STEM Etkinliklerinin Öğrencilerin Problem Çözme Becerilerine Etkisi: Beş Alt Boyut Üzerinden Nicel Bir Analiz

Öz

Bu çalışmanın temel amacı, kimya dersi kapsamında verilen STEM uygulamalarının lise öğrencilerinin problem çözme becerileri üzerindeki etkisinin araştırılmasıdır. Çalışma, 2023-2024 bahar döneminde özel bir Anadolu lisesinin 10. sınıfında okuyan 22 öğrenci ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmada 10. sınıf kimya dersi kazanımları dikkate alınarak hazırlanan üç farklı STEM etkinliği 10 hafta boyunca öğrencilerle uygulanmıştır. Etkinliklerde öğrencilerden mühendislik tasarım basamaklarını kullanarak farklı günlük hayat problemlerine çözümler üretmeleri istenmiştir. Çalışmada nicel analiz yöntemlerinden tek grup ön test-son test yarı deneysel desen yöntemi kullanılmıştır. Veri toplama aracı olarak 5 alt boyuttan oluşan Kişilerarası Problem Çözme Envanteri (KPÇE) kullanılmıştır. Sonuç olarak, STEM etkinliklerinin öğrencilerin problem çözme becerilerinin alt boyutlarından; POY, YPÇ ve I-SY için anlamlı bir gelişim sağladığı, KG ve SA boyutlarında ise belirgin bir etki sağlamadığı görülmüştür. Bu araştırmada problem çözme becerilerinin tüm alt boyutlarında gelişim sağlanamamıştır. Bu durumun sebebi, problem çözme becerisinin çok boyutlu bir yapı olması ve bir bütün olarak geliştirilmesinin kısa süreli uygulamalarla zor olması olabilir. Bununla birlikte, genellikle literatürde problem çözme becerisi tek boyutlu ya da üç alt boyut üzerinden değerlendirilirken, bu çalışmada bu becerinin beş alt boyut üzerinden incelenmesi, STEM etkinliklerinin problem çözmenin hangi boyutlarında daha etkili olduğunu ayrıntılı olarak ortaya koyması açısından önemlidir.

Anahtar Kelimeler

• STEM Eğitimi
• Kimya Eğitimi
• problem çözme becerisi

The Effect of STEM Activities on Students’ Problem-Solving Skills: A Quantitative Analysis Across Five Dimensions

Öz

The primary aim of this study is to investigate the effects of STEM applications implemented within the scope of a chemistry course on high school students’ problem-solving skills. The study was conducted during the spring semester of the 2023–2024 academic year with 22 tenth-grade students enrolled at Anatolian High School. Within the context of the chemistry course, three STEM activities—designed in accordance with the 10th-grade chemistry curriculum—were implemented over a period of ten weeks. During these activities, students were required to generate solutions to real-life problems by following the engineering design process. A quantitative research approach was adopted, employing a single-group pretest–posttest quasi-experimental design. The Interpersonal Problem-Solving Inventory (IPSI), was used as the data collection instrument. The findings revealed that STEM activities led to significant improvements in the sub-dimensions of NPO, CPS, and PPA, while no significant effects were observed in the dimensions of LSC and UTR. The reason for this may be that problem-solving is a multidimensional construct and improving it is difficult through short-term interventions. Moreover, while problem-solving is generally evaluated as a single dimension or through three sub-dimensions in the literature, examining this skill through five sub-dimensions in the present study is important in that it provides a more detailed understanding of which dimensions of problem-solving are more influenced by STEM activities.

Anahtar Kelimeler

• STEM Education
• Chemistry Education
• Problem-Solving Skills

Kaynakça

1. Alnıak, S. (2019). Fizik Konularında STEM Eğitiminin Öğrencilerin Tutumlarına ve Problem Çözme Becerilerine Etkisinin İncelenmesi (Yüksek lisans tezi). Marmara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
2. Anderson-Cook, C. M. (2005). Experimental and quasi-experimental designs for generalized causal inference. Journal of the American Statistical Association, 100(470), p. 708. https://doi.org/10.1198/jasa.2005.s22
3. Aydın-Günbatar, S. (2020). Making homemade indicator and strips: a STEM+ activity for acid-base chemistry with entrepreneurship applications. Science Activities, 57(3), 132-141. https://doi.org/10.1080/00368121.2020.1828794
4. Bybee, R. W. (2013). The case for STEM education: Challenges and opportunities. National Science Teachers Association Press.
5. Çam, S., & Tümkaya, S. (2007). Kişilerarası problem çözme envanteri'nin (KPÇE) geliştirilmesi: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Türk Psikolojik Danışma ve Rehberlik Dergisi, 3(28), 95-111.
6. Çam, S., & Tümkaya, S. (2008). Kişilerarası problem çözme envanteri lise öğrencileri formu’nun geçerlik ve güvenirlik çalışması. Uluslararası İnsan Bilimleri Dergisi, 5(2), 1-17.
7. Demirer, I., & Akış, A. P. (2023). STEM Eğitiminin Kimya Kavramlarının Anlaşılmasına Etkisi. Dokuz Eylül Üniversitesi Buca Eğitim Fakültesi Dergisi, (58), 2758-2780. https://doi.org/10.53444/deubefd.1321179
8. Dimitrov, D. M., & Rumrill, Jr, P. D. (2003). Pretest-posttest designs and measurement of change. Work, 20(2), 159-165. https://doi.org/10.3233/WOR-2003-00285

9. Eroğlu, S. (2018). Atom ve periyodik sistem ünitesindeki STEM uygulamalarının akademik başarı, bilimsel yaratıcılık ve bilimin doğasına yönelik düşünceler üzerine etkisi (Doktora tezi). Erciyes Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Erciyes. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
10. Faulconer, E. K., Wood, B., & Griffith, J. C. (2020). Infusing humanities in STEM education: Student opinions of disciplinary connections in an introductory chemistry course. Journal of Science Education and Technology, 29, 340-345. https://doi.org/10.1007/s10956-020-09819-7
11. Fraenkel, L., Peters, E., Charpentier, P., Olsen, B., Errante, L., Schoen, R. T., & Reyna, V. (2012). Decision tool to improve the quality of care in rheumatoid arthritis. Arthritis care & research, 64(7), 977-985. https://doi.org/10.1002/acr.21657
12. Güçlü, İ. (2020). Sosyal Bilimlerde Nicel Veri Analizi Örneklerle SPSS Uygulamaları ve Yorumlaması. Ankara: Gazi Kitabevi.
13. Heppner, P.P. ve Petersen, C.H. (1982). The development and implications of a personal problem solving inventory. Journal of Counseling Psychology, 29, 66-75.
14. Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C. and Hammer, D. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses. National Center for Engineering and Technology Education. https://digitalcommons.usu.edu/ncete_publications/165
15. Kaya-Capocci, S., Pabuccu-Akış, A., & Orhan-Özteber, N. (2025). Entrepreneurial STEM education: Enhancing students’ resourcefulness and problem-solving skills. Research in Science Education, 55(1), 103-134. https://doi.org/10.1007/s11165-024-10120-7
16. Kelley, T. R., & Knowles, J. G. (2016). A conceptual framework for integrated STEM education. International Journal of STEM Education, 3(11), 1–11. https://doi.org/10.1186/s40594-016-0046-z.
17. Mazai, L. (2023). The internal factors of stress resistance as elements of future psychologists’ professional resourcefulness. Personality and Environmental Issues, 2(5), 35–44. https://doi.org/10.31652/2786-6033-2023-3(5)-35-44
18. Miller, M. D., Castillo, G., Medoff, N., & Hardy, A. (2021). Immersive VR for organic chemistry: Impacts on performance and grades for first-generation and continuing-generation university students. Innovative Higher Education, 46, 565-589. https://link.springer.com/article/10.1007/s10755-021-09551-z
19. Pabuçcu Akiş, A., & Demirer, I. (2023). Integrated STEM activity with 3D printing and entrepreneurship applications. Science Activities, 60(1), 1-11. https://doi.org/10.1080/00368121.2022.2120452
20. Puchongprawet, J., & Chantraukrit, P. (2022). Creative Problem-Solving and Creativity Product in STEM Education. Anatolian Journal of Education, 7(2), 135-142. https://doi.org/10.29333/aje.2022.7211a
21. Sarı, U., Çelik, H., Pektaş, H. M., & Yalçın, S. (2022). Effects of STEM-focused Arduino practical activities on problem-solving and entrepreneurship skills. Australasian Journal of Educational Technology, 38(3), 140-154. https://doi.org/10.14742/ajet.7293
22. Taylan, S. (1990). Heppner’in problem çözme envanterinin uyarlama güvenirlik ve geçerlik çalışmaları (Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Anadolu Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Eskişehir. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
23. Teddlie, C., & Tashakkori, A. (2011). Mixed methods research. The Sage handbook of qualitative research, 4(1), 285-300.
24. Topsakal, İ., Yalçın, S. A., & Çakır, Z. (2022). The effect of problem-based STEM education on the students’ critical thinking tendencies and their perceptions for problem solving skills. Science Education International, 33(2), 136-145. https://doi.org/10.33828/sei.v33.i2.1
25. Wu, T.-F., Custer, R. L., & Dyrenfurth, M. J. (1996). Technological and Personal Problem Solving Styles: Is there a Diference? Journal of Technology Education, 7(2), 55–71.
26. Yarıcı, M. (2021). Stem Uygulamalarının Ortaokul Öğrencilerinin Fen Ve Teknolojiye Yönelik Tutumlarına, Girişimcilik ve Problem Çözme Becerilerine Etkisi (Yüksek Lisans Tezi). Fırat Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Elazığ. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/