Her insan hayatı boyunca sürekli olarak çeşitli problemlerle karşı karşıya gelmektedir. Başka bir deyişle insanın hayatı çözülmesi gereken değişik biçim ve yapıda problemlerle doludur. Öyle ki, problemin biri çözülmeden bir başkası ortaya çıkmakta ya da bir anda birkaç problemle karşı karşıya kalınabilmektedir. Aslında insanın hayatı problemler ve bunların çözümü ile bir anlam kazanmaktadır. Eğitimci L. A. Averill’ in de belirttiği gibi belki de “zahmete değer tek hayat biçimi, problemleri olan hayattır; hiçbir istek ve tutkusu olmadan yaşamak, ancak yarışmaktır.” Problem, birey ya da toplumların karşılaştığı, başarıya ulaşmaları için çözülmesi zorunlu güçlüklerdir. Problem çözmenin insanların hayatındaki önemini göz önünde bulunduran bir çok eğitimci, okulda öğrencilerin problem çözme yeteneklerinin artmasını sağlayacak bir öğretim metoduna yer verilmesinin gerektiğini belirtmektedirler. Bu bakımdan okulda işlenecek konular, hayatta karşılaşılacak güçlükler (problemler) biçiminde ele alınmalıdır. Problem çözme sırasında, öğrencilerin gerekli çözüm yollarını aramasına, bunun için gerekli bilgileri toplamasına , bu bilgileri karşılaştırıp değerlendirmesine, bir sonuca varmasına ve sonucu değerlendirmesine yardımcı olunmalıdır.
Problem çözme bir çeşit buluş yoluyla öğretim yöntemidir. Bir problem ya da durumun bilimsel yaklaşımını sağlayan bu yöntemde öğrenciler bireysel olarak ya da gruplar oluşturarak gerçek problemleri çözmeye çalışırlar.
Problem çözme yöntemi bir çok kişi tarafından bir öğretim tekniği olarak nitelendirilmemesine karşılık bu teknik arcılığıyla çok sayıda eğitim sorunlarının çözüme kavuştuğu dikkate alınırsa problem çözmenin eğitim-öğretim için ne denli önemli olduğu kolayca anlaşılabilir.

Problem çözme yöntemi konu alanlarının öğretimini gerçek yaşam koşulları içinde ele alan doğal bir yol olduğu için öğretim işinde her gün daha da artan yoğunlukta kullanılmaktadır. Öğretmenler hem kendi mesleki problemlerini çözmek , hem de öğrencilerini problemlerini çözebilecek duruma getirmek için söz konusu tekniği benimsemektedirler.
İster grup yoluyla, isterse bireysel olsun problem çözümünde izlenen teknik aynı niteliktedir. Problem çözme tekniğinin deneme-yanılma ve bunun bilimsel nitelik kazanmış biçimi olan bilimsel denemecilik için çok uygun olduğu eğitimciler tarafından ifade edilmektedir. Bu niteliğinden dolayı problem çözme tekniği kişilere başarıları ve başarısızlıklarından yararlanarak öğrenme şansını vermekte, yaparak, yaşayarak öğrenmeyi gerçekleştirmektedir.
Problem çözme üst düzey zihinsel etkinliklerin kazanılmasında işe koşulan bir tekniktir. Bu bakımdan söz konusu teknik hedefin bilişsel alan basamaklarından bilgi ve kavrama düzeyine dayalı bir uygulama düzey etkinliğidir.

Problem çözme yeterlilikleri:
Bazı kişilerin çok basit problemleri çözemedikleri, bazı kişilerin de çok karmaşık görünen bir problemi kolayca çözdükleri görülmüştür. Problem çözme ne gibi yeterlilik gerektirir? Bu soruya cevap arama, psikologların yanında eğitimcilerin de önemli çabalarından biri olmuştur. Bir kişi bir problemi kendi gayretleriyle çözdüyse, çözüm için gerekli

ön bilgilere,

becerilere,

zihin yeterliklerine

sahip olduğu söylenebilir. Burada öğrenci çözüm yolunu ya önceden bilmektedir ya da problemi çözerken bulmuştur. Bir problemin çözümü için gerekli ön bilgiler problem konusu öğrenilirken kazanılır. Sayısal yöntemleri uygulamak, ölçü yapmak, bir araç kullanmak gibi genel beceriler de okul programlarındaki derslerde öğrenilir. Zihin yetenekleri ise insanın zihnini kullandığı her durumda gelişir.

Problem Çözme Becerisi:
Problem çözme becerisi, kişiyi çözüme götürecek kuralların edinilip, kullanıma hazır kılınabilecek ölçüde birleştirerek bir problemin çözümünde kullanabilme düzeyidir. Bu noktaya birey, önce kavramları, sonra kavramların zincirleme bir bileşkesi gibi anlaşılan kuralları, daha sonra da kuralların sentezini oluşturarak ulaşılabilir.
Problem çözme becerileri aşağıdaki gibi sıralanır. Birçok yazar problem çözme yeteneklerinden ve becerilerinden söz eder. Bu yetenekler problem durumuna, problemin yapısına, olası çözüm yollarına bağlı olarak temel zihin yeteneklerinden karmaşık üst düzey yeteneklere kadar değişebilir.

Keşif yetenekleri
• Problemi ayırt edip tanımlama
• Problemin belirgin niteliklerini görme
• Çözüm yolları üretme Çözümü sınama ve doğrulama
• Sonuç çıkarma

Hayal yetenekleri
• Kendini başka yerde, zamanda ve rolde görebilme
• Deneyimler sonunda hayalleri yeniden düzenleme

Gözlem yetenekleri
• Gözlenen varlıkların ve olayların renk, şekil, büyüklük, dağılım, vb. gibi niteliklerini görme
• Doğru ve duyarlı gözlem yapma
• Gözlem verilerini kaydetme, sınıflama, sıralama
• Gözlemleri yorumlama

İnceleme ve düzenleme yetenekleri
• Bilgi bulma ve toplama
• Bilgileri sınıflama, sıralama, diğer yöntemlerle işleme
• Bilgileri yorumlayıp kanıtları değerlendirme
• Zamanı iyi kullanma

Sayısal yetenekler
• Tahmin etme, kestirme
• Ölçme
• Sayısal ilişkileri kavrama
• Şekilleri ve yapıları kavrama
• Sayısal işlemleri yapabilme

Pratik beceriler
• El becerileri
• Araç kullanma becerileri

İletişim becerileri
• Sözlü ifadeyi, yazılı metinleri, grafik ve diğer sembolik materyalleri doğru anlama
• Yanlış anlaşılmaya yer bırakmadan sözlü, yazılı ve diğer sembolik yollarla düşündüğünü anlatma
Sosyal nitelikler
• Başkalarıyla iletişim kurma
• Başkalarıyla ortak çalışma
• Fikirleri çeşitli şekillerde ifade etme
• Diğer kişilerin görüşlerini dikkate alma
• Sözel olmayan iletişim biçimlerini tanıma
Problem çözmede kullanılan el ve zihin becerilerinin toplamı bir problem çözme süreci oluşturur. Problem çözme süreçlerinin toplamı da problem çözme yöntemini oluşturur.

Problem çözme tekniğinin başarıyla uygulanabilmesi bir kısım aşamaların dikkatle izlenebilmesine bağlıdır. Bu aşamaları aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz:
1. Konunun seçimi, problemin ortaya çıkması
2. Problemin sınırlandırılması
3. Uygulamanın planlanması
4. Çalışma kılavuzunun hazırlanması
5. Kaynakların sağlanması
6. Problemin incelenmesi
7. Sonuçlara ulaşma
8. Konuları, görüşleri ve bulguları tartışma

Bu aşmaları ayrıntılı olarak açıklayalım;
1. Konunun seçimi, problemi hissetme ve problemin ortaya çıkması: Öğrencilerin bir
güçlükle karşılaşması veya öğretmenin bir güçlüğü sınıfa getirmesiyle problem ortaya çıkarılmış olur. Ancak güçlüğün öğrenciler tarafından belirtilmesi daha önemli ve daha eğitseldir. Bunun için öğrencilerin soruları dikkatle izlenip incelenmeli, böylece öğrencilerin ilgilerine dayalı problemler ortaya çıkarılmalıdır. İlk zamanlarda problemin ortaya çıkarılmasında öğretmenin rolü daha fazla olmaktadır. Öğretmen problemi doğrudan doğruya belirteceği gibi, sınıfta problemin hissedilmesi için uygun bir durum oluşturabilir. Bunun yanında problem sınıfta kendiliğinden ortaya çıkabilir.
Karşılaşılan bu durum öğrenciyi etkilemekte ve bu durum onda belli bir düzeyde huzursuzluk yaratmaktadır. Kısacası öğrenci cevabını bulmakta zorlandığı soru ya da sorularla karşı karşıya kalmıştır. Öğretmenin, bu durumda, öğrenciye yardım etmesi yaralı olabilir. Öğrencini yardımsız bırakılması başarısızlığa neden olabilir.
2. Problemin sınırlandırılması: Bu aşamada probleme açıklık getirilmesi,
tanımlanması ve öğrencinin gücüyle oranlı olacak biçimde sınırlandırılması beklenir. Problem çözümüne nereden başlanacağı, neleri içine alarak nerede biteceği gibi hususlar önceden saptanıp, iyice belirtilir. Öğretmen, öğrencilerin, problemi tanımalarına ve sınırlandırmalarına yardımcı olmalıdır.
Bu işlemler yapılırken soru ve öneriler içeren öğretme tekniklerinden yararlanılabilir. Burada önemli olan problemin dikkatle tanımlanması ve öğrencinin ne yapacağını net bir biçimde görmesine olanak vermesidir. Problem, açık ve anlaşılır bir problem cümlesi halinde ifade edilmelidir. Problem bu şekilde ifade edilerek öğrencilerin neyi araştıracaklarını ve neyi çözeceklerini anlamaları sağlanacaktır.
3. Uygulamanın planlanması: Bu aşamada öğrenciler, öğretmenle birlikte plan
yaparlar. Ne gibi bilgilere ihtiyaç olduğunu, bu bilgilerin nereden sağlanabileceğini saptarlar.
Problem çözümünde yararlanılacak uygun kaynaklar belirlenmeli ve onlardan yararlanılmalıdır.
4. Çalışma kılavuzunun hazırlanması: Bu kılavuz, öğrenciler için yanıtlanması
gereken sorularla bir araya getirilmesi gereken gerçekleri içerir.
5. Kaynakların sağlanması: Problem çözümünde yararlanılacak uygun kaynaklar
belirlenmeli ve onlardan yararlanılmalıdır. Bunu planlı yürüterek veri toplayıp , düşüncelerini kurabilmesi için bilgi toplamak istediği bölümleri belirlemesi, gerekli materyali hazırlaması beklenir. Okuma parçaları, ses bantları, filmler, slaytlar vb. toplanır. Ancak bunların, konunun bütün yönlerini yansıttığından ve gerçekleri dile getirdiğinden emin olunmalıdır.
6. Problemin incelenmesi: Öğrenciler gerçekleri bulmak için problemi incelerler. Bu
inceleme, bireysel yapılabildiği gibi, küçük gruplar oluşturarak da yapılabilir.
Problemi tanımlamış bulunan öğrencinin artık çözümde başvurabileceği ipuçlarını aramaya koyulması beklenir. Toplanan bilgilerin çözümlenmesi ve yorumlanması sonucunda bazı geçici çözüm yolları (hipotezler) akla gelebilir. Akla uygun gelen hiçbir çözüm şekli gözden kaçırılmadan, çeşitli çözüm yolları aranır. Daha sonra bunlardan en uygun olanı seçilerek açık bir şekilde ifade edilir.
Çeşitli deney ve karşılaştırmalarla (tümevarım, tümdengelimle) düşünülen çözüm yollarının problemi çözecek nitelikte olup olmadığı araştırılır. Bu basamakta öğretmen, öğrencilerin önerdikleri çözüm yollarını denemelerine ve önerilen çözüm yollarının geçerli olup olmadığına karar vermelerine yardımcı olur.
7. Sonuçlara ulaşma: Bu aşmada öğrencilerin okudukları kaynaklara dayalı olarak
sonuçlara ulaşmalarına olanak verilir. Öğretmenin problemi çözmesi istenen bir yol değildir. Burada öğretmen problemin çözümüne ışık tutacak sorular yönelterek öğrencilerin çözüme ulaşmalarını kolaylaştırabilir.
Problemin çözüme ulaşıp ulaşmadığını sınamak için öğrencinin saptadığı ölçütlerin ışığında değerlendirme yapması ve başarıya ulaştığı taktirde sonucu belirlemesi, ulaşmamışsa yeni bilgilerle üçüncü aşamaya geçerek işlemleri bir, gerekirse daha fazla tekrarlayıp çözüme ulaşmaya çalışmalıdır. Bu işlemler sırasında Öğretmen gerekli rehberliği sürdürerek çözüme ulaşılıp ulaşılmadığını kontrol etmelidir.
8. Konuları, görüşleri ve bulguları tartışma: Bu amaçla sınıfta açıkoturum, toplu
tartışma, sempozyum ya da panel gibi çeşitli biçimlerde toplantılar düzenlenir. Bu toplantılarda öğrenciler, eleştiri karşısında, bulundukları durumu savunmaya zorlanmamalıdır. Böyle yapmak onların açık görüşlü olmalarını engelleyebilir.
Problem çözme metodu ile yapılan öğretim etkinliklerinin değerlendirilmesi sonucu kazanılan bilgi, beceri ve alışkanlıkların, geliştirilen değer-taktir duygusunun hayata transfer edilmesi, diğer metotlara nazaran daha sağlam ve geçerlidir.

Problem çözme yönteminin aşamalarını açıkladıktan sonra bu yöntemin faydalarına değinebiliriz.
 

Problem Çözme Yönteminin Faydaları:

1. Öğrencilerin öğretme-öğrenme etkinliklerine aktif olarak katılmalarını sağlar.
2. Öğrencileri planlı ve düzenli çalışmaya alıştırır.
3. Öğrencilerin bilimsel görüş ve düşünüş kazanmalarını sağlar.
4. Öğrenmeye karşı ilgi ve istek uyandırır.
5. Öğrencilerde sorumluluk duygusunun geliştirilmesine yardım eder.
6. Öğrencilerin problemleri cesaretle karşılamalarını ve bilimsel yaklaşımla ele almalarını sağlar.
7. Öğrencilere başkalarıyla yardımlaşmanın ve başkalarının fikirlerinden yararlanılmasının gerektiği görüşünü benimsetir.
8. Öğrenmeyi daha mantıklı ve sağlam bir temele dayandırır.
9. Öğrencilerde cesaretle önerilerde bulunma veya hipotezler ileri sürme yeteneğini geliştirir.
10. Öğrencilere, karar vermede acele edilmemesi gerektiği düşüncesini benimsetir.

Bu sayılan faydaların yanısıra problem çözme yönteminin bazı sınırlılıkları da vardır;

Problem Çözme Yönteminin Sınırlılıkları:

1. Çok zaman alan bir yöntemdir.
2. Bütün disiplinlere uygulanması mümkün değildir.
3. Öğrencilere bir takım maddi külfetler yükleyebilir.
4. Problem çözümünde gerekli olacak bir takım materyal ve kaynakların öğrenci tarafından sağlanması güç alabilir.
5. Öğrenmenin değerlendirilmesi güçtür.
 

Problem çözme yöntemi ile ilgili örnek etkinlik:

Bu etkinlikte, basit araç ve gereç kullanarak okul fiziğinin problem çözme durumunda nasıl kullanılacağı konusu irdelenmektedir. Okul fiziğinde pratik problem çözme konusunda eğitim programı malzemesinin planlanması, tasarımlanması ve yapılması için bir model olarak sunulmaktadır. Örnekler, konumun (Kuzey veya Güney), tasarımın (Düz çatı/eğik çatı) ve inşaatın nasıl etkili olduğunu göstermek için verilmiştir.

Amaç: Basit araç ve gereçleri kullanarak lise fizik bilgisi ile temel bir problemi çözmek. Burada temel problem olarak ‘güneş evi’ alınmıştır.

1 Lise fizik bilgisinin temel bir problemin çözümünde nasıl kullanabileceğini kavramak
2 Küçük gruplar halinde çalışmanın önemini anlamak
3 Basit araç ve gereç kullanarak okul fiziği ile ilgili problem çözmek

Etkinlik 1 (güneş evi)

Amaç: Pasif güneş enerjisi kullanacak evin tasarımı, konumu ve inşaatını etkileyebilen faktörleri belirlemek.

İşlem yolu: Küçük gruplar halinde çalışarak, pasif güneş enerjisi kullanacak evin tasarımı, konumu ve inşaatını etkileyebilen etmenleri tartışın ve yazın.

Pasif güneş evi, sadece ev için gereken ısıyı toplayan, depolayan ve dağıtan mimari ve yapısal ögeleri kullanmak için tasarımlanır.
Aktif güneş evi istenmeyen ısıyı gereken evlere verebilen ek araçları (örn. klima) içerir.

Bir evin aşağıdaki üç maddeyi gerektirdiğini varsayın:

1 Yazın minimum ısı kazanımı
2 Kışın maksimum ısı kazanımı
3 Kışın minimum ısı kaybı

Tanımladığınız etmenlerden birisi için bir veya birden fazla termometre kullanarak ölçümler almanızı mümkün kılacak en basit araç gereç bulun veya yapın. Bu incelemeyi anlamlı sonuçlar elde edip edemeyeceğinizi denemek için yürütün.

İncelemenizi tamamladığınızda grup olarak tartışın ve sonuçlarınızı yazın.

1 Öğrencilere sorulacak anahtar sorular, Örn.
............................................. sa ne olur?
En iyi tasarım hangisi, bu mu yoksa..........
Evin niçin ........................................... gereksinimi vardır?

2 İncelemeyi yapabilmeleri için öğrencilere vereceğiniz (veya tahtaya yazacağınız) bilgilerin doğru sırada olmasına özen gösterin.
3 Öğrencilerin yapmasını istediğiniz temel tahmin veya hipotezler,
4 Sonuçlar nasıl kaydedilecek.
5 Sonuçlar nasıl kullanılabilir: soracağınız anahtar soruları yazın.
6 Başka hangi incelemeler bunu izleyebilir.


Etkinlik 2 (evlerde güneş enerjisi)
Amaç: Evlerde güneş enerjisi ile ilgili soruları cevaplamak.
İşlem yolu: Denemeniz için aşağıda bir kaç soru verilmiştir. Bunları ya kendi başınıza deneyebilirsiniz ya da sınıfınızdaki diğer öğrencilerden bir veya ikisiyle çalışabilirsiniz. Böylece çözümleri birbirinizle “tartışabilir” ve birbirinizden bir şeyler öğrenebilirsiniz.

Sorular
1 Elektrik akımı, iki uç arasında potansiyel farkı olduğunda var olan elektrik yükü akışıdır. Aynı şekilde termal iletim, iki uç arasında sıcaklık farkı olduğunda var olan enerji akışıdır. Bundan dolayı elektriksel denklemlerle termal denklemler arasında benzerlik vardır. Aşağıdaki tabloyu tamamlayabilir misiniz?

2 Bir tuğla duvarın ölçüleri 4x3 metredir ve 1x1.5 metrelik bir penceresi vardır. Tuğlanın kalınlığı 0.1 m. ve camın kalınlığı 4 mm dir. Bu veriler ışığında aşağıdakileri bulunuz?
• Camın termal direnci (k cam = Wm-1 K-1)
• Tuğlanın termal direnci (k tuğla = 0.6 Wm-1 K-1)
C, içerideki sıcaklık°Dışarıdaki sıcaklık 0 C ise aşağıdakileri bulunuz?°20
• Tuğladan olan güç kaybı
• Pencereden olan güç kaybı
• Toplam güç kaybı.
3 Bir yalıtım tabakası tuğla duvara yerleştirirse bu paralel olan dirençlere mi yok seri olan dirençlere mi eşittir?

Bilgi Sayfası
Güneş Evi İncelemeleri:
İnceleme: 1
Güneş enerjisi ile evin ısınmasında etmenlerden birisi, evin konumu olduğundan anahtar soru şöyledir:
Soru: Güneş enerjisinden en yüksek düzeyde yararlanmak için ev hangi yöne doğru bakmalıdır?
Sonra öğrencilere “Bunu bulmak için kutuyu, termometreyi ve pusulayı nasıl kullanabiliriz?” Sorusunu sorun.
Bu sorudan sonra öğretmen öğrencilerle, incelemenin tasarlanması ve planlanmasını yapabilir.

Araç-gereçler: 60x30x30 cm boyutlarında 2 karton kutu, yapışkan bant, cam veya saydam selofen, 2 termometre, pusula
İşlem yolu:
1 Kutuların ikisini de beyaza boyayın.
2 Her kutunun bir tarafından 25x25 cm boyutlarında kare şeklinde bir pencere açınız.
3 Kutuların pencere açtığınız taarfına karşı gelen taraftan delik açın ve termometrenin haznesini buradan içeriye sokun. Termometreyi sıkıca tutturmak için bant kullanın. Termometrenin kolayca okunabilecek şekilde olmasına dikkat edin.
4 Kutuların üst kısmını bantla kapatın.
5 Pencere açmak için kestiğiniz yere cam veya selofan yerleştirin.
6 Pusulayı kullanarak kutuların birini penceresi kuzeye, diğerini güneye bakacak şekilde yerleştirin. Her iki kutunun da güneş altında olmasına dikkat edin.

Burada öğrenciler için esas tahmin veya hipotez yönle ilgilidir. Öğrencilere ‘Her iki evde, daha çok ısı kazandıran yön ile ilgili nedenlerinizi yazınız’ deyiniz.

Sonuçları kaydetmek için tipik öneriler şöyledir:
• Her beş dakikada bir kutudaki sıcaklığı okuyun ve sonuçları bir tabloya kaydedin.
• Sıcaklıkları sabit bir sıcaklığa erişinceye kadar okumaya ve kaydetmeye devam edin (Çok sıcak bir günse okumaları her beş dakika yerine her iki dakikada bir yapınız).


Sonuçlarla ilgili temel sorular şöyle olabilir:
‘Kuzeye bakan kutudaki ısının en yükseğe erişmesi ne kadar zaman aldı?’
‘Güneye bakan kutudaki ısının en yükseğe erişmesi ne kadar zaman aldı?’
‘Ilık kış güneşinden yararlanması için, evin penceresi ne yöne doğru bakmalıdır?’
‘Yazın güneşin ısıtma etkisini en aza nasıl indirirsiniz?’

Ek bilgiler:Kış güneşinden en yüksek düzeyde yararlanmak için güneye bakan duvarda maksimum pencere alanının olması gerekir. Fakat yazın öğle güneşinin ısısını almamak istersiniz. Bu durumda çatının tasarımı bir etmendir.
Beyaz perdeler yazın ısının yansımasına yardımcı olabilir. Evin rengi bir etmendir bunun için inceleme iki siyah kutuyla tekrarlanabilir.
Ek incelemeler bunu izleyebilir-veya farklı öğrenci grupları farklı yönler üzerinde çalışabilir.

İnceleme 2
Soru: Çatının şekli evin içindeki sıcaklığı etkiler mi?
İnceleme 3
Soru: Isı kaybını veya binanın içiyle çevresi arasında biriken ısıyı nasıl azaltabiliriz?
Araç-gereçler:
İnceleme 1 deki gibi termometre hala içerde olan iki ev (ikisinin de tepeleri düz), 4 termometre (her ev için 2 tane), Bant,Yalıtım malzemeleri (oluklu mukavva, styrofoam veya kağıt)
Ek bilgiler: Yalıtım iki türlü çalışır. Evin içinde serin hava tutulmuşsa yalıtın ısıyı dışarıda tutabilir (Kışın ısı kaynaklarından sağlanan ısı yalıtımla içeride tutulabilir.
Bu yolla ev sahipleri kışın ısınmak için yazın serinlemek için enerji kullanımlarını azaltabilirler. Etkiyi artırmak için tavandaki yalıtım kadar duvarlar arasındaki yalıtımdanda yararlanılabilir. Toprağın içinde veya kısmen toprakla örtülü evler inşa ederek ısıtma ve soğutma maliyetleri %80 azaltılabilir.



Yararlanılan Kaynaklar

1. Öğretimi Planlama ve Değerlendirme:
Yrd. Doç. Dr. Şeref TAN
Dr. Yücel KAYABAŞI
Alaattin ERDOĞAN
2. Plandan Uygulamaya Öğretim:
Prof. Dr. Mürüvet BİLEN
3. Fizik Eğitimi:
YÖK YAYINLARI
4. Genel Öğretim Metodları: