Sistem Dinamiği Tanıtım Dersi

Öğrenciler "sistem dinamiği" kavramını ilk duyduklarında her birinin zihninde farklı olgular canlandı. Konu hakkında bilgi verildikçe düşünceleri olumlu yönde değişti. Tanıtım dersinde şu başlıklara yer verildi:

1. Hedefimiz
2. Dersin tanıtımı
3. Öğrenciden beklentiler
4. Bugün yapacaklarımız
5. Sistem ve dinamik terimlerinin tanıtımı
6. Durağan ve dinamik sistemler ve örnekleri
7. Sistem dinamiğinin tarihsel gelişimi
8. Neden sistem dinamiği?
9. Sistem dinamiğinin odağındaki 4 temel fikir
   
10. STELLA programı
11. Stok ve akış kavramları/ Stok&akış alıştırmaları
12. Stok ve akış kavramları ile ilgili 3 senaryo
13. Senaryo 1: Küvet örneği
14. Senaryo 2: Kokarca örneği
15. Senaryo 3: Göknar ağacı
16. Geribesleme kavramı ve örnekleri
17. Pekiştirici ve dengeleyici geri besleme senaryoları
    
18. Senaryo 4: Nüfus artışı
19. Senaryo 5: Rezervuarın çalışma prensibi

Tanıtım dersi yaklaşık 4 saat sürdü. Öğrenciler bilgisayarda çalışmaktan çok mutlu oldular ayrıca yeni bir şeyler öğrenmenin heyecanını yaşadılar. Öğrenciler ilk başta zihinlerinde sistem dinamiği kavramını oluşturmaya başladılar sonra sistem dinamiğinin temel kavramlarını senaryolar üzerinde öğrendiler. Özellikle küvet senaryosu üzerinde çok fazla duruldu, öğrenci bir senaryoda stok ve akışı karıştırırsa hemen küvet örneği tekrar edildi ve öğrencilerin zihninde küvet örneği kalıcı oldu. Bir öğrenci unuttuğunda diğer arkadaşları ona hatırlattı.

Öğrencilerin işbirlikli bir şekilde çalışması çok dikkat çekiciydi. Bir öğrenci sorun yaşadığında hemen yanındaki arkadaşına soruyordu, arkadaşı da eğer sorunun cevabını biliyorsa arkadaşına yardım etmekten zevk alıyordu eğer her ikisi de bilmiyorsa diğer arkadaşlarından yardım alıyorlardı. Çok güzel bir dayanışma örneği sergilediler.

İlk senaryoyu öğrendikten sonra diğer senaryolarda fazla zorluk yaşamadılar. Geribesleme örneklerinin yer aldığı senaryolarda model oluşturmada zorlandılar. En çok da modelin matematiksel eşitliklerini yazma noktasında yardım istediler. Modelin grafiğini çizdikten sonra bazı öğrenciler grafikleri yorumlamada sıkıntı yaşasalar da kolaylıkla öğrendiler.

Tanıtım dersinin sonunda öğrencilerle görüşmeler yaptığımda çok olumlu cevaplar aldım. Çok sevdiklerini ve bir sonraki dersi ne zaman yapacağımızı sordular. Meraklı öğrenciler STELLA'nın pek çok özelliğini kendileri keşfettiler hatta benim bilmediğim özellikleri kullandıklarını görünce şaşkına döndüm.

Sistem Dinamiği Ön Uygulama Çalışmaları

Geçen dönem deneysel çalışma esnasında karşılaşılabilecek sorunları tespit etmek ve bunları önlemeye yönelik pratikler geliştirmek amacıyla bir ön uygulama yaptım. Gerçek deneysel çalışmamı da kasım ayında yapacağım. Ön uygulamada karşılaştığım genel sorunları sizinle paylaşmak istiyorum.

1. Uygulama yapacak araştırmacı öncelikle uygulama yapacağı hedef kitleyi, onların gelişim özelliklerini iyi tanımalı. İlköğretim öğrencileri çok hareketli ve sınıf hakimiyetini sağlamak biraz zor, onların dikkatini çekecek şekilde konuya giriş yapmak ve öğrencilere isimleri ile hitap etmenin etkili olduğunu gözlemledim.
2. Deneysel çalışma öncesinde uyguladığım ön testlerin hepsini bir derste yaptım. Öğrenciler çok sıkıldılar ve soruların bazılarını okumadan cevap verdiklerini gözlemledim. Her bir testi farklı zamanda yapmanın daha doğru olduğunu düşünüyorum.
3. Uygulama yapacak arkadaşlar lütfen uygulamanızı yapmak için yıl sonunu tercih etmeyin, okulun son günlerinde öğrencilerin çoğu okula gelmiyorlar.
4. Uygulama yapmadan önce il milli eğitim müdürlüklerinden izin almak gerekiyor, benim izin alma sürem 3 ay kadar sürdü, o yüzden izinlerinizi uygulamadan en az bir dönem önce almanızı ve dilekçenizde uygulama sürenizi daha uzun bir tarih yazmanızı tavsiye ederim. Ayrıca sadece bir okulda uygulama yapacaksanız birden çok okulda yapmak için izin alın, herhangi bir sorun olursa alternatifleri değerlendirebilirsiniz.
5. Uygulama yapmadan önce mutlaka ders öğretmeni ile ondan önce okul idaresiyle tanışmanızı öneririm. Onlara çok ayrıntıya girmeden ne yapmak istediğinizi anlatın, uzun uzun anlatırsanız ayrıntılardan sıkılabilirler veya zihinlerinde farklı şeyler canlandırabilirler. Mümkün olduğu kadar kısa ve öz anlatımlar kullanın. Aynı şekilde öğrencilerle tanışırken de öncelikle vurgulamanız gereken konulardan bahsedin, ne yapacağınızı açık ve net bir şekilde belirtin. Öğrencilerin sıkılma süresi bizlerden çok daha kısa.
6. Sistem dinamiği yaklaşımını uygulamak için bir bilgisayar laboratuarına ihtiyacınız var. İlköğretim okullarında bilgi ve teknoloji sınıfları oluşturulmuş fakat bilgisayarların çoğu çalışmıyor. Uygulamadan önce mutlaka bilgisayar laboratuarlarını kontrol edin, idarecilerden yardım isteyin, bunu uygulamadan birkaç hafta önce yapın, uzun sürebilir. Bazen bilgisayarları kendi çabanızla düzenlemeniz gerekebilir, hazırlıklı olun.
7. Sistem dinamiği uygulamaları için sadece bilgisayarların çalışması yeterli değildir. Aynı zamanda STELLA programını da bilgisayarlara yüklemeniz gerekir. Her bir bilgisayara yükledikten sonra tek tek çalışıp çalışmadığını kontrol edin.
8. Uygulama öncesinde öğrencilerin STELLA programı ile tanışması iyi olur, çok zor bir program olmadığı için öğrenciler çok kısa bir sürede öğreniyorlar, merak etmeyin.

Ön uygulama dersleri ön testlerin uygulamasıyla başladıktan sonra tanıtım dersi, sarmal yayları tanıma, sarmal yaylarda iş&enerji, enerji korunumu dersleri, son testler ve görüşmelerle sona erdi.

Tutum ölçeği geliştirme

Tutum bir bireye atfedilen ve onun bir psikolojik obje ile ilgili düşünce, duygu ve davranışlarını düzenli bir biçimde oluşturan bir eğilimdir (Smith, 1968).

Tutum gözlenebilen bir davranış değil, davranışa hazırlayıcı bir eylemdir. Öyleyse bireyler ilk önce, o tutum objesi hakkında bazı bilgiler edinirler. Sonra onu duygusal bir tepki olarak ifade eder. En sonunda da onu davranışa dönüştürür. Sahip olduğu bilgileri, davranışa dönüştürme aşaması boyunca çevreden gelen tepkilere de cevaplar verir (Kağıtçıbaşı, 1988).

Aslında bir bireyin bir konu hakkındaki tutumunu öğrenmek çok zordur, özellikle bunu tutum ölçekleri ile yapmak. Tutum ölçeği geliştirmek çok uğraş gerektiren bir iştir. Daha önce yüksek lisans tezimde fizik laboratuarına yönelik bir tutum ölçeği geliştirmiştim. Ölçeği geliştirme aşaması yaklaşık 6 ay sürmüştü. Ölçeğin istatistiksel analizlerini yaptığımda sonuçlar oldukça iyiydi. Ölçeğin Cronbach- Alfa iç tutarlık katsayısı α = 0, 8930, Cronbach- Alfa iç tutarlık katsayısı α = 0, 8930; KMO (Kaiser- Meyer- Olkin) değeri 0.854, Barlet Testi değeri 3386,707 olarak bulundu. Faktör analizi sonucunda ölçeğin tek faktörlü olduğu sonucuna varıldı. Sonuçlara bakıldığında oldukça güvenilir ve geçerli bir ölçek geliştirildi. Ölçek hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen aşağıdaki linki tıklayınız.

Fizik laboratuarı tutum ölçeği

Tutum ölçekleri ile ilgili bazı yeni düşüncelerimi denemek istedim ve doktora tezimde yeni bir tutum ölçeği geliştirmeyi planladım. Bu ölçeğin mevcut tutum ölçeklerine göre bazı faklılıkları vardı. Bu farklılıklar:

• Tutum maddelerinde genel ifadelerin yanı sıra özel örnekler ve örnek olaylar ile öğrencilerin hareket ve kuvvet konusuna yönelik tutumları ölçülmek istendi.

AMAÇ: Geliştirilen tutum ölçekleri incelendiğinde, genellikle genel yargılardan bahsedilmektedir. Mesela;"Fizik konularını severim" ifadesi çok geneldir. Fizikle ilgili pek çok konu vardır, tutum maddesinde bunlardan hangileri bahsedilmektedir. Öğrenci fizikle ilgili her konuyu sevmeyebilir veya seviyorum deyip aslında sevmeyebilir. Bu tutum maddesi ile öğrencinin gerçekteki duygularını anlamak zordur. Bunun yerine daha özelleşmiş bir tutum maddesi hazırlanabilir. Mesela; "Hareketimi sınırlayan nedenleri merak ederim (Mesela; bir cismi nasıl daha kolay kaldırabilirim? Nasıl daha hızlı koşabilirim?)." burada genel bir ifade bir örnekle açıklanmıştır. Burada da aslında yarı genel bir tutum maddesi örneği verildi. "Muzaffer bey, evinin çatısını yeniletmek istiyor. Bunun için eski kiremitlerin aşağı, yenilerinin ise yukarı çıkarılması gerekmektedir. Bunun için kaldıraç, palanga ve eğik düzlem gibi araçlar kullanarak bir düzenek kurmasına yardım etmek hoşuma gider." gibi bir tutum maddesinde örnek bir durum verilerek, öğrencinin bu durum karşısında nasıl davranacağı öğrenilmek istenmektedir. Bu tutum maddesi ile öğrencinin vereceği cevaplar daha gerçekçi olacaktır. Bu tutum maddesine öğrenci olumlu cevap verirse, öğrenci fizikle ilgili öğrendiği konuları günlük hayatta uygulamaya meyillidir, olumsuz bir cevap verirse öğrenci ya bu olayda fizik kurallarını uygulayabileceğini bilemiyordur, ya da bu konu ile ilgili fikir yürütmek istemiyordur ya da bunun başka sebepleri vardır. Aslında tutum, gözlenebilen bir davranış değil, davranışa hazırlayıcı bir eğilimdir. Yani tutum gözle görülmez, fakat gözle görülebilen bazı davranışlara yol açtığından bu davranışların gözlenmesi bu tutumun var olduğu öne sürülebilir. Bu sebeple bu çalışmanın amacı, öğrencilerin hareket ve kuvvet konusuna yönelik tutumlarını öğrenmek ve bu tutumları davranışa dönüştürüp dönüştüremediklerini tespit etmek.

SONUÇ: Hareket ve kuvvet tutum ölçeği ilköğretim 6.7. ve 8. sınıfta öğrenim gören 250 öğrenciye uygulandı. Ölçme hatalarını en aza indirmek için öğrencilerin cevaplarını optik cevap kağıtlarına işaretlemeleri istendi ve optik okuyucudan elde edilen veriler değerlendirildi. Tutum maddeleri örnekler verilerek oluşturulduğunda beklenilmeyen sonuçlar elde edildi. Öğrencilerin verdikleri cevapların istatistiksel analizleri, geçerlik- güvenirlik çalışmaları yapıldığında bazı tutum maddelerinin tek bir tutumu değil birden fazla tutumu ölçtüğü tespit edildi. Faktör analizi yapıldığında faktör yüklerine göre bir sınıflandırma yapmak istendiğinde bazı tutum maddeleri ile bu faktör yükleri arasında bir ilişki olmadığı gözlendi. “Araba ile yolculuk yaparken arabanın ne kadar sürede ne kadar yol aldığını zihnimde hesaplamak hoşuma gider” tutum maddesini inceleyelim. Burada öğrencilerin günlük hayatta alınan yolu hesaplaması ile bu konuya yönelik olumlu bir tutum içinde olmaları arasındaki ilişkiyi belirlemek amaçlanmıştır. Ama tutum maddesi dikkatlice incelendiğinde; öğrencilerin arabalara merakı, arabayla yolculuk yapmaktan hoşlanmak, zihinden hesap yapabilme becerisi gibi birden fazla tutum aynı anda ölçüldüğünden öğrencinin hangi ölçüte göre cevap verdiğini kestirmek zordur.

• Geliştirilen tutum ölçeklerinde, [Geban ve arkadaşları (1994) fene yönlik tutum ölçeği, Selvi (1996) fene yönelik tutum ölçeği, Kocabaş, (1997), Temel Eğitim II. Kademe Öğrencileri İçin Müziğe İlişkin Tutum Ölçeği, Duatepe ve Çilesiz (1999) matematik tutum ölçeği, Budak (2001) kimya laboratuarına karşı tutum ölçeği, Ekici (2002), Biyoloji Öğretmenlerinin Laboratuvarı Dersine Yönelik Tutum Ölçeği, Şimşek (2002), Kimya Eğitimine Yönelik Bir Tutum Ölçeği, Nuhoğlu (2004) fizik laboratuarı tutum ölçeği, Bilgin, Özarslan ve Bahar (2006) fen bilgisi dersine karşı tutum ölçeği] genellikle bir derse yönelik tutumlar ölçülmek istenmiştir. Tutum maddelerinde genel ifadelerin yanısıra özel örnekler ve örnek olaylar ile öğrencilerin hareket ve kuvvet konusuna yönelik tutumları öğrenilmek istendi.

AMAÇ: Araştırmacıların büyük bir çoğunluğu ilköğretim öğrencilerinin veya öğretmen adaylarının o derse karşı tutumlarını değerlendirmiş ya da tutumların öğrenci başarısı ile ilişkisini incelemişlerdir. Hareket ve kuvvet tutum ölçeğinde ise öğrencilerin ilköğretim fen ve teknoloji dersi kapsamında olan hareket ve kuvvet konusundaki tutumlarını inceleyerek daha özelleşmiş bir konuya odaklanılmaktadır.

SONUÇ: Hareket ve kuvvet tutum ölçeğinde fen ve teknoloji kapsamında yer alan kavramlar ve örnekler yer almaktadır, diğer ölçeklere göre daha özelleşmiş bir ölçektir. Ama ölçek özelleştikçe ve örnek olaylarla anlatıldıkça asıl ölçülmek istenen tutum yerine onun da içinde olduğu alt tutumlar işin içine girmektedir bu yüzden tutum ölçeği birden fazla faktör içermektedir. Tutum ölçeklerinden beklenen tek bir tutumu ölçebilme yeteneğidir, o yüzden bu ölçek bu haliyle birden fazla tutumu ölçtüğü için tekrar gözden geçirilmelidir.

Burada yazılan bilgiler benim gözlem sonuçlarımdır. Şimdi ölçeği yeniden gözden geçirip düzenlemeler yaparak istatiksel analizlerini yapacağım. Sonuçları yine sizlerle paylaşmak ümidiyle...

Sistem dinamiği terimi ile ilk tanışma

Sistem dinamiği yaklaşımının fen ve teknoloji öğretiminde kullanılmasına yönelik bir doktora tezi hazırlıyorum. Neden bu konuyu seçtim?

- Yüksek lisansa başladığımız ilk gün bir hocamız bize ilerde kendinizi nasıl ve nerede görmek istiyorsunuz, ilerideki hedefleriniz nedir diye bir soru sormuştu. O zaman benim cevabım, farklı öğretim yöntemleri üzerinde çalışmak ve kendime özgü yeni bir öğretim yöntemi oluşturmak olmuştu. Biraz idealist bir yaklaşımdı. Yüksek lisans tezimde öğrenme döngüsünün fizik laboratuarlarında öğretmen adaylarının tutumlarına ve akademik başarılarına etkisi olup olmadığını araştıran deneysel bir çalışma yaptım. Sonuçlar olumlu çıktı, başarılı bir çalışmaydı. Öğretim yöntemlerinin öğrenme ve öğretme ortamlarında çok önemli olduğunu fark ettim ve şimdi doktora tezimde de yeni bir öğretim yöntemi olan sistem dinamiği üzerinde çalışmaya karar verdim.

- Sistem dinamiği terimini ilk duyduğumda zihnimde açıkçası çok fazla birşey canlanmamıştı. Sistemlerin zamanla değişmesi ile ilgili olduğunu düşünmüştüm. Peki sistemler zamanla nasıl değişecekti ve ben bununla ilgili nasıl bir çalışma yapacaktım, sürekli bunu düşünüyordum. Eşim Mert endüstri mühendisliğinde bu dersi almıştı ve çok yararlı bir uygulama olduğunu söylüyordu sürekli. İlk başlarda bana kısaca sistem dinamiğini anlatmaya çalışıyordu ama ilk defa duyduğum ve çok yabancısı olduğum bir konu olduğu için zihnimde tam olarak canlandıramıyordum. İnternetten araştırmalar yaptım. Tarihsel gelişimini, eğitim alanındaki uygulamalarını okudukça bazı şeyler zamanla daha da netleşiyordu. Sonra STELLA (sistem dinamiği yazılım programı) programı ile tanıştım. Kullanımı oldukça basit bir programdı. Sistem dinamiğinin gerçekten öğrenciler için çok faydalı olacağını düşünerek ilköğretim öğrencileri ile deneysel bir çalışma yapmaya karar verdim. Durumu tez danışmanım ile görüştüm, bir kaç hafta süren görüşmelerimizden sonra danışman hocam da onay verdi.

- 2005 temmuz ayında ilk makaleleri okumaya başladım, yaklaşık 2 yıldır bu konu üzerinde çalışıyorum.

Neden Sistem Dinamiği?

Sistem Dinamiğinin öğrencilere kazandıracağı becerileri maddeler halinde açıklayabiliriz:

1. Sistem dinamiği yaklaşımı kullanılarak mikro dünya (microworld) olarak adlandırılan simülasyon ortamları oluşturulur. Simülasyon ortamları öğrencilere:
- gerçek dünyanın modeli üzerinde deney yapma,
- tekrar tekrar uygulanabilme,
- farklı koşullarda dinamiklerin nasıl ortaya çıktığını yasayarak öğrenme fırsatı sağlar.

2. Farklı dinamik kalıpların mekanizmasını ortaya koyar. Farklı dinamik kalıplar öğrencilere:
- farklı dinamik davranışları betimleme,
- farklı dinamik davranışlar göstermesinin sebeplerini araştırma
- farklı dinamiklerin nasıl ortaya çıktığını, sebep sonuç ve stok-akış şemalarını kullanarak keşif yapmalarına olanak verir.

3. Fen bilgisi konularını basit kavram yanılgıları veya bilgi eksiklerini ortaya çıkararak ve olayların niçin olduğu şekilde gerçekleştiğini anlamaya yardımcı olarak, daha derin ve kapsayıcı bir şekilde kavranmasını sağlar.

4. Olayların sebeplerine odaklanma ve karmaşık sistemlerin altında çok sayıda sebep-sonuç ilişkisinin yattığını, bu ilişkilerin yüzeysel kalıplarla çözülemeyeceğini anlamayı sağlar. Bu da öğrencilere fen ve teknoloji derslerinde daha derin ve ilgili bir tavır geliştirme ve fen bilgisi derslerine karşı yüksek motivasyon ve merak seviyesine ulaşma noktasında destek sağlar.

5. Genel bir problem tanımlama ve çözme yaklaşımı olduğu için öğrencilere bir bilim adamı disiplini ve duyarlılığı edinme, sadece kendilerine sorulan soruları yanıtlayan pasif bir tavırdan ziyade, çevresini gözlemleme, yeni problemleri keşfetme ve bu problemleri bilimsel bir yaklaşımla modelleyip inceleme becerilerine sahip olabilme yeteneği kazandırmada yardımcı olur.

6. Problem oluşturma becerisi ile, verilen bir problemi yanıtlamaktan daha derin bir bakış akışı kazandırır Meselelere eleştirel bakış açısıyla yaklaşmak ve sorulmamış olan soruları ortaya çıkarabilme, tek bir doğrunun olmadığını, farklı koşullarda, farklı kişilerde, farklı zamanlarda farklı doğruların olabileceğinin farkında olma becerisi kazandırır.

Fen ve Teknoloji Öğretiminde Sistem Dinamiği

Sistem dinamiği yaklaşımı, eğitim dışı alanlarda uzun süreden beri uygulanmaktadır. 1970’li yıllarda yapılan Roma (Meadows ve arkadaşları, 1972; Forrester, 1973) çalışması, kamuoyuna en çok yansıyan sistem dinamiği çalışmasıdır. Bu çalışma, önlem alınmazsa, dünyadaki doğal dengenin 2000 yılına kadar önemli ölçüde bozulacağını göstermiştir. Bu çalışmanın sonrasında uzun tartışmalar oluşmuş ancak 1980’li yıllarda tespit edilen ozon deliğiyle ilgili çalışma dünya kamuoyu ve siyasi yöneticiler tarafından acil önlem almak üzere dikkate alınmıştır. Bu önlemlerin sonucunda, ozon tabakasına zarar veren gazlar, sera etkisine sebep olan gazlar ve diğer çevre problemleri konularında tüm dünya ülkelerinin katıldığı ortak kararlar uygulanmaya başlamıştır.

Roma çalışmasına benzer sistem dinamiği araştırmaları, işletme yönetimi ve ekonomi sahalarında da önemli değişikliklere sebep olmuştur. Bunlardan esinlenen sistem dinamiği üzerinde çalışan araştırmacılar, bu yaklaşımı eğitim alanında uygulayarak, eğitim kalitesini artırmayı hedeflemişlerdir. Sistem dinamiğine dayalı ilk eğitim bilimi çalışmaları (Forrester, 1996), 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.

Öğrencilerin derslere ilgisindeki ve dersleri anlama seviyesindeki artış, sistem dinamiği uygulayıcılarının bu yaklaşımın kısa bir sürede ABD’de genel eğitim sistemine gireceği yönünde bir beklenti oluşturmuştur. Ancak aradan geçen zamanda, sistem dinamiği yaklaşımının uygulamalarının az sayıdaki okulla sınırlı kaldığı gözlenmiştir (Forrester, 1996). Bunun sebepleriyle ilgili çeşitli görüşler vardır. Bunlar arasında en önemli sebepler şunlardır: Sistem dinamiği yaklaşımının ilköğretime uygulanmasında, öğrenmeyi destekleyici pedagojik yöntemlerle desteklenmiş ders planları ve uygulamaları geliştirmeye odaklanılmamıştır. Uygulayıcı öğretmenler, sistem dinamiğinin kurallarına odaklanırken, uygulamaya yönelik pratik ilkeleri ihmal etmişlerdir (Forrester, 1996; Lyneis, 2000). Bu yüzden sistem dinamiği yaklaşımının okullarda pratik bir şekilde uygulanmasına yönelik sistem dinamiği tabanlı müfredat projeleri (Stacin, Cc-Stadus, Cc-Sustain, Science Ware) geliştirildi. Bu projeler ile öğretmenlerin sınıfta sistem dinamiğini uygulamaları için yeni fikirler ve pek çok yararlı modeller sağlandı. Bu çalışma ile sistem dinamiği tabanlı müfredat projeleri incelenerek, sistem dinamiğinin ülkemizdeki okullarda uygulanabilmesine yönelik öneriler getirildi.

Sistem dinamiği yaklaşımı kullanılarak mikro dünya (microworld) olarak adlandırılan simülasyon ortamları oluşturulur. Bu ortamı kullanan öğrenciler, gerçek dünyanın yerine bu model üzerinde deneyler yaparlar. Bu deneyler, bilgisayar kullanılarak yapıldığından, çok sayıda alternatif üzerinde çok çeşitli parametreler kullanılarak tekrar tekrar uygulanabilir. Böylece öğrenci, farklı koşullarda, sistem dinamiği yaklaşımının nasıl işlediğini yaşayarak öğrenir. Öğrenci başka türlü görme imkanı bulamayacağı deneyleri bu mikro dünya ortamında gözlemleyebilir. Simülasyon ortamlarında deneyler, Dynano, Powersim (1999), Vensim (1999), STELLA (2000), ithink (2000), Extend (2000) gibi çeşitli bilgisayar yazılım programları vasıtasıyla yapılır (Martin, 1997; Alessi, 2000). İlköğretim öğrencileri için genellikle STELLA (System Thinking Educational Learning Laboratory with Animation) programı önerilir (Brown, 1992; Forrester, 1996). STELLA, sistemdeki değişkenlerin nicel etkileşimlerini gözlemlemeyi, sistemin çatısını ve grafiksel arayüzünü kolay anlamayı sağlayan, stok, akış, dönüştürücü ve bağlayıcı bloklarından oluşan bir bilgisayar simülasyon programıdır (Martin, 1997).

Sistem dinamiği yaklaşımı, öğrencilerin olayların sebeplerine odaklanmalarını ve karmaşık sistemlerin altında çok sayıda sebep-sonuç ilişkisinin yattığını, bu ilişkilerin yüzeysel olarak çözülemeyeceğini anlamasını sağlar. Bu anlayış, öğrencilerin fen ve teknoloji derslerinde daha derin ve ilgili bir tavır geliştirmesine sebep olur. Öğrenciler, fen ve teknoloji derslerine karşı yüksek bir motivasyon ve merak seviyesine ulaşırlar.

Sistem dinamiği yaklaşımı, genel bir problem tanımlama ve çözme yaklaşımıdır (Forrester, 1961, 1987; Sterman, 2000). Bu yaklaşımın uygulandığı sınıflardaki öğrenciler, hayatları boyunca bu problem tanımlama ve çözme aracını kullanabileceklerdir. Bu yaklaşım, öğrencilerin bir bilim adamı disiplini ve duyarlılığı edinmelerine yardımcı olur. Böylece öğrenciler, geleneksel öğretim yöntemlerindeki gibi sadece kendilerine sorulan soruları yanıtlayan pasif bir tavırdan ziyade, çevresini gözlemleme, yeni problemleri keşfetme ve bu problemleri bilimsel bir yaklaşımla modelleyip inceleme becerilerine sahip olabilirler (Forrester, 1992, 1996).

Kuşkusuz, eğitimin amacı tek başına belirli dersleri öğrenciye öğretmenin ötesindedir. Öğrencinin sadece sorulan soruları yanıtlayabilmesi, eğitim sisteminin amaçlarına ulaşmak için yeterli değildir. Eğitim sistemi, öğrencilerin problemleri yanıtlamak kadar oluşturabilmesini de hedefler. Problem oluşturmak, verilen bir problemi yanıtlamaktan daha derin bir bakış gerektirir. Problem oluşturmak için, çevreyi gözlemleyebilmek gerekir. Meselelere eleştirel bakış açısıyla yaklaşmak ve sorulmamış olan soruları ortaya çıkarabilmek gerekir. Bu gerekli bir bakış açısıdır ve dünyaya farklı açılardan görme becerisi sağlar. Bu bakış açısını kişisel bir beceri olarak geliştirmiş ve kazanmış kişiler, daha hoşgörülü, esnek, uyumlu, üretici ve yararlı olurlar. Çünkü öğrenciler çoğu konuda tek bir doğrunun olmadığını, farklı koşullarda, farklı zamanlarda farklı doğruların olabileceğinin farkına varabilirler. Bu şekilde yetişen insanlar çevrelerindeki topluluklar için daha yüksek değer üretir, çünkü gizli kalmış sorunları ortaya çıkarırlar ve onları çözmeye yönelik etkin öneriler getirebilirler.

Sistem dinamiği yaklaşımı, fen ve teknoloji derslerinin daha iyi öğretilmesini hedeflediği gibi, bu kişisel becerilere sahip bireylerin yetiştirilmesini de hedefler. Sistem düşüncesini kişisel bir beceri haline getirmiş insanlar, karmaşık sistemleri kısa yoldan, kestirme çözümlerle yönlendiremeyeceklerini bilirler. Bu çok önemli bir durumdur. Çünkü karmaşık sosyo-ekonomik sistemlerde kestirme çözümler hemen hemen her zaman, hedeflenenin tam tersi yönde sonuçlara sebep olur (Meadows, 1997).

Sistem düşüncesine sahip kişiler, aynı zamanda bir sistemin uygulaması sonunda meydana gelebilecek muhtemel senaryolara karşı daha hazırlıklıdırlar. Çünkü mikro dünyada deneyler yapmaya alışmışlardır. Mikro dünyada yaşadıkları, gerçek hayatta aynen başlarına gelmez. Zaten bu çalışmaların amacı, gerçek dünyayı aynen yaşamak değildir. Bu çalışmaların amacı, olası senaryolara karşı kişiyi hazırlamaktır. Böylece kişi, bu senaryolardan herhangi biri gerçekleştiğinde, bunu ilk bilgilerden teşhis edebilir.

Fen ve Teknoloji Öğretiminde Öğrenme Döngüsü

Sürekli değişim ve gelişim içinde bulunan dünya, yeniliklerin ve gelişmelerin farkında olan, bu gelişmelere kendisinin nasıl katkı sağlayacağını düşünen ve bunu uygulamaya geçirebilen bireylere ihtiyaç duymaktadır. Günümüzde bireylerden, bilgi tüketmekten çok bilgi üretmeleri beklenmektedir. Çağdaş dünyanın kabul ettiği birey, bilgiyi yorumlayan, sorgulayan ve zamanı gelince kullanabilenlerdir.

Eğitimin yeni hedefi; bilgiyi nasıl ve nerede kullanacağını bilen, kendi öğrenme yöntemlerini tanıyıp etkili bir biçimde kullanan ve yeni bilgiler üretmede önceki bilgilerinden yararlanan bir insan modeli yaratmaktır (Abbott, 1999).

Geleneksel öğretim yöntemleri, öğrenciye bilgiyi doğrudan doğruya aktarmacı bir yol izler. Bu da öğrencileri aktarılan bilgiyi ezberlemeye yöneltir. Ayrıca geleneksel yöntemler, öğretilen konularla ilgili öğrencinin düşüncelerini, ilgi ve yeteneklerini göz ardı eder. Öğrenciyi tanımayı, onun ihtiyaçlarına cevap vermeyi dikkate almaz (Küçükahmet, 2004).

Oysa;

‘Çocuk doğduğu andan itibaren çevresinde olan değişimleri fark eder ve kendince açıklamalar yapar. Çocuklar “ ne oldu?, nasıl oldu?, niçin oldu?” bilmek isterler ve çevreleriyle ilgili merakları vardır. Uçurtma nasıl uçuyor, gemiler nasıl yüzüyor, gökkuşağı nasıl meydana geliyor, uzayda insan nasıl yürüyor öğrenmek isterler. Oyuncakları söker, onların nasıl çalıştığını araştırır, anlamaya çalışırlar ve çalışırken saatler geçirirler, incelemekten araştırmaktan yorulmazlar. Bir konuyu öğrendikçe o konuyla ilgili yeni sorular sorarlar’ (Gürdal, 1992).

Çocukluktan başlayarak gelen fene karşı merak, fen konularının öğrencilere bilimsel bilgiyi günlük hayattaki yaşantısında uygulamasına fırsat vermek ve öğrendiklerini zihninde yapılandırarak daha kalıcı bir öğrenmeye zemin hazırlayarak etkili bir yöntemle öğretilmesi gereksinimini doğurmuştur. Bunu temel alan bir öğretme yöntemi olan “Öğrenme Döngüsü Modeli”’nin fen derslerinde özellikle laboratuar çalışmalarında uygulanması etkili bir öğrenme gerçekleştirmek için öğrencilere faydalı olacaktır.

Piaget’in öğrenme kuramına dayanan yöntemlerden biri olan Öğrenme Döngüsü Modeli (L3) “araştırma”, “kavramları tanımlama” ve “kavramları uygulama” olmak üzere üç aşamadan oluşmaktadır. Öğrenme halkasının bu üç aşaması, Piaget (1970)’in öğrenme teorisindeki, özümleme (asimilasyon), yerleştirme (accomodation) ve uyum sağlama (adaptation) aşamalarına karşılık gelir.

“Araştırma” aşamasında, öğrenciler ihtiyacı olan bilgiyi oluşturmak için meraklı bir şekilde araştırma yaparlar ve araştırma boyunca topladıkları bilgilerle, kavramları inceleme ve incelenenleri yapmaya çalışmakla uğraşırlar (Abraham ve Renner, 1986). Bu aşama Piaget’in özümleme aşamasına karşılık gelir.

“Kavramların tanımlanması” aşamasında, öğrenciler, araştırma aşaması boyunca topladıkları bilgileri paylaşır ve tartışırlar. Öğrenciler araştırma aşamasında topladıkları bilgilerle problemin kökenini, yeni kavramlara neden ihtiyaç olduğunu öğrenirler ve deneyim sahibi olurlar (Marek, Eubanks ve Gallaher, 1990). Bu aşama Piaget’in yerleştirme aşamasına karşılıktır.

“Kavramları uygulama” aşamasında ise, öğrenci öğrendiği kavramları yeni durumlara uygular, günlük tecrübeler kullanılarak öğrencilerin anlama ve hatırda kalma sürelerini uzatmalarına yardımcı olunur (Marek ve Cavallo, 1997, Akt: Scolavino, 2002). Bu aşama Piaget’in uyarlama aşamasına karşılık gelmektedir.

Atkins ve Karplus’un 1960’lı yılların başında Fen Öğretim Programı çalışmalarını geliştirirken oluşturdukları öğrenme döngüsü (learning cycle), yıllar boyunca fen bilgisi öğretiminin uygulamalarında yer almıştır. Öğrenme döngüsü modeli ile ilgili yapılan çalışmalar değerlendirildiğinde; çalışmaların özellikle fen bilimleri ve matematik alanlarında yoğunlaştığı görülmektedir. Sosyal bilimlerde yapılan çalışmalar daha azdır. Burada özellikle fizikle ilgili yapılan bazı çalışmalar yer almaktadır. Bu çalışmalar; Stephan, Dyche ve Beiswenger (1988) yüzme batma; Klindienst (1993) Elektrik; Saunders ve Stringham (1998) yalıtkanlar; Beisenherz, Dantonio & Richardson (2001) Bernoulli prensipleri; Nuhoğlu (2004), elektrik ve manyetizma, şeklinde özetlenebilir.

Yapılan bu araştırmalar, “Öğrenme Döngüsü Modeli’nin; aşağıdaki özelliklerini vurgulamaktadır.

Öğrenme Döngüsü;

* Öğretmen adaylarının araştırma, keşfetme, sorgulama ve yaratıcı düşünme becerilerini geliştirmelerine fırsat tanır.

* Öğretmen adaylarının araştırma ve sorgulama yoluyla, yeni kavramları zihninde önceden yer edinen bilgilerle bağdaştırıp yeni durumlara uygulamasını sağlar.

* Öğretmen adaylarının fen kavramlarını anlamlandırma ve zihinlerinde yapılandırmaları için çevrelerine meraklı gözlerle bakarak, çevresinde gerçekleşen olayları fen kavramlarıyla ilişkilendirmeye ve bunu da sınıf ortamına taşımayı öğretir.

Özetlemek gerekirse; Öğrenme Döngüsü fen kavramlarını zihinlerinde yapılandırmak suretiyle, hayata aktarma noktasında araştırma, keşfetme ve sorgulamayı içeren kalıcı ve aktif bir öğrenme ortamı sağlar.