Eğitsel Robot Setleri ile Gerçekleştirilen STEM Etkinliklerinin Etkililiği: Deneysel Bir çalışma

Year 2023, Volume: 5 Issue: 1, 92 - 118, 31.03.2023

Ender Faruk Türk Özgen Korkmaz

https://doi.org/10.38151/akef.2023.46

Abstract

Çalışma, ortaokul 5. sınıf matematik dersinde eğitsel robotlar ile uygulanan STEM etkinliklerinin problem çözme becerilerine, ders başarılarına, STEM becerilerine etkisini incelemeyi amaçlamaktadır. Araştırmada nicel yöntemlerden yarı deneysel desenin ön-test, son-test kontrol gruplu deseni kullanılmıştır. Araştırmanın örneklemi 2021-2022 eğitim öğretim yılı 2. döneminde Ordu ili Aybastı ilçesindeki Atatürk Ortaokulunda eğitim alan 2 tane 5. Sınıf oluşturmaktadır. Kontrol ve deney gruplarında 20'şer öğrenci bulunmaktadır. Çalışma grubu seçilirken uygun örnekleme yöntemi kullanılmıştır. Veri toplama araçları olarak, öğrencilerin başarılarını ölçmek için 20 maddelik "Temel Geometrik Kavramlar ve Üçgenler ve Dörtgenler Başarı Testi", öğrencilerin problem çözme becerilerini ölçmek için 24 maddelik "Çocuklar İçin Problem Çözme Envanteri" ve Öğrencilerin STEM beceri düzeylerini ölçmek için 23 maddelik "Temel STEM Beceri Düzeyleri Ölçeği" kullanılmıştır. Verilerin analizinde SPSS programı kullanılmıştır. Aritmetik ortalama, standart sapma ve bağımsız örneklem t-testi analizleri kullanılmıştır. Araştırmanın sonucunda yapılan uygulamanın öğrencilerinin matematik dersi başarı düzeylerine arttırdığı tespit edilmiştir. Öğrencilerin problem çözme becerilerinin toplam puanları ve alt faktörlerini olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir. Ayrıca öğrencilerin STEM beceri düzeyleri toplam ve fen alt faktörlerine katkı sağlamamıştır. Öğrencilerin STEM beceri düzeylerine Matematik ile Mühendislik ve Teknoloji alt faktörü açısından olumlu yönde katkı sağladığı sonucuna varılmıştır.

Keywords

STEM, Eğitsel Robotlar, Matematik Başarısı, Problem Çözme

References

• Alimisis, A. D. ve Kynigos, C. (2009). Constructionism and robotics in education. In Alimisis, D. (Ed.) Teacher Education on Robotic-Enhanced Constructivist Pedagogical Methods, 11-26. ASPETE, Athens.
• Altakhayneh, B. (2020). The İmpact of Using the Lego Education Program on Mathematics Achievement of Different Levels of Elementary Students. European Journal of Educational Research, 9(2), 603-610.
• Altun, M. (2010). İlköğretim İkinci Kademede (6, 7 ve 8. Sınıflarda) Matematik Öğretimi. Bursa: Alfa Aktüel Yayınları.
• Altuntuğ, N. (2012). Kuşaktan Kuşağa Tüketim Olgusu ve Geleceğin Tüketici Profili. Organizasyon ve Yönetim Bilimleri Dergisi, 4(1), 203-212.
• Akgündüz, D., Aydeniz, M., Çakmakçı, G., Çavaş, B., Çorlu, M.S., Öner, T.,ve Özdemir,S. (2015). STEM eğitimi Türkiye raporu “Günün Modası mı Yoksa Gereksinim mi?. İstanbul Aydın Üniversitesi, STEM Merkezi ve Eğitim Fakültesi.
• Akpınar, Y., ve Altun, A. (2014). Bilgi Toplumu Okullarında Programlama Eğitimi Gereksinimi. İlköğretim Online, 13(1), 1-4.
• Ancheva, V. ve Voinohovska, V. (2019, 11-13 Kasım). Integrating the STEM Methodology in Robotics Education in After School Enrichment Classes for Students. In 12th International Conference of Education, Research and Innovation, Seville, SPAIN. 4610-4616.
• Ayhün, S. E. (2013). Kuşaklar Arasındaki Farklılıklar ve Örgütsel Yansımaları. Ekonomi ve Yönetim Araştırmaları Dergisi, 2(1), 93-112.
• Avcı, B. ve Şahin, F. (2019). The Effect of LEGO Mindstorm Projects on problem Solving Skills and Scientific Creativity of Teacher. Journal of Human Sciences, 16(1), 216-230.
• Barak, M. ve Assal, M. (2018). Robotics and STEM Learning: Students’ Achievements in Assignments According to the P3 Task Taxonomy—Practice, Problem Solving, and Projects. International Journal of Technology and Design Education, 28(1), 121-144.
• Baykul, Y. (2014). İlkokulda Matematik Öğretimi. Ankara: Pegem Akademi.
• Becker, K. H. ve Park, K. (2011). Integrative Approaches Among Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Subjects on Students’ Learning: A Meta-Analysis. Journal of STEM education: Innovations and research, 12(5), 23-31.
• Bender, M. T. (2005). John Dewey’in Eğitime Bakışı Üzerine Yeni Bir Yorum. Gazi Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(1), 13-19.
• Büyüköztürk, Ş. (2016). Sosyal Bilimler için Veri Analizi El Kitabı İstatistik, Araştırma Deseni SPSS Uygulamaları ve Yorum. Ankara: PegemA Yayıncılık.
• Bybee, R. W. (2010). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and Engineering Teacher, 70(1), 30-35.
• Ceylan S. (2019). Stem Odaklı Matematik Uygulamalarının 11. Sınıf Öğrencilerinin Matematik Tutum ve Bilgileri Üzerine Etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
• Chevalier, M., Riedo, F. ve Mondada, F. (2016). Pedagogical uses of thymio II: How Do Teachers Perceive Educational Robots in Formal Education?. IEEE Robotics & Automation Magazine, 23(2), 16-23.
• Ching, Y.-H., Yang, D., Baek, Y., Wang, S., Swanson, S. ve Chittoori, B. (2019). Elementary School Student Development of STEM Attitudes and Perceived Learning in a STEM Integrated Robotics Curriculum. TechTrends, 63(5), 590–601.
• Chung, C. J., Cartwright, C. ve Cole, M. (2014). Assessing the İmpact of an Autonomous Robotics Competition for STEM Education. Journal of STEM Education: Innovations and Research, 15(2), 24–34.
• Çam, E. (2019). Robotik Destekli Programlama Eğitiminin Problem Çözme Becerisi, Akademik Başarı ve Motivasyona Etkisi. Yayımlanmamış Doktora Tezi. Sakarya Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
• Çimentepe, E. (2019). STEM Etkinliklerinin Akademik Başarı, Bilimsel Süreç Becerileri ve Bilgisayarca Düşünme Becerilerine Etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Eğitim Fakültesi, Niğde.
• Çukurbaşı, B. ve Kıyıcı, M. (2018). High School Students' Views on the PBL Activities Supported Via Flipped Classroom and Lego Practices. Journal of Educational Technology & Society, 21(2), 46-61.
• Danahy, E., Wang, E., Brockman, J., Carberry, A., Shapiro, B. ve Rogers, C. B. (2013). LEGO®-based Robotics in Higher Education: 15 Years of Student Creativity. International Journal of Advanced Robotic Systems, 11, 1-15.
• Daymaz, B. (2019). Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik (Stem) Etkinliklerinin 7. Sınıf Öğrencilerinin Matematik Başarı, Motivasyon ve Stem Kariyer Alanlarına Etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli.
• Delice, A., Aydın, E. ve Kardeş, D. (2009). Öğretmen adayı Gözüyle Matematik Ders Kitaplarında Görsel Öğelerin Kullanımı. İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(16), 75-92.
• Dinçer, B. (2019). Eğitsel Robotik Uygulamalarıyla 7.Sınıf Öğrencilerinin Doğrusal Denklemlerde Cebirsel Akıl Yürütmenin Gelişimi: Bir Öğretim Deneyi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
• Doğan, İ. (2019). STEM Etkinliklerinin 7. Sınıf Öğrencilerinin Bilimsel Süreç Becerilerine, Fen ve STEM Tutumlarına ve Elektrik Enerjisi Ünitesindeki Başarılarına Etkisi. Yayımlanmamış Doktora Tezi. Balıkesir Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.
• Eguchi, A. (2014). Educational Robotics for Promoting 21St Century Skills. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, 8(1), 5–11.
• Erçetin, E.,E. (2021). STEM Odaklı Matematik Öğretiminin Öğrencilerin Akademik Başarılarına, Derse Yönelik Tutumlarına ve STEM Mesleklerine Olan İlgilerine Etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Fırat Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• Ergün, A. ve Balçın, M. D. (2019). Probleme Dayalı FeTeMM Uygulamalarının Akademik Başarıya Etkisi. The Journal of Limitless Education and Research, 4(1), 40-63.
• Gena, C., Mattutino, C., Perosino, G., Trainito, M., Vaudano, C. ve Cellie, D. (2020, Mayıs). Design and development of a Social, Educational and Affective Robot. IEEE Conference on Evolving and Adaptive Intelligent Systems, Larnaca, Cyprus.
• Geng, J., Jong, M. S. Y. ve Chai, C. S. (2019). Hong Kong Teachers’ Self-Efficacy and Concerns About STEM Education. The Asia-Pacific Education Researcher, 28(1), 35-45.
• Gerecke, U. ve Wagner, B. (2007). The Challenges and Benefits of Using Robots in Higher Education. Intelligent Automation and Soft Computing, 13(1), 29–43.
• Goodwin, B. ve Hein, H. (2014). Research Says STEM Schools Produce Mixed Results. Educational Leadership, 72(4), 84-85.
• Gökbayrak, S., ve Karışan, D. (2017). Stem Etkinliklerinin Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının Bilimsel Süreç Becerilerine Etkisi. Batı Anadolu Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(2), 63-84.
• Gülhan F. ve Şahin F., (2018). Niçin STEM Eğitimi?: Ortaokul 5. Sınıf Öğrencilerinin STEM Alanlarındaki Kariyer Tercihlerinin İncelenmesi. Journal Of STEAM Education, 1(1), 1-23.
• Hangün, M., E. (2019). Robot Programlama Eğitiminin Öğrencilerin Matematik Başarısına, Matematik Kaygısına, Programlama Özyeterliğine ve Stem Tutumuna Etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Fırat Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• Hansen, M. (2014). Characteristics of Schools Successful in STEM Evidence from Two States’ Longitudinal Data. The Journal of Educational Research, 107(5), 374-391.
• Honey, M., Pearson, G. ve Schweingruber, H. (2014). STEM integration in K-12 education. The National Academies Press, Washington.
• Howe, N. ve Strauss, W. (2007). The Next 20 Years: How Customer and Workforce Attitudes Will Evolve. Harvard Business Review, 85(7-8), 41-52.
• Hussain, S., Lindh, J. ve Shukur, G. (2006). The Effect of LEGO Training on Pupils’ School Performance in Mathematics, Problem Solving Ability and Attitude: Swedish Data. Educational Technology & Society, 182-194.
• İnternet: EARGED (2011). MEB 21. yüzyıl öğrenci profili, URL: http://www.meb.gov.tr/earged/earged/21.%20yy_og_pro.pdf, Son Erişim Tarihi: 16.11.2021.
• İnternet: Yüzbaşıoğlu, Sevda (2012). “Kuşaklar X, Y, Z Diye Ayrıştı Pazarlamacıların Kafası Karıştı” URL: https://www.dunya.com/ozel-dosya/isim-iletisim/kusaklar-x-y-z-diye-ayristi-pazarlamacilarin-kafasi-karisti-haberi-171279, Son Erişim Tarihi: 17.11.2021.
• Judson, E. (2014). Effects of Transferring to STEM-Focused Charter and Magnet Schools on Student Achievement. The Journal of Educational Research, 107(4), 255-266.
• Kapa, E. (1999). Problem Solving, Planning Ability and Sharing Processes with LOGO. Journal of Computer Assisted Learning, 73-84.
• Karaahmetoğlu, K. (2019). The Effect of Project-Based Arduino Educational Robot Applications on Students' Computational Thinking Skills and Their Perception of Basic STEM Skill Levels. Participatory Educational Research, 6(2), 1-14.
• Karabak, D. ve Güneş, A. (2013). Ortaokul Birinci Sınıf Öğrencileri İçin Yazılım Geliştirme Alanında Müfredat Önerisi. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 2(3), 163-169.
• Karakaya, F., Avgın, S. S. ve Yılmaz, M. (2018). Ortaokul Öğrencilerinin Fen-Teknoloji-Mühendislik-Matematik (STEM) Mesleklerine Olan İlgileri. Ihlara Eğitim Araştırmaları Dergisi, 3(1), 36-53.
• Karalekas, G., Vologiannidis, S. ve Kalomiros, J. (2020). Europa: A Case Study for Teaching Sensors, Data Acquisition and Robotics Via a ROS-Based Educational Robot. Sensors, 20(9), 24-96.
• Khanlari, A. (2013, Kasım). Effects of Educational Robots on Learning STEM and on Students’ Attitude Toward STEM. 2013 IEEE 5th Conference on Engineering Education (ICEED), Kuala Lumpur.
• Kılıçkıran, H., Korkmaz, Ö. ve Çakır, R. (2020). Robotik Kodlama Eğitiminin Üstün Yetenekli Öğrencilere Katkısı. Turkish Journal of Primary Education, 5 (1), 1-15.
• Kim, G. S. ve Choi, S. Y. (2012). The Effects of the Creative Problem Solving Ability and Scientific Attitude Through the Science-Based STEAM Program in the Elementary Gifted Students. Journal of Korean Elementary Science Education, 31(2), 216-226.
• Kopcha, T., McGregor, J., Shin, S., Qian, Y., Choi, J., Hill, R. ve Choi, I. (2017). Developing an İntegrative STEM Curriculum for Robotics Education Through Educational Design Research. Journal of Formative Design in Learning, 1(1), 31-44.
• Korkmaz, Ö., Çakır, R. ve Uğur Erdoğmuş, F. (2021). Secondary School Students’ Basic STEM Skill Levels According to Their Self-Perceptions: A Scale Adaptation. Participatory Educational Research, 8(1), 423-437.
• Köksal, O. (2018). Eğitimde Araştırma Yöntemleri. Konya: Eğitim Yayınevi.
• Mauch, E. (2001). Using Technological İnnovation to İmprove the Problem-Solving Skills of Middle School Students: Educators' Experiences with the LEGO Mindstorms Robotic İnvention System. The Clearing House, 74(4), 211-213.
• Milli Eğitim Bakanlığı (MEB). (2017). Ortaöğretim Matematik Dersi Öğretim Programı. Ankara.
• Milli Eğitim Bakanlığı (MEB). (2018a). Ortaöğretim Matematik Dersi Öğretim Programı. Ankara.
• Milli Eğitim Bakanlığı (MEB). (2018b). Bilişim Teknolojileri ve Yazılım Dersi Öğretim Programı (Ortaokul 5 ve 6. Sınıflar). Ankara.
• Mioduser, D., Levy, S. T. ve Talis, V. (2009). Episodes to Scripts to Rules: Concrete-Abstractions in Kindergarten Children’s Explanations of a Robot’s Behavior. International Journal of Technology and Design Education, 19(1), 15-36.
• Muijs, D. (2004). Doing Quantitative Research in Education with SPSS. London: Sage publications.
• Muñoz, L., Villarreal, V., Morales, I., Gonzalez, J. ve Nielsen, M. (2020). Developing an İnteractive Environment Through the Teaching of Mathematics with Small Robots. Sensors, 20(7), 19-35.
• Orhan, D., Kurt, A. A., Ozan, Ş., Som Vural, S. ve Türkan, F. (2014). A Holistic View to National Educational Technology Standards. Karaelmas Journal of Educational Sciences, 2(1), 65-79.
• Özcan, H., ve Koca, E. (2019). The Impact of Teaching the Subject “Pressure” with STEM Approach on the Academic Achievements of the Secondary School 7th Grade Students and Their Attitudes Towards STEM. Egitim ve Bilim, 44(198), 201-227.
• Prawvichien, S., Siripun, K. ve Yuenyong, C. (2018, January). Developing Teaching Process for Enhancing Students’ Mathematical Problem Solving in the 21st Century Through STEM Education. AIP Conference Proceedings, Phuket, Thailand.
• Sanders M.(2009). STEM, STEM Education, Stemmania. The Technology Teacher, 68(4), 20-26.
• Sapounidis, T. ve Alimisis, D. (2020, September). Educational Robotics for STEM: A Review of Technologies and Some Educational Considerations. Science and Mathematics Education for 21st Century Citizens: Challenges and Ways Forward; Nova Science Publishers: Hauppauge, NY, USA.
• Sayın, Z. ve Seferoğlu, S. S. (2016, 3-5 Şubat). Yeni Bir 21. Yüzyıl Becerisi Olarak Kodlama Eğitimi ve Kodlamanın Eğitim Politikalarına Etkisi, Akademik Bilişim Konferansı. Aydın.
• Serin, O., Bulut Serin, N., ve Saygılı, G. (2010). İlköğretim düzeyindeki Çocuklar İçin Problem Çözme Envanteri’nin (ÇPÇE) Geliştirilmesi. İlköğretim Online, 9 (2), 446-458.
• Schweikardt, E. ve Gross, M. D. (2006). RoBlocks: A Robotic Construction Kit for Mathematics and Science Education. In Proceedings of the 8th international conference on Multimodal interfaces, 72-75.
• Silik, Y. (2016). Eğitsel Robotik Uygulamalarının Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının Problem Çözme Becerilerine Etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
• Snowman, J. ve McCown, R. (2011). Psychology applied to teaching. Belmont: Cengage Learning.
• Somyürek, S. (2014). Öğretim Sürecinde Z Kuşağının Dikkatini Çekme: Artırılmış Gerçeklik. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 4(1), 63-80.
• Tekindal, S. (2011). Eğitimde Ölçme ve Değerlendirme. Ankara: Pegem Akademi.
• Tezcan, C. (2003). İlköğretim 8. Sınıf Öğrencilerinin Rasyonel Sayı Kavramını Algılamasında Karşılaştıkları Güçlüklerin Belirlenmesi ve Çözüm Önerileri. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
• Toma, R. B., ve Greca, I. M. (2018). The Effect of İntegrative STEM İnstruction on Elementary Students’ Attitudes Toward Science. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 14(4), 1383-1395.
• Walsh, W., B. ve Betz, N., E. (2004). Tests and assessment. New Jersey: Printice-Hall. Inc.
• Wang, H. (2012). A New Era of Science Education: Science Teachers‘ Perceptions And Classroom Practices of Science, Technology, Engineering, And Mathematics (STEM) Integration. Yayınlanmamış Doktora Tezi. Unıversity of Minnesota, U.S.A
• Weber, K. (2011). Role Models and İnformal STEM-Related Activities Positively İmpact Female İnterest in STEM. Technology and Engineering Teacher, 71(3), 18.
• Yamak, H., Bulut, N., ve Dündar, S., (2014). 5. Sınıf Öğrencilerinin Bilimsel Süreç Becerileri ile Fen’e Karşı Tutumlarına FeTeMM Etkinliklerinin Etkisi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(2), 249-265.
• Yanık, B. H., Bağdat, O. ve Koparan, M. (2017). Ortaokul Öğretmen Adaylarının Matematiksel Modelleme Problemlerine Yönelik Görüşlerinin İncelenmesi. Eğitimde Nitel Araştırmalar Dergisi, 5(1), 80-101.
• Yenilmez, K. ve Balbağ, M. Z. (2016). Fen Bilgisi ve İlköğretim Matematik Öğretmeni Adaylarının STEM’e Yönelik Tutumları. Journal of Research in Education and Teaching, 5(4), 301- 307.
• Yıldırım, B. ve Selvi, M. (2017). STEM Uygulamaları ve Tam Öğrenmenin Etkileri Üzerine Deneysel Bir Çalışma. Eğitimde Kuram ve Uygulama. 13(2), 183-210.