9. Sınıf Biyoloji Biyoloji ve Bilimsel Araştırma Konu Anlatımı

Rehberli anlatımda söylenen yönlendirmeler dâhil tam metin. Düşünme araları sessizdir.

1. Giriş

   Birlikte düşünelim. Biyolojide bilimsel araştırmayı birbiri ardına ezberlenecek basamaklar gibi değil, güvenilir bir açıklamaya ulaşmak için tekrar tekrar denetlenen bir düşünme süreci olarak ele alacağız. Bir araştırmacı önce canlılarla ilgili bir durumu dikkatle gözlemler, gözlemden araştırılabilir bir soru çıkarır ve sınanabilir bir açıklama önerir. Ardından değişkenleri belirleyip karşılaştırılabilir veri toplar; verinin hipotezi destekleyip desteklemediğini inceler. Sonuç beklediği gibi çıkmadığında veriyi saklamaz, hipotezini ve yöntemini yeniden değerlendirir. Bu derste “gördüğüm şey”, “gördüğümden çıkardığım yorum”, “sınamak istediğim önerme” ve “verinin izin verdiği sonuç” ifadelerini birbirinden ayıracağız. Her örnekte önce kanıtı işaretleyecek, sonra iddianın bu kanıt sınırını aşıp aşmadığını soracağız.

2. Ayrıntılı anlatım

   Gözlem ile çıkarımı kanıt diliyle ayır. Bilimsel gözlem; bir canlı, olay ya da sürece ait özelliklerin duyu organları ve uygun ölçüm araçlarıyla sistemli biçimde incelenip kaydedilmesidir. “Fidenin boyu yedinci gün 8,4 santimetredir.” ölçülebilir bir gözlem kaydıdır. “Fide sağlıksız olduğu için kısa kaldı.” cümlesi ise gözleme dayalı olabilecek bir çıkarımdır; çünkü sağlık durumuna ilişkin ek ölçüm yapılmadan neden ileri sürer. Araştırmada ikisi de işe yarar fakat aynı kanıt gücüne sahip değildir. Nitel gözlemler renk, biçim, davranış veya doku gibi özellikleri betimler; nicel gözlemler sayı ve birim içerir. “Yaprakların üçünde sarı bölgeler görüldü.” hem sayısal hem betimleyici bilgi taşır. Kayıt, başka bir kişinin aynı ölçütü kullanarak neye bakıldığını anlayacağı kadar açık olmalıdır. “Bitki biraz kötüydü.” gibi kişisel ve ölçütsüz ifadeler karşılaştırmayı zorlaştırır. Araç kullanmak gözlemi otomatik olarak doğru yapmaz; aracın uygunluğu, kalibrasyonu ve ölçüm koşulları da önemlidir. Gözlem sırasında araştırmacı henüz açıklama seçmek zorunda değildir. Beklenmeyen bir değer görüldüğünde önce kayıt doğrulanır: birim doğru mu, ölçüm zamanı aynı mı, örnek karışmış olabilir mi? Bu denetimden sonra olası nedenler tartışılır. Kanıtı yorumdan ayrı yazmak, sonradan ortaya çıkan yeni bilgiyle önceki kaydı yeniden değerlendirmeyi kolaylaştırır. Böylece “beklediğim sonuç buydu” düşüncesi gözlemi yönlendirmez. Örnek: İki saksıdaki fideleri inceleyen Ela, “A saksısındaki beş fidenin ortalama boyu 9,2 cm, B saksısındaki beş fidenin ortalama boyu 6,8 cm.” diye kaydediyor. Bu cümle gözlemdir. “B saksısındaki fideler az ışık aldığı için kısadır.” ifadesi ise ışık ölçümü ve karşılaştırma yapılmadan kurulmuş bir neden çıkarımıdır. Doğru yol, iki ifadeyi ayrı tutup neden önerisini sınamaktır. “Akvaryumdaki balıklar sabah beş dakikada yüzeye 18 kez çıktı; suda oksijen azdır.” cümlesini gözlem ve çıkarım olarak iki parçaya ayır. “Beş dakikada 18 kez yüzeye çıkma” kaydedilmiş gözlemdir. “Oksijen azlığı” olası açıklamadır; çözünmüş oksijen ölçümü veya kontrollü karşılaştırma olmadan kesin sonuç değildir. Sık hata: Gözlem ile açıklamayı birbirine karıştırma. Bir durumun ölçülmüş olması, o durumun nedeninin de ölçüldüğü anlamına gelmez.

3. Ayrıntılı anlatım

   Araştırılabilir soru ve sınanabilir hipotez kur. Araştırılabilir soru, gözlenebilir ya da ölçülebilir değişkenler arasında incelenebilir bir ilişki sorar. “Işık miktarı fasulye fidelerinin bir haftadaki boy artışını etkiler mi?” sorusunda ışık miktarı değiştirilebilir, boy artışı ölçülebilir. “Bitkiler mutlu mudur?” sorusu bu biçimiyle hangi davranışın veya ölçümün mutluluğu göstereceğini söylemediği için kontrollü bir araştırma planına doğrudan dönüşmez. Soru ne kadar açık olursa veri toplama kararı o kadar denetlenebilir olur. Hipotez, gözlem ve ön bilgilere dayanarak kurulan, sınanabilir ve gerektiğinde değiştirilebilir açıklama önerisidir. “Aynı tür fidelerde günlük ışık süresi artırılırsa, yedinci gün ortalama boy artışı belirli bir aralığa kadar yükselir.” cümlesi ölçülebilir bir beklenti taşır. Hipotez bir tahmin içerir fakat rastgele bir tahmin değildir; gerekçesi vardır. Ayrıca hipotez sonuçla uyuşmadığında araştırmacının başarısız olduğu söylenmez. Uyumsuz veri, açıklamanın veya yöntemin yeniden düşünülmesini sağlar. İyi bir hipotez tek bir deneyle sonsuza kadar “kanıtlanmış gerçek” hâline gelmez. Farklı örneklemler, koşullar ve tekrarlar açıklamanın hangi sınırlar içinde işe yaradığını gösterir. Sonuç hipotezi destekleyebilir, desteklemeyebilir ya da karar vermek için yetersiz kalabilir. “Hipotezim doğrudur.” yerine “Bu deneyin verileri, belirtilen koşullarda hipotezle uyumludur.” demek bilimsel kanıtın sınırını daha doğru anlatır. Örnek: Bir öğrenci buzdolabında ve oda sıcaklığında bekletilen eşit olgunluktaki muzların kabuk renklerini her gün aynı ölçekle kaydetmek istiyor. “Saklama sıcaklığı muz kabuğunun sarıdan kahverengiye geçme süresini etkiler mi?” araştırılabilir sorudur. “Düşük sıcaklıkta bekletilen muzlarda renk değişimi daha geç gözlenir.” ise ölçülebilir hipotezdir. “Gürültü bitkileri rahatsız eder.” cümlesini ölçülebilir bir hipoteze dönüştürmek için hangi iki değişkeni açıkça belirtirsin? Örneğin ses düzeyi bağımsız değişken, bir haftadaki yaprak yönelimi ya da boy artışı bağımlı değişken olarak tanımlanabilir. Tür, ışık, su ve sıcaklık aynı tutulmalıdır. Sık hata: Hipotezi soru, kesin hüküm veya kişisel görüş gibi yazma. Hipotez hangi koşulda neyin değişmesini beklediğini ve nasıl sınanabileceğini göstermelidir.

4. Ayrıntılı anlatım

   Değişkenleri ve adil karşılaştırmayı tasarla. Kontrollü deneyde araştırmacının etkisini sınadığı değişkene bağımsız değişken, bu değişime karşı ölçtüğü sonuca bağımlı değişken denir. Sonucu etkileyebilecek fakat araştırmanın odağında olmayan koşullar kontrol değişkenleridir. Işık süresinin fide boyuna etkisinde ışık süresi bağımsız, boy artışı bağımlı; bitki türü, başlangıç boyu, su miktarı, toprak, sıcaklık ve ölçüm günü kontrol edilmesi gereken koşullardır. Kontrol grubu, bağımsız değişkenin uygulanmadığı veya standart düzeyde tutulduğu karşılaştırma grubudur. Her araştırma aynı türde bir kontrol grubu gerektirmeyebilir; ancak karşılaştırma ölçütü açık olmalıdır. İki grupta hem ışık süresi hem su miktarı değişirse, boy farkının hangisinden kaynaklandığı ayırt edilemez. Bir defada yalnız bir temel değişkeni sistemli biçimde değiştirmek neden-sonuç yorumunu güçlendirir. Örnek sayısı ve tekrar, rastlantısal farklılıkların etkisini değerlendirmeye yardım eder. Tek bir fidenin ölçümü bütün tür için yeterli temsil olmayabilir. Gruplarda benzer başlangıç özelliklerine sahip birden çok örnek kullanmak ve ölçümü aynı yöntemle tekrarlamak gerekir. Bununla birlikte çok örnek kullanmak kötü tasarımı düzeltmez; değişkenler karışmışsa büyük veri de hangi etkenin sonuç doğurduğunu tek başına göstermez. Örnek: İki grup yoğurt bakterisi kültüründe sıcaklığın çoğalmaya etkisi inceleniyor. Bir grup 25 °C, diğer grup 35 °C’de tutuluyor; başlangıç kültür miktarı, besin ortamı, süre ve ölçüm yöntemi aynı. Sıcaklık bağımsız, belirli süredeki hücre sayısı bağımlı değişkendir. Aynı koşullar adil karşılaştırmayı sağlar. Bir öğrenci gübre etkisini incelerken gübreli saksıyı pencere önüne, gübresiz saksıyı karanlık dolaba koyuyor. Tasarımı nasıl düzeltirsin? Işık koşulları iki grup için eşitlenir; yalnız gübre uygulaması değiştirilir. Başlangıç bitkileri, su, toprak, sıcaklık ve ölçüm süresi de aynı tutulur. Sık hata: İki grup arasında birden çok koşulu aynı anda değiştirme. Sonuç farkı görülse bile hangi değişkenin etkili olduğu belirsiz kalır.

5. Ayrıntılı anlatım

   Veriyi tablo, tekrar ve belirsizlikle yorumla. Ham veri, ölçümlerin olduğu gibi kaydıdır; ortalama, grafik ve oranlar verideki örüntüyü görmeye yardım eden özetlerdir. Özet değerler tek tek ölçümleri görünmez kılmamalıdır. İki grubun ortalaması aynı olsa bile değerlerin dağılımı farklı olabilir. Bu nedenle tablo başlığı, değişken adı, birim, örnek sayısı ve ölçüm zamanı açıkça yazılır. Grafik eksenleri, hangi değişkenin hangi yönde değiştiğini doğru göstermelidir. Tekrar edilen ölçümlerde birbirinden farklı değerler çıkması her zaman hata yapıldığı anlamına gelmez; canlılarda doğal varyasyon vardır. Ancak sıra dışı değer görülürse kaydı silmeden önce ölçüm aracı, örnek kimliği ve uygulama koşulları denetlenir. Yalnız beklenen sonuca uymadığı için veri çıkarmak etik değildir. Dışlama ölçütü araştırma öncesinde belirlenmeli veya raporda gerekçesiyle açıklanmalıdır. Veri, hipotezle uyumlu olsa bile alternatif açıklamalar değerlendirilir. “Işık süresi arttıkça ortalama boy arttı.” ilişkisi, ışığın tek neden olduğunu her koşul için kanıtlamaz. Kontrol edilen değişkenler, örnek büyüklüğü ve ölçüm aralığı sonucu sınırlar. Güvenilir rapor; ne bulunduğunu, neyin belirsiz kaldığını ve sonraki araştırmada neyin değiştirilebileceğini birlikte söyler. Örnek: Üç tekrarın sonuçları 12, 13 ve 31 mm’dir. Öğrenci 31’i beklenmedik buluyor. Doğru yaklaşım önce bu değerin ölçüm kaydını, örnek etiketini ve aracı denetlemektir. Ölçüm hatası kanıtlanırsa dışlama gerekçesi rapora yazılır; kanıtlanmazsa değer saklanır ve dağılım üzerindeki etkisi tartışılır. İki grubun ortalaması 10 cm ise sonuçların tamamen aynı olduğunu söylemek için hangi ek bilgiye ihtiyaç vardır? Her gruptaki tek tek ölçümler, örnek sayısı, dağılım ve ölçüm belirsizliği gerekir. Aynı ortalama, aynı değişkenlik veya aynı biyolojik örüntü anlamına gelmez. Sık hata: Grafiği yalnız güzel görünmesi için eksenleri kırparak farkı olduğundan büyük gösterme. Görselleştirme, verinin etkisini çarpıtmadan okunabilir olmalıdır.

6. Ayrıntılı anlatım

   Bilim etiğini araştırmanın her aşamasına yerleştir. Bilim etiği yalnız sonuç yayımlanırken kaynak göstermekten ibaret değildir. Araştırma sorusunun seçiminden örneklerin korunmasına, veri kaydından raporlamaya kadar bütün süreci kapsar. Canlıların gereksiz zarar görmesini önlemek, gerekli izinleri almak, kişisel bilgileri korumak, kullanılan fikir ve verilerin kaynağını belirtmek temel sorumluluklardır. Bir yöntemin yapılabilir olması, etik olarak uygun olduğu anlamına gelmez. Veri uydurmak hiç yapılmamış ölçümü yapılmış gibi göstermektir; veriyi çarpıtmak ise kaydı istenen sonuca göre değiştirmek, seçmek veya bağlamından koparmaktır. İntihal, başkasının fikrini ya da ifadesini kaynak göstermeden kendine ait gibi sunmaktır. Bu davranışların ortak sonucu, okuyucunun kanıtı yanlış değerlendirmesine yol açmalarıdır. Hata fark edildiğinde saklamak yerine düzeltme yapmak güvenilirliğin parçasıdır. Etik değerlendirme “iyi niyetliydim” sözüyle bitmez. Araştırmanın katılımcı, canlı ve çevre üzerindeki olası etkileri; yarar, zarar, gönüllülük, gizlilik ve adalet açısından incelenir. Öğrencinin güvenlik donanımı olmadan mikroorganizma yetiştirmesi veya canlıya zarar veren bir uygulamayı evde denemesi uygun değildir. Güvenli, gözlemsel ve öğretmen denetimli alternatif seçilir. Örnek: Bir öğrenci yalnız hipotezini destekleyen üç ölçümü rapora alıp diğer yedi ölçümü “işe yaramadı” diyerek siliyor. Bu durum veriyi seçerek çarpıtmadır. Tüm geçerli ölçümler sunulmalı; teknik nedenle dışlanan veri varsa ölçüt ve gerekçe açıkça belirtilmelidir. Grup çalışmasında arkadaşının çizdiği grafiği izin almadan kendi raporuna koymak hangi etik sorunu doğurur ve nasıl düzeltilir? Emeğin kaynağı gizlendiği için intihal ve adil katkı sorunu doğar. Grafiği hazırlayan kişi belirtilir, gerekiyorsa izin alınır ve rapordaki görev paylaşımı açıkça yazılır. Sık hata: Bilimsel amacı, canlıya zarar verme veya kişisel bilgiyi izinsiz paylaşma için gerekçe sayma. Amaç ile yöntem birlikte etik olmalıdır.