Bilimsel düşünme becerileri

‘Bilimsel düşünme becerileri’ bazen ‘üst düzey düşünme becerileri’ bazen de ‘eleştirel düşünme becerileri’ şeklinde adlandırılmaktadır. Bu beceriler günlük yaşantımızda karşılaştığımız problemleri çözme ve karar verme aşamalarında makul ve tutarlı olabilmek için en fazla ihtiyaç duyulan düşünme becerileri ya da zihinsel süreçlerdir.
‘Bilimsel düşünme becerilerinin’ ne olduğu, öğrencilere nasıl öğretilmesi ve geliştirilmesi gerektiğini ortaya koymak için, ilk olarak düşünmeyi tanımlamak gerekir.
Sinir sistemimizin merkezi olarak kabul edilen organ ‘beyin’ olup beynin yapısı ve işleyişi bilinmeden tam olarak düşünmenin ne olduğunu ve nasıl gerçekleştiğini bilmek mümkün değildir. Günümüzde beynin yapısı ve işleyişini ortaya koymaya çalışan araştırmalar halen devam etmektedir. MR ve tomografi gibi görüntüleme teknolojilerinin gelişmesi bu konularda oldukça fazla bilgiye ulaşmamızı sağlamaktadır. Lakin araştırmalar (bilim) henüz bu sürecin çok başındadır. Bu konudaki mevcut bilgilere göre düşünmeyi şu şekilde tanımlamak mümkündür. Düşünme; bellek, algı, duygu, istek ve sahip olunan deneyimler temelinde olay, olgu ve varlıklar ile ilgili uyarılara karşı beynin tepkisi şeklindeki zihinsel bir süreçtir.

BİLİMSEL DÜŞÜNME OKULLARDA ÖĞRETİLMELİ
Bilimsel düşünme veya eleştirel düşünme bir düşünme şeklidir. Bilim insanları bilimsel bilgiye ulaşırken çoğunlukla bilimsel yöntemleri kullanır. Bilimsel düşünme becerileri ise bilim insanlarının bilgiye ulaşırken kullandığı düşünme becerileridir. Araştırmalar bilimsel yöntemleri ve düşünme becerilerinin okullarda nasıl öğretilmesi gerektiği konusunda; öğrencilerin bilim insanları gibi araştırma süreçlerine aktif olarak katılmaları ve bir bilim insanı nasıl çalışıyorsa öğrencilerinde benzer etkinlikleri gerçekleştirmeleri gerektiğine vurgu yapmaktadır.
Bilim ve bilimsel yöntemleri tanımak bilimsel düşünme becerilerinin neler olduğu, nasıl öğrenilmesi ve geliştirilmesi gerektiğini ortaya koymakta kolaylık sağlayacaktır.
Bilim; evreni, evrendeki olguları, olayları ve varlıkları, bilimsel yöntemleri kullanarak incelemeye, sorgulamaya ve araştırmaya çalışan, bulgularını bilimsel bilgi şeklinde ifade eden ihtiyaç, merak ve motivasyon temelli bir insan uğraşıdır.

Bu tanımı biraz açacak olursak; bilim insanları evreni tanıma çabalarına bilimsel yöntemleri kullanarak cevap bulabilecekleri bir araştırma sorusu oluşturarak başlar. Nitelikli bir soru sormak bünyesinde birçok zihinsel süreç barındırır.  Bir konuda bilimsel bir soru sorabilmek için iyi bir alan bilgisine, gözlem yapma ve betimleme becerisine ve deneyime sahip olmak gerekir. Okul yıllarında annesinin, Isaac Newton’a okuldan döndüğünde “Isaac bugün öğretmenine güzel bir soru sordun mu?” diyerek sohbet etmeye başladığı aktarılır. “Soran bilir, bilen sorar” atasözü, insanların bir şeyler öğrenmek için soru sormaya ve aynı zamanda bir soru sorabilmek için de soru sorabileceği konuda bir şeyler bilmesi gerektiğini ortaya koymaktadır.  Bir konudaki bilgi, gözlem yapma becerisi (veri toplama), betimleme yeteneği ve deneyim bilimsel yöntemleri anlama, bilimsel düşünme becerilerini kazanma ve geliştirme için olmazsa olmaz yapı taşlarıdır. Bilimsel düşünme becerilerini kazandırabilmek için ilk olarak öğrencilerde gözlem yapma ve betimleme becerilerini geliştirmek gerekmektedir.

İYİ GÖZLEM YAPMA BECERİSİNİN FAYDASI
Gözlem yapma, çoğunlukla görme duyumuzu kullanarak olaylar, olgular ve varlıklar hakkında veri topladığımız süreç olarak tanımlanabilir. Fakat bu eksik bir tanımdır. Gözlem yapma sadece görme duyumuzu değil, beş duyumuzu kullanarak veri topladığımız bir bilimsel süreç becerisidir. Biz çevremizi beş duyu organımızla algılamaya çalışırız. Düşünme kavramını tanımlarken bahsedildiği üzere algı düşünme süreci için önemli bir bileşendir. Yakından tanıdığımız birçok komedyen veya stand-up sanatçısının en belirgin özelliklerinden biri iyi bir gözlem yapma becerisine sahip olmasıdır. Bu sanatçıların mesleklerini icra ederken üst düzey bir gözlem yapma (veri toplama) becerisi yardımıyla yaratıcı ve eleştirel düşünme becerilerini yaygın olarak kullandıklarını görürüz.

BİLİMSEL MUHAKEME YAPMA BECERİSİ KAZANDIRILMALI
Bilim insanları bir araştırma sorusu oluşturduktan sonra, zorunlu olmamakla birlikte, bu araştırma sorusuna cevap olabilecek sınanma (test edilme) ihtiyacı olan bilimsel bir iddia ortaya atar (hipotez kurar). Bilimsel yöntemlerde ‘hipotez kurma’ zorunlu değildir. Fakat bilim eğitimi alanındaki çalışmaların sonuçları, bilimsel yöntemleri kullanma ve bilimsel düşünme becerilerini geliştirme sürecinde öğrencilere bilimsel bir iddia ortaya atma imkânı verecek öğrenme ortamlarının oluşturulmasını önermektedir. Çünkü bu aşamada öğrenciler en önemli bilimsel düşünme becerilerinden biri olan muhakeme (akıl yürütme) becerisiyle ilk olarak tanışırlar. Öğrenciler bir konuda bilimsel bir iddia ortaya atarak muhakeme yapma becerisini öğrenmeye başlar. Muhakeme yapmanın yanlışı veya doğrusu olmaz. Muhakemenin tutarlı ve makul veya bilimsel olması söz konusudur. Bir konudaki yapılan muhakemenin bilimsel olması için o konuda yapılan gözlemlere (toplanan verilerle) dayalı, o konudaki bilimsel bilgilerle tutarlı ve deneyimlerle uyumlu olması gerekir. Öğrenciler bilimsel iddialar ortaya atarak ve bu iddialarını bilimsel yöntemleri kullanıp test ederek, daha bilimsel muhakemeler yapma becerisi kazanacaktır.

BİLİMSEL DÜŞÜNME YOLLARI
Bir araştırma sorusu ve bilimsel iddia (hipotez) oluşturulduktan sonra, araştırma sorusunu cevaplayabilmek veya bu iddiayı test etmek için gözlem veya deney yaparak veri toplanır. Araştırma sorusu bir olayın betimlenmesi şeklinde olabileceği gibi bir olayı etkileyeceği düşünülen faktörlerin belirlenmesi ve her bir faktörün olay üzerindeki etkisinin deneysel olarak incelenmesi şeklinde de olabilir. Bu durumda bir faktörün bir olay üzerindeki etkisi araştırılırken, bu olayı etkileyeceği düşünülen diğer faktörlerin sabit tutulması diğer bir önemli bilimsel süreç düşünme becerisidir. Bu beceri bilimsel muhakeme yapmaya yardımcı olur. Örneğin, bir bitkinin gelişimine güneş ışığının etkisi araştırılırken bitkiye verilen su miktarı ve ortam sıcaklığı gibi diğer faktörlerin etkisinin sabit tutulması gerekir. Aksi takdirde bitkinin gelişiminde bir farklılık gözlemlenirse bunun güneş ışığından mı? Sıcaklık farkından mı? Yoksa bitkiye verilen farklı su miktarından mı? kaynaklandığını belirlemek mümkün olmayacaktır. Diğer faktörlerin bitki gelişimine etkisi sabit tutulmadan yapılan bu deneyde toplanan verilere dayanarak güneş ışığının bitki gelişimi üzerine etkisiyle ilgili bir sonuç çıkarılırsa bu bilimsel bir sonuç çıkarma olmayacaktır. Bu nedenle öğrenciler iki faktör arasındaki ilişkiyi araştırırken değişkenlerin belirlenmesi ve kontrol edilmesi şeklindeki düşünme biçimini geliştirmesi gerekir.
Gözlem yapma (veri toplama), tablolar ile verileri organize etme, grafik ve matematiksel işlemler yardımıyla veri analizi yapma, değişkenler arasındaki ilişkileri belirleme, belirlenen ilişkilere dayalı sentez yapma ve sonuç çıkarma gibi bilimsel süreç ve düşünme becerileri kullanılarak araştırma sorusuna cevap bulunur. Veya ortaya atılan iddia bilimsel olarak test edilir. Bu süreçte kullanılan bilimsel süreç becerilerini geliştirmek bilimsel düşünme becerilerinin kazanılması ve gelişiminde önemli bir yere sahiptir. Bir iddianın bilimsel olarak test edilmesi bir muhakeme veya bilimsel düşünme becerisi uygulamasıdır. İddia desteklenerek veya çürütülerek bilimsel bilgiye ulaşılır. Bu bilgiler genellikle bilimsel kavram, ilke ve kanunları oluşturur.
Bilimsel bilgiye ulaşıldıktan sonra, bilimsel bilginin neden bu şekilde olduğuna dair; gözlemlerimiz, bu konudaki alan bilgimiz ve deneyimlerimize dayanarak bir çıkarımda bulunuruz. Yaptığımız çıkarımlar bilimsel bilgi grubundaki kuramların (teorilerin) yapısını oluşturan bilimsel açıklamalardır. Isaac Newton’un ‘İki gezegenin birbirini hangi kuvvetle çektiği ile ilgili bir yasam var; fakat bu gezegenlerin birbirini neden çektiği ile ilgili bir çıkarımım veya kuramım yok’ ifadesi bu bilimsel bilgi grubuna bir örnek olarak verilebilir. Daha sonraki yıllarda Albert Einstein, iki gezegenin birbirini neden çektiği ile ilgili bir çıkarımda bulunmuş veya bir kuram (kütle çekimini uzay-zamandaki bükülmeye bağlı olarak açıklayan kuramı) ortaya atmıştır. Çıkarım yapma aşaması bilimsel yöntemleri kullanırken bilimsel muhakeme (akıl yürütme) biçimindeki bilimsel düşünme becerisiyle ikinci karşılaştığımız yerdir.
Burada da yine bilimsel muhakeme yapabilmek için gözlem yapma, alan bilgisine sahip olma ve deneyimlerden yararlanma temel yapı taşı niteliğindedir. Öğrencilerin bir konuda bilimsel muhakeme yapma becerilerini geliştirmek için, öncelikle öğrencileri o konudaki alan yazın ile ilgili bir okuma yapmaya ve o konuyla ilgili bilgi sahibi olmaya yönlendirilmesi gerekmektedir.

OLGULAR VE VARLIKLARLA İLGİLİ MUHAKEMELER
Bilimsel muhakeme geçmişteki, günümüzdeki ve gelecekteki durumları açıklamak için yapılan çıkarımlar biçiminde de karşımıza çıkabilir. Geçmişte ve günümüzde meydana gelen olaylar, olgular ve varlıklar ile ilgili durumları açıklamak amacıyla yapılan muhakemelere yordama, gelecekte meydana gelmesi muhtemel olaylar, olgular ve varlıklar ile ilgili yapılan muhakemelere tahmin etme denir. Yordama ve tahmin etme alan yazında bilimsel süreç becerileri içerisinde yer almakla birlikte zihinsel süreçleri bilimsel muhakeme yaparken kullanılan zihinsel süreçlerle aynıdır. Dolayısıyla yordama ve tahmin etme becerilerini geliştirici etkinlikler öğrencilerin bilimsel düşünme becerilerini geliştirmeye yardımcı olacaktır.
İnsanlar günlük yaşantılarının her anında muhakeme yapar. Ancak bazı meslek grupları ve alanlar, yapılan bilimsel muhakemenin bilimsel olup olmadığını kısa sürede görme açısından ilgi çekicidir. Örneğin, bir doktor hastasının şikâyetlerinden bu rahatsızlığına neden olan hastalığın tanısına bilimsel muhakeme yaparak (yordama yaparak) ulaşabilir. Doktorlar bu süreçte gözlemleri sayesinde elde ettikleri verileri, alan bilgileri ve deneyimleri yardımıyla hastalardaki belirtilerinin neden ortaya çıkmış olabileceğine dair bir çıkarımda bulunarak hastalığa tanı koyar ve tedavi sürecine başlar. Burada da görüntüleme ve kan testleri yapılırken kullanılan teknolojilerdeki gelişmeler doktorların daha güvenilir ve fazla veri toplayarak daha makul bir tanı koyabilmelerine yardımcı olmaktadır. Meteoroloji alanında da yapılan tahminlerin (bir bilimsel muhakeme biçimi) tutarlılığını kısa sürede test edebilme imkânına sahibiz. Meteoroloji bilimi, atmosferdeki sıcaklık, basınç, nem oranı ve rüzgâr hızı gibi konularda gözlem yaparak hava tahminlerinde bulunmaktadır. Bu alanda günümüzde uydu teknolojileri ve daha hassas ölçüm araçları kullanılarak toplanan veriler yardımıyla kısa süreli hava durumu ile ilgili yüzde 99’a yaklaşan oranda tutarlı tahminler yapılabilmektedir.
Bilimsel bilgiye ulaşma, günlük yaşamda karşılaşılan problemleri çözme ve karar verme süreçlerinde kullandığımız zihinsel süreçlerden olan bilimsel düşünme becerilerinin gelişiminde duyuşsal faktörlerde dikkate alınmalıdır. Öğrencilerin bilim ve bilimsel bilgi hakkında olumlu tutum geliştirmelerine yardımcı olunmalıdır. Bilim ve bilimsel bilgi ile ilgili, konu değeri ve hedef yönelimi gibi bileşenlere sahip motivasyonel inançlar ve bilginin bilimi olan epistemolojik inanışlar konusunda olumlu ve doğru bir duyuşsal yapıya sahip olmaları bilimsel düşünme becerilerinin kazandırılmasına katkı sağlayacaktır.

Sonuç olarak öğrenciler bilimsel düşünme becerilerini geliştirmek için, bilim insanlarının bilimsel bilgiye ulaşırken kullandığı bilimsel yöntemler ve süreçleri yaparak yaşayarak uygulayabilecekleri basit etkinliklere katılmalı ve benzer zihinsel süreçleri pratik yapmalıdır. Ayrıca öğrencilerin; bilim, bilimsel yöntemler ve bilimsel düşünme becerilerine karşı olumlu tutum ve motivasyonel inançlar geliştirmesine yardımcı olunmalıdır.

PROF. DR. SALİH ATEŞ KİMDİR?
Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Fizik Öğretmenliği Anabilim Dalından mezun oldu. Amerika Birleşik Devletleri Kentucky Üniversitesi’nde Bilim Eğitimi alanında yüksek lisans ve doktora derecesini aldı. Prof. Dr. Salih Ateş halen Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi, Fen Bilgisi Eğitimi Anabilim Dalında görev yapıyor.
Dr. Ateş Milli Eğitim Bakanlığına bağlı kurumlarda fen ve teknoloji dersi öğretim programı, fen ve teknoloji dersi ders kitabı yazımı, liseler ve fen liseleri için fizik dersi öğretim programı geliştirme komisyonlarında alan uzmanı olarak görev aldı.
Dr. Ateş’in çalışma alanları bilim eğitimi, fen bilimlerinde yeni öğretim yöntemleri, problem çözme becerileri, bilimsel düşünme becerileri, fen bilimlerinde ölçme-değerlendirme, biçimlendirme amaçlı değerlendirme, bireysel farklılıklar ve fen bilimlerinde öğretmen özel alan yeterlikleridir.
Yurt içi ve yurt dışı bilimsel dergilerde yayınlanmış birçok makalesi, ulusal ve uluslararası kitaplarda bölüm yazarlığı ve editörlüğü bulunan Dr. Ateş öğretmen eğitimi alanında birçok seminere, konferansa ve projeye konuşmacı olarak katıldı. Evli ve iki çocuk babası olan Dr. Ateş iyi derecede İngilizce biliyor.