ÖABT Fen Bilimleri Fen-Teknoloji-Toplum-Çevre ve STEM Eğitimi konu anlatımı

Fen-Teknoloji-Toplum-Çevre (FTTÇ) yaklaşımı, fen bilgisini soyut ve okuldan kopuk bir bilgi yığını olarak değil; teknoloji, toplum ve çevre ile iç içe, günlük yaşamla bağlantılı bir bütün olarak ele alır. Bu yaklaşımın çağdaş ve disiplinler arası bir uzantısı olan STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics – Fen, Teknoloji, Mühendislik, Matematik) eğitimi, öğrencilerin gerçek dünya problemlerini çözerken fen, matematik, mühendislik tasarım süreci ve teknolojiyi bütünleşik biçimde kullanmasını amaçlar. ÖABT Fen Bilimleri sınavında bu konu; FTTÇ'nin bileşenleri, bilimsel okuryazarlık, mühendislik tasarım süreci, STEM'in disiplinler arası doğası ve sınıf içi uygulama örnekleri (5E modeli ile ilişkisi, proje tabanlı öğrenme) çerçevesinde sorulur.

Türkiye'de Millî Eğitim Bakanlığı Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı, öğrencilerin bilimsel süreç becerileri, yaşam becerileri, mühendislik ve tasarım becerileri, fen-teknoloji-toplum-çevre ilişkisini kurma ve bilimsel okuryazarlık kazanmasını temel amaçlar arasında sayar; bu nedenle FTTÇ ve STEM, hem program felsefesinin hem de sınıf içi uygulamaların merkezinde yer alır.

FTTÇ yaklaşımının bileşenleri

Bilimsel okuryazarlık

• Bilimsel okuryazarlık: , bireyin bilimsel kavramları, süreçleri ve bilim-teknoloji-toplum-çevre ilişkisini anlayarak günlük yaşamda karşılaştığı sorunlar (sağlık, çevre, kaynak kullanımı) hakkında bilinçli kararlar alabilmesini ifade eder.
• Bilimsel okuryazar bir birey; kanıta dayalı düşünür, bilimsel iddia ile kanıtsız iddiayı ayırt edebilir, bilim insanlarının çalışma biçimini (bilimin doğası) anlar ve bilimsel bilginin geçici, değişebilir ve kanıta dayalı olduğunu bilir.

Mühendislik tasarım süreci ve STEM

FTTÇ ve STEM'in sınıf içi uygulanışı

• Güncel/tartışmalı konuların (socio-scientific issues) sınıfa taşınması: Genetiği değiştirilmiş gıdalar, yenilenebilir enerji kaynakları, atık yönetimi gibi konularda öğrencilerin farklı bakış açılarını tartışması, kanıt sunması ve karar verme becerisi geliştirmesi.
• Proje tabanlı ve probleme dayalı öğrenme: Öğrencilerin gerçek yaşam problemlerini (örneğin okul bahçesindeki su tasarrufu) çözmek için fen bilgisini uyguladığı, uzun soluklu çalışmalardır.
• Basit mühendislik görevleri: Köprü inşa etme, güneş enerjili araç yapma, su arıtma düzeneği tasarlama gibi etkinliklerle öğrenciler, fen bilgisini somut bir ürüne dönüştürme deneyimi yaşar.

Örnek 1 – FTTÇ bileşeni belirleme: Bir fen öğretmeni, "termik santrallerin enerji üretimindeki rolü ile hava kirliliğine olan katkısı arasındaki dengeyi" sınıfta tartıştırıyor ve öğrencilerden farklı paydaşların (enerji şirketi, çevre örgütü, yerel halk) bakış açısıyla düşünmelerini istiyor. Bu etkinlik FTTÇ'nin hangi bileşenlerini bir arada ele almaktadır?

Çözüm: Bu etkinlik, enerji üretimi teknolojisi (teknoloji), farklı paydaşların çıkar ve değerleri (toplum) ile hava kirliliğinin doğal çevreye etkisini (çevre) fen bilgisiyle (fen) birleştirerek ele almaktadır; dolayısıyla FTTÇ'nin dört bileşenini de bütünleşik biçimde içeren bir örnektir.

Örnek 2 – Mühendislik tasarım süreci uygulaması: Bir öğretmen, öğrencilerinden yalnızca kâğıt ve bantla, belirli bir ağırlığı taşıyabilecek en yüksek köprüyü tasarlamalarını istiyor. Öğrenciler önce fikir üretiyor, bir prototip oluşturuyor, ağırlık koyarak test ediyor, başarısız olan tasarımı analiz edip yeniden düzenliyor. Bu etkinlik hangi sürecin adımlarını yansıtır?

Çözüm: Bu etkinlik, mühendislik tasarım sürecinin temel adımlarını (problemi tanımlama, çözüm üretme, prototip oluşturma, test etme, değerlendirme ve yeniden tasarlama) yansıtmaktadır. Bilimsel yöntemden farklı olarak burada "tek bir doğru cevap" yoktur; farklı tasarımlar farklı derecelerde başarılı olabilir ve süreç döngüsel biçimde iyileştirmeye açıktır.

Örnek 3 – Bilimsel okuryazarlık örneği: Bir haberde "yeni çıkan bir besin takviyesinin bilimsel kanıt olmaksızın mucizevi etkiler yaptığı" iddia ediliyor. Bilimsel okuryazarlığı yüksek bir öğrenci bu habere nasıl yaklaşmalıdır?

Çözüm: Bilimsel okuryazar bir birey, iddianın kanıta dayalı olup olmadığını sorgular; bilimsel çalışmaların hakemli, tekrarlanabilir ve kontrol gruplu olması gerektiğini bilir, tek bir anekdot ya da reklam söyleminin bilimsel kanıt yerine geçmeyeceğinin farkındadır. Bu yaklaşım, bilimin doğası (kanıta dayalılık, tekrarlanabilirlik) hakkındaki anlayışın bir yansımasıdır.

Örnek 4 – STEM disiplinler arası bütünleşme: Bir öğretmen, "kaldırma kuvveti" konusunu işlerken öğrencilerden belirli bir yükü taşıyabilen, suda batmayan bir tekne modeli tasarlamalarını, teknenin taşıma kapasitesini matematiksel olarak hesaplamalarını ve tasarımlarını basit bir çizim yazılımıyla belgelemelerini istiyor. Bu etkinlik hangi eğitim yaklaşımına örnektir ve hangi disiplinleri bütünleştirir?

Çözüm: Bu etkinlik bir STEM etkinliğine örnektir; fen (kaldırma kuvveti kavramı), mühendislik (tekne tasarımı ve prototip oluşturma), matematik (taşıma kapasitesi hesaplaması) ve teknoloji (çizim yazılımı kullanımı) disiplinlerini gerçek bir ürün etrafında bütünleştirerek öğrencinin disiplinler arası düşünmesini teşvik eder.