Investigation of Pre-service Science Teachers' Cognitive Structures and Visual Images of Scientist and Engineer Perception

Year 2024, Volume: 14 Issue: 2, 73 - 99, 27.12.2024

Esra Benli Özdemir , Selçuk Şahingöz , Gülsüm Göksu Taşdelen

https://doi.org/10.17984/adyuebd.1534786

Abstract

This study examines pre-service science teachers' cognitive structures and visual images toward the perception of scientists and engineers. The study group of the research consists of 195 students studying at a state university in Ankara in the 2023-2024 academic year. The survey model, one of the quantitative research methods, was used in the study. The study data were collected with an open-ended question about scientist and engineer, a Word Association Test (WAT) related to the concepts of scientist and engineer, and a draw a scientist and draw an engineer test. The data obtained from the study were analyzed using content analysis. Participants mainly explained the differences between scientists and engineers in their working environments. The pre-service teachers associated scientist with the word laboratory (n=140) the most and obsessive (n=8) the least. They associated engineer with the word machine (n=101) and physics (n=8). In the drawings, scientists were mainly depicted as wearing lab coats, having messy hair, working in the laboratory with experimental materials, being sad or thoughtful, wearing glasses, and being male. Notably, pre-service teachers partially eliminate traditional ideas as the grade level increases. On the other hand, the engineer is mainly seen as a man wearing a work apron or daily clothes, with smooth hair, beardless, working in an open area with construction materials or motor vehicles, partially happy and thoughtful, and wearing a helmet/hat. Whether the grade level increase changed their mind about this idea is not determined.

Keywords

Scientist, engineer, preservice science teachers, cognitive structure, visual image

Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının Bilim İnsanı ve Mühendis Algısına Yönelik Bilişsel Yapılarının ve Görsel İmajlarının İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, fen bilgisi öğretmen adaylarının bilim insanı ve mühendis algısına yönelik bilişsel yapılarının ve görsel imajlarının incelenmesidir. Araştırmanın çalışma grubu, 2023-2024 eğitim-öğretim yılında Ankara’da bir devlet üniversitesinde öğrenim görmekte olan 195 öğrenciden oluşmaktadır. Araştırmada nicel araştırma yöntemlerinden tarama modeli kullanılmıştır. Araştırmanın verileri, bilim insanı ve mühendis ile ilgili açık uçlu bir soru, bilim insanı ve mühendis kavramlarına ilişkin kelime ilişkilendirme testi, bir bilim insanı ve bir mühendis çiz testi ile toplanmıştır. Araştırmadan elde edilen veriler, içerik analizi kullanılarak incelenmiştir. Katılımcılar bilim insanı ve mühendis arasındaki farklılıkları çoğunlukla çalışma ortamları ile açıklamışlardır. Öğretmen adayları, bilim insanını en çok laboratuvar (n=140) kelimesi ile en az takıntılı (n=8) kelimesi ile ilişkilendirmişlerdir. Mühendisi ise en çok makine (n=101) kelimesi ile en az fizik (n=8) kelimesi ile ilişkilendirmişlerdir. Çizimlerde bilim insanı çoğunlukla laboratuvar önlüklü, dağınık saçlı, deney malzemeleri ile laboratuvarda çalışan, üzgün ya da düşünceli, gözlüklü ve erkek olarak ifade ettikleri görülmektedir. Sınıf seviyesi arttıkça, öğretmen adaylarının geleneksel düşüncelerden kısmen sıyrıldığı dikkat çekmektedir. Mühendisi ise, çoğunlukla geleneksel düşüncelerde iş önlüğü ya da günlük kıyafet giymiş, düzgün saçlı, sakalsız, inşaat malzemeleri ya da motorlu taşıtlar ile açık alanda çalışan, kısmen mutlu ve düşünceli, baret takmış erkek olarak çizdikleri görülmektedir. Sınıf seviyesinin artması bu düşünceyi değiştirmemektedir.

Keywords

Bilim insanı, mühendis, fen bilgisi öğretmen adayları, bilişsel yapı, görsel imaj

References

• Bahar, M., Johnstone, H. A., & Sutcliffe, R. (1999). Investigation of students' cognitive structure in elementary genetics through word association tests. Journal of Biological Education, 33(3), 134-141.
• Balçın, M. D., & Yavuz Topaloğlu, M. (2019). Okul dışı öğrenme ortamlarında ilkokul öğrencilerinin mühendislere ve bilim insanlarına yönelik algılarının incelenmesi. Ordu Üniversitesi Sosyal Bilimler Araştırmaları Dergisi, 9(1), 157-170.
• Barman, C. R., Ostlund, K. L., Gatto, C. C., & Halferty, M. (1997, January 9-January 12). Fifth-grade students’ perceptions about scientists and how they study and use science [Paper Presentation]. Association for the Education of Teachers in Science (AETS) Conference, Cincinnati, USA.
• Benli, E., Dökme, İ., & Sarıkaya, M. (2011). The effects of technology teaching materials on students’ image of scientists. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 15, 2371-2376.
• Bilen, K., Irkıçatal, Z., ve Ergin, S. (2014, 11Eylül -14 Eylül). Ortaokul öğrencilerinin bilim insanı ve mühendis algıları [Bildiri Sunumu]. XI. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi, Adana, Türkiye. http://aves.cu.edu.tr/YayinGoster.aspx?ID=2610&NO=17
• Camcı Erdoğan, S. (2013). Üstün zekâlı ve yetenekli öğrencilerin bilim insanlarına yönelik algıları. Türk Üstün Zekâ ve Eğitim Dergisi, 3(1), 13-37.
• Capobianco, B. M., Diefes-Dux, H. A., Mena, I., & Weller, J. (2011). What is an engineer? Implications of elementary school student conceptions for engineering education. Journal of Engineering Education, 100(2), 304-328. https://doi.org/10.1002/j.2168-9830.2011.tb00015.x
• Chambers, D. W. (1983). Stereotypic images of the scientist: The draw-a-scientist test. Science Education, 67(2), 255-265. https://doi.org/10.1002/sce.3730670213
• Creswell, J. W. (2013). Research Design: Qualitative, Quantitative, and Mixed Methods Approaches. Sage Publications.
• Cunningham, C., Lachapelle, C., & Lindgren-Streicher. (2005, June 12-June 15). Assessing elementary school students’ conceptions of engineering and technology. Proceedings of the American Society for Engineering Education Annual Conference and Exposition.
• Davis, E. A., & Anderson, C. W. (2019). The role of cognitive and social factors in forming teachers’ conceptions of science and engineering. Research in Science Education, 49(4), 975-993. https://doi.org/10.1007/s11165-017-9652-5
• Ercan, F., Taşdere, A., ve Ercan, N. (2010). Kelime ilişkilendirme testi aracılığıyla bilişsel yapının ve kavramsal değişimin gözlenmesi. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 7(2), 136-154.
• Eilks, I., & Ralle, B. (2012). Science education for sustainable development: Perspectives and challenges. International Journal of Science Education, 34(7), 1059-1079. https://doi.org/10.1080/09500693.2011.582943
• Fraenkel, J. R., & Wallen, N. E. (2006). How to Design and Evaluate Research in Education (6th ed.). McGraw-Hill.
• Fralick, B., Kearn, J., Thompson, S., & Lyons, J. (2009). How middle schoolers draw engineers and scientists. Journal of Science Education and Technology, 18(1), 60-73. https://doi.org/10.1007/s10956-008-9133-3
• Gonsoulin, W. B. (2001). How do middle school students depict science and scientist? [Unpublished doctoral dissertation]. Mississippi State, Mississippi.
• Güler, T., & Akman, B. (2006). 6 yaş çocuklarının bilim ve bilim insanı hakkındaki görüşleri. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 31, 55-56.
• Gülhan, F., & Şahin, F. (2018). Ortaokul 5. ve 7. sınıf öğrencilerinin bilim insanlarına yönelik algılarının karşılaştırmalı olarak incelenmesi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 12(1), 309-338. https://doi.org/10.17522/balikesirnef.437785
• Jung, J. & Kim, Y. (2014). A study on elementary students` perceptions of science, engineering, and technology and the images of scientists, engineers, and technicians. The Korean Association for Research in Science Education, 34(8), 719-730. https://10.14697/jkase.2014.34.8.0719
• Karataş, F. O., Micklos, A., & Bodner, G. M. (2011). Sixth-grade students’ views of the nature of engineering and images of engineers. Journal of Science Education and Technology, 20(2), 123-135. https://doi.org/10.1007/s10956-010-9239-2
• Karasar, N. (2011). Bilimsel araştırma yöntemleri. Nobel Yayın Dağıtım.
• Kaya, O. N., Doğan, A., & Öcal, E. (2008). Turkish elementary school students’ images of scientists. Eurasian Journal of Educational Research, 32, 83-100.
• Korkmaz, H., & Kavak, G. (2010). İlköğretim öğrencilerinin bilime ve bilim insanına yönelik imajları. İlköğretim Online, 9(3), 1055-1079.
• Koyunlu Ünlü, Z. ve Dökme, İ. (2016). Özel yetenekli öğrencilerin FeTeMM’in mühendisliği hakkındaki imajları. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 7(1), 196-204.
• Küçük, M., & Bağ, H. (2012). 4 ve 5. sınıf öğrencilerinin bilim insanı imajlarının karşılaştırılması. Bayburt Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 7(2), 125-138.
• Linn, M. C., & Eylon, B.-S. (2011). Science learning and teaching. Handbook of Research on Science Education, 1, 659-678.
• Miles, M. B. ve Huberman, A. M. (2015). Nitel veri analizi: genişletilmiş bir kaynak kitap. (Çev. S. Akbaba Altun ve A. Ersoy). Pegem Akademi.
• MoNE (Milli Eğitim Bakanlığı) (2013). İlköğretim kurumları (ilkokullar ve ortaokullar) fen bilimleri dersi (3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar) öğretim programı. Milli Eğitim Bakanlığı.
• MoNE (Milli Eğitim Bakanlığı) (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı (ilkokul ve ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). Milli Eğitim Bakanlığı.
• MoNE (Milli Eğitim Bakanlığı) (2024). Fen bilimleri dersi öğretim programı (3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). Milli Eğitim Bakanlığı.
• National Research Council [NRC]. (2012). A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas. The National Academic Press.
• National Research Council. (2012). The Role of Scientists and Engineers in the 21st Century: A Framework for Educators. National Academies Press. https://doi.org/10.17226/13524
• OECD (2016). Skills for the 21st Century: What Educators Need to Know and Do. OECD Publishing. Retrieved April 5, 2024 from https://www.oecd.org/education/skills-for-the-21st-century.htm
• OECD (2018). Strengthening education for innovation. Retrieved April 5, 2024, from https://www.oecd.org/sti/outlook/eoutlook/stipolicyprofiles/humanresources/strengtheningeducationforinnovation.htm
• Öcal, E. (2007). İlköğretim 6, 7, 8. sınıf öğrencilerinin bilim insanı hakkındaki imaj ve görüşlerinin belirlenmesi. [Yüksek lisans tezi]. Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Özel, M. (2012). Children’s images of scientists: Does grade level make a difference? Educational Sciences: Theory & Practice, 12(4), 3187-3198.
• Özel, M., & Doğan, A. (2013). Gifted students’ perceptions of scientists. New Educational Review, 31(1), 217-228.
• Özsoy, S., & Ahi, B. (2014). Çocukların gözüyle “bilim insanı”. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 8(1), 204-230.
• Öztürk İrtem, E., & Hastürk, G. (2021). STEM eğitimi için bir temellendirme: ortaokul öğrencilerinin bilim insanı ve mühendis algıları. Cumhuriyet Uluslararası Eğitim Dergisi, 10(3), 1327-1355. http://dx.doi.org/10.30703/cije.912794 Park, K. & Lee, H. (2014). Elementary students’ perceived images of engineers. Journal of Korean Earth Science Society, 35(5), 375-384. Sanders, M. (2009). STEM, STEM education, STEMmania. The Technology Teacher, 68(4), 20-26.
• Schibeci, R. A., & Sorenson, I. (1983). Elementary school children’s perception of scientists. School Science and Mathematics, 83(1), 14-19. https://doi.org/10.1111/j.1949-8594.1983.tb10087.x
• Song, J., & Kim, K. S. (1999). How Korean students see scientists: The images of the scientist. International Journal of Science Education, 21(9), 957-977. https://doi.org/10.1080/095006999290255
• Şahin, A., Ayar, M. C., & Adıgüzel, T. (2014). Fen, teknoloji, mühendislik ve matematik içerikli okul sonrası etkinlikler ve öğrenciler üzerindeki etkileri. Kuram ve Uygulamada Eğitim Bilimleri, 14(1), 1-26. https://doi.org/10.12738/estp.2014.1.1876
• Turgut, H., Öztürk, N., & Eş, H. (2017). Üstün zekâlı öğrencilerin bilim ve bilim insanı algısı. Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 17(1), 423-440.
• Türkmen, H. (2008). Turkish primary students’ perceptions about scientists and what factors affect the image of the scientists. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 4(1), 55-61.
• World Economic Forum. (2020). The Future of Jobs Report 2020. World Economic Forum. Retrieved May 21, 2024 from https://www.weforum.org/reports/the-future-of-jobs-report-2020
• Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2021). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (12. Baskı). Seçkin Yayıncılık.