KAVRAMLAR, KAVRAMSAL SİSTEMLER VE KAVRAM HARİTALARI 4.1 Giriş Kavramlar bilgilerin yapı taşlarını, kavramlar arası ilişkiler de bilimsel ilkeleri oluşturur. İnsanlar çocukluktan başlayarak düşüncenin birimleri olan kavramları ve onların adları olan sözcükleri öğrenirler; kavramları sınıflar, aralarındaki ilişkileri bulurlar, böylece bilgilerine anlam kazandırır, yeniden düzenlerler, hatta yeni kavramlar ve yeni bilgiler üretirler. İnsan zihnindeki bu öğrenme ve yeniden yapılanma süreci her yaşta sürüp gider. Kavramların bilimdeki ve insan bilgilerindeki yerini anlamak, kavram öğrenme/öğretme yollarını bilmek öğretmene çok değerli bilgi ve beceriler kazandırır. Bu ünitede kavram geliştirme süreçleri, kavramların sınıflandırılması, kavramların aşamalılığı, kavramlar arası ilişkiler, kavramsal sistemler, kavram öğretimi ile kavram ağları, anlam çözümleme tabloları ve kavram haritaları üzerinde durulacaktır. 4.1.1 Amaçlar Bu ünitenin sonunda öğretmen adayları: * Kavramların ve kavramlar arası ilişkilerin bilimdeki yerini anlar. * Kavram geliştirmedeki başlıca zihin süreçlerini anlar. * Kavram öğretme ve öğrenmedeki başlıca yaklaşımları anlar. * Orta dereceli okul fen bilimleri konularında a Kavramları sınıflayıp aşamalı olarak düzenler. b Kavramlar arası ilişkileri çözümleyip bilimsel genelleme ve ilkeleri belirler. * Orta dereceli okul fen bilimleri konularında : a Anlam çözümleme tabloları, b Kavram ağları, ve c Kavram haritaları hazırlama ve öğretimde kullanma becerisi geliştirir. 4.2 Kavramlar Kavramlar eşyaları, olayları, insanları ve düşünceleri benzerliklerine göre gruplandırdığımızda gruplara verdiğimiz adlardır. Deneyimlerimiz sonucunda iki veya daha fazla varlığı ortak özelliklerine göre bir arada gruplayıp diğer varlıklardan ayırt ederiz. Bu grup zihnimizde bir düşünce birimi olarak yer eder. Bu düşünce birimini ifade etmekte kullandığımız sözcük (veya sözcükler) bir kavramdır. Kavramlar somut eşya, olaylar veya varlıklar değil, onları belirli gruplar altında topladığımızda ulaştığımız soyut düşünce birimleridir. Kavramlar gerçek dünyada değil, düşüncelerimizde vardır. Gerçek dünyada kavramların ancak örnekleri bulunabilir. Deneyler sonucunda varlıklar ortak özelliklerine göre gruplanmış olmasaydı, birbirinden ayırt edilmemiş ve birbiriyle ilişkileri kurulmamış binlerce izlenim karşısında kalınırdı. Bu durum zihinsel bir karmaşa oluşturur, sistemli bir bilgi olmazdı. Hayvanları düşünelim, teker teker yüzlercesiyle karşılaşmış olunabilir. Uçan hayvanları diğerlerinden ayırt ederek kuş kavramına ulaşılır, böylece kuş sözcüğü zihnimizde anlam kazanır. Kuşların ortak özelliği uçmaları mıdır? Yarasa uçar fakat kuş olarak sınıflanmamıştır. Penguen, devekuşu uçmayan kuşlardır. Hemen hemen bütün kavramların istisnaları vardır. Öyleyse kuş kavramı gerçek dünyadaki tüm kuşları değil, istisnaların dışarıda bırakıldığı kategoriyi ifade eder. Kuş kavramının gerçek dünyadaki örneği, istisnalar değil, tipik kuşlar olur. Kavramlar, temsil ettikleri en iyi örneklerle (prototip) öğrenilir. 4.2.1 Kavram geliştirme süreçleri Kavramların geliştirilmesinde kişinin kullandığı önemli zihin süreçlerinden biri genelleme sürecidir. Kişi kavramlarını çoğu halde sınırlı sayıda gözlem ve deneyimlerden genellemelere giderek geliştirir. Aynı şekilde önceden tasarlanmış deneylerden bir takım sonuçlar çıkararak bir genel ilkeye varmak da genellemedir. Çocuk bir tek kuş görmüş olsaydı, kuş kavramını geliştiremezdi. Fakat çocuk birçok kuşu gözledikten sonra onların ortak özellikleri olan tüylü olmak, uçmak, yumurtlayarak üremek gibi niteliklerden genellemeye varırsa zihninde kuş kavramı oluşur. Genelleme süreci aslında burada açıklandığı kadar basit değildir. Bir insanın genellemelerine etki eden birçok etken vardır. Bu bölümün kapsamı genelleme sürecinin ayrıntılarına inilmesine izin vermemektedir. Ancak, genellemelerin hatalı olabileceği de unutulmamalıdır. Kavram gelişiminde genelleme, ilgilendiğimiz varlıkları ortak özelliklerine göre bir kategoride (grupta, sınıfta) toplama ve kategoriye ad verme sürecidir. Bu süreçte ilgilendiğimiz varlıkların hepsine ulaşmamız mümkün değildir. Bir kategoriye dahil varlıkların ancak bir kısmı gözlenebilir, fakat kategorinin tümüne ilişkin bir genelleme yapılamaz. Kategoriye dahil olmayacak varlıkları da kategorideymiş gibi düşünmek önemli bir hata kaynağıdır. Bu tür hataya gereğinden fazla genelleme (overgeneralization) denir. Bu hatanın aksi de olabilir. Bu kategoriye dahil olması gereken bir varlığı dışarıya bırakmak da gereğinden az genelleme (undergeneralization) olur. Gereğinden fazla genelleme bir kavramın anlamının sınırının aşılmasına, gereğinden az genelleme ise anlamın daraltılmasına yol açar. Sıvı kavramını dikkate alalım. Çocuk sıvılarla ilgili deneyimlerini süt, çay, su, vb. gibi içilen örneklerle kazandıysa, şampuan onun için sıvı değildir. Bu, sıvı sayılması gereken bir örneği kategori dışı bırakmaktır; içilmeyen sıvılar olamayacağı gibi yanlış bir düşünceye götürür. Çocuk sıvıların akıcılık, bulunduğu kabın şeklini alma, vb. gibi özelliklerden hareket ederek çamur ve ince kum gibi varlıkları da bulundukları kabın şeklini aldıkları için sıvı sayarsa, gereğinden fazla genelleme hatasına düşmüş olur. Kavramların geliştirilmesinde önemli olan zihin süreçlerinden bir diğeri ayırım (discrimination) sürecidir. Psikologlar bu süreci birbirine benzer iki uyarıcıyı ayırt edip herbirine farklı tepkide bulunma diye tanımlarlar. Bu süreç genellemenin aksine, varlıkların ve olayların birbirine benzemeyen özelliklerini görebilmeye dayanır. Turunç, portakal, mandalina gibi meyvelerin ortak niteliklerinden genellemeyle turunçgil kavramına ulaşılır. Portakal ve mandalinanın birbirine benzerlikleri yanında, koku, renk, tad, büyüklük, şekil gibi özelliklerinin de ayrılıkları vardır. Mandalinalara özgü olup portakallara özgü olmayan özellikler görülebildiğinde, turunçgil meyvelerin bir grubu mandalinalar kategorisinde toplanır. Böylece zihnimizde geliştirdiğimiz kavram mandalina olur. Kavram geliştirmede ayırım süreci genelleme süreci kadar önemlidir. Ayırımları yapabilmek genelleme yapmak kadar kolay değildir. Ayırımlar kavramlarımızda netleşmeye ve bilgilerimizde kesinleşmeye götürür. Ayırımlara ulaşılmayan hallerde kavramlarımızın anlamı genel kalır, bazan da hatalı olur. Özel halleri inceleyerek onlardan genel hale gitme veya sınırlı sayıda deneyimden genelleme yoluyla sonuç çıkarma sürecine tümevarım (induction) denir. Deneysel bilgilerden genellemeye varma ilkesi daha sonra laboratuar kullanımı ile ilgili bölümde ele alınmıştır. Deneyimlerden tümevarım bir ilkenin öğrenilmesinde kullanıldığı gibi kavram geliştirmede de kullanılır. Kavram geliştirmede kullanılan diğer bir zihin işlemi tanımlamadır. Kavramlar zihnimizde var olan düşüncelerdir, terimler veya benzer sözcükler kavramlarımızın adlarıdır. Bir kavramı sözcüklerle anlatan önermeye o kavramın tanımı deriz. Aslında bilinmeyen bir kavramı tanımlama, onu bilinen diğer kavramlarla anlatma demektir. Tanımlar da hatalı olabilir. Bir tanım bir kavramı oluşturan kategorinin gerçek elemanlarından birini dışarıya bırakıyorsa kavramın anlamını daraltır. Penguenleri dışarıda bırakan kuş tanımı dar olduğu için hatalıdır. Yarasaları içine alan bir kuş tanımı ise kategoriye dahil olmaması gereken bir elemanı kapsadığı için hatalıdır. Bazı kavramların tanımlamayla geliştirilmesi kolaydır. Örneğin, dik üçgen kavramı kolayca tanımlanabilir. Çünkü bir üçgeni dik üçgen yapan nitelikler (tanımlayıcı nitelikler) ve dik üçgeni diğer üçgenden ayıran nitelikler (ayırıcı nitelikler) kesinlikle bellidir. Ne yazık ki birçok kavramda tanımlayıcı nitelikler ve ayırt edici nitelikler açıkça belirlenemez. Böyle hallerde tanımın kapsadığı kategorinin tüm elemanlarını değil, kavrama en çok uyan eleman tanımlanmaya çalışılır. Yukarıdaki kesimde belirtildiği gibi, kavramlar temsil ettikleri tipik veya en iyi (prototip) örneklerle tanımlanır. Tümdengelim (deduction) genel halden özel hallere inen bir düşünme sürecidir. Örneğin, asit-baz kavramını bu yaklaşımla nasıl kavratabilirsiniz, sorusunu düşünün ve çözüm önerisinde bulunun. Ayrıca, sıvıların ve katıların yoğunluklarını bu yaklaşımı kullanarak nasıl öğretebilirsiniz? Tartışın. Bu süreçte kavram önce sınıfta değişik yöntem ve tekniklerle verilir. Daha sonra laboratuar ortamında somut materyallerle bu kavramların ispatı yapılır. Laboratuarın fen bilimleri eğitiminde kullanımı ile ilgili ünitede bu konuda daha ayrıntılı bilgi verilmiştir. 4.2.2 Kavramların sınıflanması Yukarıdaki kesimden anlaşılacağı gibi, kavram geliştirme bir öğrenme biçimidir. Öğreniliş yollarına bakarak kavramlar üçe ayrılabilir. 1 Bazı kavramlar insanın dış dünyadan duyu organlarıyla aldığı izlenimler sonucunda oluşur. Siyah, aydınlık, küçük gibi sözcükler insanın dış dünya ile etkileşimi sonucunda anlam kazanır. Açlık, ağrı, vb. gibi bazı kavramlar ise, yine duyu organlarından gelen izlenimler yoluyla, insanın kendi içindeki uyarıcıları algılamasıyla öğrenilir. Bu tür kavramlara algılanan kavramlar (apprehended concepts) denir. 2 Dış dünyadaki varlıklarla ve olaylarla doğrudan doğruya etkileşime giren insan, eşya ve olayların gözlenebilir niteliklerini özetlemeye, açıklamaya onlara anlam vermeye çalışır. Bu yolla edinilen kavramlara betimlemeli kavramlar (descriptive concepts) denir. Dış dünyanın varlıkları ve olayları arasındaki ilişkileri açıklayan kavramlar da betimlemeli kavramlardır. Örneğin, daha hafif, önceden, tepesinde, sözcüklerinin anlamları eşya ve olayların niteliklerinin karşılaştırılmalarından çıkmıştır. 3 Bazı kavramlar insanın dış dünya ile doğrudan doğruya etkileşimiyle değil, zihin operasyonlarıyla öğrenilir. Örneğin, sıcaklık sözcüğü termometrenin gösterdiği derece diye anlaşılıyorsa, bu bir betimlemeli kavramdır. Fakat, sıcaklık moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçümüdür. tanımında sıcaklık kavramı, kuramsal bir düşünceden (kinetik teori) hareket edilerek kuramsal bir tanımla açıklandığı için kuramsal bir kavramdır. Birinci ve ikinci gruptaki kavramların anlamını kavramada kişinin dış dünya ile etkileşimi sırasında betimlemeli düşünme süreci ile ampirik bilgilerden tümevarım süreci işler. 4.2.3 Kavramların aşamalılığı Bilimde sınıflamanın önemi açıktır. Fen bilimlerinin hem konuları, hem de bir konu içinde kavramları ve ilkeleri aşamalı (hiyerarşik) bir düzenle sınıflanmıştır. Örneğin, birkaç çeşit gazın sabit basınçta hacim- sıcaklık ilişkisini inceleyerek Charles yasasına varılabilir. Aynı şekilde değişkenler değiştirilerek incelemeler yapmak suretiyle diğer gaz yasaları çıkarılabilir. Kavramlar arasındaki basamaklı sınıflamanın kavranması o alanın bilgilerinin öğrenilmesini kolaylaştırır. Öyleyse, her eğitim düzeyinde fen kavramları öğretilirken onların aşamalı sınıflanması da birlikte öğretilmelidir. Kavramların aşamalı düzeninin öğrenilmesi öğrencide sınıflama zihin sürecinin gelişmiş olmasını gerektirir. Öğrenciler bir üst sınıfın bazı alt sınıfları içerdiğini daha ilkokul çağının birinci döneminde kavrayabilirler. Fen bilimlerinin kavramları, bilimin kendi sınıflanışı içinde ve üst düzeylere çıkıldıkça karmaşıklaşan bir düzenle öğretilebilir. 4.2.4 Kavramlar arası ilişkiler Ağaç ve yaprak kavramlarını dikkate alarak aralarında nasıl bir ilişki olabileceğini düşününüz. Aklınıza gelen düşünceler Yapraklar ağacın parçalarıdır. Bazı ağaçlar yapraklarını döker. Yaprak ağacın besin yapma organıdır, gibi olabilir. Kavramlar arasında çoğu halde çeşitli düzeylerde ilişkiler vardır. İki kavram arasındaki ilişki, son örnekte olduğu gibi, bilimsel bir önerme olabilir. Besin yapma ifadesinden hareket edilerek fotosentez kavramına geçilebilir. Şimdi sıcaklık ve çözünürlük kavramlarını dikkate alarak aralarındaki ilişkiyi düşününüz. Şüphesiz, birbirinden farklı birkaç ilişki bulabilirsiniz, fakat önemli olan çözünürlüğün sıcaklıkla değiştiği düşüncesidir. Öğretmek istediğimiz kimyasal yasa, teori veya prensipleri oluşturan kavramları aralarındaki ilişkileri öğreterek daha kolay kavratabiliriz. Bunun için kavramlar arası ilişkiler kurmak öğretim sürecinde önemli bir yer tutar 4.3 Kavramsal sistemler Denenip doğrulanmış, doğruluğu kanıtlanmış ilkeler bazı doğa olaylarını açıklamaya yetmeyebilir. Açıklanamayan olayları açıklamak için henüz doğruluğu kanıtlanmamış önermeler (hipotezler) ileri sürmek gerekebilir. Bilim adamı bazan iki ayrı olayı açıklayan iki ilkeyi daha genel bir tek ilke altında toplamak ister. Böyle hallerde bilim adamları kapsamlı bir kuramsal model kurmaya çalışırlar. Model kurma genellikle üç basamakta gerçekleştirilir. Bilim adamı: 1 o alanda bilinen kavramlara ek olarak yeni kavramlar tanımlar; 2 bilinen kavramlar arası bağlantılara ek olarak yeni bağıntılar (sayıltılar) kurar ve doğru olduklarını varsayar, 3 kavramlardan ve kavramlar arası ilişkilerden matematiksel yöntemlerle veya mantıksal yorumlama ile yeni bağıntılar çıkarır . Böylece kurulan modelin kavramlarının ve bağıntılarının tümü kuramsaldır. Onun için bu tür modellere kuramsal yapı veya kuramsal sistem denir. Gaz basıncını, gazlarda hacim-basınç-sıcaklık ilişkilerini açıklamak için kurulmuş olan kinetik gaz kuramı, atomların yapısını açıklamak için kurulmuş olan Bohr atom modeli vb. kuramsal yapıların çok bilinen örnekleridir. Kuramsal sistemler doğa olaylarını birleştirici ve bir bütünlük içinde açıklayıcı oldukları için fen öğretiminde önemli yer tutar. 4.4 Düşünme ve etkinlik soruları Kavram öğretimine geçmeden önce aşağıdaki soruları tartışın. 1 Az sayıda deneyimle veya sınırlı bilgilerle tanım yapmak niçin güçtür? 2 Fen bilimlerindeki formüller (matematiksel bağıntılar) birer tanım mıdır? 3 Bazı kavramları sözel olarak tanımlamakta matematiksel bağıntılardan nasıl yararlanılabilir? 4 Isı kaynakları ve ısınma konusunu öğretmek için gerekli bulduğunuz kavramları listeleyip aşamalı olarak düzenleyin. 5 Fiziksel ve kimyasal değişme konusunu öğretmek için gerekli kavramları listeleyin. Herbir kavramın değişme ile ilişkisini belirleyin. 6 Asit-baz kavramını öğretmede kullanabileceğiniz güncel örnekleri ve nasıl kullanabileceğinizi belirtin. 4.5 Kavram öğretimi Yukarıda belirtildiği gibi kavramlar somut değil soyut düşüncelerdir; dış dünyada değil insanın düşünce sisteminde yer alırlar. Öyleyse, kavram öğretimi, bazı kavramların öğrencinin zihninde oluşmasını sağlamak amacıyla yapılır. Son zamanlarda kimyada kavram öğretimine büyük önem verildiği görülmektedir. Bunun değişik nedenlerinden bazıları şöyle sıralanabilir (Driver, R. ve Erickson, G. ,1983; Ayas ve Demirbaş 1997) 1 Günümüz öğretim yaklaşımları kalıcı öğrenmenin işlemsel değil kavramsal olduğunu kabul etmektedir. 2 Öğrenci bilgilerini karşılaştığı yeni durumlara uygulayabilirse ancak öğrenmiş (kavramış) sayılır. 3 Öğrencilerin günlük yaşantılarından ve daha önceki deneyimlerinden kazandıkları bilgiler daha sonra öğrenecekleri bilgiler üzerine ciddi etkiler yapmaktadır. Özellikle öğrencilerde yanlış anlamalar varsa bunların yeni bilgilerin öğrenilmesi üzerine etkileri daha fazla olmaktadır. 4 Bilimin ve araştırmaların gelişmesi sonucunda hergün yeni bilgiler keşfedilmektedir. Bu gelişme öylesine hızlı olmaktadır ki, bu insanın algı sınırlılığını aşmaktadır. Bundan dolayı kavramsal olarak temel bilgiler kazanmak daha önemli hale gelmektedir. 5 Öğrencilerin daha önceki eğitim-öğretimlerinden ve çevre ile etkileşimlerinden kazandıkları yanlış anlamalar düzeltilmeden bilimsel olarak kabul edilebilir bir düzeyde kavramsal öğrenme gerçekleşemez. 6 Sınıfta farklı düzeylerde (Piaget'in zihinsel gelişme teorisine göre) öğrenciler bulunduğu için aynı hızla öğrenemezler. Öğretmen kavram öğretimine önem vererek her düzeye uygun bir öğretim planı yapmalıdır. 7 Kavram öğretiminde, basitten karmaşığa doğru hiyerarşik bir sıra vardır. Öğretmenin, kavramları öğrencilerin bu hiyerarşideki yerini tespit ederek öğretmesi daha etkili olur. Kavram öğretiminin gerekçelerini artırmak mümkündür. Fakat yukarıda bahsedilen noktalar en önemlileridir. Aşağıda bu konu geleneksel yöntemden başlanarak ayrıntılı olarak tartışılmıştır. Kavram öğretimindeki geleneksel yöntem öğrenciye kavramı ifade eden sözcüğü vermek, kavramın sözel bir tanımını vermek, tanımın anlaşılması için kavramın tanımlayıcı ve ayırt edici niteliklerini belirtmek, öğrencinin kavrama dahil örnekler ile dahil olmayan örnekler bulmasını sağlamak basamaklarından oluşur. Bu yöntem kavramları öğretmede yeterince etkili olmaz; çünkü birçok kavramda sıkıntı kesin bir sözel tanım yapılamamasından doğar. Yöntemin etkili öğrenme açısından başka güçlükleri de vardır. Daha yeni bir yöntem öğrencinin prototiplerden (kavramı en iyi anlatan örnek) hareket ederek bir genellemeye ulaşmasını sağlamaktır. Bu yöntemde öğrencinin kavrama dahil birçok örneği inceleyerek tanımlayıcı nitelikleri bulması ve bu yolla genellemeye gitmesi sağlanır. Öğrenci doğru genellemeye ulaştıktan sonra, kavrama dahil olmayan örnekler üzerinde ayırt edici nitelikleri bulması ve bu yolla gereğinden fazla genellemeyi önlemesi sağlanır. Aslında bu iki yöntem birbiriyle bağdaşmaz değildir. Deneyimlerden genellemeye gitme süreciyle öğretim aşağı yaş düzeylerinde, tanımlarla kavram geliştirme ise yukarı eğitim düzeylerinde daha etkili olabilir. Bazı hallerde her iki yöntemin birlikte kullanılması etkili bir öğrenme sağlayabilir. Nereden bakılırsa bakılsın kavramlar soyut düşüncelerdir. Tümüyle soyut bir içeriğin öğrenilmesi özellikle aşağı eğitim düzeylerinde imkansız değilse bile zordur. Bu nedenle kavramları bir dereceye kadar somutlaştırma gayretleri olmuştur. Bu amaçla kavram öğretiminde kullanılabilecek grafik materyaller geliştirilmiştir. Aşağıda bunlardan anlam çözümleme tabloları (AÇT), kavram ağları (KA) ve kavram haritaları (KH) üzerinde durulmaktadır. Ancak, bir noktanın unutulmaması gerekir. Bu etkinlikler öğrencilere yaptırılmalıdır. Öğrencilerin yaptıkları, AÇT, KA ve KH önce öğrencilerden oluşturulan gruplarda tartışılmalı ve eksiklikleri giderilmelidir. Daha sonra ise öğretmen tarafından değerlendirilmelidir. Bütün bu metodlar (AÇT, KA ve KH) bir ünite veya kavram sınıfta işlenmeden önce veya işlendikten sonra kullanılabilir. Kavram sınıfta işlenmeden önce kullanılırsa öğrencilerin kavram ile ilgili ön bilgileri, onların eksiklikleri ve yanlış anlamaları tespit edilebilir. Böylece ders eksiklikleri veya kavramın sınıfta verilişi ona göre planlanır. Öte yandan bir kavram işlendikten sonra öğrencilerin o kavramı kavrama seviyeleri belirlenebilir. Yani bu grafik materyaller değerlendirilme amacıyla kullanılabilir. 4.5.1 Anlam çözümleme tabloları Bu araç Amerikan literatürüne semantik özellikler analizi (semantic features analysis) terimiyle girmiştir (Fredericks ve Cheesebrough, 1993). Bu araç, öğrencilerin de katıldığı bir etkinlik ile iki boyutlu bir tablo olarak geliştirilir. Tablonun bir boyutunda özellikleri çözümlenecek olan varlıklar veya kavramlar yer alır, diğer boyutunda özellikler sıralanır. Aşağıda böyle bir AÇT aracının orta dereceli okul düzeyinde bir sınıf etkinliği olarak geliştirilmesinin basamakları verilmektedir. 1 Öğretmen ders kitabından veya diğer yazılı kaynaklardan bir konu seçer. 2 Konu başlığı tahtaya yazılır. Örnek: madde ve maddelerin özellikleri 3 Öğrenciler bulabildikleri kadar çok madde adı bulurlar. Öğretmen öğrencilerin buldukları adları tahtanın sol tarafına alt alta yazar (Taş, tahta, su, hava, vb.). 4 Öğrencilere adları yazılan maddelerin özellikleri sorulur; onlardan bulabildikleri kadar çok özellik bulmaları istenir. (Katı, sıvı, gaz, suda yüzer, batar, hareketlidir, taneciklerden oluşmuştur, element bileşik karışım, ağır, hafif, vb.) 5 Bundan sonra iki boyutlu bir maddeler/özellikleri tablosu hazırlanır. Satır ve sütun başlıkları belirlenmiş tabloyu her öğrenci defterine çizer. 6 Öğrencilerden, bir maddede bir özelliğin varlığını göstermek üzere, tabloyu X ile işaretlemeleri istenir. Bu çalışma sonunda tablo 4.1 ortaya çıkar. Tablo 4.1 Madde ve maddelerin özellikleri Özellikler Maddeler Katı Sıvı Gaz İletken Suda çözünür Karışım Element Bileşik Taş X X Hava X X X Su X X Tahta X X Tuz X X X Demir X X X AÇT aracı kavramların tanımlayıcı ve ayırt edici özelliklerinin öğrenilmesinde etkili biçimde kullanılabilir. Öğrenci bu araç hazırlanırken öğrendiği sözcüklerin anlamlarını daha önceden bildiği sözcüklere bağlar; böylece kavramı geliştirmiş olur. AÇT bir defa hazırlandıktan sonra kavramları pekiştirmek için de kullanılabilir. Örneğin, öğrencilere 'tablodaki maddelerin hangileri iletkendir?' sorusu sorulsa, onlar 'iletken' sütununun altındaki X işaretine giderek soruyu kolayca cevaplandırabilirler. 4.5.2 Kavram ağları Kavram ağı (KA) öğrencilerin izlenimlerini, düşüncelerini yazılı öğretim araçlarındaki (ders kitabı, ansiklopedi, vb.) kavram ve ilkelerle uyumlu bir biçimde sergileyen bir grafik araçtır. Semantik ağ da denilen bu araç öğrencilerin, * önceki bilgilerini harekete geçirmek, * yeni kavramları geliştirmek, * kavramlar arası yeni ilişkiler bulmak, * kavramları yeniden düzenlemek gibi zihin etkinlikleriyle yazılı metinleri daha iyi anlamalarına yardım eder. Bir kavram ağının toplu sınıf etkinlikleriyle geliştirilmesinin basamakları aşağıda örneklerle özetlenmektedir. 1 Öğretmen derste işlenecek bir konuya merkez oluşturacak bir kavramı veya cümleyi tahtaya yazar (örnek: maddenin halleri). 2 Öğrencilerden merkezi kavramla ilgili sözcükler bulmaları istenir. Bulunan sözcükler tahtanın bir yanında listelenir (örnek: uçucu, yoğun, sıkıştırılabilir, difüzlenir, akıcı, moleküller arası uzaklık, vb.). 3 Öğrencilerden bu sözcükleri anlamlarına veya ilişkilerine göre gruplamaları istenir. Her grubun en az bir sözcüğü içermesi gerektiği hatırlatılır. Örnek: katı, yoğun, sıkıştırılamaz, kristal yapılı sıvı, şekilsiz, akıcı, sıkıştırılamaz Gaz, uçucu, sıkıştırılabilir, difüzlenir 4 Sözcük grupları belirlenip tahtaya yazıldıktan sonra öğrencilerden her gruba bir ad bulmaları istenir. Grup adları tartışıldıktan sonra tablo 5.2 yapılır. 5 Öğrenciler sözcüklerin bir kısmının tablodaki üç gruptan hiçbirine tam uymadığını görebilirler. Bu sözcükler tablonun altında gruplanmadan sıralanabilir. Gruplama ve gruba ad bulma etkinliğine devam edilerek daha geniş bir tablo yapılabilir. Tablo 4.2 KAVRAM AĞI (KA) Katı Gaz Moleküller sık istiflenmiş uçucu Yoğun sıkıştırılabilir Kristal yapılı moleküller seyrek Sıkıştırılamaz MADDENİN hafif HALLERİ difüzlenir Sıvı Şekilsiz Akıcı Sıkıştırılamaz Kavram ağları bir üniteye hazırlık basamağında kullanılabileceği gibi, ünite işlenirken ve ünite sonunda kullanılabilir. Bu araç özellikle kavramları gruplamada ve bu yolla öğrencinin zihin yapılanmasını düzenleyerek daha üst kavrama ve düşünme düzeyine erişmesine yardım eder. 4.5.3 Kavram haritaları Kavram haritaları (KH) kavram ağlarına benzer grafik araçlardır; ancak, onlardan farklı olarak kavram haritalarında kavramlar arası ilişkiler önermeler veya ilkeler olarak yer alır. Kavram haritalarının yapımında izlenmesi önerilen genel kurallar aşağıdaki gibi sıralanır (Martin, ve diğ., 1994, s. 89-91; BSCS, 1994, s. CM1-CM14). 1 Öğretilecek konunun kavramları listelenir. Kavramlarla ilgili açıklama gerekmez. Eşya ve olayların tekil örnekleri, özel adlar kavram olmadıkları için bu listeye alınmaz. İlkeler ve kavramlar arası ilişkiler de bu listeye dahil değildir. 2 Kavramlar listesinden en genel veya en üst düzeyde olan sözcük ayrı bir sayfanın başına yazılır. Bu bir kavram olabileceği gibi bir tema da olabilir. Bundan sonra öğretilmek istenen ilişkili kavramlar aşamalı bir düzende sayfaya yerleştirilir. Düşey düzenlemede en genel kavram en üstte, eşit genellikteki kavramlar aynı satırda, diğerleri genellik derecelerine göre azalan sırada sayfanın altına doğru sıralanır. KH aşamalılığı öğreteceği için bu sıralama önemlidir. (Bakınız: şekil 5.1). Her kavram haritada yalnız bir kez yer almalıdır. 3 Kavramlar haritadaki diğer sözcüklerden kolayca ayırt edilebilmelidir; bunun için kavramlar kutu veya yuvarlak içine alınır. AĞAÇ su emer taşır besin yapar KÖKLER GÖVDE YAPRAKLAR korur KABUK şekilleri yer altında ODUN KERESTE iğne el çam çınar YAKIT MOBİLYA Şekil 4.1 Ağaçlar konusunda kavram haritası 4 Öğretilmek istenilen kavramlar arası ilişkiler, genelleme ve ilkeler ayrıca listelenir. 5 Kavram haritasında iki kavram arasındaki ilişkiyi göstermek üzere iki kutu bir çizgi ile bağlanır. İlişki bu çizginin üzerine birkaç kelimelik bir ibareyle yazılır. (Şek. 5.1 ve eklerdeki haritaları inceleyiniz). Bu ilişki haritadaki kavramlardan en az birini ilgilendiren bir önermedir. İlişkiler ve ilkeler kutulanmaz. Bazı hallerde ilişkinin yönü önemli olduğu için belirtilecek ilişki yönü ok ile gösterilir. İlişkileri içermeyen bir kavram haritası daha ziyade bir akış diyagramına benzer, öğretimde yeterince etkili olmaz. 6 Kavram haritası gereğinden fazla şişirilmemelidir. Harita başlangıçta basit tutulmalıdır. Harita çok sayıda kavramı, ilişkiyi ve ilkeyi içeriyorsa önce en önemli elemanları topluca gösteren bir genel harita, sonra genel haritanın bölümlerini ayrı ayrı gösteren ayrıntılı haritalar yapılmalıdır (Eklerde verilen madde konulu kavram haritasına bakınız). Kavram haritaları bir olayı veya konuyu topluca gösteren, kavramları, kavramlar arası ilişkileri ve ilkeleri kısaca belirten araçlardır. Doğru yapılmaları halinde öğretimin her basamağında kullanılabilir. Haritalar tüm sınıf etkinliğinde veya küçük grup etkinliklerinde öğrencilerin katılımlarıyla geliştirilebilir. Ayrıca, KH hazırlandığı seviyeye göre kelimeler içermelidir. Örneğin su için hazırlanan ortaokul seviyesindeki bir haritada suyun nerelerde kullanıldığını, yapı birimlerinin ne olduğunu ve halleri ana gruplar olarak seçilebilir. Fakat aynı harita lise seviyesi için yapıldığında suyun KH çok farklı olur. Çünkü bu düzeyde vurgu çözücülüğe, iyonlaşmaya ve polarizasyona yapılabilir. Fen bilimlerinde KH kullanılması gerektiğini savunan Novak ve Gowin (1984) kavram haritalarının öğrencilerin aktif katılımıyla yapılmasının daha etkili olduğunu savunmaktadır. Çünkü, bu çeşit bir aktivite ile öğrenci zihnindeki fikirlerle çizilen harita arasında bir ilişki kurmak zorundadır. Sonuç olarak kavramlar arasında ilişkiler kurularak yeni bilgiler inşa edilmektedir. Başka bir deyişle bilgi altın ve petrol gibi keşfedilmez, bilgi araba veya bina gibi inşa edilir. Novak ve Gowin (1984) KH'nin aşağıdaki durumlarda kullanılabileceğini belirtmektedirler. i Bilgileri organize hale getirmede, ii Öğrencilerle kavramların anlamlılığını tartışmada, iii Yanlış anlamaları gidermede, ve iv Yüksek seviyeli düşünme yeteneği geliştirmede 4.5.4 Öğrenci etkinlikleri A Aşağıdaki soruları 3-4 lü gruplarda tartışın. 1 Kavramlarla dil arasında nasıl bir ilişki vardır? Bir kavramın terimden farkı nedir? 2 Kavramlarla bilgiler arasında nasıl bir ilişki vardır? Kavramlar arasında nasıl ilişkiler vardır? 3 Kavramlar hangi zihin etkinlikleriyle kazanılır? 4 Tümü kuramsal kavramlardan oluşan bir soyut sistem nasıl kurulur? 5 Kavram öğrenme ve öğretmede başlıca yaklaşımlar nelerdir? 6 Soyut kavramları somutlaştırmada ne tür grafik araçlardan yararlanılır? B Aşağıdaki etkinlikleri yapın. 1 Ek.4.1'deki haritayı inceleyin ve verilen etkinlikleri yapın. 2 Tablo.4.1'de verilen anlam çözümleme tabloları (AÇT) ile ilgili bilgilerden yararlanarak seçeceğiniz bir konu ile ilgili bir AÇT'de siz 3-4'lü grupta geliştirin. Geliştirdiğiniz AÇT'yi diğer sınıf arkadaşlarınıza sunun. 3 Kesim 4.5.2'de açıklanan KA ile ilgili bilgilerden yararlanarak çözeltiler, mol kavramı ve gazlar ile ilgili kavram ağları geliştiriniz ve arkadaşlarınızla tartışın. 4 Ek 4.3'deki 'anlam çözümleme tablosunu' inceleyin ve verilen etkinlikleri yapın. Ek 4.1 Madde ile ilgili kavram haritası MADDE Halleri Çeşitleri Yapısı Homojen Heterojen KATI SIVI GAZ Maddeler Maddeler Element Bileşik Karışım Taş, Su, Oksijen O2 Buz, Alkol, Hava Demir Petrol Metan,CH4 Aynı cins Farklı cins Farklı cins atomlar atomların element veya kim. bir bileşiklerden Demir, Fe Su, H2O Homojen Heterojen Sodyum,Na Tuz, NaCl Karışımlar Karışımlar Hidrojen,H2 Çözeltiler Tuz+Kum Demir+Kükürt Hava Tuzlu su 1 Yukarıdaki kavram haritası orta dereceli okullarda 'Madde' konusunun işlenmesi için hazırlanmıştır. Bu harita genel olup daha özele indirgenebilir. Bu kavram haritasının eksikliklerini tamamlayın. 2 Maddeleri yalnızca element, bileşik ve karışım olarak düşünüp kavramlar arası ilişkiler ve ilkeleri açıkça belirten bir harita yapın. Ek 4.2 Atom ile ilgili kavram Haritası Metal Ametal element Negatif kovalent Kovalent yüklü iyon aynı elektron cins Bileşik alır farklı cins atomlar Atom İyonik elektron verir Pozitif Çekirdek çevresi yüklü iyon Çekirdek Enerji kabukları proton nötron elektron pozitif yüksüz negatif 1 Yukarıdaki kavram haritasını inceleyin. Bu kavram haritasına başka hangi ekler yapılabilir. 2 Kimyasal denge ile ilgili benzer bir kavram haritası geliştirin. 3 Kavram öğretiminde bu ünitede verilen yöntemler dışında neler yapabilirsiniz. 3-4'lü gruplarda tartışın. Ek 4.3 Elementler ve özellikleri arasında çizilen anlam çözümleme tablosu ÖZELLİKLER Elementler Katı Sıvı Gaz İletkenlik Radyoaktiflik Fe X X Cl X Ar X Ac X X Rn X X Ag X X Po X X X Hg X X Na X X Ra X X X Mo X X Pb X X Ba X X 1 Yukarıdaki anlam çözümleme tablosunu inceleyin. Başka özellikler belirleyip tabloyu genişletin. (Örneğin su ile reaksiyon verip vermediklerine göre bir genişletme yapabilirsiniz.) 2 Element yerine bileşikler için böyle bir tablo geliştirin. 3 Kimyasal reaksiyonlarla ilgili bir kavram ağı geliştirin. Kaynaklar Ayas, A. Demirbaş, A.1997, Secondary students' conceptions of introductory chemistry concepts in Turkey. Journal of Chemical Education, V. 74 (5): 518 - 521. Biological Science Curriculum Study (BSCS) 1994, Investigating Patterns of Change. Middle School Science and Technology. Level A, Teachers Guide and Resource Book. Kendall/Hunt Pub. Co, Dubuque, lowa, USA. Driver, R. and Erickson, G. 1983, Theories in Action: some theoretical and empirical issues in the study of students, conceptual frameworks in science. Studies in Science Education, v.10: 37-60 Fredericks, A.D. and Cheesebrough, D.L., 1993, Science for All Children: Elementary School Methods. Harper Collins Publishers, New York, N.Y., USA. Martin, R.E. et al., 1994, Teaching Science for All Children. Desk Copy. Allyn and Bocon. publishers, Boston, Massaschusets,USA. Novak, J.D., & Gowin, D.B. 1984, Learning how to learn. Cambridge University Press.,NYork, USA