The Modelling Strategies Used by the Pre-service Teachers in Fermi Problems: The Task of Automatic Irrigation System


Creative Commons License

Çakmak Gürel Z.

İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, vol.24, no.2, pp.980-1003, 2023 (Peer-Reviewed Journal) identifier

Abstract

This study aims to explore pre-service mathematics teachers’ solution spaces and model strategies in the mathematical modelling tasks involving estimations. A case study method was employed in the research. 119 pre-service mathematics teachers participated in the study. The data were collected in two weeks. The pre-service teachers created groups consisting of four or five individuals. 26 different groups emerged in total. The Fermi problem was designed by the researcher by considering mathematical modelling task criteria. The data collection tools consisted of the worksheets and presentation records of the preservice teachers. The deduction and induction analysis methods were used together in the data analysis. According to the obtained findings, it was found that the pre-service teachers used five different modelling strategies. In the problem given within the scope of the number of elements that could fit in a surface, the “reference point” was used most; on the other hand, the “concentration measures” were used least. It is found that taking the area covered by a sprinkler model as a reference rather than the area occupied by sprinklers in the solution spaces produces more realistic results. The solutions spaces created within these strategies was used to detail the modelling process. It is significant for teachers who will apply a similar modelling problem to know the created different modelling strategies and solution spaces. It is thought that the solution spaces will provide a source for teachers to keep track of the information related to their students.

Bu çalışmanın amacı matematik öğretmeni adaylarının tahmin içeren matematiksel modelleme etkinliklerinde ortaya çıkan model stratejilerinin ve çözüm uzaylarının incelenmesidir. Araştırmada durum çalışması yöntemi kullanılmıştır. Çalışmaya 119 dördüncü sınıf matematik öğretmeni adayı katılmıştır. Veriler iki haftada toplanmıştır. Öğretmen adayları dörder ya da beşer kişilik olacak şekilde grup oluşturmuşlardır. Toplamda 26 farklı grup bulunmaktadır. Fermi problemi, matematiksel modelleme kriterleri dikkate alınarak araştırmacı tarafından tasarlanmıştır. Veri toplama araçlarını çalışma kağıtları ve sunum yapılan esnada alınan kayıtlar oluşturmaktadır. Verilerin analizinde ise tümdengelim ve tümevarım analiz yöntemleri birlikte kullanılmıştır. Elde edilen bulgulara göre, öğretmen adaylarının beş farklı modelleme stratejisi kullandıkları belirlenmiştir. Kapalı olmayan bir yüzeye sığabilecek eleman sayısı bağlamında verilen problemde en fazla “referans noktası” en az “konsantrasyon ölçümü” stratejisi kullanılmıştır. Çözüm uzaylarında fıskiyelerin kapladığı alan yerine bir fıskiye modelinin kapladığı alanın referans alınmasının daha gerçekçi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu stratejiler bağlamında oluşturulan çözüm uzayları modelleme sürecini ayrıntılandırmaktadır. Benzer bir modelleme problemi uygulayacak olan öğretmenlerin oluşan farklı modelleme stratejilerini ve çözüm uzaylarını önceden bilmesi, öğrencilere destek olması açısından önem arz etmektedir. Çözüm uzaylarının öğretmenlere öğrencilerinin bilgilerini takip etmede bir kaynak sağlayacağı düşünülmektedir.