Investigate the Relationship between Mathematics Teachers' Computational Thinking and STEM Self-Efficacy

Year 2023, Issue: 58, 3103 - 3120, 27.12.2023

Buse Gizem Yitmez , Dilara Mol , Duygu Alyeşil Kabakçı , Süha Yılmaz

https://doi.org/10.53444/deubefd.1350722

Cited By: 1

Abstract

In this research, it was aimed to determine the computational thinking (CT) and STEM self-efficacy of mathematics teachers and the relationship between them and to investigate them according to the variables of educational status, professional seniority and having STEM experience. As a quantitative research method, a relational survey model was used for the research. The population of the study has conducted mathematics teachers working in primary and secondary schools in Turkey in the 2022-2023 academic year and the research was realized with 340 mathematics teachers. The data of the study were collected by using the "Demographic Information Form" developed by researchers, "The scale of self-efficacy perception towards teaching computational thinking" developed by Özçınar & Öztürk (2017) and “STEM intra-class practice self-efficacy perceptions scale” developed by Yaman (2020). In the analysis of the data descriptive statistics, correlation analysis, ANOVA, and independent samples t-tests were used. According to the results of the research, mathematics teachers' CT self-efficacy is low in the "teaching algorithmic thinking" dimension and intermediate in other dimensions. STEM self-efficacy is high in all dimensions. In addition, it was determined that there was a positive and significant relationship between teachers' CT and STEM self-efficacy. Besides, while the CT self-efficacy scores of mathematics teachers differ according to their educational background and STEM experience; it does not differ according to the years of professional experience. While STEM self-efficacy scores do not differ according to educational status and years of professional experience; it differs according to the state of having STEM experience. From this point, it is recommended that teachers be given practice-intended STEM in-service training in which CT is integrated. In addition, in future studies, the relationship between teachers' and students' STEM and CT self-efficacy can be investigated in depth.

Keywords

Computational thinking, STEM, self-efficacy, mathematics teachers

Matematik Öğretmenlerinin Bilgi İşlemsel Düşünme ve STEM Öz Yeterlikleri Arasındaki İlişkinin İncelenmesi

Abstract

Bu araştırmada matematik öğretmenlerinin bilgi işlemsel düşünme (BİD) ve STEM öz yeterliklerinin ve aralarındaki ilişkinin belirlenmesi ve öğrenim durumu, mesleki kıdem yılı, STEM deneyimine sahip olma değişkenlerine göre incelenmesi amaçlanmaktadır. Araştırmada nicel araştırma desenlerinden ilişkisel tarama modeli kullanılmıştır. Araştırma evrenini 2022-2023 yılında Türkiye’de görev yapmakta olan ilköğretim ve ortaöğretim matematik öğretmenleri oluşturmakta olup araştırma 340 matematik öğretmeni ile gerçekleştirilmiştir. Araştırma verileri “Demografik Bilgi Formu”, Özçınar & Öztürk (2017) tarafından geliştirilen “Hesaplamalı düşünmenin öğretimine ilişkin öz yeterlik algısı ölçeği” ve Yaman (2020) tarafından geliştirilen “STEM sınıf içi uygulama öz yeterlik algı ölçeği” ile toplanmıştır. Verilerin analizinde betimsel istatistik, korelasyon analizi, ANOVA ve bağımsız örneklemler t-testi kullanılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre, matematik öğretmenlerinin BİD öz yeterlikleri “algoritmik düşünmenin öğretimi” boyutunda düşük, diğer boyutlarda ise orta düzeyde iken, STEM öz yeterlikleri tüm boyutlarda yüksek düzeydedir. Ayrıca öğretmenlerin BİD ve STEM öz yeterlikleri arasında pozitif yönde anlamlı bir ilişki olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte matematik öğretmenlerinin BİD öz yeterlik puanları öğrenim durumu ve STEM deneyimine sahip olma durumuna göre farklılık gösterirken; mesleki kıdem yılına göre farklılık göstermemektedir. STEM öz yeterlik puanları ise öğrenim durumu ve mesleki kıdem yılına göre farklılık göstermezken; STEM deneyimine sahip olma durumuna göre farklılık göstermektedir. Buradan hareketle öğretmenlere BİD’in entegre edildiği uygulama ağırlıklı STEM hizmet içi eğitimlerin verilmesi ve bu konuda yapılacak çalışmalarda STEM ve BİD öz yeterlikleri arasındaki ilişkinin nedenleri daha derinlemesine incelenmesi önerilmektedir.

Keywords

Bilgi işlemsel düşünme, STEM, öz yeterlik, matematik öğretmenleri

References

• Adsay, C., Korkmaz, Ö., Çakır, R., & Erdoğmuş, F. U. (2020). Ortaokul öğrencilerinin blok temelli kodlama eğitimine dönük öz-yeterlik algı düzeyleri, STEM ve bilgisayarca düşünme beceri düzeyleri. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 10(2), 469-489. https://doi.org/10.17943/etku.696224
• Avcı, C., & Deniz, M. N. (2022). Computational thinking: Early childhood teachers’ and prospective teachers’ preconceptions and self-efficacy. Education and Information Technologies, 27, 11689–11713. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11078-5
• Aydoğdu, Ş. (2020). Blok tabanlı programlama etkinliklerinin öğretmen adaylarının programlamaya ilişkin öz yeterlilik algılarına ve hesaplamalı düşünme becerilerine etkisi. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 10(1), 303-320. https://doi.org/10.17943/etku.649585
• Balcı, A. (2021). Sosyal bilimlerde araştırma yöntem, teknik ve ilkeler (15. Baskı). Pegem Akademi.
• Balçın, M. D., & Ergün, A. (2018). Fen bilgisi öğretmen adaylarının sahip oldukları teknolojik pedagojik alan bilgisi (TPAB) öz yeterliklerinin belirlenmesi ve çeşitli değişkenlere göre incelenmesi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 45, 23-47. https://doi.org/10.21764/maeuefd.311316
• Bandura, A. (1977). Self-efficacy: Toward a unifying theory of behavioural change. Psychological Review, 84(2), 191-215. https://doi.org/10.1037/0033-295X.84.2.191
• Bandura, A. (1997). Self-Efficacy: The exercise of control. W.H. Freeman.
• Büyüköztürk, Ş. (2014). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı (20. Baskı). Pegem Akademi.
• Büyüköztürk, Ş., Çakmak Kılıç, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2013). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Akademi.
• Creswell, J. W. (2012). Educational research planning, conducting and evaluating quantitative and qualitatice resarch (4th ed.). Pearson Education.
• Çelik, D. (2016). Matematiksel düşünme. E. Bingölbali, S. Arslan, & İ. Ö. Zembat (Eds.), Matematik eğitiminde teoriler içinde (s. 18-40). Pegem Akademi.
• DeCoito, I., & Myszkal, P. (2018). Connecting science instruction and teachers’ self-efficacy and beliefs in STEM education. Journal of Science Teacher Education, 29(6), 485-503. https://doi.org/10.1080/1046560X.2018.1473748
• Dolmacı, A., & Akhan, N. E. (2020). Bilişimsel düşünme becerileri ölçeğinin geliştirilmesi: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. İnsan ve Toplum Bilimleri Araştırmaları Dergisi, 9(3), 3050-3071. https://doi.org/10.15869/itobiad.698736
• Durak, H. Y., Saritepeci, M., Topçu, A., & Durak, A. (2020). Investigation of variables related to computational thinking self-efficacy level in middle school students: Are demographic variables, academic success, or programming-related variables more important?. In M. Kalogiannakis, & S. Papadakis (Eds.), Handbook of research on tools for teaching computational thinking in P-12 education (pp. 54-75). IGI Global.
• Ertuğrul-Akyol, B. (2020). STEM etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının bilgi işlemsel, eleştirel, yaratıcı düşünme ve problem çözme becerilerine etkisi. [Yayınlanmamış doktora tezi]. Erciyes Üniversitesi.
• Fraenkel, J. R., Wallen, N. E., & Hyun, H. H. (2012). How to design and evaluate research in education (7th ed.). McGraw-Hill.
• Gadanidis, G., Hughes, J., Minniti, L., & White, B. (2017). Computational thinking, grade 1 students and the binomial theorem. Digital Experience in Mathematics Education, 3(2), 77-96. https://doi.org/10.1007/s40751-016-0019-3
• Gay, L. R., & Airasian, P. (1996). Educational research: Competencies for analysis and application (6th ed.). Prentice Hall.
• Gonzalez, H. B., & Kuenzi, J. J. (2012). Science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education: A primer. (CRS Report. No. R42642). Washington, DC: Congressional Research Service.
• Gülbahar, Y., & Kalelioğlu, F. (2018). Bilişim teknolojileri ve bilgisayar bilimi: Öğretim programı güncelleme süreci. Millî Eğitim Dergisi, 47(217), 5-23.
• Hemmendinger, D. (2010). A plea for modesty. Acm Inroads, 1(2), 4-7. https://doi.org/10.1145/1805724.1805725
• International Society for Technology in Education (ISTE) & Computer Science Teachers Association (CSTA). (2011). Operational definition of computational thinking for k–12 education. https://www.iste.org/explore/computational-thinking/computational-thinking-all
• International Society for Technology in Education (ISTE). (2017). ISTE Standards: Educators. https://www.iste.org/standards/iste-standards-for-teachers
• Kılıç, S. (2016). Cronbach’ın alfa güvenirlik katsayısı. Journal of Mood Disorders, 6(1), 47-48.
• Kirmit, Ş., Dönmez, İ., & Çataltaş, H. E. (2018). Üstün yetenekli öğrencilerin bilgisayarca düşünme becerilerinin incelenmesi. Journal of STEAM Education, 1(2), 17-26.
• Kurtulan, G. (2021). Hizmet içi uygulamalı STEM eğitimlerinin fen bilimleri öğretmenlerinin öz- yeterlik inançlarına etkisi. [Yayınlanmamış yüksek lisans tezi]. Uludağ Üniversitesi.
• Mannila, L., Dagiene, V., Demo, B., Grgurina, N., Mirolo, C., Rolandsson, L., & Settle, A. (2014). Computational thinking in K-9 education. Proceedings of Innovation & Technology in Computer Science Education Conference, 1-29. https://doi.org/10.1145/2713609.2713610
• Meyrick, K. M. (2011). How STEM education improves student learning. Meridian K-12 School Computer Technologies Journal, 14(1), 1–5.
• Orton, K., Weintrop, D., Beheshti, E., Horn, M., Jona, K., & Wilensky, U. (2016). Bringing computational thinking into high school mathematics and science classrooms. In C. Looi, C. K. Polman, J. L. U. Cress, & P. Reimann, (Eds.), Transforming learning, empowering learners: Vol. 2. The International Conference of the Learning Sciences (ICLS), (pp. 705-712).
• Özçınar, H., & Öztürk, E. (2018). Hesaplamalı düşünmenin öğretimine ilişkin öz yeterlik algısı ölçeği: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Pamukkale Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 30, 173-195. https://doi.org/10.5505/pausbed.2018.82574
• Partnership for 21st Century Learning (P21). (2007). Framework for 21st century learning. http://www.p21.org/our-work/p21-framework
• Reichert, J. T., Barone, D. A. C., & Kist, M. (2020). Computational thinking in K-12: An analysis with mathematics teachers. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 16(6). https://doi.org/10.29333/ejmste/7832
• Sırakaya, M., Alsancak Sırakaya, D., & Korkmaz, Ö. (2020). The impact of STEM attitude and thinking style on computational thinking determined via structural equation modeling. Journal of Science Education and Technology, 29, 561-572. https://doi.org/10.1007/s10956-020-09836-6
• Sun, L., Hu, L., Yang, W., Zhou, D., & Wang, X. (2021). STEM learning attitude predicts computational thinking skills among primary school students. Journal of Computer Assisted Learning, 37(2), 346-358. https://doi.org/10.1111/jcal.12493
• Swaid, S. I. (2015). Bringing computational thinking to STEM education. Procedia Manufacturing, 3, 3657-3662. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2015.07.761
• Şahiner, A. (2017). Kompütasyonel düşünme kavramı ile ilgili 2006-2016 yılları arasında bilimsel yayınların incelenmesi: Doküman analizi çalışması. [Yayınlanmamış yüksek lisans tezi]. Yıldız Teknik Üniversitesi.
• Tabachnick, B. G., Fidell, L. S., & Ullman, J. B. (2013). Using multivariate statistics (6th ed.). Pearson.
• Thomas, T. A. (2014). Elementary teachers’ receptivity to integrated science, technology, engineering and mathematics (STEM) education in the elementary grades. [Unpublished doctoral dissertation]. University of Nevada.
• Turhan, M., & Kırındı, T. (2022). Fen bilimleri öğretmenlerinin STEM uygulamaları öz-yeterliklerinin incelenmesi. Gazi Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(3), 470-489.
• Üzümcü, Ö., & Bay, E. (2018). Eğitimde yeni 21. yüzyıl becerisi: Bilgi işlemsel düşünme. Uluslararası Türk Kültür Coğrafyasında Sosyal Bilimler Dergisi, 3(2), 1-16.
• Wang, C., Shen, J., & Chao, J. (2022). Integrating computational thinking in STEM education: A literature review. International Journal of Science and Mathematics Education, 20(8), 1949-1972. https://doi.org/10.1007/s10763-021-10227-5
• Weese, J. L., Feldhausen, R., & Bean, N. H. (2016). The impact of STEM experiences on student self-efficacy in computational thinking. ASEE Annual Conference & Exposition, USA. https://doi.org/10.18260/p.26179
• Weintrop, D., Beheshti, E., Horn, M., Orton, K., Jona, K., Trouille, L., & Wilensky, U. (2014). Defining computational thinking for science, technology, engineering, and math. In Poster presented at the Annual Meeting of the American Educational Research Association (AERA), USA.
• Wing, J. M. (2006). Computational thinking. Communications of the ACM, 49(3), 33–35. https://doi.org/10.1145/1118178.1118215
• Wing, J. M. (2008). Computational thinking and thinking about computing. Philosophical Transactions of the Royal Society, 366, 3717-3725. https://doi.org/10.1098/rsta.2008.0118
• Yadav, A., Mayfield, C., Zhou, N., Hambrusch, S., & Korb, J. T. (2014). Computational thinking in elementary and secondary teacher education. ACM Transactions on Computing Education (TOCE), 14(1), 1-16. https://doi.org/10.1145/2576872
• Yaman, C., Özdemir, A., & Akar Vural R. (2018). STEM uygulamaları öğretmen öz-yeterlik ölçeğinin geliştirilmesi: Bir geçerlik ve güvenirlik çalışması. Adnan Menderes Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 5(2), 93 - 104. https://doi.org/10.30803/adusobed.427718
• Yaman, F. (2020). Öğretmenlerin STEM eğitimine yönelik farkındalık, tutum ve sınıf içi uygulama öz yeterlik algılarının incelenmesi. [Yayınlanmamış doktora tezi]. Dicle Üniversitesi.
• Yaman, F., & Aşılıoğlu, B. (2021). Öğretmenlerin STEM eğitimine yönelik sınıf içi uygulama öz yeterlik algılarının bazı değişkenlere göre incelenmesi. Turkish Studies-Education, 16(2), 1231-1246. https://doi.org/10.37669/milliegitim.845546
• Yıldız, B. (2022). Disiplinler arası öğretim yaklaşımı: Bilgi işlemsel düşünme ve FeTeMM. Gülbahar, Y. (Ed.), Bilgi işlemsel düşünmeden programlamaya içinde (s. 319-336). Pegem Akademi.