Primary School Students' Metaphorial Perceptions of the Concepts of Biomimicry and Engineer

Abstract

This study aims to determine the metaphorical perceptions of elementary school 2nd and 3rd grade students towards the concepts of biomimicry and engineer after biomimicry-based STEM activities. The study was conducted using a phenomenological design from qualitative research methods. Biomimicry-themed STEM activities were applied to 87 students in three primary schools in Ankara, Istanbul and Zonguldak in the 2023-2024 academic year, but 59 students who provided valid data were analyzed. Data were collected through Google Forms and students were asked to create metaphor sentences for the concepts of biomimicry and engineer. The data obtained were evaluated by content analysis and the metaphors were categorized and their frequencies were calculated. According to the findings, students developed 37 different metaphors for the concept of biomimicry and these metaphors were grouped into 7 main categories: “aesthetics, creativity, functionality, respect for nature, inspiration from nature, imitation-copy, similarity-differences”. Regarding the concept of engineer, students developed 38 different metaphors. The metaphors developed were gathered in 11 different categories and were determined as “industriousness, control, educator, decision maker, problem solver, design-production, technical skills, benefit to the country, building-construction, creative, intelligent-knowledgeable”. The results of the study show that primary school students perceive the concepts of biomimicry and engineer in various ways and that these perceptions are largely based on what they have observed and experienced. As a result of the study, it was determined that students perceived the concept of biomimicry mostly as “imitation-copy” and “inspiration from nature”, while they perceived the concept of engineer mostly as “problem solver” and “design-production”.

Keywords

• Metaphor
• primary school
• biomimicry
• engineer
• perception

İlkokul Öğrencilerinin Biyomimikri ve Mühendis Kavramlarına Yönelik Metaforik Algıları

Abstract

Bu araştırma, ilkokul 2. ve 3. sınıf öğrencilerinin biyomimikri temelli STEM etkinlikleri sonrasında biyomimikri ve mühendis kavramlarına yönelik metaforik algılarını belirlemeyi amaçlamaktadır. Araştırma, nitel araştırma yöntemlerinden olgubilim deseni kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 2023-2024 eğitim öğretim yılında Ankara, İstanbul ve Zonguldak'taki üç ilkokulda 87 öğrenciye biyomimikri temalı STEM etkinlikleri uygulanmış, ancak geçerli veri sağlayan 59 öğrenci ile analiz yapılmıştır. Veriler, Google Forms aracılığıyla toplanmış ve öğrencilerden biyomimikri ve mühendis kavramlarına yönelik metafor cümleleri oluşturmaları istenmiştir. Elde edilen veriler içerik analizi ile değerlendirilmiş ve metaforlar, kategorilere ayrılarak frekansları hesaplanmıştır. Bulgulara göre, öğrenciler biyomimikri kavramına ilişkin 37 farklı metafor geliştirmiş ve bu metaforlar “estetik, yaratıcılık, işlevsellik, doğaya saygı, doğadan ilham alma, taklit-kopya, benzerlik-farklılıklar” olmak üzere 7 ana kategoride toplanmıştır. Mühendis kavramına ilişkin ise öğrenciler 38 farklı metafor geliştirmiştir. Geliştirilen metaforlar 11 farklı kategoride toplanmış ve “çalışkanlık, denetim, eğitimci, karar verici, problem çözücü, tasarım-üretim, teknik beceriler, ülkeye fayda, yapı-inşaat, yaratıcı, zeki-bilgili” olarak belirlenmiştir. Araştırma sonuçları, ilkokul öğrencilerinin biyomimikri ve mühendis kavramlarını çeşitli şekillerde algıladıklarını ve bu algıların büyük ölçüde gözlemledikleri ve deneyimledikleri unsurlara dayandığını göstermektedir. Çalışma sonucunda öğrencilerin biyomimikri kavramını en çok “taklit-kopya” ve “doğadan ilham alma” olarak algıladıkları, mühendis kavramını ise en çok “problem çözücü” ve “tasarım-üretim” olarak algıladıkları tespit edilmiştir.

Keywords

• Metafor
• ilkokul
• biyomimikri
• mühendis
• algı

References

1. Akçay, B. (2011). Turkish elementary and secondary students’ views about science and scientist. Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching, 12 (5), 1-11. https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=7b4b0d0cef2ce36438f9de835c63562e099dbec2
2. Akgündüz, D. (2018). Okul öncesinden üniversiteye kuram ve uygulama STEM eğitimi. Ankara: Anı Yayıncılık
3. Altun, Y. ve Yıldırım, B. (2017). Teoriden pratiğe STEM ve örnek uygulamalar. Edu play yayınları.
4. Avcı, F. (2019). Doğa ve inovasyon: Okullarda biyomimikri. Anadolu Öğretmen Dergisi, 2 (3), 214-233. https://doi.org/10.35346/aod.60487
5. Aydın, G., Saka, M. ve Guzey, S. (2018). Engineering knowledge level measurement scale for students in grades 4 through 8. Elementary Education Online, 17(2), 750-768. 10.17051/ilkonline.2018.419071
6. Bar-Cohen, Y. (2006). Biomimetics: reality, challenges, and outlook. J. Bar-Cohen (Ed.), Biomimetics: biologically inspired technologies. Taylor & Francis Group.
7. Benyus, JM (1997). Biomimicry: Innovation inspired by nature. William Morrow and Comp, Inc. https://www.academia.edu/38300413/Janine_M_Benyus_Biomimicry_Innovation_Inspired_by_Nature_2002_Harper_Perennial_1_
8. Bilen, K., Irkıçatal, Z. ve Ergin, S. (2014). Ortaokul öğrencilerinin bilim insanı ve mühendis algıları. XI. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi Bildiri Özetleri Kitapçığı, Adana. (s. 269), 11-14 Eylül, 2014.

9. Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö.E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2020). Bilimsel araştırma yöntemleri (34.baskı). Pegem Yayınları.
10. Bybee, RW (2010). What is STEM education? Science. 329, (5995), 996-996. https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1194998
11. Cross, N. (2006). Designerly ways of knowing. Springer.
12. Çakır, Z., Altun-Yalçın, S. (2021). Montessori yaklaşımı temelli STEM etkinliklerinin öğretmen adaylarının fene ve fen öğretimine yönelik tutumlarına etkisi. OPUS International Journal of Society Researches, 17 (35), 1895-1924. https://doi.org/10.26466/opus.831879
13. Çakmak, B., Bilen, K. ve Taner, MS (2019). Ortaokul öğrencilerinin mühendis ve mühendislik algıları. Anadolu Öğretmen Dergisi, 3 (1), 32-43. https://doi.org/10.35346/aod.559599
14. Ekici, G. (2016). Biyoloji öğretmeni adaylarının mikroskop kavramına ilişkin algılarının belirlenmesi: Bir metafor analizi çalışması. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 17 (1), 615-636. https://dergipark.org.tr/tr/pub/kefad/issue/59448/854066
15. Ercan, S., (2014). Fen eğitiminde mühendislik uygulamalarının kullanımı: Tasarım temelli fen eğitimi [Yayınlanmamış doktora tezi]. Marmara Üniversitesi.
16. Ergün, A. (2018). Türk ortaokul öğrencilerinin mühendislik ve teknoloji algıları: Sınıf düzeyi ve cinsiyetin etkisi. Journal of Human Sciences, 15(4), 2657-2673. https://www.j-humansciences.com/ojs/index.php/IJHS/article/view/5260
17. Ergün, A. ve Balçın, MD (2018). Perceptions and attitudes of secondary school students towards engineers and engineering. Journal of Education and Practice, 9(10), 90-106. https://www.researchgate.net/publication/324910643_Perceptions_and_attitudes_of_secondary_school_students_towards_engineers_and_engineering
18. Gülhan, F. ve Şahin, F. (2018). Ortaokul 5. ve 7. sınıf öğrencilerinin mühendisler ve bilim insanlarına yönelik algılarının karşılaştırmalı olarak incelenmesi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 12(1), 309-338. https://doi.org/10.17522/balikesirnef.437785
19. Gülhan, F., ve Şahin, F. (2020). Ortaokul öğrencilerinin STEAM (bilim, teknoloji, mühendislik, matematik, sanat) alanlarıyla ilgili algılarının metaforlar aracılığıyla belirlenmesi. Düzce Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 10(1), 131-148. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/1223663
20. Herdem, K., Aygün, H. A. ve Çinici, A. (2014). Sekizinci sınıf öğrencilerinin teknoloji algılarının çizdikleri karikatürler yoluyla incelenmesi. Amasya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 3(2), 232-258. https://www.researchgate.net/publication/334453895_Sekizinci_Sinif_Ogrencilerinin_Teknoloji_Algilarinin_Cizdikleri_Karikaturler_Yoluyla_Incelenmesi.
21. Holbrook, J. ve Kolodner, JL (2000). Scaffolding the development of an inquiry-based (science) classroom. B. Fishman ve S. O'Conner-Divelbiss (Ed.), Proceedings of ICLS 2000: International Conference of the Learning Sciences (s. 221-227). Lawrence Erlbaum Associates.
22. Kelley, TR ve Knowles, JG (2016). A conceptual framework for intergrated STEM education. International Journal of STEM Education, 3(1), 1-11
23. Kennedy, EB (2017). Biomimicry: Design by analogy to biology. Research-Technology Management, 60(6), 51-56. https://doi.org/10.1080/08956308.2017.137305
24. Kesercioğlu, T., Yılmaz. H., Huyugüzel, P. ve Çavaş, B. (2004). İlköğretim fen bilgisi öğretiminde analojilerin kullanımı: “örnek uygulamalar”. Ege Eğitim Dergisi, 5, 35-44. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/57105
25. King, D., ve English, LD (2016). Engineering design in the primary school: Applying STEM concepts to build an optical instrument. International Journal of Science Education, 38(18), 2762-2794. https://doi.org/10.1080/09500693.2016.1262567
26. Koyunlu Ünlü, Z. ve Dökme, İ. (2017). Özel yetenekli öğrencilerin FeTeMM’in mühendisliği hakkındaki imajları. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 7(1), 196-204. https://dergipark.org.tr/tr/pub/trkefd/issue/27304/287435#article_cite
27. Küçükturan, G. (2003). Okul öncesi fen öğretiminde bir teknik: Analoji. Milli Eğitim Dergisi, 157, 16-21. https://dhgm.meb.gov.tr/yayimlar/dergiler/Milli_Egitim_Dergisi/157/kucukturan.htm
28. McDuffie, TE (2001). Scientists-Geeks & nerds? Dispelling teachers’ stereotypes of scientists. Science and Children, 38 (8), 16-19.
29. Miles, MB ve Huberman, AM (1994). Qualitative data analysis : An expanded sourcebook. (2nd Edition). SAGE Publications.
30. Millî Eğitim Bakanlığı [MEB]. (2018). İlköğretim kurumları (ilkokullar ve ortaokullar) fen bilimleri dersi (3., 4., 5., 6., 7. ve 8. sınıflar) öğretim programı. https://mufredat.meb.gov.tr/ProgramDetay.aspx?PID=325
31. Mirici, S., Tanalp, TD, Tüysüz, M., ve Tüzün, ÜN (2021). An enrichment implementation in the education of gifted students: Biomimicry with the macro, micro, and sub-micro nature of freshwater creatures. International Online Journal of Education and Teaching, 8(2), 604-621. https://files.eric.ed.gov/fulltext/EJ1294315.pdf
32. Morgan, G. (1998). Yönetim ve örgüt teorilerinde metafor (Çev. G. Bulut). MESS Yayın.
33. Nacaroğlu, O., ve Arslan, M. (2020). Özel yetenekli öğrencilerin mühendislik algılarının çiz-yaz-anlat tekniği kullanılarak incelenmesi. Ege Eğitim Dergisi, 21(1), 112-128. https://doi.org/10.12984/egeefd.659348
34. National Research Council [NRC]. (2013). Next generation science standards: for states, by states. The National Academies Press. http://dx.doi.org/10.17226/18290
35. Özen, G. (2016). Doğa referanslı tasarım: Biyomimikri (Yayın No. 432145 ) [Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi]. http://tez.yok.gov.tr.
36. Pekbay, C. (2017). Fen teknoloji mühendislik ve matematik etkinliklerinin ortaokul öğrencileri üzerindeki etkileri [Yayınlanmamış doktora tezi]. Hacettepe Üniversitesi.
37. Saban, A. (2008). İlköğretim I. kademe öğretmen ve öğrencilerinin bilgi kavramına ilişkin sahip oldukları zihinsel imgeler. İlköğretim Online, 7 (2), 421-455. https://dergipark.org.tr/tr/pub/ilkonline/issue/8601/107119
38. Savran-Gencer, A., Doğan, H., ve Bilen, K. (2020). Developing biomimicry STEM activity by querying the relationship between structure and function in organisms. Turkish Journal of Education, 9(1), 64-105. https://doi.org/10.19128/turje.643785
39. Sürgü, B. (2022). 8. sınıf teknoloji ve tasarım dersinde biyotaklit uygulamalarının öğrenciler üzerindeki etkileri (Yayın No. 734186) [Yüksek Lisans Tezi, Dicle Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/.
40. Uzel, L., ve Canbazoğlu Bilici, S. (2020). 6.sınıf öğrencilerinin mühendislik imajlarının ve STEM’e yönelik bilgi yapılarının incelenmesi. Boğaziçi Üniversitesi Eğitim Dergisi, 37, 47-72. https://dergipark.org.tr/tr/pub/buje/issue/58376/842379#article_cite
41. Velioğlu, D., ve Yakışan, M. (2022). Determination of the Biomimicry Perceptions of Middle School 7th Grade Students through Drawings, Kastamonu Education Journal, 30(1), 120-129. https://doi.org/10.24106/kefdergi.788413
42. Yakışan, M., ve Velioğlu, D. (2019). İlkokul 4. sınıf öğrencilerinin biyomimikri algılarına yönelik yaptıkları çizimlerin analizi. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 39(2), 727- 753. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/777387
43. Yazıcıoğlu, B. Ve Selçuk, S., (2019). Yapı kabuklarının termoregülasyonu: Biyomimetik bir yaklaşım. 3. International Symposium on Innovative Apporaches in Scientific Studies, Fine Arts, Design and Artitecture, Ankara, 19-21 Nisan 2919.
44. Yıldırım, A. ve Şimşek, H. (2013). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (9. baskı), Ankara: Seçkin Yayıncılık.
45. Yıldırım, B. (2019). Fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM eğitiminde biyomimikri uygulamalarına yönelik görüşleri. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 39 (1), 63-90. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/674310
46. Yıldız, A. (2023). Biyomimikri ile bütünleştirilmiş e-STEM modüllerinin geliştirilmesi, uygulanması ve değerlendirilmesi. (Yayın No. 806230) [Yüksek Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/.
47. Yıldız, H. (2012). Endüstri ürünleri tasarımı kapsamında biyomimetik tasarımın yeri ve metodolojisi [Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi]. İstanbul Teknik Üniversitesi.
48. Yob, IM (2003). Thinking constructively with metaphors. Studies in Philosophy and Education, 22 (2), 127–138. http://dx.doi.org/10.1023/A:1022289113443