Students' Opinions on Robotic Practices in the Force and Motion Unit Prepared According to the STEM Approach

Year 2024, Volume: 12 Issue: 3, 1095 - 1112

Mehmet Fatih Özkol , Şahin İdil , Mustafa Pehlivan

https://doi.org/10.18506/anemon.1542912

Abstract

This research aims to investigate student opinions regarding robotic applications within the force and motion unit prepared according to the STEM approach. A qualitative method was employed, with descriptive analysis constituting the qualitative research aspect. The research was conducted in the spring semester of the 2022-2023 academic year with 25 students studying in the 6th grade of a middle school affiliated with the Karatay District National Education Directorate in Konya. The study was limited to 5 weeks and 20 class hours. Data were collected through student diaries and interviews conducted by the researcher regarding students' opinions on robotic applications. The teaching of the force and motion unit was carried out using robotic application activities in addition to the existing program for the students. The study observed that robotic application education positively contributed to students' views on the STEM approach. The examination of student journals and interview records throughout the research process reveals that robotic applications have positively influenced students’ perspectives. Students mentioned that the robotic applications were enjoyable, impressive, and increased their self-confidence. Based on the research findings, it was suggested that the implementation of robotic applications in schools be expanded, integrated into different disciplines and topics, and workshops be established.

Keywords

STEM, Robotics, Attitude, Motivation

STEM Yaklaşımına Göre Hazırlanan Kuvvet ve Hareket Ünitesi Kapsamındaki Robotik Uygulamalarına Yönelik Öğrenci Görüşleri

Abstract

Bu araştırma STEM yaklaşımına göre hazırlanan kuvvet ve hareket ünitesi kapsamındaki robotik uygulamalarına yönelik öğrenci görüşlerini araştırmayı amaçlamıştır. Araştırmada nitel yöntem kullanılmıştır. Nitel araştırma boyutunu betimsel analiz oluşturmaktadır. Araştırma 2022-2023 eğitim-öğretim yılı bahar döneminde Konya ili Karatay İlçe Milli eğitim Müdürlüğü’ne bağlı bir ortaokulda 6. sınıfta öğrenim görmekte olan 25 öğrenci ile gerçekleştirilmiştir. Çalışma 5 hafta 20 ders saati ile sınırlı tutulmuştur. Robotik uygulamalara yönelik öğrenci görüşleri öğrenci günlükleri ve araştırmacı görüşmeleri ile veriler toplanmıştır. Öğrencilere mevcut programın yanı sıra robotik uygulamalı etkinliklerde kullanılarak kuvvet ve hareket ünitesinin öğretimi gerçekleştirilmiştir. Araştırma sonucunda robotik uygulamalı eğitimin öğrencilerin STEM yaklaşımına yönelik görüşlerine olumlu yönde katkı yaptığı gözlemlenmiştir. Uygulamaya öğrenci günlükleri ve araştırma sürecindeki öğrenci görüş kayıtları incelendiğinde robotik uygulamaların öğrencilerin görüşlerini olumlu etkilemiştir. Öğrenciler yapılan robotik uygulamaların eğlenceli, etkileyici olduğunu ve özgüvenlerini artırdığını belirtilmişlerdir. Araştırma bulgularından hareketle robotik uygulamaların okullarda uygulanmasının yaygınlaştırılması, farklı disiplin ve konulara entegre edilmesi, atölyelerin kurulması önerilmiştir.

Keywords

STEM, Robotik, Tutum, Motivasyon

Ethical Statement

Bu makalenin tamamının kendi çalışmam olduğunu, planlanmasından yazımına kadar tüm aşamalarında bilimsel etiğe ve akademik kurallara özenle riayet edildiğini, tez içindeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez hazırlama kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda bilimsel kurallara uygun olarak atıf yapıldığını ve bu kaynakların kaynaklar listesine eklendiğini beyan ederim.

Thanks

Yüksek lisans öğrenimim boyunca her türlü akademik katkıyı sağlayan, çalışmanın uygulama sürecinin her adımında ve süreçte karşılaşılan problemlerde desteğini her daim sunan, bilgi ve deneyimleri ile rehber olan değerli danışmanım Prof. Dr. Mustafa PEHLİVAN’ a teşekkürlerimi sunarım. Tez çalışmamın bütün aşamalarında desteğini özellikle de istatistiksel hesaplamalar ve yorumlamalarında yardımına fazlasıyla başvurduğum danışmanım Doç. Dr. Şahin İDİL’ e teşekkürlerimi sunarım. Tez çalışmama gönüllü olarak destek veren ve süreç boyunca öneri ve yardımlarını esirgemeyen hocam Prof. Dr. Seyit Ahmet KIRAY’ a teşekkürlerimi sunarım.

References

• Alimisis, D. (2013). Educational robotics: Open questions and new challenges. Themes in Science and Technology Education, 6(1), 63-71.
• Atmatzidou, S., & Demetriadis, S. (2016). Advancing students’ computational thinking skills through educational robotics: A study on age and gender relevant differences. Robotics and Autonomous Systems, 75, 661-670. https://doi.org/10.1016/J.ROBOT.2015.10.008
• Aydeniz, M. (2017). Eğitim Sistemimiz Ve 21. Yüzyıl Hayalimiz: 2045 Hedeflerine İlerlerken, Türkiye için STEM Odaklı Ekonomik Bir Yol Haritası. University of Tennessee, Knoxville
• Bakırcı, H., & Kutlu, E. (2018). Determination of science teachers’ views on STEM approach. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education, 9(2), 367-389. https://doi.org/10.16949/TURKBILMAT.417939
• Bektaş, O., & Aslan, F. (2019). Fen bilgisi öğretmen adaylarının stem uygulamaları hakkında görüşlerinin belirlenmesi. Maarif Mektepleri Uluslararası Eğitim Bilimleri Dergisi, 3(2), 17-50. https://doi.org/10.46762/MAMULEBD.646318
• Benitti, F. B. V. (2012). Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review. Computers & Education, 58(3), 978-988. https://doi.org/10.1016/J.COMPEDU.2011.10.006
• Bybee, R. W. (2010). What is STEM education? Science, 329(5995), 996. https://doi.org/10.1126/SCIENCE.1194998
• Çakır, S. (2019). 4. Sınıf fen bilimleri dersi mikroskobik canlılar ve çevremiz ünitesinde robotik kodlama uygulamalarının öğrenme ürünlerine etkisi. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak.
• Çinar, S., & Terzi, Y. S. (2021). STEM eğitimi almış öğretmenlerin stem öğretimi hakkındaki görüşleri. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(2), 213-245. https://doi.org/10.33711/YYUEFD.1028596
• Çorlu M. S., Ç. E. (2017). STEM kuram ve uygulamalarıyla fen, teknoloji, mühendislik ve matematik eğitimi. İstanbul:Pusula Teknoloji ve Yayıncılık.
• Çorlu, S., Capraro, M. M., & Capraro, R. M. (2014). Introducing STEM education: Implications for educating our teachers for the age of innovation. Eğitim ve Bilim, 39(171), 74-85.
• Damar, A., Durmaz, C., Önder, İ. (2018). Ortaokul öğrencilerinin fetemm uygulamalarına yönelik tutumları ve bu uygulamalara ilişkin görüşleri. Journal of Multidisciplinary Studies in Education, 1(1), 47-65.
• Demir, E. S. (2019). STEM eğitim yaklaşımı ile ilişkili kavramlar hakkında akademisyen görüşleri. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Kastamonu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kastamonu.
• Doğan, E. (2019). Fen bilimleri öğretmenlerinin stem temelli fen eğitimi hakkındaki görüşleri. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Erciyes Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Kayseri.
• Dogan, E. & Saracoglu, S. (2019). Fen Bilimleri Öğretmenlerinin STEM Temelli Fen Eğitimi Hakkındaki Görüşleri. Hayef: Journal of Education, 16(2), 182-220. https://doi.org/10.5152/HAYEF.2019.19016
• Dou, R., Hazari, Z., Dabney, K., Sonnert, G., & Sadler, P. (2019). Early informal STEM experiences and STEM identity: The importance of talking science. Science Education, 103(3), 623-637. https://doi.org/10.1002/SCE.21499
• Dönmez, M. C. (2020). Robotik uygulamaların aday öğretmenlerin STEM farkındalıkları, fen öğretmeye yönelik öz yeterlikleri ve STEM’e yönelik tutumları üzerine etkileri. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Kırşehir.
• Ekici, F. (2022). Fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM farkındalıkları, STEM görüşleri ve STEM odaklı argümantasyon becerilerinin incelenmesi. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Necmettin Erbakan Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Konya.
• Eroğlu, S., & Bektaş, O. (2016). STEM Eğitimi Almış Fen Bilimleri Öğretmenlerinin STEM Temelli Ders Etkinlikleri Hakkındaki Görüşleri. Journal of Qualitative Research in Education, 4(3), 1-22. https://doi.org/10.14689/ISSN.2148-2624.1.4C3S3M
• Eroğlu, S., & Bektaş, O. (2022). The effect of 5E-based STEM education on academic achievement, scientific creativity, and views on the nature of science. Learning and Individual Differences, 98, 102181. https://doi.org/10.1016/J.LINDIF.2022.102181
• Gomoll, A., Hmelo-Silver, C. E., Šabanović, S., & Francisco, M. (2016). Dragons, ladybugs, and softballs: Girls’ STEM engagement with human-centered robotics. Journal of Science Education and Technology, 25(6), 899-914. https://doi.org/10.1007/S10956-016-9647-Z
• Hangün, M. E. (2019). Robot programlama eğitiminin öğrencilerin matematik başarısına, matematik kaygısına, programlama öz yeterliğine ve STEM tutumuna etkisi. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Fırat Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• Huber, S. K. (2020). STEM Education: Early Elementary Educators Understanding of STEM Education and Implementation. WilmAvailable from ProQuest Dissertations & Theses Global. (2403976103).
• Jung, S. E., & Won, E. S. (2018). Systematic Review of Research Trends in Robotics Education for Young Children. Sustainability 2018, Vol. 10, Page 905, 10(4), 905. https://doi.org/10.3390/SU10040905
• Kasalak, İ. (2017). Robotik kodlama etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin kodlamaya ilişkin öz-yeterlik algılarına etkisi ve etkinliklere ilişkin öğrenci yaşantıları. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı, Ankara.
• Kırtay, A. (2019). Fen eğitiminde robotik uygulamaların öğrencilerin bilimsel süreç becerileri ve fen eğitimine yönelik motivasyonlarına etkisi. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Mersin Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Mersin.
• Kirçali, A. Ç., & Özdener, N. (2022). A Comparison of Plugged and Unplugged Tools in Teaching Algorithms at the K-12 Level for Computational Thinking Skills. Technology, Knowledge and Learning, 1-29. https://doi.org/10.1007/s10758-021-09585-4
• Kitzinger, J. (1995). Qualitative Research: Introducing focus groups. BMJ, 311(7000), 299-302. https://doi.org/10.1136/BMJ.311.7000.299
• Korkmaz, H. (2004). Fen ve Teknoloji Eğitiminde Alternatif Değerlendirme Yaklaşımları. Yeryüzü Yayınları. Lamb, R., Akmal, T., & Petrie, K. (2015). Development of a cognition-priming model describing learning in a STEM classroom. Journal of Research in Science Teaching, 52(3), 410-437. https://doi.org/10.1002/TEA.21200
• Matarić, M., Koenig, N., & Feil-Seifer, D. (2007). Materials for Enabling Hands-On Robotics and STEM Education. In AAAI Spring Symposium: Semantic Scientific Knowledge Integration, 99-102.
• McGarr, O., & Lynch, R. (2017). Monopolising the STEM agenda in second-level schools: exploring power relations and subject subcultures. International Journal of Technology and Design Education, 27(1), 51-62. https://doi.org/10.1007/S10798-015-9333-0/FIGURES/1
• MEB. (2016). MEB STEM Eğitim. Ankara: MEB Yayınevi. Moskalik, C. L. (2021). Parental Opinions and Perceptions Regarding Informal STEM Education. Available from ProQuest Dissertations & Theses Global.
• Navy, S. L., Kaya, F., Boone, B., Brewster, C., Calvelage, K., Ferdous, T., Hood, E., Sass, L., & Zimmerman, M. (2021). “Beyond an acronym, STEM is…”: Perceptions of STEM School Science and Mathematics, 121(1), 36-45. https://doi.org/10.1111/SSM.12442
• Nishimura, K. (2017). Science crisis in the making. The Japan Times Online.
• Nugent, G., Barker, B., Grandgenett, N., & Welch, G. (2016). Robotics camps, clubs, and competitions: Results from a US robotics project. Robotics and Autonomous Systems, 75, 686-691. https://doi.org/10.1016/J.ROBOT.2015.07.011
• Özbilen, A. G. (2018). STEM eğitimine yönelik öğretmen görüşleri ve farkındalıkları. Scientific Educational Studies, 2 (1), 1-21.
• Özcan, H., ve Koştur, H. İ. (2018). Fen bilimleri dersi öğretmenlerinin STEM eğitimine yönelik görüşleri. Sakarya University Journal of Education, 8(4), 364-373. https://doi.org/10.19126/SUJE.466841
• Pakman, N. (2018) 8-10 yaş grubu öğrencilerine uygulanan temel düzey kodlama, robotik, 3d tasarım ve oyun tasarımı eğitiminin problem çözme ve yansıtıcı düşünme becerilerine etkisi, Yayınlanmış Yüksek Lisans Tezi, Bahçeşehir Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Sandall, B. K., Sandall, D. L., & Walton, A. L. J. (2018). Educators’ Perceptions of Integrated STEM: A Phenomenological Study. Journal of STEM Teacher Education, 53(1). https://doi.org/10.30707/JSTE53.1SANDALL
• Saygılı, S. D. (2015). Projelerle Arduino. İstanbul: Abaküs Kitap Yay.
• Saygılı-Yıldırım, T. (2020). Robotik kodlama öğretiminde probleme dayalı öğrenme yaklaşımının başarı, pozitif duygu ve bilgi işlemsel düşünmeye etkisi. (Yüksek Lisans Tezi). Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Çanakkale.
• Schina, D., Esteve-González, V., & Usart, M. (2021). An overview of teacher training programs in educational robotics: characteristics, best practices and recommendations. Education and Information Technologies, 26(3), 2831-2852. https://doi.org/10.1007/s10639-020-10377-z
• Schweikardt, E., & Gross, M. D. (2006). roBlocks: a robotic construction kit for mathematics and science education. ICMI’06: 8th International Conference on Multimodal Interfaces, Conference Proceeding, 72-75. https://doi.org/10.1145/1180995.1181010
• Setyowati, Y., Firda, R., & Kasmita, W. (2021). STEM education: exploring practices across education levels. Canadian Journal of Science, Mathematics and Technology Education, 21(3), 686-690. https://doi.org/10.1007/S42330-021-00172-4.
• Soykan, F. (2018). Sorgulamaya dayalı robotik eğitiminin öğrencilerin tablet bilgisayar kabulü, kodlama başarısı ve öz yeterliklerine etkisi (Yayınlanmamış Doktora Tezi).Yakın Doğu Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Lefkoşa.
• Sullivan, F. V. (2008). Robotics and science literacy: Thinking skills, science process skills and systems understanding. Journal of Research in Science Teaching, 45(3), 373-394.
• Şahin, A., Ayar, M. C., & Adıguzel, T. (2014). STEM related after-school program activities and associated outcomes on student learning. Educational Sciences: Theory and Practice, 14(1), 309-322. https://doi.org/10.12738/estp.2014.1.1876
• Şahin, B. (2019). STEM Etkinliklerinin Fen Öğretmeni Adaylarının STEM Farkındalıkları, Tutumları ve Görüşleri Üzerine Etkisinin Belirlenmesi. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Bartın Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bartın.
• Şimşek, F. (2019). FeTeMM Etkinliklerinin Öğrencilerin Fen Tutum, İlgi, Bilimsel Süreç Becerileri Üzerine Etkisi ve Öğrenci Görüşleri. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education (TURCOMAT), 10(3), 654-679. https://doi.org/10.16949/turkbilmat.470261
• Talan, T. (2020). Eğitsel robotik uygulamaları üzerine yapılan çalışmaların incelenmesi. Yaşadıkça Eğitim, 34(2), 503-522. https://doi.org/10.33308/26674874.2020342177
• Tellioğlu, Ş. M. (2022). Ortaokul öğrencilerine yönelik robotik uygulamaların etkililiğinin araştırılması. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Dokuz Eylül Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
• Tofur, S., & Gökkaya, Y. (2020). Examining the pre-school curriculum in terms of the stem approach. International Online Journal of Education and Teaching (IOJET), 7(3), 1189-1203.
• Toker Gökçe, A., & Yıldırım, D. (2019, Mayıs 2). Öğretmenlerin STEM eğitiminde yaşadığı sorunlar ve çözümleri. 14. Uluslararası Eğitim Yönetimi Kongresi Tam Metin Bildiri Kitabı.
• Uçar, A. ve Sezek, F. (2022). 6. sınıf kuvvet ve hareket ünitesinin lego robotik uygulamaları ile öğretiminin öğrencilerin bilimsel süreç becerilerine etkisi. Uluslararası Eğitim Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8(3), 135-149. Uğraş, M. (2017). Okul öncesi öğretmenlerinin STEM uygulamalarına yönelik görüşleri. Eğitimde Yeni Yaklaşımlar Dergisi. 39-54.
• Uluyol, Ç., &, K. (2019). STEM ve eğitimde uygulama örneklerinin incelenmesi. Türkiye Sosyal Araştırmalar Dergisi, 23(3), 848-861.
• Uşengül, L. & Bahçeci, F. (2020). The Effect of Lego Wedo 2.0 Education on Academic Achievement and Attitudes and Computational Thinking Skills of Learners toward Science. World Journal of Education. 10. 83. 10.5430/wje.v10n4p83.
• Uyar, A., Canpolat, M., & Şan, İ. (2021). STEM merkezindeki öğretmenlerin ve öğrencilerin stem eğitimi hakkındaki görüşleri: PayaSTEM merkezi örneği. MANAS Sosyal Araştırmalar Dergisi, 10(1), 151-170. https://doi.org/10.33206/mjss.799488
• Ünal, E. (2019). STEM eğitimi almış ortaokul matematik öğretmenlerinin stem odaklı etkinliklerin kullanışlılığına ilişkin görüşlerinin değerlendirilmesi. (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Tokat.
• Wing, J. M. (2006). Computational thinking. Communications of The ACM, 49(3), 33-35.
• Xia, L., & Zhong, B. (2018). A systematic review on teaching and learning robotics content knowledge in K-12. Computers & Education, 127, 267-282. https://doi.org/10.1016/J.COMPEDU.2018.09.007
• Yang, K. L., & Ball, L. (2022). STEM teacher education programs for preservice and in-service secondary mathematics teachers: a review study. Journal of Mathematics Teacher Education, 1-23. https://doi.org/10.1007/S10857-022-09557-0/TABLES/6
• Yin, K.R. (2003). Vaka çalışması araştırması. Londra: Sage Publications.
• Yip, V. W. Y., & Leung, P. K. Y. (2023). Pre-service STEM teacher education. International Encyclopedia of Education(Fourth Edition), 270-275. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818630-5.13046-5
• Yıldırım, B. (2018). STEM uygulamalarına yönelik öğretmen görüşlerinin incelenmesi. Eğitim Kuram ve Uygulama Araştırmaları Dergisi, 4(1), 42-53. https://dergipark.org.tr/tr/pub/ekuad/issue/35893/410906
• Yıldırım, B., & Selvi, M. (2017). STEM uygulamaları ve tam öğrenmenin etkileri üzerine deneysel bir çalışma. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 13(2), 183-210. https://doi.org/10.17244/eku.310143
• Yıldırım, B. ve Türk, C. (2018). Sınıf öğretmeni adaylarının stem eğitimine yönelik görüşleri: uygulamalı bir çalışma. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 195-213. https://doi.org/10.24315/TRKEFD.310112
• Yıldırım, P. (2017). Fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (stem) entegrasyonuna ilişkin nitel bir çalışma. Atatürk Üniversitesi Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi Dergisi, 35, 31-55.
• Zhan, X., Sun, D., Wan, Z. H., Hua, Y., & Xu, R. (2021). Investigating teacher perceptions of ıntegrating engineering into science education in mainland china. International Journal of Science and Mathematics Education, 19(7), 1397-1420. https://doi.org/10.1007/S10763-020-10117-2/TABLES/4