Changes in Preschool Teachers’ Pedagogical Content Knowledge Regarding Science Education According to Context and Experience

Abstract

The main purpose of this study was to determine how the subject context affects preschool teachers’ pedagogical content knowledge regarding science education. In addition, the possible effects of teachers’ professional and teaching experiences on their pedagogical content knowledge regarding science education were examined. Within the scope of the study, a six-week education process was planned and four preschool teachers with different experience levels were divided into groups of two. The first group conducted their lessons in the context of scientific topics (e.g., states of matter, force and motion). The other group conducted their lessons in the context of socio-scientific topics (e.g., global warming, nutrition). The research data were collected before and after the six-week process through lesson plans and semi-structured interview questions. These data were divided into sub-categories according to the components of pedagogical content knowledge (PCK) and evaluated with PCK analysis, enumeration method and PCK mapping technique. The results showed that preschool teachers may be more inclined to science education in socio-scientific subjects in a basic sense. On the other hand, it was found that the participants prioritized children's understanding and teaching strategies, but were inadequate in relating science education to curriculum components.

Keywords

• Issue Context
• Preschool Teacher
• Science Education
• Pedagogical Content Knowledge
• Socioscientific Issues

Okul Öncesi Öğretmenlerinin Fen Eğitimine Yönelik Pedagojik Alan Bilgilerinin Bağlam ve Deneyime Göre Değişimi

Abstract

Bu araştırmanın temel amacı, konu bağlamının okul öncesi öğretmenlerinin fen eğitimine yönelik pedagojik alan bilgilerini nasıl etkilediğini belirlemektir. Ayrıca, öğretmenlerin mesleki ve öğretim deneyimlerinin, fen eğitimine yönelik pedagojik alan bilgileri üzerindeki olası etkileri incelenmiştir. Araştırma kapsamında, altı hafta süren bir eğitim süreci planlanmış ve farklı deneyim seviyelerine sahip dört okul öncesi öğretmeni ikili gruplara ayrılmıştır. Birinci grup, derslerini bilimsel konular (maddenin halleri, çözünürlük vb.) bağlamında yürütmüştür. Diğer grup ise derslerini sosyobilimsel konular (küresel ısınma, beslenme vb.) bağlamında işlemiştir. Araştırma verileri, altı haftalık süreç öncesinde ve sonrasında ders planları ile yarı yapılandırılmış görüşme soruları aracılığıyla toplanmıştır. Bu veriler, pedagojik alan bilgisi (PAB) bileşenlerine göre alt kategorilere ayrılarak PAB analizi, numaralandırma yöntemi ve PAB haritalama tekniğiyle değerlendirilmiştir. Sonuçlar, okul öncesi öğretmenlerinin temel anlamda sosyobilimsel konularda fen eğitimine daha yatkın olabileceklerini göstermiştir. Diğer yandan katılımcıların çocukların kavrayışlarını ve öğretim stratejilerini öncelikli gördükleri, ancak fen eğitimini müfredat bileşenleriyle ilişkilendirme konusunda yetersiz kaldıkları tespit edilmiştir.

Keywords

• Okul Öncesi Öğretmenleri
• Konu Bağlamı
• Fen Eğitimi
• Pedagojik Alan Bilgisi
• Sosyobilimsel Konular

References

1. Abell, S. K. (2008). Twenty years later: Does pedagogical content knowledge remain a useful idea?. International Journal of Science Education, 30(10), 1405-1416.
2. Açıksöz, A. (2017). Deneyimli fen bilgisi öğretmenleri ile aday öğretmenlerin pedagojik alan bilgilerinin karşılaştırılması (Tez No. 471028) [Yüksek lisans tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi-Çanakkale]. Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi.
3. Akşam, E., & Kutluca, A. Y. (2021). Okul öncesi öğretmenlerinin fen öğretimi uygulamalarının teorik ve pratik doğasının keşfedilmesi. Uludağ Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(1), 386-435.
4. Akyol, N. & Birinci-Konur, K. (2018). Okul öncesi dönemde fen eğitiminin uygulanabilirliğine yönelik öğretmen ve yönetici görüşlerinin incelenmesi. Kastamonu Education Journal, 26(2), 547-557.
5. Areljung, S., Due, K., Ottander, C., Skoog, M., & Sundberg, B. (2021). Why and how teachers make use of drawing activities in early childhood science education. International Journal of Science Education, 43(13), 2127-2147.
6. Aydin, S., Demirdogen, B., Akin, F. N., Uzuntiryaki-Kondakci, E., & Tarkin, A. (2015). The nature and development of interaction among components of pedagogical content knowledge in practicum. Teaching and Teacher Education, 46, 37-50.
7. Babaroğlu, A., & Okur-Metwalley, E. (2018). Okul Öncesi öğretmenlerin fen eğitimine ilişkin tutumlarının incelenmesi (Çorum İli Örneği). Pamukkale Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 33, 1-15.
8. Balat, Ş., Kayalı, B., Gündüz, A., & Göktaş, Y. (2019). Doktora tezlerinde alınan geçerlik ve güvenirlik önlemleri. The 28th International Conference on Educational Sciences, (s.51-69). Ankara.

9. Barenthien, J., Lindner, M. A., Ziegler, T., & Steffensky, M. (2020). Exploring preschool teachers’ science-specific knowledge. Early Years, 40(3), 335-350.
10. Bayram‐Jacobs, D., Henze, I., Evagorou, M., Shwartz, Y., Aschim, E. L., Alcaraz‐Dominguez, S., ... & Dagan, E. (2019). Science teachers' pedagogical content knowledge development during enactment of socioscientific curriculum materials. Journal of Research in Science Teaching, 56(9), 1207-1233.
11. Borgerding, L. A., & Dagistan, M. (2018). Preservice science teachers’ concerns and approaches for teaching socioscientific and controversial issues. Journal of Science Teacher Education, 29(4), 283-306.
12. Brannen, J. (1992). Combing qualitative and quantitative approaches: An overview. In Brannen J. (Ed.), Mixing methods: Qualitative and quantitative research (pp.57–78). Ashgate.
13. Braund, M., Scholtz, Z., Sadeck, M. & Koopman, R. (2013). First steps in teaching argumentation: A South African study. International Journal of Educational Development, 33, 175-184.
14. Büyüköztürk, Ş., Akgün, Ö. E., Demirel, F., Karadeniz, Ş., & Çakmak, E. K. (2015). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem.
15. Campbell, C., & Howitt, C. (Eds.). (2024). Science in early childhood. Cambridge University Press.
16. Creswell, J. W., & Miller, D. L. (2000). Determining validity in qualitative inquiry. Theory Into Practice, 39(3), 124-130.
17. Creswell, J. W., & Poth, C. N. (2016). Qualitative inquiry and research design: Choosing among five approaches. Sage.
18. Çalık, M., & Aytar, A. (2013). Sınıf öğretmen adaylarının öğretmenlik uygulaması sürecinde insanın çevreye etkisi konusu ile ilgili pedagojik alan bilgilerinin araştırılması. Kuram ve Uygulamada Eğitim Bilimleri, 13(3), 1579-1605.
19. Delserieys, A., Jégou, C., Boilevin, J. M., & Ravanis, K. (2018). Precursor model and preschool science learning about shadows formation. Research in Science & Technological Education, 36(2), 147-164.
20. Duran, M. (2014). Farklı öğretim deneyimine sahip fen öğretmenlerinin asitler ve bazlar konusundaki pedagojik alan bilgisinin incelenmesi (Tez No. 381226) [Doktora tezi, Dumlupınar Üniversitesi-Kütahya]. Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi.
21. Elmas, H., & Kanmaz, A. (2015). Okul öncesi eğitim öğretmenlerinin fen eğitimine ilişkin görüşlerinin belirlenmesi. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 4(2), 35-45.
22. Flick, U. (2018). Triangulation in Data Collection. In U. Flick (Eds.), The SAGE handbook of qualitative data collection (pp. 527–544). SAGE.
23. Gerde, H. K., Pierce, S. J., Lee, K., & Van Egeren, L. A. (2018). Early childhood educators’ self-efficacy in science, math, and literacy instruction and science practice in the classroom. Early Education and Development, 29(1), 70-90.
24. Gess-Newsome, J., Taylor, J. A., Carlson, J., Gardner, A. L., Wilson, C. D., & Stuhlsatz, M. A. (2019). Teacher pedagogical content knowledge, practice, and student achievement. International Journal of Science Education, 41(7), 944-963.
25. Gess-Newsome, J. (2015). A model of teacher professional knowledge and skill including PCK: Results of the thinking from the PCK Summit. In A. Berry, P. Friedrichsen, & J. Loughran (Eds.), Re-examining pedagogical content knowledge in science education (pp. 28-42). Routledge.
26. Glaser, B., & Strauss, A. (2017). Discovery of grounded theory: Strategies for qualitative research. Routledge.
27. Gropen, J., Kook, J. F., Hoisington, C., & Clark-Chiarelli, N. (2017). Foundations of science literacy: Efficacy of a preschool professional development program in science on classroom instruction, teachers’ pedagogical content knowledge, and children’s observations and predictions. Early Education and Development, 28(5), 607-631.
28. Güvenir, Z. (2018). Okul öncesi öğretmenlerinin fen öğretimine yönelik tutumları ile okul öncesi eğitim programında yer alan fen etkinliklerini uygulama durumları (Tez No. 517679) [Yüksek lisans tezi, Uşak Üniversitesi-Uşak]. Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi.
29. Henriksson, A., Fridberg, M., & Leden, L. (2025). Preschool children’s agency in play-activities with science content. Early Childhood Education Journal, 53(4), 1303-1312.
30. Hetherington, L., & Wegerif, R. (2018). Developing a material-dialogic approach to pedagogy to guide science teacher education. Journal of Education for Teaching, 44(1), 27-43.
31. Hyun, H. (2014). How to design and evaluate research in education. Mcgraw-hill Education-Europe.
32. Kallery, M. (2004). Early years teachers' late concerns and perceived needs in science: An exploratory study. European Journal of Teacher Education, 27(2), 147-165.
33. Kartal, T., Yamak, H., & Kavak, N. (2017). Mikro öğretimin fen bilgisi öğretmen adaylarının pedagojik alan bilgileri üzerindeki etkisi. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(3), 740-771.
34. Kolb, S. M. (2012). Grounded theory and the constant comparative method: Valid research strategies for educators. Journal of Emerging Trends in Educational Research and Policy Studies, 3(1), 83-86.
35. Kruse, J. W., Easter, J. M., Edgerly, H. S., Seebach, C., & Patel, N. (2017). The impact of a course on nature of science pedagogical views and rationales. Science & Education, 26(6), 613-636.
36. Kunter, M., Klusmann, U., Baumert, J., Richter, D., Voss, T., & Hachfeld, A. (2013). Professional competence of teachers: effects on instructional quality and student development. Journal of Educational Psychology, 105(3), 805.
37. Kurasaki, K. S. (2000). Intercoder reliability for validating conclusions drawn from open-ended interview data. Field methods, 12(3), 179-194.
38. Kuru, N., & Akman, B. (2017). Okul öncesi dönem çocuklarının bilimsel süreç becerilerinin öğretmen ve çocuk değişkenleri açısından incelenmesi. Eğitim ve Bilim, 42(190), 269-279.
39. Kutluca, A. Y., & Aydin, A. (2016). An examination of prospective elementary science teachers' perspective towards socio-scientific argumentation. Science Education International, 27(3), 320-343.
40. Kutluca, A. Y. (2021a). An investigation of elementary teachers' pedagogical content knowledge for socioscientific argumentation: The effect of a learning and teaching experience. Science Education, 105(4), 743-775.
41. Kutluca, A. Y. (2021b). Investigation of the interactions among preschool teachers' components of pedagogical content knowledge for early science teaching. Southeast Asia Early Childhood Journal, 10(1), 117-137.
42. Kutluca, A. Y. (2022). Erken çocuklukta fen eğitimi ve okul öncesi öğretmenlerinin fen öğretimine ilişkin pedagojik yapıları. A. Doğan ve A. Aydın (Ed.), Fen eğitimi araştırmalarına güncel bakış-III (s. 93-108) içinde. Akademisyen Kitabevi.
43. Kutluca, A. Y., & Mercan, N. (2022). Exploring the effects of preschool teachers' epistemological beliefs on content-based pedagogical conceptualizations and PCK integrations towards science teaching. European Journal of Science and Mathematics Education, 10(2), 170-193.
44. Kutluca, A. Y. & Nacar, S. (2021). Exploring preschool teachers' pedagogical content knowledge: The effect of professional experience. Journal of Science Learning, 4(2), 160-172.
45. Larimore, R. A. (2020). Preschool science education: A vision for the future. Early Childhood Education Journal, 48(6), 703-714.
46. Lee, E., & Luft, J. A. (2008). Experienced secondary science teachers’ representation of pedagogical content knowledge. International Journal of Science Education, 30(10), 1343-1363.
47. Loughran, J., Mulhall, P., & Berry, A. (2004). In search of pedagogical content knowledge in science: Developing ways of articulating and documenting professional practice. Journal of Research in Science Teaching, 41(4), 370-391.
48. Loxley, P., Dawes, L., Nicholls, L., & Dore, B. (2016). İlköğretimde eğlendiren ve anlamayı geliştiren fen öğretimi. H. Türkmen, M. Sağlam ve E. Şahin-Pekmez (Çev.). Nobel Yayınevi.
49. Magnusson, S., Krajcik, J., & Borko, H. (1999). Nature, sources, and development of pedagogical content knowledge for science teaching. In J. Gess- Newsome, R.N.G. Lederman (Eds), Examining pedagogical content knowledge: The construef and its implications for science education (pp. 95-132). MA: Kluwer.
50. Maraisane, L., Jita, L., & Jita, T. (2024). Engagement of science process skills for teaching science concepts in early childhood. Journal of Childhood, Education & Society, 5(2), 283-293.
51. Marshall, C., & Rossman, G. B. (2014). Designing qualitative research. Sage.
52. Martín‐Díaz, M. J. (2006). Educational background, teaching experience and teachers’ views on the inclusion of nature of science in the science curriculum. International Journal of Science Education, 28(10), 1161-1180.
53. McMillan, J. H., & Schumacher, S. (2010). Research in education: Evidence-based inquiry, My education lab series. Pearson.
54. MacPhail, C., Khoza, N., Abler, L., & Ranganathan, M. (2016). Process guidelines for establishing intercoder reliability in qualitative studies. Qualitative Research, 16(2), 198-212.
55. Meier, M. F., Greenfield, D. B., & Bulotsky-Shearer, R. J. (2013). Development and validation of a preschool teachers’ attitudes and beliefs toward science teaching questionnaire. Early Childhood Research Quarterly, 28(2), 366-378.
56. Mercan, N., & Kutluca, A. Y. (2021). Okul öncesi öğretmenlerinin epistemolojik inançlarının fen öğretimine yönelik pedagojik yeterlikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 59, 1-27.
57. Merriam, S. B. (2015). Qualitative research: Designing, implementing, and publishing a study. In V. Wang (Eds.), Handbook of research on educational leadership and research methodology (1st ed., pp. 125-140). IGI Global.
58. Millî Eğitim Bakanlığı (MEB) (2013). Millî Eğitim Bakanlığı okul öncesi eğitimi programı. T.C. Millî Eğitim Bakanlığı Temel Eğitim Genel Müdürlüğü.
59. Murphy, C. & Smith, G. (2014). The impact of a curriculum course on pre-service primary teachers' science content knowledge and attitudes towards teaching science. Irish Educational Studies, 31(1), 77-95.
60. Nacar, S., & Kutluca, A. Y. (2020). Bir okul öncesi öğretmeninin fen öğretimine yönelik pedagojik alan bilgisinin keşfedilmesi. Mersin Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 16(3), 529-545.
61. Nadelson, L. S., & Seifert, A. L. (2017). Integrated STEM defined: Contexts, challenges, and the future. The Journal of Educational Research, 110(3), 221-223.
62. Neuman, S. B., & Danielson, K. (2021). Enacting content-rich curriculum in early childhood: The role of teacher knowledge and pedagogy. Early Education and Development, 32(3), 443-458.
63. Nilsson, P., & Loughran, J. (2012). Developing and assessing professional knowledge as a science teacher educator: Learning about teaching from student teachers. In S. Bullock, & T. Russell (Eds.), Self-studies of science teacher education practices (1st ed., pp. 121-138). Springer.
64. Nilsson, P., & Elm, A. (2017). Capturing and developing early childhood teachers’ science pedagogical content knowledge through CoRes. Journal of Science Teacher Education, 28(5), 406-424.
65. Opperman, E., Brunner, M., & Anders, Y. (2019). The interplay between preschool teachers' science self-efficacy beliefs, their teaching practices, and girls' and boys' early science motivation. Learning and Individual Differences, 70, 86-99.
66. Öktem, Ö. (2015). Fen bilgisi öğretmen adaylarının uzay araştırmaları konusunda pedagojik alan bilgilerinin belirlenmesi (Tez No. 395322) [Yüksek lisans tezi, Mersin Üniversitesi-Mersin]. Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi.
67. Park, S. (2019). Reconciliation between the refined consensus model of PCK and extant PCK models for advancing PCK research in science. In A. Hume, R. Cooper, & A. Borowski (Eds.), Repositioning Pedagogical Content Knowledge in Teachers’ Knowledge for Teaching Science (1st ed., pp. 119-130) Springer.
68. Park, S., & Suh, J. K. (2019). The PCK map approach to capturing the complexity of enacted PCK (ePCK) and pedagogical reasoning in science teaching. In A. Hume, R. Cooper, & A. Borowski (Eds.), Repositioning Pedagogical Content Knowledge in Teachers’ Knowledge for Teaching Science (1st ed., pp. 187-199) Springer.
69. Park, S., & Chen, Y. C. (2012). Mapping out the integration of the components of pedagogical content knowledge (PCK): Examples from high school biology classrooms. Journal of Research in Science Teaching, 49(7), 922-941.
70. Park, M. H., Dimitrov, D. M., Patterson, L. G., & Park, D. Y. (2017). Early childhood teachers’ beliefs about readiness for teaching science, technology, engineering, and mathematics. Journal of Early Childhood Research, 15(3), 275-291.
71. Park, S., & Oliver, J. S. (2008). Revisiting the conceptualisation of pedagogical content knowledge (PCK): PCK as a conceptual tool to understand teachers as professionals. Research in Science Education, 38(3), 261-284.
72. Pekdoğan, S. (2020). Okul öncesi öğretmenlerinin fen öğretimine yönelik tutumlarının problem çözme becerilerini yordama gücü. Erken Çocukluk Çalışmaları Dergisi, 4(3), 567-582.
73. Pendergast, E., Lieberman-Betz, R. G., & Vail, C. O. (2017). Attitudes and beliefs of prekindergarten teachers toward teaching science to young children. Early Childhood Education Journal, 45(1), 43-52.
74. Piasta, S. B., Pelatti, C. Y., & Miller, H. L. (2014). Mathematics and science learning opportunities in preschool classrooms. Early Education and Development, 25(4), 445-468.
75. Saçkes, M. (2014). How often do early childhood teachers teach science concepts? Determinants of the frequency of science teaching in kindergarten. European early childhood education research journal, 22(2), 169-184.
76. Saçkes, M., Flevares, L. M., Gonya, J., & Trundle, K. C. (2012). Preservice early childhood teachers' sense of efficacy for integrating mathematics and science: Impact of a methods course. Journal of Early Childhood Teacher Education, 33(4), 349-364.
77. Sağlam, M., & Aral, N. (2015). The study of determine preschool teachers’ ideas about science education. Journal of the Faculty of Education, 16(3), 87-102.
78. Sarıbaş, D. (2025). Preschool teachers’ argumentation on socioscientific issues scenarios. Science & Education, 34(1), 175-197.
79. Schmitt, L., Weber, A., Venitz, L., & Leuchter, M. (2023). Preschool teachers' pedagogical content knowledge predicts willingness to scaffold early science learning. British Journal of Educational Psychology, 93(4), 1034-1052.
80. Shulman, L. (1987). Knowledge and teaching: Foundations of the new reform. Harvard Educational Review, 57(1), 1-23.
81. Skamp, K. (2011). Teaching primary science constructively. Cengage AU.
82. Soylu, F. (2019). Okul öncesi öğretmenlerinin fen eğitimine yönelik tutumları ile bilişsel esneklik düzeyleri arasındaki ilişkinin incelenmesi (Tez No. 575876) [Yüksek lisans tezi, Dumlupınar Üniversitesi-Kütahya]. Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi.
83. Suh, J. K., & Park, S. (2017). Exploring the relationship between pedagogical content knowledge (PCK) and sustainability of an innovative science teaching approach. Teaching and Teacher Education, 64, 246-259.
84. Tesch, R. (2013). Qualitative research: Analysis types and software. Routledge.
85. Thomas, E., & Magilvy, J. K. (2011). Qualitative rigor or research validity in qualitative research. Journal for Specialists in Pediatric Nursing, 16(2), 151–155. https://doi.org/10.1111/j.1744-6155.2011.00283.x
86. Tuzcu, D. (2011). Fen bilgisi öğretmen adaylarının pedagojik alan bilgilerinin incelenmesi (Tez No. 290112) [Yüksek lisans tezi, Pamukkale Üniversitesi-Denizli]. Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi.
87. Tüfekçi, S. (2020). Fen bilgisi ve sosyal bilgiler öğretmen adaylarının sosyobilimsel konulara yönelik tutumlarının karşılaştırılması (Tez No. 621143) [Yüksek lisans tezi, Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi-Rize]. Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi.
88. Türkyılmaz, E. (2018). Okul öncesi öğretmenlerinin fen etkinliklerine ilişkin yeterlilikleri ile fen öğretimine karşı tutumları arasındaki ilişkinin incelenmesi (Tez No. 534384) [Yüksek lisans tezi, Kastamonu Üniversitesi-Kastamonu]. Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi.
89. Ültay, N., Ültay, E., & Çilingir, S. K. (2018). Okul öncesi öğretmenlerinin fen konularındaki uygulamalarının incelenmesi. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 22, 773-792.
90. Ünal, E., & Kutluca, A. Y. (2023). Okul öncesi öğretmen ve öğretmen adaylarının sosyobilimsel konuların öğretimine ilişkin duyuşsal eğilimleri. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 43(3), 1715-1751.
91. Yıldız, S., & Tükel, A. (2018). Okul öncesi öğretmenlerinin fen etkinliklerine yer verme durumlarının değerlendirilmesi. Uluslararası Sosyal Bilimler Eğitimi Dergisi. 4(1), 49-59.
92. Yin, R. K. (2017). Case study research and applications: Design and methods (6th ed.). Sage.