Matematiksel modellemenin yaşama yansıma sürecinin incelenmesi

Abstract

Son yıllarda uygulamalı matematik, mühendislik, nanoteknoloji, ekonomi ve biyoloji gibi diğer disiplinlerde giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Mühendislik alanları matematik bilginin beceri ile bütünleştirilmesinin en seçkin en yoğun gözlemlendiği alanlardır. Başka bir ifade ile mühendislik, matematiksel modellemenin işe koşulduğu ve insanlığın hizmetine sunulduğu bir alandır. Matematik ve mühendislik eğitiminde önemli bir yer tutan modelleme ilgili olarak teknoloji fakültesinde öğrenim gören mühendis adaylarının görüşlerinin neler olduğu, matematiksel modelleme öz yeterlik ve üst bilişsel farkındalık düzeylerinin kendilerine yapılan öğretim uygulamalarının sonrasında farklılaşıp farklılaşmadığını ve matematiksel modellemede yeterlik düzeylerinin ne olduğunun belirlenmesi amaçlanan bu çalışmada nicel ve nitel yöntemlerin birlikte kullanıldığı karma yöntem tercih edilmiştir. Karma araştırma yönteminin örneklem seçim yöntemlerinden biri olan “amaca uygun örnekleme” yaklaşımı tercih edilmiştir. Çalışma grubunu 2020-2021 Eğitim-Öğretim yılında Kocaeli Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Biyomedikal Mühendisliği programında öğrenim gören farklı gelişim düzeylerindeki toplam 217 öğrenci viii oluşturmaktadır. 217 mühendis adayından gönüllü olarak görüşmelere katılacağını bildiren farklı sınıflardan 45 mühendis adayı ile görüşmeler ve bu adayların oluşturduğu 12 grup ile de matematiksel modelleme uygulamaları yapılmıştır. Araştırmada, öncelikle çalışma grubuna model ve modelleme, üstbilişsel farkındalık ve matematiksel modelleme öz-yeterlik ölçeği uygulanarak nicel boyutun ön test ve son test verileri alınmıştır. Bir grup katılımcı ile yarı yapılandırılmış görüşme formundan ise nitel boyutun ön görüşme ve son görüşme verileri elde edilmiştir. Sonraki aşamada mühendis adaylarının matematiksel modelleme yeterlik düzeylerinin belirlenmesinde modelleme etkinlikleri uygulanmış ve matematik eğitimcisi uzmanlar tarafından değerlendirilmiştir. Araştırma sürecinde yapılan uygulamalar ve kullanılan ölçme araçları ile verilerin toplanması, Ekim 2020-Aralık 2020 tarihleri arasında mühendis adaylarıyla 11 hafta süresince yapılmıştır. Uygulama öncesi ve sonrası mühendis adaylarının modeller ve modelleme anlayışlarının, matematiksel modelleme öz yeterliklerinin ve üst bilişsel farkındalıklarının yüksek düzeyde olduğu ve bu düzeylerde uygulamalar sonrası lehine istatistiki olarak anlamlı artış olduğu belirlenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre matematiksel modelleme uygulamaları mühendis adaylarının model ve modelleme anlayışları, matematiksel modelleme özyeterlikleri ve üst bilişsel farkındalıkları üzerine istatistiki anlamda anlamlı ve pozitif etki sağladığı görülmüştür. Mühendis adaylarının matematiksel modelleme problemlerine verdikleri yanıtların değerlendirilmesi sonucu yüksek düzeyde matematiksel modelleme yeterliklerine sahip oldukları ancak eksik olan bazı yeterliklerin geliştirilmesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca uygulama sonunda mühendis adaylarının mülakatlarda son görüşmeler verdikleri cevaplar incelendiğinde başlangıç durumuna göre gelişme olduğu tespit edilmiştir. Mühendislik eğitiminde matematiksel modellemeyi öğrenme ve geliştirme sürecini tanımak mühendis yetiştirmede önemli ipuçları verebilir. Bu bağlamda araştırmanın hem mühendis eğitiminde hem de sonrasında mesleki olarak yararlanabilecek sonuçlar üretmesi beklenmektedir. Mühendis ve adaylarının matematiksel modelleme eğitimi araştırmalarının ülkemizde yaygınlaştırılması ve çalışma kapsamında incelenmeyen farklı mühendislik alanlarına yönelik daha kapsamlı çalışmaların yapılması önerilmektedir.

In recent years, applied mathematics has been playing an increasingly important role in other disciplines, such as engineering, nanotechnology, economics, and biology. Engineering fields are the areas where the integration of mathematical knowledge with skills is most distinguished and observed most intensively. In other words, engineering is an area where mathematical modeling is put to work and offered to the service of humanity. Education holds an important place in mathematics and engineering as an engineer who studied at the faculty of technology related to the modelling, what are the views of candidates, mathematical modeling, self-efficacy, and metacognitive instructional practices in the aftermath of the level of awareness that it is any different to them made elsewhere, and which is intended to determine what is the level of proficiency in mathematical modeling in this study a hybrid method is used where a combination of quantitative and qualitative methods is preferred. The “purposeful sampling” approach, which is one of the sample selection methods of the mixed research method, has been preferred. The study group consists of a total of 217 students of different levels of development studying at the Biomedical Engineering program of the Faculty of Technology of Kocaeli University in the academic year 2020-2021. x Interviews with 45 engineer candidates from different classes, who stated that they would voluntarily participate in the interviews from 217 engineer candidates, and mathematical modeling practices were carried out with 12 groups formed by these candidates. In the research, firstly, the model and modeling, metacognitive awareness and mathematical modeling self-efficacy scale were applied to the study group and the pre-test and post-test data of the quantitative dimension were taken preliminary and final interview data of the qualitative dimension were obtained from the semi-structured interview form with a group of participants. At the next stage, to determine the mathematical modeling proficiency levels of engineer candidates, modeling activities were applied and evaluated by mathematics educator experts. The data collection with the applications made in the research process and the measurement tools used was carried out for a period of 11 weeks with the candidates of engineers between October 2020 and December 2020. It was found that the understanding of models and modeling, mathematical modeling self-efficacy and higher cognitive awareness of the candidates of engineers before and after the application were at a high level, and there was a statistically significant increase in favor of these levels after the applications. According to the research results, mathematical modeling Engineer candidates understanding of modelling and applications, mathematical modelling and metacognitive awareness it has been shown that statistically significant and positive effect on ozyeterlik. As a result of evaluating the responses of engineer candidates to mathematical modeling problems, it was concluded that they have a high level of mathematical modeling competencies, but some missing competencies should be developed. In addition, at the end of the application, it was determined that there was an improvement according to the initial situation according to the responses of the engineer candidates to the recent interviews in the interviews. Getting to know the process of learning and developing mathematical modeling in engineering education can give important tips for training engineers. In this context, it is expected that the research will produce results that can be used professionally both in engineer education and afterwards. It is proposed that the research on mathematical modeling education of engineers and their candidates should be disseminated in our country and that more comprehensive studies should be carried out in different engineering fields that are not examined within the scope of the study.