / Fen Bilgisi Öğretmenliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Fen bilgisi dersi = Science lesson ; Fen bilgisi eğitimi = Science education ; Fen bilgisi öğretimi = Science teaching ; Sistem yaklaşımı = System approach ; Ölçekler = Scales ; Öğretim yöntemleri = Teaching methods

Özet:
Sistem dinamiği, sebep-sonuç ilişkileri ve bunların altında yatan matematiksel mantığı, zaman gecikmelerini ve geribesleme döngülerini içeren bir sistemi analiz etmek için tasarlanmış bir öğretme ve öğrenme yöntemidir. Sistem dinamiği çalışmaları, mühendislik, işletme yönetimi, ekonomi ve fizik, kimya, biyoloji gibi temel bilim alanlarında önemli gelişmelere sebep olmuştur. Bu gelişmelerden etkilenen araştırmacılar eğitimin kalitesini artırmak amacıyla sistem dinamiği yaklaşımını eğitim alanlarına da uygulamaya başlamışlardır. Sistem dinamiğine dayalı ilk eğitim bilimi çalışmaları, bu sahada da ciddi sonuçlar elde edilmesinin mümkün olduğunu göstermektedir. Sistem dinamiği yaklaşımının uygulandığı okullarda, öğrenciler, okul dışı zamanlarda bile dersleriyle ilgili gönüllü projeler yürütmüşler, zaman zaman kendi velilerini de ders projelerine katacak kadar müfredata ilgi duyar hale gelmişlerdir.Bu çalışmanın amacı; 1) sistem dinamiği yaklaşımını ilköğretim 7. sınıf fen ve teknoloji dersinde uygulamak, 2) uygulamada karşılaşılan sorunları tespit etmek, 3) öğrencilerin fen ve teknoloji dersine yönelik tutumlarını, problem çözme becerilerini, başarılarını, grafik çizme ve analiz etme becerileri ile sebep-sonuç ilişkisini anlama becerilerini geliştirmek, 4) öğretmen ve öğrenciler için etkili bir öğrenme ve öğretme aracı sağlamak, 5) sistem dinamiği yaklaşımının yapılandırmacı öğrenmeye katkısını araştırmaktır.Araştırmanın örneklemini 2007-2008 öğretim yılının güz döneminde İstanbul il merkezindeki iki farklı okulda öğrenim gören 81 ilköğretim 7. sınıf öğrencisi oluşturmaktadır.Araştırmada ön test-son test kontrol gruplu deneysel desen kullanılmıştır. Sistem dinamiği yaklaşımı ile desteklenmiş standart müfredatın uygulandığı grup deney, standart müfredatın uygulandığı grup kontrol grubu olarak belirlenmiştir. Araştırmaya katılımcıların seçimi rastgele (random) olarak yapılmış, deney ve kontrol grupları denk gruplar olarak belirlenmiştir. Başlangıçta deney ve kontrol grubundaki öğrenciler sarmal yaylar, iş, enerji, enerji çeşitleri ve enerjinin korunumu konularını mevcut müfredata göre işlemişlerdir. Daha sonra deney grubundaki öğrenciler konuları sistem dinamiği yaklaşımı ile modelleme yaparak pekiştirirken, kontrol grubundaki öğrenciler konuyla ilgili alıştırmalara ve örnek soru çözümlerine çalışarak öğrendiklerini pekiştirmişlerdir.Çalışmanın alt problemlerini tespit etmek için sekiz farklı ölçme aracı kullanılmıştır. Fen ve Teknoloji dersi Tutum Ölçeği, Bilimsel Başarı Testi (BBT), Sebep - Sonuç İlişkisi Ölçeği, Grafik Çizme ve Analiz Etme Becerisi Ölçeği, Problem Çözme Becerisi Envanteri, Sistem Dinamiği Kavram Testi, Öğrenci Profili Belirleme Anketi ve Yapılandırmacı Öğrenme Ortamı Ölçeği (YÖOÖ). Bu ölçme araçlarından problem çözme becerisi envanteri ve YÖOÖ haricindeki diğer 6 ölçek araştırmacı tarafından geliştirilmiştir. Hepsi için 6.,7. ve 8. sınıflarda geçerlilik çalışması yapılmıştır. Bu ölçme araçlarından elde edilen veriler, betimsel istatistik, bağımlı ve bağımsız t- testi ile analiz edilerek yorumlanmıştır. Sonuçlar .05 anlamlılık düzeyinde değerlendirilmiştir.Yapılan istatistiki çalışmalar sonucunda; deney ve kontrol grubundaki öğrencilerin fen ve teknoloji dersine, sebep-sonuç ilişkisini anlayabilmeye (sebep1 ölçeği) ve grafik çizme-analiz etme becerisine (grafik 1 ölçeği) yönelik tutumlarında istatistiksel olarak anlamlı bir farklılığın olmadığı tespit edilmiştir. Bilimsel başarı testinden elde edilen sonuçlara göre, her iki gruptaki öğrencilerin başarılarında bir artış olduğu fakat, sistem dinamiği yaklaşımının başarıya daha fazla etki ettiği görülmüştür. Ayrıca sistem dinamiği yaklaşımı, öğrencilere, problem çözme becerisi, grafik çizme ve analiz etme becerisi (grafik 2) ile sebep-sonuç ilişkisini anlayabilme becerisi (sebep 2) kazandırma noktasında katkıda bulunmuştur. Deneysel çalışma sonrasında, öğrenciler, sistem dinamiği sınıfının daha yapılandırmacı bir öğrenme ortamı oluşturduğunu düşünmektedirler.İstatistiksel analizlerden elde edilen sonuçları; öğrencilerle yapılan görüşmeler, araştırmacı tarafından yapılan gözlemler ve öğretim sürecinde kayıt edilen öğrenci modellerinden (EK-15) elde edilen sonuçlar da desteklemektedir.Bu çalışmanın sonuçları göstermiştir ki; sistem dinamiği, olaylara sistem düşüncesiyle yaklaşıp, olaylar arasındaki sebep-sonuç ilişkilerini, geribesleme döngülerini matematiksel bir mantık çerçevesinde bir benzetim programı ile yapılandırarak kalıcı öğrenmeye yardımcı bir yaklaşımdır.

Abstract:
System dynamics is a well formulated teaching and learning methodology for analyzing a system that includes cause-effect relationships and their underlying mathematics and logic, time delays, and feedback loops. System dynamics studies caused important changes in the fields of engineering, management, economy, physics, chemistry and biology. Having inspired by these successful policy changes in lots of fields, the system dynamics researchers targeted to apply the system dynamics approach in the educational fields too. First educational applications showed that important improvements can be obtained in this field as well. The students in the schools, where system dynamics approach is used, run voluntary projects in relation with their school courses even after the school time. Also the students became so enthusiastic with the subjects that they made their parents to take part in the projects.The aim of this study is to 1) apply system dynamics approach in 7th grade middle school students in science and technology course, 2) determine the problems in field application, 3) improve the students? attitude towards course and some skills such as problem solving, understanding the causal relationship and graphing with analyzing the relationship, 4) provide an effective learning and teaching tools for students and teachers. Another aim of this study is to investigate how system dynamics approach help constructivism.In this study the sample consisted of 81 (40 in experimental group, 41 in control group) 7th grade students who were studying in different two middle schools in İstanbul. The research was applied in fall semester of 2007-2008 academic year.The experimental design with pre-post test with control group is applied in this research. Independent variable is ?system dynamics approach?. Whereas experimental group was taught with system dynamics approach, control was taught with standard syllabus. The students in experimental and control group were selected randomly. The teaching of the curriculum material was the same for both control and experimental groups. The topics of spring mass systems, work, energy, energy sorts and energy conservations were taught. There were four study hours available in each week. Two of them were used for the teaching of curriculum material in both control and experimental groups. Remaining two hours were used for exercises in control group whereas these hours were used for system dynamics approach in experimental group.In order to assess the sub problems of the study, eight assessment tools are used: Science and Technology Course Attitude Scale, Scientific Success Test, Cause-Effect Relationship Scale, Graphing and Analyzing Skills Scale, Problem Solving Skills Inventory, system dynamics concept test, identifying students? profile inventory and constructivist learning environment scale. The data obtained through these evaluation tools are analyzed by statistically. The statistical models were used to analyze the data are descriptive statistics, dependent and independent t-tests. The meaningful level of the results was accepted .05.In the boundaries of this research, system dynamics approach had no effect in the following attitudes: perceived understanding causality relationships (causality 1 scale), perceived graphics drawing and reading ability (graphics 1 scale), perceived interest into science and technology course. Scientific success tests show that students had a higher success when supplementary material is taught with system dynamics approach. Control group?s post-tests show an increase as well in comparison to their pre-tests. System dynamics approach is consistent with constructivist method and is an effective supplementary method to reinforce constructivist learning. It is reasonable to conclude that system dynamics approach has a positive impact on the ability of understanding causality relationships, graphing and analyzing and problem solving. The experiment showed that system dynamics approach has a significant improvement in these abilities. Students think that system dynamics approach provide a learning environment which is more constructivist.Apart of the quantitative analysis, the qualitative analysis such as interviews, observations and recordings of system dynamics models, that is done at the application process supports these facts.Thus the results of this study show that system dynamics is an education approach that helps long term learning. It achieves this by letting the students to reflect about the events in a systems thinking perspective and to construct cause and effect relationships and feedback loops with the help of a mathematical simulation tool.