Metaphorical Perceptions of Science Teacher Candidates About Engineering Design-Based Teaching Approach

Abstract

In order to adapt to the 21st century world, it is necessary to adapt to the skills that come with this century. It is important that teachers who are in the role of implementing this program also familiarize themselves with the achievements that include engineering skills in the Science Curriculum updated in 2018. The aim of this research is to reveal the cognitive perceptions of science teacher candidates about the "engineering design-based teaching" approach through metaphors. The phenomenology pattern was used in the study, and the study group of the research consists of 65 Science Teaching 2nd year undergraduate students studying at a state university in the 2020-2021 academic year. "Engineering design-based teaching approach is like ........................, because...........” They were asked to complete this sentence by applying the form to teacher canditates. Teacher candidates produced 52 different metaphors. The data were analyzed under the headings of coding and extraction, category development, validity and reliability, and data interpretation, taking into account the content analysis stages. Analyzed metaphors; A total of 7 categories were created: Interdisciplinary category (f=14, 21.5%), Production category (f=14, 21.5%), Discovery category (f=14, 21.5%), Solution generation category (f=11, 16%), Design & Art category (f = 5, 7.7%), Real life reflection category (f = 3, 4.6%), Development & Improvement category (f = 4, 6.1%). Suggestions are presented for future studies.

Keywords

• Science education
• Metaphor
• Engineering applications

Fen Bilimleri Öğretmen Adaylarının Mühendislik Tasarım Temelli Öğretim Yaklaşımına Dair Metaforik Algıları

Abstract

21. yüzyıl dünyasına uyum sağlamak için bu yüzyılın getirisi olan becerilere de uyum sağlamak gerekmektedir. 2018 yılında güncellenen Fen Öğretim Programında yer alan mühendislik becerilerini içeren kazanımları bu programı uygulayıcı rolde olan öğretmenlerin de kanıksaması önem arz etmektedir. Bu araştırmanın amacı fen bilimleri öğretmen adaylarının “mühendislik tasarım temelli öğretim” yaklaşımına dair bilişsel algılarını metaforlar ile ortaya çıkarmaktır. Çalışmada olgu bilim (fenomenoloji) deseni kullanılmış olup araştırmanın çalışma grubunu 2020-2021 akademik yılında bir devlet üniversitesinde öğrenim gören 65 Fen Bilimleri Öğretmenliği ikinci sınıf lisans öğrencisi oluşturmaktadır. Öğretmen adaylarının “Mühendislik tasarım temelli öğretim yaklaşımı ........... gibidir/-e benzer, çünkü ..........” şeklindeki form çevrim içi olarak uygulanarak bu cümleyi tamamlamaları istenmiştir. Öğretmen adayları 52 farklı metafor üretmişlerdir. Veriler, içerik analizi aşamaları dikkate alınarak kodlama ve ayıklama, kategori geliştirme, geçerlik ve güvenirlik, verilerin yorumlanması başlıkları altında analiz edilmiştir. Analiz edilen metaforlar; Disiplinler arası kategorisi (f=14, %21,5), Üretim kategorisi (f=14, %21,5), Keşif kategorisi (f=14, %21,5), Çözüm üretme kategorisi (f=11, %16,9), Tasarım & Sanat kategorisi (f=5, %7,7), Gerçek hayata yansıtma kategorisi (f=3, %4,6), Geliştirme & İyileştirme kategorisi (f=4, %6,1) olmak üzere toplam 7 kategori oluşturulmuştur. Gelecek çalışmalar için ise öneriler sunulmuştur.

Keywords

• Fen eğitimi
• metafor
• mühendislik uygulamaları

References

1. Brophy, S., Klein, S., Portsmore, M., & Rogers, C. (2008). Advancing engineering education in P-12 classrooms. Journal of Engineering Education, 9(3), 369-387.
2. Brunsell, E. (2012). The engineering design process. In E. Brunsell (Ed.), Integrating engineering + science in your classroom (pp. 3-5). Arlington, Virginia: National Science Teacher Association Press.
3. Bybee, R. W., (2013). The case for stem education: challenges and opportunities. NSTA Press.
4. Creswell, J. W. (2014). Research design: Qualitative, quantitative, and mixed methods approaches (4th ed.). California, USA: Sage Publications Inc.
5. Çepni, S. (2023). Kuramdan uygulamaya STEM+ eğitimi. Ankara: PEGEM Yayıncılık.
6. Daugherty, Jenny L., (2012). Infusing engineering concepts: teaching engineering design Publications. (ss. 170).
7. Fomunyam, K. G. (2020). Introductory chapter: Theorising STEM Education in the contemporary society. Theorizing STEM Education in the 21st Century, 1-5.
8. Fortus, D., Dershimer, R. C., Krajcik, J., Marx, R. W., & Mamlok-Naaman, R. (2004). Design-based science and student learning. Journal of Research in Science Teaching, 41(10), 1081–1110. https://doi.org/10. 1002/tea.20040

9. Gencer, M. (2020). Öğrenci ve velilerin öğretmen kavramına ilişkin metaforik algıları, Balıkesir Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 23(44), 805-825.
10. Hmelo, C. E., Holton, D., & Kolodner, J. L. (2000). Designing to learn about complex systems. The Journal of the Learning Sciences, 9(3), 247–298.
11. Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C., Hammer, D., & Carberry, A. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses.
12. Kaya, Y. K. (2009). İnsan yetiştirme düzenimiz: Politika, eğitim, kalkınma. Ankara: Pegem Akademi
13. Miles, M. B. ve Huberman, A. M. (1994). An expanded sourcebook qualitative data analysis. Thousand Oaks, California: Sage Publications.
14. Milli Eğitim Bakanlığı. (2018). Fen bilimleri dersi programı, 3.- 8. sınıflar. Ankara: MEB Yayıncılık.
15. Moore, T., Stohlmann, M., Wang, H., Tank, K., Glancy, A., & Roehrig, G. (2014). Implementation and integration of engineering in K-12 STEM education. In: Purzer, S., Strobel, J., & Cardella, M., (Eds.), Engineering in Pre-College Settings: Synthesizing Research, Policy, and Practices. West Lafayette: Purdue University Press. pp. 35-60.
16. National Academy of Engineering [NAE] & National Research Council [NRC]. (2009). Engineering in K-12 education understanding the status and improving the prospects. (Edt. Katehi, L., Pearson, G. & Feder, M) Washington, DC: National Academies Press.
17. National Aeronautics and Space Administration [NASA]. (2015). Engineering design challenge facilitation guide.
18. Ormancı, Ü., Çepni, S. (2022). Kuramdan uygulamaya 21. yüzyıl becerileri ve öğretimi. Ankara: Nobel Akademik Yayıncılık.
19. Özünlü, Ö. & Çepni, S. (2023). Türkiye’de Mühendislik Tasarım Temelli Öğretim İle İlgili Fen Eğitimi Alanında Yapılan Çalışmaların Tematik Analizi. Dokuz Eylül Üniversitesi Buca Eğitim Fakültesi Dergisi, (56), 890-910. DOI: 10.53444/deubefd.1263217
20. Petroski, H. (1996). Invention by design: How engineers get from thought to thing. Cambridge, MA: Harvard University Press.
21. Ring, E. A. (2017). Teacher conceptions of integrated STEM education and how they are reflected in integrated STEM curriculum writing and classroom implementation, Unpublished Doctoral Dissertations, Minnesota University, Minnesota.
22. Roehrig, GH, Wang, H-H, Moore, TJ, & Park, MS. (2012). Is adding the E enough? Investigating the impact of K-12 engineering standards on the implementation of STEM integration. School Science and Mathematics, 112(1), 31-44.
23. Saban, A. (2004). Giriş düzeyindeki sınıf öğretmeni adaylarının “öğretmen” kavramına ilişkin ileri sürdükleri metaforlar. Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 2(2), 131–155.
24. Saban, A. (2009). Öğretmen adaylarının öğrenci kavramına ilişkin sahip oldukları zihinsel imgeler. Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 7(2), 281-326.
25. Stohlmann, M., Moore, T. J., & Roehrig, G. H. (2012). Considerations for teaching integrated STEM education. Journal of Pre-College Engineering Education Research (J-PEER), 2(1), 4. Türk Sanayicileri ve İşadamları Derneği, (TÜSİAD). (2012). 19 Haziran 2023 tarihinde http:// www.tusiad.org.tr/bilgi-merkezi/basin-odasi/basin-bultenleri/ sayfasından erişilmiştir.
26. Wulf, W. (1998). The urgency of engineering education reform, Paper presented at the Engineering Foundation Conference on Realizing the New Paradigm for Engineering Education, Baltimore, MD.
27. Yıldırım, A., & Şimşek. H., (2016). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Ankara: Seçkin.