Investigation of the Effect of STEM Activities on Teachers’ Creative Design Skills

Abstract

The aim of this research is to investigate the effects of STEM activities on teachers' creative design skills. In the 2020-2021 academic year, the graduate students of the Department of Mathematics and Science Education constitute the sample of the research. In the research method, embedded mixed design was used. The quantitative part of the mixed design consists of the one-group pre-test-post-test design, and the qualitative part is the case study. “A Teacher Self-Efficacy Scale for STEM Practice”, “How creative are you?" scale”, “Self-Efficacy Scale of Teaching Material Utilization”, "21st Century Skills and Competences Scale Directed at Teaching Candidates" and the opinion form created by the researchers was applied. The application was carried out on designing the process of creating STEM activities and doing products in line with the selected topics for 14 weeks. When the findings of the research are examined; A significant difference was found in favor of posttest scores in both total and sub-dimension scores in all scales. As a result, the application increased self-efficacy towards STEM applications; develops the skills of benefiting from teaching materials in terms of content, usage and design; It was concluded that the significant difference in the learning and innovation skills sub-dimension could support this situation. Qualitative data also support the findings obtained when interpreted. In addition, some teachers mentioned the difficulties they encountered in the education process and the solutions they found for these difficulties. Suggestions were made about the findings obtained.

Keywords

• STEM activities
• Creative thinking
• Design skills

STEM Etkinliklerinin Öğretmenlerin Yaratıcı Tasarım Becerilerine Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Bu araştırmada, STEM etkinliklerinin öğretmenlerin yaratıcı tasarım becerilerine etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. 2020-2021 eğitim öğretim yılında Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı’nda öğrenim görmekte olan Fen Bilgisi Eğitimi Bilim Dalı yüksek lisans öğrencileri çalışma grubunu oluşturmaktadır. Araştırmanın yönteminde karma yöntem çeşitlerinden iç-içe karma desen kullanılmıştır. Belirlenen karma desende nicel kısım, tek grup ön test-son test deseni ile desenlenmiş olup nitel kısmı ise durum çalışmasıdır. Araştırmada “STEM Uygulamaları Öğretmen Özyeterlik Ölçeği”, “Ne Kadar Yaratıcısınız Ölçeği”, “Öğretim Materyallerinden Yararlanma Öz-Yeterlilik Ölçeği”, “21. Yüzyıl Becerileri Özyeterlik Algısı Ölçeği” ve araştırmacılar tarafından oluşturulan görüş formu uygulanmıştır. Uygulama 14 hafta boyunca seçilen konular doğrultusunda STEM etkinlikleri oluşturma sürecinin tasarlanması ve ürün elde etme üzerine gerçekleştirilmiştir. Araştırmanın bulguları incelendiğinde; tüm ölçeklerde hem toplam hem de alt boyut puanlarında son test puanları lehine anlamlı bir farklılık tespit edilmiştir. Sonuç olarak yapılan uygulamanın STEM uygulamaları özyeterliğini arttırdığı; içerik, kullanım ve tasarım yönünden öğretim materyallerinden yararlanma becerilerini geliştirdiği; yaratıcılığı arttırdığı aynı zamanda öğrenme ve yenilenme becerileri alt boyutunda meydana gelen anlamlı farklılığın bu durumu destekleyebileceği kanısına varılmıştır. Nitel veriler de yorumlandığında elde edilen bulguları destekler niteliktedir. Ayrıca bazı öğretmenler eğitim sürecinde karşılaştıkları zorluklar ve bu zorluklara yönelik buldukları çözümlere değinmişlerdir. Elde edilen bulgular doğrultusunda önerilerde bulunulmuştur.

Keywords

• STEM etkinlikleri
• Yaratıcı düşünme
• Tasarım becerileri

References

1. Aksoy, B. (2004). Coğrafya öğretiminde probleme dayalı öğrenme yaklaşımı. Yayınlanmamış Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
2. Anagün, Ş., Atalay, N., Kilic, Z. ve Yasar, S. (2016). The development of a 21st century skills and competences scale directed at teaching candidates: Validity and reliability study. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, (40), 160-175.
3. Aslan, E. (2001). Torrance yaratıcı düşünce testi'nin Türkçe versiyonu. Marmara Üniversitesi Atatürk Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 14(14), 19-40.
4. Bakırcı, H. ve 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
5. Bozkurt-Altan, E. ve Tan, S. (2020). Concepts of creativity in design based learning in STEM education. International Journal of Technology and Design Education, 1-27.
6. Bozkurt-Altan, E. Yamak, H., Kirikkaya, E. B. ve Kavak, N. (2018). The use of design-based learning for STEM education and its effectiveness on decision making skills. Universal Journal of Educational Research, 6(12), 2888-2906.
7. Büyüköztürk, Ş., Kılıç-Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş. ve Demirel, F. (2018). Bilimsel araştırma yöntemleri (24. Baskı). Ankara: Pegem Akademi.
8. Bybee, R. W. (2013). The case for STEM education: challenges and opportunities. National Science Teachers Association, NSTA Press, Arlington, Virginia.

9. Creswell, J. W. (2014). Research design: Qualitative, quantitative and mixed methods approaches (4. Baskı). California: Sage Publications.
10. Çakır, Z., Yalçın, S. A. ve Yalçın, P. (2019). Montessori yaklaşımı temelli STEM etkinliklerinin okul öncesi öğretmen adaylarının yaratıcılık becerilerine etkisi. Journal of the International Scientific Research, 4(2), 392-409.
11. Çepni, S. (Ed.). (2018). Kuramdan uygulamaya STEM eğitimi. Ankara: Pegem Akademi.
12. Çetin, A. ve Kahyaoğlu, M. (2018). STEM temelli etkinliklerin fen bilgisi öğretmen adaylarının fen, matematik, mühendislik ve teknoloji ile 21. yüzyıl becerilerine yönelik tutumlarına etkisi. Ekev Akademi Dergisi, (75), 15-28.
13. Çiftçi, M. (2018). Geliştirilen STEM etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin bilimsel yaratıcılık düzeylerine, STEM disiplinlerini anlamalarına ve STEM mesleklerini fark etmelerine etkisi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Rize.
14. Çilengir-Gültekin, S. (2019). Okul öncesinde eğitimde drama temelli erken STEM programının bilimsel süreç ve yaratıcı düşünme becerilerine etkisi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans tezi). Adnan Menderes Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Aydın.
15. De Vries, M. J. (2021). Design-based learning in science and technology as integrated STEM. In Design-Based Concept Learning in Science and Technology Education (pp. 14-24). Brill Sense.
16. Doppelt, Y. (2009). Assessing creative thinking in design-based learning. International Journal of Technology and Design Education, 19(1), 55-65.
17. Guba, E. G. ve Lincoln, Y. S. (1982). Epistemological and methodological bases of naturalistic inquiry. ECTJ, 30(4), 233-252.
18. Gülhan, F. ve Şahin, F. (2018). Fen bilimleri dersine STEM entegrasyonu etkinliklerinin 5. sınıf öğrencilerinin bilimsel yaratıcılıklarına etkisi. Sakarya University Journal of Education, 8(4), 40-59.
19. Hacıoğlu, Y., Yamak, H. ve Kavak, N. (2017). Fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM eğitimine ilişkin görüşleri: Mühendislik tasarım temelli fen eğitimi. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 37(2), 649-684.
20. Hathcock, S. J., Dickerson, D. L., Eckhoff, A. ve Katsioloudis, P. (2015). Scaffolding for creative product possibilities in a design-based STEM activity. Research in Science Education, 45(5), 727-748.
21. Henriksen, D. (2014). Full STEAM ahead: Creativity in excellent STEM teaching practices. The STEAM Journal, 1(2), 1–7.
22. Hu, W. ve Adey, P. (2002). A scientific creativity test for secondary school students. International Journal of Science Education, 24(4), 389-403. doi: 10.1080/09500690110098912
23. Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C., Hammer, D. ve Carberry, A. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses. 5-13. https://digitalcommons.usu.edu/ncete_publications/165/
24. Keane, L. ve Keane, M. (2016). STEM by design. Design and Technology Education: an International Journal, 21(1), 61–82.
25. Kendaloğlu, E. (2021). STEM etkinliği geliştirme sürecinin fen bilimleri öğretmen adaylarının girişimcilik ve STEM öz-yeterlilikleri üzerine etkilerinin incelenmesi (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Bursa Uludağ Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
26. Kennedy, T. J. ve Odell, M. R. L. (2014). Engaging students in STEM education. Science Education International, 25(3), 246-258.
27. Korkmaz, O. (2011). Study of the validity and reliability of a self-efficacy scale of teaching material utilization. Educational Research and Reviews, 6(15), 843-853.
28. Laptev, G., ve Shaytan, D. (2021). Co-design-based learning for entrepreneurs in the digital age. Measuring Business Excellence. doi: 10.1108/MBE-11-2020-0158
29. Leonard, M. J. (April 1, 2004). Toward epistemologically authentic engineering design activities in the science classroom. National Association for Research in Science Teaching, 1-60. Vancouver, B.C.
30. Li, Y., Schoenfeld, A. H., Graesser, A. C., Benson, L. C., English, L. D., ve Duschl, R. A. (2019). Design and design thinking in STEM education. Journal for STEM Education Research, 2, 93–104. https://doi.org/10.1007/s41979-019-00020-z
31. Mayes, R., Gallant, B. ve Fettes, E. (2018). Interdisciplinary STEM through engineering design-based reasoning. International Journal of Engineering Pedagogy, 8(3), 60-68.
32. Mehalik, M. M., Doppelt, Y. ve Schunn, C. D. (2008). Middle‐school science through design‐based learning versus scripted inquiry: Better overall science concept learning and equity gap reduction. Journal of Engineering Education, 97(1), 71-85.
33. Miles, M. B. ve Huberman, A. M. (1994). An Expanded Sourcebook Qualitative Data Analysis, 2. Press, London: SAGE Publications.
34. Organisation for Economic Co-operation and Development [OECD], 2008. https://www.oecd.org/site/educeri21st/40756908.pdf
35. Özgöl, M., Sarikaya, İ. ve Öztürk, M. (2017). Örgün eğitimde uzaktan eğitim uygulamalarına ilişkin öğrenci ve öğretim elemanı değerlendirmeleri. Yükseköğretim ve Bilim Dergisi, (2), 294-304. doi: 10.5961/jhes.2017.208
36. Rosa, R. (2016). Design-based learning: a methodology for teaching and assessing creativity (Doctoral Dissertation). California State Polytechnic University, California).
37. Saraç, E. ve Doğru, M. (2021). Sınıf öğretmeni adaylarının STEM eğitimi tasarlama ve uygulama deneyimlerinin incelenmesi. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 9(1), 1-37.
38. Sarıçam, U. (2019). Dijital oyun tabanlı STEM uygulamalarının öğrencilerin STEM alanlarına ilgileri ve bilimsel yaratıcılığı üzerine etkisi: Minecraft örneği (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
39. Samurçay, N. (1983). Zekâ ve yaratıcılık. Eğitim ve Bilim, 8(45), 4-12.
40. Seechaliao, T. (2017). Instructional strategies to support creativity and innovation in education. Journal of Education and Learning, 6(4), 201-208. http://doi.org/10.5539/jel.v6n4p201
41. Shapiro, S. S. ve Wilk, M. B. (1965). An analysis of variance test for normality (complete samples). Biometrika, 52(3-4), 591-611.
42. Sirajudin, N., Suratno, J. ve Pamuti (2021, March). Developing creativity through STEM education. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1806, No. 1, p. 012211). IOP Publishing. doi:10.1088/1742-6596/1806/1/012211
43. Siverling, E. A., Suazo‐Flores, E., Mathis, C. A., ve Moore, T. J. (2019). Students' use of STEM content in design justifications during engineering design‐based STEM integration. School Science and Mathematics, 119(8), 457-474.
44. Ugras, M. (2018). The effects of STEM activities on STEM attitudes, scientific creativity and motivation beliefs of the students and their views on STEM education. International Online Journal of Educational Sciences, 10(5), 165-182.doi: https://doi.org/10.15345/iojes.2018.05.012
45. Whetton, D. A. ve Cameron, K. S. (2002). Answers to exercises taken from developing management skills. 3rd Edition, İllinois: Northwestern University.
46. Yaman, C., Özdemir, A. ve 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.
47. Yıldırım, A. ve Şimşek, H. (2018). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Ankara: Seçkin Yayıncılık.
48. Yıldırım, B. (2018). Sınıf öğretmeni adaylarının tasarım temelli öğrenmeye yönelik görüşleri. Akdeniz Eğitim Araştırmaları Dergisi, 12(24), 272-293. https://doi.org/10.29329/mjer.2018.147.15
49. Yin, R. K. (2003). Case study research: Design and methods. Sage publications.