The Impact of STEM-Based Astronomy Activities on Secondary School Students’ Attitudes towards STEM and Astronomy

Abstract

STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) is an educational approach that aims to bring together different disciplines and use the knowledge and skills related to these disciplines to solve the problems encountered in daily life. STEM education supports skills such as creativity, critical thinking, communication skills, problem-solving ability, which we count as important skills for the century we are in. The aim of this study is to determine the effect of STEM-based astronomy activities on astronomy and STEM attitudes of secondary school students. In the study, one group pretest-posttest design was used from experimental designs. In the study, astronomy and STEM attitude scales were applied as pretests to 7th grade students studying at a rural school. The study group consisted of a total of 18 participants, 8 girls and 10 boys, who were determined by convenience sampling method. In the research, which lasted for 4 weeks, preliminary activities were carried out to prepare students for the process before moving on to STEM activities prepared for astronomy subjects. After the preliminary activities, STEM activities related to astronomy subjects were implemented and at the end of the implementation, STEM and astronomy attitude scales were applied to the students again. For STEM activities, knowledge-based life problems were presented to the students, and the students put forward their original ideas about producing solutions to the problem and designing appropriate products. According to the results of the analysis, although there was a positive increase between the STEM attitude scale pretest and post-test scores of the students, there was no statistical difference in their attitudes towards STEM (p>.05). According to the pretest-posttest scores of the astronomy attitude scale, a statistically significant difference was found (p<.05). According to the results of this research, astronomy activities prepared with STEM-based activities have been effective in developing students’ attitude to astronomy.

Keywords

• STEM education
• Astronomy activities
• STEM attitude
• Astronomy attitude

STEM Temelli Astronomi Etkinliklerinin Ortaokul Öğrencilerinin STEM ve Astronomi Tutumlarına Etkisi

Abstract

STEM [Fen (Science), Teknoloji (Technology), Mühendislik (Engineering) ve Matematik (Mathematics)], farklı disiplinleri bir araya getirerek bu disiplinlerle ilgili bilgi ve becerileri, günlük hayatta karşılaşılan problemleri çözmek için kullanmayı amaçlayan bir eğitim yaklaşımıdır. STEM eğitimi, içinde bulunduğumuz yüzyıl için önemli beceriler olarak saydığımız yaratıcılık, eleştirisel düşünme, iletişim becerileri, problem çözebilme kabiliyeti gibi becerileri destekler niteliktedir. Bu çalışmanın amacı STEM temelli astronomi etkinliklerinin, ortaokul öğrencilerinin astronomi ve STEM tutumuna etkisini belirlemektir. Araştırmada deneysel desenlerden tek gruplu ön test- son test deseni kullanılmıştır. Çalışmada bir köy okulunda öğrenim gören 7. sınıf öğrencilerine astronomi ve STEM tutum ölçekleri ön test olarak uygulanmıştır. Çalışma grubu uygun örnekleme yöntemi ile belirlenen 8 kız ve 10 erkek olmak üzere toplam 18 katılımcıdan oluşmaktadır. 4 hafta boyunca süren araştırmada astronomi konularıyla hazırlanan STEM etkinliklerine geçmeden önce öğrencileri sürece hazırlamak için ön etkinlikler yapılmıştır. Yapılan ön etkinlerden sonra, astronomi konularına ilişkin STEM etkinlikleri yaptırılmış ve uygulama sonunda öğrencilere yeniden STEM ve astronomi tutum ölçekleri uygulanmıştır. STEM etkinlikleri için öğrencilere bilgi temelli hayat problemleri sunulmuş, probleme çözüm üretme ve uygun ürün tasarlama konusunda öğrenciler kendi özgün fikirlerini ortaya koymuştur. Analiz sonuçlarına göre öğrencilerin STEM tutum ölçeği ön test-son test puanları arasında pozitif bir artış olmasına rağmen STEM’e yönelik tutumlarında istatistiki olarak bir fark bulunmamıştır (p>.05). Astronomi tutum ölçeği ön test-son test puanlarına göre ise istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmuştur (p<.05). Bu araştırma sonuçlarına göre STEM temelli etkinliklerle hazırlanan astronomi etkinlikleri öğrencilerin astronomi tutumunu geliştirmede etkili olmuştur.

Keywords

• STEM eğitimi
• Astronomi etkinlikleri
• STEM tutum
• Astronomi tutum

References

1. Alıcı, M. (2018). Probleme dayalı öğrenme ortamında STEM eğitiminin tutum, kariyer algı ve meslek ilgisine etkisi ve öğrenci görüşleri (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale.
2. Arslan, A., Keserci, G. ve Akyüz, A. (2020). Otantik öğrenme etkinliklerinin öğrencilerin fen bilimleri ve astronomiye yönelik tutumları ile çevre bilincine etkisinin incelenmesi. Karaelmas Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(1).
3. Arslan, Ö. ve Yıldırım, B. (2020). STEM uygulamalarının öğretmen adaylarının öz-yeterlikleri, pedagoji ve alan bilgisi üzerine etkisi. İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 21(3), 1339-1355.
4. Avan Ç., Gülgün, C., Yılmaz, A. ve Doğanay, K. (2019). STEM eğitiminde okul dışı öğrenme ortamları: Kastamonu Bilim Kampı. Journal of STEAM Education, 2(1), 39-51.
5. Bahar, M., Yener, D., Yılmaz, M., Emen, H. ve Gürer, F. (2018). Fen bilimleri öğretim programı kazanımlarındaki değişimler ve fen teknoloji matematik mühendislik (STEM) entegrasyonu. Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(2), 702-735.
6. Bampasidis, G., Galani, A. & Koutromanos, G. (2019). Astronomy in education: Simulating space research experiment in the classroom by writing computer codes. 10.2801/645011.
7. Banks, F. & Barlex, D. (2014). Teaching STEM in the secondary school: Helping teachers meet the challenge.Routledge.
8. Baz, F. Ç. (2019). STEM eğitim döngüsüne Bloom taksonomisi çerçevesinde bakış. Academia Eğitim Araştırmaları Dergisi, 4(2), 142-150.

9. Becker, K. & Park, K. (2011). Effects of integrative approaches among science, technology, engineering, and mathematics (STEM) subjects on students' learning: A preliminary meta-analysis. Journal of STEM Education: Innovations & Research, 12(5).
10. Bilici, S. C., Armağan, F. Ö., Çakır, N. K. ve Yürük, N. (2012). Astronomi tutum ölçeğinin Türkçe’ye uyarlanması: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Journal of Turkish Science Education, 9(2), 116-127.
11. Bircan, M. A. ve Köksal, Ç. (2020). Özel yetenekli öğrencilerin STEM tutumlarının ve STEM kariyer ilgilerinin incelenmesi. Turkish Journal of Primary Education, 5(1), 16-32.
12. Büyüköztürk, Ş. (2017). Sosyal bilimler içi veri analizi el kitabı. (23. Baskı). Ankara: Pegem Akademi Yayıncılık.
13. Bybee, R. W. (2010). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and engineering teacher, 70(1), 30-35.
14. Bybee, R. W. (2013). The case for STEM education: Challenges and opportunities. NSTA press.
15. Californians Dedicated to Education Foundation. (2014). Innovate: A blue print for science, technology, engineering, and mathematics in California public education. Erişim adresi: https://www.cde.ca.gov/pd/ca/sc/documents/innovate.pdf
16. Chute, E. (2009). STEM education is branching out: Focus shifts from making science, math accessible to more than just brightest. Pittsburg Post-Gazette. Erişim adresi: http://www.postgazette.com/news/education/2009/02/10/STEM-education-is-branching out/stories/ 200902100165 adresinden 16.02.2020 tarihinde erişilmiştir.
17. Çavaş, P., Aslıhan, A. ve Gürcan, G. (2020). Türkiye’de STEM eğitimi üzerine yapılan araştırmaların durumu üzerine bir çalışma. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 17(1), 823-854.
18. Danaia, L. (2006). Students’ experiences, perceptions and performance in junior secondary school science: An intervention study involving a remote telescope. Erişim Adresi: https://researchoutput.csu.edu.au/ws/portalfiles/portal/30205687/Danaia_thesis_reduced.pdf
19. Daşdemir, İ., Cengiz, E. ve Aksoy, G. (2018). Türkiye’de FeTeMM (STEM) eğitimi eğilim araştırması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 15(1), 1161-1183.
20. Delen, İ. ve Uzun, S. (2018). Matematik öğretmen adaylarının FeTeMM temelli tasarladıkları öğrenme ortamlarının değerlendirilmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 33(3), 617-630.
21. Demir, E. S. (2019). STEM eğitim yaklaşımı ile ilişkili kavramlar hakkında akademisyen görüşleri. (Yayımlanmamış Doktora Tezi), Kastamonu Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Kastamonu.
22. Demirbaş, M. ve Yağbasan, R. (2005). Türkiye’deki ortaöğretim kurumlarında uygulanan fen öğretim programlarının analizi: modern fen öğretim programı uygulamaları. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(2), 33-51.
23. Deveci, İ. (2018). Türkiye'de 2013 ve 2018 yılı fen bilimleri dersi öğretim programlarının temel öğeler açısından karşılaştırılması. Mersin University Journal of theFaculty of Education, 14(2), 799-825.
24. Doğan, A., Kıs, E. ve Cançelik, M. (2015). 19 Şubat 2020 tarihinde www.kodokulu.weebly.com adresinden erişilmiştir.
25. Eide, A. R., Jenison, R. D., Mickelson, S. K. & Northrup, L. L. (2018). Engineering Fundamentals and problem solving. New York McGraw Hill Education.
26. Elmas, R. & Gül, M. (2020). STEM eğitim yaklaşımının 2018 Fen bilimleri öğretim programı kapsamında uygulanabilirliğinin incelenmesi. Türkiye Kimya Derneği Dergisi Kısım C: Kimya Eğitimi, 5(2), 223-246.
27. English, L. D. (2016). STEM education K-12: Perspectives on integration. International Journal of STEM Education, 3, 1-8.
28. Fraenkel, J.R., Wallen, N.E. & Hyun, H.H. (2012). How to design and evaluate research in education. New York: McGraw Hill Education.
29. Gao, X., Li, P., Shen, J. & Sun, H. (2020). Reviewing assessment of student learning in interdisciplinary STEM education. International Journal of STEM Education, 7(1), 1-14.
30. Gardner, D. P. (1983). A nation at risk: The imperative for educational reform: A report to the nation and the Secretary of Education, United States Department of Education. The Commission.
31. Gardner, H. (2004). Çoklu zekâ kuramı: Zihin çerçeveleri. (Çev. E. Kılıç). Kocaeli: Alfa Yayınları. (Eserin orijinali 1983’te yayımlandı).
32. Gencer, A. S., Doğan, H., Bilen, K. ve Can, B. (2019). Bütünleşik STEM eğitimi modelleri. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 45(45), 38-55.
33. Gonzalez, H. B. & Kuenzi, J. J. (2012). Science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education: A primer. Washington, DC: Congressional Research Service, Library of Congress.
34. Gök, F. (2020). Yaparak yaşayarak öğrenme yönteminin 5.sınıf öğrencilerinin astronomiye karşı tutumlarına ve fen öğrenme motivasyonlarına etkisi. Türkiye Eğitim Dergisi, 5(2), 285-301.
35. Gülhan, F. ve Şahin, F. (2016). Ortaokul öğrencilerinin STEAM (Bilim, Teknoloji, Mühendislik, Matematik, Sanat) alanlarıyla ilgili algılarının metaforlar aracılığıyla belirlenmesi. Düzce Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 10(1), 131-148.
36. Güneş Varol, D. (2020). Tasarım temelli STEM eğitimi etkinliklerinin 7. sınıf öğrencilerinde akademik başarılara, STEM’e yönelik tutumlara ve STEM meslek ilgisine olan etkisinin belirlenmesi. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi), Fırat Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
37. Güngen, S. (2019). Astronomi ve uzay bilimleri temelli uygulamalarla hazırlanan STEM kampları. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi), Ege Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
38. Hacısalihoğlu, H. (2006). Matematik öğretimi ve astronomi. 2006 Tam Güneş Tutulması ve Astronominin Fen Bilimleri Eğitimindeki Yeri Sempozyumu’nda sunulmuş bildiri.
39. Hacıömeroğlu, G. ve Bulut, A. S. (2016). Entegre FETEMM öğretimi yönelim ölçeği Türkçe formunun geçerlik ve güvenirlik çalışması. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 12(3), 654-669.
40. Haik, Y., Sivaloganathan, S. & Shahin, T. (2018). Engineering design process. Nelson Education.
41. Harlen, W. (2015). Working with big ideas of science education. Trieste (Italia): Science Education Programme of IAP.
42. Hristova, T. T. (2015). Innovative practices and technologies in educational projects of European School netand the project". Scientix. Bulgarian Chemical Communications, 47, 505-508.
43. Kalkan, Ç. (2020). İlkokulda STEM eğitimi yoluyla astronomi ve uzay bilimleri kariyer farkındalığı gezisi: Kayseri ili örneği. Turkish Journal of Astronomy and Astrophysics, 1(2), 679-679.
44. Kanpolat, Y. ve Erözel, A. (2011). Dünden bugüne sorgulamaya dayalı eğitim. TÜBA Güncel, 42, 25-28.
45. Kaya, A. (2020). Türkiye örnekleminde STEM eğitimi alanında yapılan çalışmaların içerik analizi. İstanbul Aydın Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(2), 275-306.
46. Keçeci, G., Alan, B. ve Kırbağ Zengin, F. (2017). 5. sınıf öğrencileriyle STEM eğitimi uygulamaları. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 18, 1-17.
47. Kelley, T. R. & Knowles, J. G. (2016). A conceptual framework for integrated STEM education. International Journal of STEM Education, 3, 1-11.
48. Kennedy, T. J. & Odell, M. R. L. (2014). Engaging students in STEM education. Science Education International, 25(3), 246-258.
49. Milli Eğitim Bakanlığı. (2016a). STEM eğitimi raporu. Erişim adresi: http://yegitek.meb.gov.tr/STEM_Egitimi_Raporu.pdf
50. Milli Eğitim Bakanlığı. (2018). Scientix projesi: Proje tanımı. Erişim adresi http://scien tix. meb.gov.tr/
51. Mohr-Schroeder, M. J., Cavalcanti, M. & Blyman, K. (2015). STEM education: Understanding the changing land scape. In A practice-based model of STEM teaching (pp. 3-14). Brill Sense.
52. National Research Council (2012). A Framework for K-12 science education: Practices, cross cutting concepts, and coreideas. Washington, DC: The National Academic Press.
53. OECD. (2018). Turkey Student Performance 2018. https://gpseducation.oecd.org/CountryProfile?primaryCountry=TUR&treshold=10&topic=PI
54. Okulu, H. Z. (2019). STEM eğitimi kapsamında astronomi etkinliklerinin geliştirilmesi ve değerlendirilmesi. (Yayımlanmamış Doktora Tezi), Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Muğla.
55. Özcan, H. & Koca E. (2019). STEM’e yönelik tutum ölçeğinin Türkçe’ye uyarlanması: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(2), 387-401.
56. Özçelik, A. & Akgündüz, D. (2018). Üstün/özel yetenekli öğrencilerle yapılan okul dışı STEM eğitiminin değerlendirilmesi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 8(2), 334-351.
57. Pekbay, C., Yavuz, S. ve Kaptan, F. (2020). Ortaokul öğrencilerinin STEM eğitim yaklaşımına dayalı olarak hazırlanan etkinlikler ile ilgili görüşleri: Yeşil Mühendislik Etkinlikleri. İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 21(2), 840-857.
58. Rosholt, R. L. (1966). An administrative history of NASA, 1958-1963 (No. NASA-SP-4101).
59. Sanders, M. (2009). STEM, STEM education, STEM mania. Technology Teacher, 68(4), 20-26.
60. Sharma, J. & Yarlagadda, P. K. (2018). Perspectives of ‘STEM education and policies’ for the development of a skilled work force in Australia and India. International Journal of Science Education, 40(16), 1999-2022.
61. Siouli, S., Dratsiou, I., Antoniou, P. E. & Bamidis, P. D. (2018). Primary School STEM Education Through Co-Creative Methodologies. In Cc-Tel/Tackle@ Ec-Tel.
62. Taşcan, M. (2019). Astronomi eğitimi üzerine geliştirilen fen etkinliklerinin 5. sınıf öğrencilerinin uzamsal becerileri ve akademik başarıları üzerine etkisi. (Yayımlanmamış Doktora Tezi), İnönü Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Malatya.
63. Taşçı, M. ve Şahin, F. (2020). Tersine mühendislik uygulamalarının ortaokul öğrencilerinin akademik başarı ve problem çözme becerilerine etkisi. Necatibey Faculty of Education Electronic Journal of Science & Mathematics Education, 14(1), 387-414.
64. Tekin Poyraz, G. (2018). STEM eğitimi uygulamasında Kayseri ili örneğinin incelenmesi ve uzaktan STEM eğitiminin uygulanabilirliği. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi), Anadolu Üniversitesi, Eskişehir.
65. Tunca, Z. (2002). Türkiye’de ilk ve orta öğretimde astronomi eğitim öğretiminin dünü, bugünü, V. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi, Ankara.
66. Türk Sanayicileri ve İş İnsanları Derneği (2014). STEM alanında eğitim almış işgücüne yönelik talep ve beklentiler araştırması. İstanbul: SİS Matbaacılık.
67. Türk Sanayicileri ve İş İnsanları Derneği (2017). 2023’e doğru Türkiye’de STEM gereksinimi. Erişim adresi: https://www.tusiadstem.org/images/raporlar/2017/ STEM-Raporu-V7.pdf
68. Ulutan, E. (2018). TEOG fen bilgisi başarısını etkileyen değişkenlerin çok düzeyli regresyon modeli ile incelenmesi. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi), Hacettepe Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
69. Vasquez, J. A., Sneider, C. I. & Comer, M. W. (2013). STEM lesson essentials, grades 3-8: Integrating science, technology, engineering, and mathematics (pp. 58-76). Portsmouth, NH: Heinemann.
70. West, S. S., Vasquez-Mireles, S. & Coker, C. (2006). Mathematics and/or science education: Separate or integrate. Journal of Mathematical Sciences and Mathematics Education, 1(2), 11-18.
71. Wissehr, C., Concannon, J. & Barrow, L. H. (2011). Looking back at the Sputnik era and its impact on science education. School, Science and Mathematics, 111(7), 368-375.
72. World Economic Forum, (2016). What are the 21st-century skills every student needs? https://www.weforum.org/agenda/2016/03/21st-century-skills-future-jobs-students/ (Erişim tarihi: 06.12.2020)
73. Yamak, H., Bulut, N. ve Dündar, S. (2014). 5. sınıf öğrencilerinin bilimsel süreç becerileri ile fene karşi tutumlarına FeTeMM etkinliklerinin etkisi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(2), 249-265.
74. Yazar, F. (2019). STEM yaklaşımının fen derslerine yansımasına yönelik bir uygulama: çocuk üniversitesi örneği. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi), İnönü Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Malatya.
75. Yıldırım, P. (2017). Fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (STEM) entegrasyonuna ilişkin nitel bir çalışma. Atatürk Üniversitesi Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi Dergisi, (35), 31-55.