Using Geogebra in STEM Education: Atwood Machine Example

Yıl 2021, Cilt: 9 Sayı: 1, 127 - 147, 03.06.2021

Erhan Şahin Vedat Kabasakal

Öz

The aim of this study is to present a suggestion for the use of Geogebra in STEM activities through an Atwood machine modeling. Geogebra, which is a dynamic math/geometry DMS software tool, supports students learning by practicing and process of discovering. In the literature, there are limited number of studies on the use of Geogebra in science education and STEM education. In the content of the activity, the design of Atwood machine with Geogebra was explained step by step with commands and visuals. As a result of this activity, it was tried to verify Newton's 2nd law of motion with the data obtained by the Atwood machine. The activity content information, application steps and special field acquisition table for the usability of Geogebra in STEM education are also presented in the study

Anahtar Kelimeler

STEM education, geogebra, Atwood machine

STEM Eğitiminde Geogebra Kullanımı: Atwood Makinesi Örneği

Öz

Bu çalışmanın amacı; Geogebra’nın bir Atwood makinesi modellenmesi örneği üzerinden STEM etkinliklerinde kullanılabilirliğine yönelik bir öneri sunmaktır. Bir dinamik matematik/geometri DMY yazılım aracı olan Geogebra öğrencilerin yaparak öğrenmesini ve keşfetme sürecini desteklemektedir.Alan yazında Geogebra’nın fen bilimleri eğitiminde ve STEM eğitiminde kullanımına yönelik sınırlı sayıda çalışmaya rastlanmıştır. Etkinlik içeriğinde Geogebra ile Atwood makinesi tasarımı komutlar ve görseller eşliğinde adım adım anlatılmıştır. Bu etkinlik sonucunda oluşturulan Atwood makinesi ile alınan verilerle Newton'un 2. hareket yasası doğrulanmaya çalışılmıştır. Geogebra’nın STEM eğitiminde kullanılabilirliğine yönelik etkinlik içerik bilgisi, uygulama basamakları ve özel alan kazanım tablosu çalışma da sunulmuştur

Anahtar Kelimeler

FeTeMM eğitimi, geogebra, Atwood makinası

Kaynakça

• Aktamış, H. & Arıcı, V.A. (2013). Fen eğitiminde sanal gerçeklik programları üzerine bir çalışma: “güneş sistemi ve ötesi: uzay bilmecesi” ünitesi örneği. Yüksek Lisans Tezi, Adnan Menderes Üniversitesi, Aydın.
• Brunsell, E. (2012). The engineering design process. In Brunsell, E. (Ed.), Integrating engineering + science in your classroom (pp. 3-5). Arlington, Virginia: National Science Teacher Association [NSTA].
• Budinski, N. (2017). An example how Geogebra can be used as a tool for STEM. The International Journal for Technology in Mathematics Education, 24(3), 149-153.
• Budinski, N., Lavicza, Z. & Fenyvesi, K. (2018). Ideas for using GeoGebra and origami in teaching regular polyhedrons lessons. K-12 STEM Education, 4(1), 297-303.
• Buluş Kırıkkaya, E. & Şentürk, M. (2018). Güneş sistemi ve ötesi ünitesinde artırılmış gerçeklik teknolojisi kullanılmasının öğrenci akademik başarısına etkisi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 26(1), 181-189.
• Bybee, R. W. (2011). Scientific and engineering practices in K–12 classrooms: Understanding A framework for K–12 science education. The Science Teacher, 78(9), 34–40.
• Cunningham, C. M. (2009). Engineering is elementary. The Bridge, 30(3), 11-17.
• Çorlu, M.S. (2014). FETEMM eğitimi makale çağrı mektubu. Turkish Journal of Education, 3(1), 4-10.
• Daugherty, M.K. (2013). The prospect of an “A” in STEM education. Journal of STEM Education, 14(2), 10-15.
• Demiröz, R., Güngör, M. & Duru, H.T. (2010). Asansör sistemlerinde dişlisiz tahrik uygulamaları. Asansör Sempozyumu bildirileri, 105-110. Erişim: https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/asansor2010.compressed.pdf.
• Deveci, Ö. (2010). İlköğretim altıncı sınıf fen ve teknoloji dersi kuvvet ve hareket ünitesinde fen-matematik entegrasyonunun akademik başarı ve kalıcılık üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana.
• Ercan, S. & Şahin, F. (2015). Fen eğitiminde mühendislik uygulamalarının kullanımı: tasarım temelli fen eğitiminin öğrencilerin akademik başarıları üzerine etkisi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 9(1), 128-164.
• Eyim, A. & Uygar K. (2016). Thomas S. Kuhn'un paradigma görüşü ve Atwood makinesi üzerine bir tartışma. Posseible Düşünme Dergisi, 8, 15-21.
• Furner, J.M. & Marinas, C.A. (2013). Learning math concepts in your environment using photography and GeoGebra. In Electronic Proceedings of the Twenty-fifth Annual International Conference on Technology in Collegiate Mathematics Boston, Massachusetts.
• Goeser, P., Coates, C., Johnson, W. & McCarthy, C. (2009). Pushing the limit: Exposure of high school seniors to engineering research, design, and communication. ASEE Conference & Exposition.
• Gómez-García, M., Hossein-Mohand, H., Trujillo-Torres, J.M. & Hossein-Mohand, H. (2020). The training and use of ICT in teaching perceptions of Melilla’s (Spain) mathematics teachers. Mathematics, 8(10), 1641-1661.
• Greenslade, T.B. (1985). Atwood’s machine. The Physics Teacher, 23, 24-28.
• Gülhan, F. & Şahin, F. (2016). Fen-teknoloji-mühendislik-matematik entegrasyonunun (STEM) 5. sınıf öğrencilerinin bu alanlarla ilgili algı ve tutumlarına etkisi. International Journal of Human Sciences, 13(1), 602-620.
• Hohenwarter, M. (2002). GeoGebra - ein Software system für dynamische Geometrie und Algebra der Ebene (GeoGebra - a software system for dynamic geometry and algebra in the plane). Master's thesis, University of Salzburg.
• Hohenwarter, J., Hohenwarter, M. & Lavicza, Z. (2009). Introducing dynamic mathematics software to secondary school teachers: the case of GeoGebra. Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching, 28(2), 135-146.
• Honey, M., Pearson, G. & Schweingruber, H. (2014). STEM integration in K-12 education: Status, prospects, and an agenda for research. Washington, DC: National Academies Press.
• Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C., Hammer, D. & Carberry, A. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses. Erişim: http://ncete.org/flash/pdfs/Infusing%20Engineering%20Hynes.pdf.
• International Technology Educators Association/International Technology and Engineering Educators Association [ITEA]. (2007). Standards for technological literacy: Content for the study of technology. Reston, VA: Author
• Jannati, ED., Susandi, D., Rachmat, D., Kaniawati, I. & Siahaan, P. (2020). Design of STEM- based learning devices in direct current circuit section. Journal of Physics. Journal of Physics: Conference Series, 1440(1), 012053.
• Karslı Baydere, F., Hacıoğlu, Y. & Kocaman, K. (2019). Fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (stem) eğitimi etkinlik örneği: Pıhtı Önleyici İlaç. Kastamonu Eğitim Dergisi, 27(5), 1935-1946.
• Katehi, L., Pearson, G. & Feder, M. (2009). Engineering in K-12 education: Understanding the status and improving the prospects. Washington, DC: National Academies Press.
• Kiv, A.E. & Shyshkina, M.P. (2020). Proceedings of the 7th workshop on cloud technologies in education (CTE 2019), Kryvyi Rih, Ukraine, December 20, 2019 (July 27, 2020). CEUR Workshop Proceedings, vol. 2643, Erişim: https://ssrn.com/abstract=3661502.
• Kllogjeri, Q. & Kllogjeri, P. (2017). Geogebra: A vital bridge linking mathematics with biology and other sciences. SM Journal of Biology, 3(1), 1015-1019.
• Kuhn, T.S. (2018). Bilimsel Devrimlerin Yapısı. (Çev. Kuyaş, N.), Kırmızı Yayınları, İstanbul.
• Lavicza, Z., Prodromou, T., Fenyvesi, K., Hohenwarter, M., Juhos, I., Koren, B. & Diego- Mantecon, J.M. (2020). Integrating STEM-related technologies into mathematics education at a large scale. International Journal of Technology in Mathematics Education, 27, 3-11.
• Lincoln, J. (2020). Virtual labs and simulations: Where to find them and tips to make them work. The Physics Teacher, 58, 444; https://doi.org/10.1119/10.0001853.
• Marulcu, İ. & Sungur, K. (2012). Fen bilgisi öğretmen adaylarının mühendis ve mühendislik algılarının ve yöntem olarak mühendislik-dizayna bakış açılarının incelenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(1), 13-23.
• Milli Eğitim Bakanlığı [MEB]. (2020). Millî Eğitim Bakanlığı Öğretim Programları, Ankara.
• Moore, T. & Smith, K.A. (2014). Advancing the state of the art of STEM Integration. Journal of STEM Education: Innovations and Research, 15(1), 5-10.
• Morrison, J. (2006). Attributes of STEM education: The student, the school, the classroom. TIES (Teaching Institute for excellence in STEM). Erişim: http://www.wytheexcellence.org/media/STEM_Articles.pdf.
• National Research Council. (NRC) (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, DC: The National Academies Press.
• Öçal, M.F. & Şimşek, M. (2017). Pergel-çizgeç ve Geogebra inşaları üzerine: Öğretmenlerin geometrik inşa süreçleri ve görüşleri. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 37(1), 219-262.
• Özer, İ.E. & Canbazoğlu Bilici, S. (2020). Mühendislik tasarım temelli Algodoo etkinliklerinin öğrencilerin tasarım becerilerine ve akademik başarılarına etkisi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 36(2), 301-316.
• Öztürk, Ü. (2012). Thomas Kuhn’un paradigma kavrayışı üzerine analitik bir irdeleme. Uludağ Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Felsefe Dergisi, 19, 173-191.
• Ring, E.A. (2017). Teacher conceptions of integrated stem education and how they are reflected integrated stem curriculum writing and classroom implementation. Unpublished Doctoral Dissertation, Minnesota University, USA.
• Sanders, M.E. (2012). Integrative STEM education as best practice. In H. Middleton (Ed.), Explorations of Best Practice in Technology, Design, & Engineering Education. Vol.2 (pp.103- 117). Griffith Institute for Educational Research, Queensland, Australia. ISBN 978-1-921760- 95-2
• Sarı U., Alıcı, M. & Şen, Ö.F. (2018). The effect of STEM instruction on attitude, career perception and career interest in a problem-based learning environment and student opinions. Electronic Journal of Science Education, 22(1), 1-22.
• Savran Gencer, A., Doğan, H., Bilen, K. & Can, B. (2019). Bütünleşik STEM Eğitimi Modelleri. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 45(45), 38-55.
• Suweken, G. (2020). STEM oriented mathematics learning with GeoGebra. In 3rd International Conference on Innovative Research Across Disciplines (ICIRAD 2019) (pp. 258- 263). Atlantis Press.
• Şahin, E. (2018). Üstün yetenekli öğrencilerin STEM eğitim yaklaşımına ve bir STEM materyali olarak Algodoo'ya yönelik görüşlerinin belirlenmesi. Akdeniz Eğitim Araştırmaları Dergisi, 12(26), 259-280.
• Şahin, E. & Kabasakal, V. (2018). STEM eğitim yaklaşımında dinamik matematik programlarının (Geogebra) kullanımına yönelik öğrenci görüşlerinin incelenmesi. Anemon Muş Alparslan Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 6, 55-62.
• Ulusoy, F. (2019). Matematik öğretmeni adaylarının pergel-cetvel ve dinamik geometri yazılımı kullanarak yaptıkları geometrik inşalar. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education, 10, 336-372.
• Walsh, T. (2017). Creating interactive physics simulations using the power of GeoGebra. The Physics Teacher, 55(5), 316-317.
• Wang, H. (2012). A new era of science education: Science teachers' perceptions and classroom practices of science, technology, engineering, and mathematics (STEM) integration. Unpublished Doctoral Thesis, Minnesota University, USA.
• Wang H., Moore T., Roehring G. & Park M. (2011). STEM integration: Teacher perceptions and practice. Journal of Pre-College Engineering Education Research, 1(2), 1-13.
• Yavuz, A. (2008). Bir mekanik probleminin evrimi: Physical Sciences, 3(2), 181-199.
• Yavuz, A. & Özdemir, G. (2009). Öğretim elemanlarının Atwood aleti problemi çözüm stratejilerinin prakseolojik analizi. Uludağ Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 22(2), 357-377.
• Yıldırım, B. & Altun, Y. (2015). STEM eğitim ve mühendislik uygulamalarının fen bilgisi laboratuar dersindeki etkilerinin incelenmesi. El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, 2(2), 28- 40.