Opinions of Pre-service Teachers on Engineering Design Skills in Science Education

Abstract

This study aimed to reveal the opinions of science teacher candidates regarding engineering design skills. The phenomenological pattern of the qualitative research method was preferred in the study. The participants of the research are eight fourth-grade science teacher candidates. Participants were determined using criterion sampling and convenience sampling, one of the purposeful sampling types. A semi-structured interview form was used as a data collection tool. The data obtained from the interviews were analyzed with content analysis. The findings of the research are given in the form of codes, categories and themes. The findings are supported with direct quotes. The research concluded that activities related to Engineering Design Skills (EDS) are used in science classes to provide interdisciplinary interaction, develop problem-solving skills, enable analytical thinking and provide better understanding. Suggestions were made that teacher and student opinions could be taken about EDS activities in these courses.

Keywords

• Science education
• engineering design skill
• phenomenology
• preservice teacher

Fen Eğitiminde Mühendislik Tasarım Becerisine Yönelik Öğretmen Adaylarının Görüşlerinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada fen bilimleri öğretmen adaylarının mühendislik tasarım becerilerine ilişkin görüşlerinin ortaya çıkarılması amaçlanmıştır. Çalışmada nitel araştırma yönteminin olgu bilim deseni tercih edilmiştir. Araştırmanın katılımcıları dördüncü sınıf fen bilimleri öğretmen adaylarından sekiz kişidir. Katılımcılar amaçlı örneklem türlerinden ölçüt örnekleme ile uygun örnekleme yöntemi ile belirlenmiştir. Veri toplama aracı olarak yarı yapılandırılmış görüşme formu kullanılmıştır. Görüşmelerden elde edilen veriler içerik analizi ile analiz edilmiştir. Araştırmanın bulguları kod, kategori ve temalar şeklinde verilmiştir. Bulgular doğrudan alıntılarla desteklenmiştir. Araştırma, Mühendislik Tasarım Becerisi’ne (MTB) yönelik etkinliklerin disiplinlerarası etkileşim sağlama, problem çözme becerilerini geliştirme, analitik düşünmeyi sağlama ve daha iyi anlama sağlama amacıyla fen derslerinde kullanıldığı sonucuna ulaşılmıştır. Bu derslerinde MTB etkinlikleri öğretmen ve öğrenci görüşleri alınabileceği yönünde önerilerde bulunulmuştur.

Keywords

• Fen eğitimi
• mühendislik tasarım becerisi
• olgubilim
• öğretmen adayı

References

1. Akgündüz, D. (2019a). Okul öncesinden üniversiteye kuram ve uygulamada STEM eğitimi. Anı Yayıncılık.
2. Akgündüz, D. (2019b). Fen ve matematik eğitiminde teknolojik yaklaşımlar. Anı Yayıncılık.
3. Asghar, A., Ellington, R., Rice, E., Johnson, F., & Prime, G. M. (2012). Supporting STEM education in secondary science contexts. Interdisciplinary Journal of Problem-Based Learning, 6(2), 85-125. https://doi.org/10.7771/1541-5015.1349
4. Aydın, G., Saka, M., & Guzey, S. (2018). 4-5-6-7. ve 8. sınıf öğrencileri için mühendislik bilgi düzeyi ölçeği. İlköğretim Online, 17(2), 750-768.
5. Baran, T., & Kahraman, S. (2004). Mühendislik eğitiminde yeni yaklaşımlar. İzmir: Türkiye İnşaat Mühendisleri Odası. Türkiye İnşaat Mühendisleri Odası: http://www.imo.org.tr/resimler/ekutuphane/pdf/10172.pdf
6. Brunsell, E. (2012). Integrating engineering and science in your classroom. NSTA Press.
7. Bakırcı, H., & Kaplan, Y. (2021). Fen Bilimleri Öğretmenlerinin mühendislik ve tasarım becerileri alanında karşılaştığı sorunlar ve çözüm önerileri. Journal of Computer and Education Research, 9(18), 626-654. https://doi.org/10.18009/jcer.908161
8. Bozkurt, E. (2014). Mühendislik tasarım temelli fen eğitiminin fen bilgisi öğretmen adaylarının karar verme becerisi, bilimsel süreç becerileri ve sürece yönelik algılarına etkisi (366313) [Yüksek Lisans tezi, Gazi Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.

9. Bozkurt Altan, E., Yamak, H., & Kırıkkaya, E. B. (2016). FeTeMM eğitim yaklaşımının öğretmen eğitiminde uygulanmasına yönelik bir öneri: tasarım temelli fen eğitimi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(2), 212-232.
10. Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2019). Eğitimde bilimsel araştırma yöntemleri (26. baskı). Pegem Akademi Yayıncılık.
11. Çavaş, B., Bulut, Ç., Holbrook, J., & Rannikmae, M. (2013). Fen eğitimine mühendislik odaklı bir yaklaşım: engineer projesi ve uygulamaları. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 1(1), 12-22.
12. Çelebi, M. (2022). Nitel araştırma yöntemleri (2. baskı). Pegem Akademi Yayıncılık. https://doi.org/10.14527/9786258044164
13. Creswell, J. W. (2009). Research design, qualitative, quantitative, and mixed methods approaches (Third Edition). California: SAGE Publications.
14. Çepni, S. (2018). Kuramdan uygulamaya STEM eğitimi. Pegem Akademi Yayıncılık. https://doi.org/10.14527/9786052410561
15. Fortus, D. L. (2003). Design-based science and the transfer of science knowledge and real-world problem-solving skills (3096096) [Doctoral Dissertation, University of Michigan]. Ann Arbor. Güneş Koç, R. S., & Kayacan, K. (2018). Fen bilimleri öğretmenlerinin 2018 fen bilimleri öğretim programında yer alan mühendislik ve tasarım becerilerine ilişkin görüşlerinin belirlenmesi. Turkish Studies Educational Sciences, 13(19), 865-881. https://doi.org/10.7827/TurkishStudies.13771 Harman, G., & Yenikalaycı, N. (2021). STEM eğitiminde mühendislik tasarım sürecine dayalı etkinliklere yönelik fen bilgisi öğretmen adaylarının görüşleri. Marmara Üniversitesi Atatürk Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 53(53), 206-226. https://doi.org/10.15285/maruaebd.729672
16. Hacıoğlu, Y., Yamak, H., & Kavak, N. (2016). Mühendislik tasarım temelli fen eğitimi ile ilgili öğretmen görüşleri. Bartın Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 5(3), 807-830. https://doi.org/10.14686/buefad.v5i3.5000195411
17. Hester, K., & Cunningham, C. (2007). Engineering is elementary: An engineering and technology curriculum for children. In 2007 Annual Conference & Exposition, 12(639) 1-18. https://doi.org/10.18260/1-2--1469
18. Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C., Hammer, D., & Carberry, A. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses. National Center for Engineering and Technology Education. Kayalar, A. (2018). Mobil teknolojiye dayalı FeTeMM uygulamalarının öğretmen adaylarının mühendislik tasarım becerilerine, sistem düşünme zekâsına ve öğretmenlik özyeterliklerine etkisi (512993) [Yüksek Lisans tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
19. Kennedy, T. J., & Odell, M. R. (2014). Engaging students in STEM education. Science Education International, 25(3), 246-258.
20. MEB, (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı (İlkokul ve Ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. Sınıflar). MEB: Ankara.
21. Mentzer, N. (2011). High school engineering and technology education integration through design challenges. Journal of STEM Teacher Education, 48(2), 103-136. https://doi.org/10.30707/JSTE48.2Mentzer
22. Moore, T. J., Glancy, A. W., Tank, K. M., Kersten, J. A., Stohlmann, M. S., Ntow, F. D., & Smith, K. A. (2013). A framework for implementing quality K-12 engineering education. In 2013 ASEE Annual Conference & Exposition, 23(46), 1-21. https://doi.org/10.18260/1-2--19060
23. NRC (National Research Council), (2009). Engineering in K12 education: Understanding the status and improving the prospects. National Academies Press.
24. NRC (National Research Council), (2011). Successful K-12 STEM education: Identifying effective approaches in science, technology, engineering, and mathematics. National Academies Press.
25. Ocak, G. (2019). Eğitimde bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Akademi Yayıncılık. https://doi.org/10.14527/9786052419649
26. Sarı, U., & Yazıcı, Y.Y. (2019). Fen bilgisi öğretmenlerinin fen ve mühendislik uygulamaları hakkında görüşleri. International Journal of Social Sciences and Education Research, 5(2), 157-167. https://doi.org/10.24289/ijsser.519447
27. Thananuwong, R. (2015). Learning science from toys: A pathway to successful integrated STEM teaching and learning in Thai middle school. K-12 STEM Education, 1(2), 75-84.
28. Ting, Y. L. (2016). Stemfrom the perspectives of engineering design and suggested tools and learning design. Journal of Research in STEM Education, 2(1), 59-71. https://doi.org/10.51355/jstem.2016.22
29. Watters, J., & Diezmann, C. (2013). Community partnerships for fostering student interest and engagement in STEM. Journal of STEM education, 14(2), 47-55.
30. Wendell, K. B., & Rogers, C. (2013). Engineering design‐based science, science content performance, and science attitudes in elementary school. Journal of Engineering Education, 102(4), 513-540. https://doi.org/10.1002/jee.20026
31. Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2021). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (12. baskı). Seçkin Yayıncılık.
32. Yılmaz, A., Ertuğrul Akyol, B., & Aydede, M. N. (2021). Uzaktan eğitim sürecinde örnek etkinliklerle STEM uygulamaları. Pegem Akademi Yayıncılık.