Evaluation of STEM Applications Used in Science Education

Abstract

The purpose of this study is to examine the empirical studies published between 2014-2020
and using STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) applications. In this
context, studies published in the country and including STEM applications in science
education were scanned. The search was carried out at Tübitak ULAKBİM, DergiPark, and
Google Scholar with the keywords "STEM applications", "STEM activities", "STEM
workshop" "STEM" and "STEM applications". It was decided to examine 40 studies in line
with the specified inclusion and exclusion criteria. Studies suitable for the purpose of the
research were classified to be examined. Then, the studies were examined in terms of
method, publication year, sample group, tools and materials used in the applications, the
teaching model used in the applications, and the dependent variables in which the effects of
STEM applications were investigated. It has been determined that empirical studies using
STEM applications in science education have increased in recent years. It is seen that
qualitative research methods are mostly preferred in the studies. Another prominent finding
is that easily accessible laboratory materials were used to a large extent in the studies
carried out with STEM applications. However, it is another finding that the use of
technology-based robotic applications is low, and the preferred robotic applications are
limited to a few programs. It has been determined that the engineering design cycle is
frequently preferred in the preferred teaching model in STEM applications. It has been
determined that STEM applications have positive effects on students' academic achievement,
scientific process skills, problem-solving skills, motivation, self-efficacy perceptions,
interests, and attitudes. It would be useful to create application guides for more widespread
use of STEM applications in science education. It is recommended to expanding STEM
integration for science education. 

Keywords

• STEM application
• Science education
• STEM education

Fen Eğitiminde Kullanılan STEM Uygulamalarının Değerlendirilmesi

Abstract

Bu araştırmanın amacı 2014-2020 yılları arasında yayınlanan ve STEM (Science,
Technology, Engineering, Mathematics) uygulamalarının kullanıldığı ampirik çalışmaların
incelenmesidir. Bu kapsamda yurt içinde yayınlamış ve fen eğitiminde STEM
uygulamalarını içeren araştırmalar taranmıştır. Tarama, Tübitak ULAKBİM, DergiPark ve
Google Scholar adreslerinde, “STEM uygulamaları”, “STEM etkinlikleri”, “STEMatölye”
“FeTeMM” ve“FeTeMM uygulamaları” anahtar kelimeleri ile yapılmıştır. Belirlenen dahil
etme ve hariç tutma kriterleri doğrultusunda 40 çalışmanın incelenmesine karar verilmiştir.
Araştırmanın amacına uygun çalışmalar incelenmek üzere sınıflandırılmıştır. Ardından
çalışmalar yöntem, yayın yılı, örneklem grubu, uygulamalarda kullanılan araç-gereçler,
uygulamalarda kullanılan öğretim modeli ve STEM uygulamalarının etkisinin araştırıldığı
bağımlı değişkenler açısından incelenmiştir. Fen eğitiminde STEM uygulamalarının
kullanıldığı ampirik çalışmaların son yıllarda artış gösterdiği belirlenmiştir. Çalışmalarda
büyük oranda nitel araştırma yöntemlerinin tercih edildiği görülmektedir. Öne çıkan diğer
bir bulgu ise STEM uygulamaları ile gerçekleştirilen çalışmalarda büyük oranda kolay
ulaşılabilir laboratuvar malzemelerinin kullanılmış olmasıdır. Bununla birlikte teknoloji
tabanlı robotik uygulamaların kullanımının az olduğu ve tercih edilen robotik
uygulamalarının ise birkaç programla sınırlı olduğu ulaşılan diğer bir bulgudur. STEM
uygulamalarında tercih edilen öğretim modelinde ise mühendislik tasarım döngüsünün
sıkça tercih edildiği belirlenmiştir. STEM uygulamaları ile öğrencilerin akademik başarı,
bilimsel süreç becerileri, problem çözme becerileri, motivasyon, öz yeterlilik algıları, ilgi ve
tutumlarında olumlu etkilere sahip olduğu belirlenmiştir. STEM uygulamalarının fen
eğitiminde daha yaygın kullanımı için rehber uygulama kılavuzlarının oluşturulması yararlı
olacaktır. Fen eğitimi için STEM entegrasyonunun yaygınlaştırılması önerilmektedir

Keywords

• STEM uygulamaları
• Fen eğitimi
• STEM eğitimi

References

1. Akgündüz, D., Aydeniz, M., Çakmakçı, G., Çavaş, B., Çorlu, M. S., Öner, T., & Özdemir, S. (2015). STEM eğitimi Türkiye raporu: Günün modası mı yoksa gereksinim mi? İstanbul: İstanbul Aydın Üniversitesi.
2. Akgündüz, D. (2016). STEM’i rahat bırakın: Türkiye’de STEM adına yapılan hatalar ve öneriler [Blog mesajı]. https://www.egitimpedia.com/ adresinden erişilmiştir.
3. *Altan, E. B., & Üçüncüoğlu, İ. (2018). Fen bilimleri öğretmen adayları için STEM odaklı laboratuvar uygulamaları etkinliği: sağlıklı yaşam modülüne yönelik değerlendirmeler. Uluslararası Beşeri Bilimler ve Eğitim Dergisi, 4(9), 329-347.
4. *Aydın, E., & Karslı, F. (2019). Yedinci sınıf öğrencilerinin STEM etkinlikleri hakkındaki görüşleri: Karışımların ayrıştırılması örneği. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 38(1), 35-52.
5. Breiner, J. M., Johnson, S. S., Harkness, C. C. & Koehler, C. M. (2012). What is STEM? A discussion about conceptions of STEM in education and partnerships. School Science and Mathematics, 112(1), 3-11.
6. Bybee., R. (2013). The case for STEM education: challenges and opportunities. National Science Teachers’ Association. Arlington: NSTA Press.
7. Carberry, A,R. & McKenna, A, F (2014). Exploring student conceptions of modeling and modeling uses in engineering desing. Journal of Engineering Education, 103(1), 77-79.
8. Çavaş, P., Ayar, A., S. B., Turuplu, & Gürcan, G. (2020). Türkiye’de STEM eğitimi üzerine yapılan araştırmaların durumu üzerine bir çalışma. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 17(1), 823-854.

9. *Çınar, S. (2020). Fen bilimleri öğretmen adaylarına yönelik eğitsel robotik destekli STEM kursu. Electronic Turkish Studies, 15(7).
10. *Çilek, E. (2019). Atmosferdeki sıcaklık değişiminde rol oynayan gazların etkisi: Bir stem etkinliği. Araştırma Temelli Etkinlik Dergisi, 9(2), 109-131.
11. Çolakoğlu, M. H., & Gökben, A. G. (2017). Türkiye’de eğitim fakültelerinde FeTeMM (STEM) çalışmaları. İnformal Ortamlarda Araştırmalar Dergisi, 2(2), 46-69.
12. *Damar, A., Durmaz, C., & Önder, İ. (2018). Ortaokul öğrencilerinin fetemm uygulamalarına yönelik tutumları ve bu uygulamalara ilişkin görüşleri. Journal of Multidisciplinary Studies in Education, 1(1), 47-65.
13. Daşdemir, İ., Cengiz, E., & Aksoy, G. (2018). Türkiye’de FeTeMM (STEM) eğitimi eğilim araştırması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 15(1), 1161-1183.
14. *Dedetürk, A., Kırmızıgül, A. S., & Kaya, H. (2020). “Ses” konusunun STEM etkinlikleri ile öğretiminin başarıya etkisi. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 1-28.
15. *Doğan, A., Aydın, E., & Kahraman, E. (2020). STEM uygulamalarının ortaokul öğrencilerinin problem çözme becerilerine yönelik algılarına etkisinin incelenmesi. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Türk Dünyası Uygulama ve Araştırma Merkezi Eğitim Dergisi, 5(2), 123-144.
16. Elmalı, Ş. & Balkan Kıyıcı, F. (2017). Türkiye’de yayınlanmış FeTeMM Eğitimi ile ilgili çalışmaların incelenmesi. Sakarya University Journal of Education, 7(3), 684-696.
17. English, L.D. (2017). Advancing elementary and middle school stem education. International Journal of Science and Mathematics Education 15, 5–24 https://doi.org/10.1007/s10763-017-9802-x.
18. *Erdoğan, Ö., Kurt, M., & Toy, M..(2020). Robotik uygulamaların fen bilgisi öğretmen adaylarının bazı 21. yüzyıl becerileri üzerindeki etkisinin incelenmesi. Avrasya Sosyal ve Ekonomi AraştırmalarıDergisi, 7(4), 117-137.
19. *Ergün, A., & Balçın, M. D. (2019). Probleme dayalı FeTeMM uygulamalarının akademik başarıya etkisi. Sınırsız Eğitim ve Araştırma Dergisi, 4(1), 40-63.
20. *Gazibeyoğlu, T. & Aydın, A. (2020). Stem uygulamalarının 7. sınıf öğrencilerinin fen bilimleri dersine karşı tutumlarına etkisinin incelenmesi. Eğitim ve Toplum Araştırmaları Dergisi, 7(2), 724-752.
21. Gonzalez, H. B., & J. J. Kuenzi. (2012). Science, technology, engineering and mathematics (STEM) education: A primer. Washington, DC: Congressional Research Service.
22. *Gökbayrak, S., & Karışan, D. (2017). STEM etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının bilimsel süreç becerilerine etkisi. Batı Anadolu Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(2), 63-84.
23. Göktaş, Y., Küçük, S., Aydemir, M., Telli, E., Arpacık, Ö., Yıldırım, G., & Reisoğlu, İ. (2012). Türkiye’de eğitim teknolojileri araştırmalarındaki eğilimler: 2000-2009 dönemi makalelerinin içerik analizi. Kuram ve Uygulamada Eğitim Bilimleri Dergisi, 12(1), 177-199.
24. *Gülhan, F., & Şahin, F. (2018). STEAM (STEM+ SANAT) Eğitimine yönelik etkinlik uygulaması: Aynalar ve Işık. Araştırma Temelli Etkinlik Dergisi, 8(2), 111-126.
25. *Gürsoy, G. & Çinici, A. (2019). Bilim şenliği etkinliğinin fen bilgisi öğretmen adaylarının stem farkındalığına etkisi. Journal of History School, 43, 1480- 1502.
26. *Güven, Ç., Selvi, M., & Benzer, S. (2018). 7E öğrenme modeli merkezli stem etkinliğine dayalı öğretim uygulamalarının akademik başarıya etkisi. Anemon Muş Alparslan Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 6, 73-80.
27. Herdem, K., & Ünal, İ., (2018). STEM eğitimi üzerine yapılan çalışmaların analizi: Bir meta-sentez çalışması. Marmara Üniversitesi Atatürk Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 48(48).
28. *Kahraman, E., & Doğan, A. (2020). STEM etkinliklerine yönelik ortaokul öğrencilerinin görüşleri. Anadolu Öğretmen Dergisi, 4(1), 1-20.
29. *Karakaya, F., Yantırı, H., Yılmaz, G., & Yılmaz, M. (2019). İlkokul öğrencilerinin STEM etkinlikleri hakkında görüşlerinin belirlenmesi: 4. sınıf örneği. Uluslararası Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 2019(13), 1-14.
30. Karışan, D., & Yurdakul, Y. (2017). Mikroişlemci destekli fen-teknoloji-mühendislik matematik (STEM) uygulamalarının 6. sınıf öğrencilerinin bu alanlara yönelik tutumlarına etkisi. Adnan Menderes Üniversitesi Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(1), 37-52.
31. *Kayahan, İ., Mısır, M. E., Küpeli, M. A., & Fırat, A. (2018). 5. sınıf fen bilimleri dersi yer kabuğunun gizemi ünitesinin öğretiminde STEM temelli yaklaşımın öğrencilerin problem çözme becerisi ve akademik başarısına etkisinin incelenmesi. Journal of STEAM Education, 1(1), 64-78.
32. *Keçeci, G., Alan, B., & Kırbağ Z., F. (2017). 5. sınıf öğrencileriyle STEM eğitimi uygulamaları. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 18, 3925-2.
33. Koç, A. (2019). Okul öncesi ve temel fen eğitiminde robotik destekli basit malzemelerle yapılan STEM uygulamalarının karşılaştırılması. (Yayımlanmamış doktora tezi) Erciyes Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Kayseri.
34. *Koç, A., & Büyük, U. (2015). Robotik destekli fen ve teknoloji laboratuvar uygulamaları: ROBOLAB. Turkish Studies (Elektronik), 10(3), 213-236.
35. *Korkmaz, Ö., Acar, B., Çakır, R., Erdoğmuş, F. U., & Çakır, E. (2019). Eğitsel robot setleri ile fen ve teknoloji dersi basit makinalar konusunun ortaokul 7. sınıf öğrencilerinin stem beceri düzeylerine ve derse dönük tutumlarına etkisi. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 9(2), 372-391.
36. Marrero, M., Gunning, A., & Germain-Williams, T. (2014). What is STEM Education? Global Education Review, 1(4), 1-6.
37. Martín‐Páez, T., Aguilera, D., Perales‐Palacios, F. J., & Vílchez‐González, J. M. (2019). What are we talking about when we talk about STEM education? A review of literature. Science Education, 103(4), 799-822. https://doi.org/10.1002/sce.21522.
38. MEB. (2016). STEM eğitimi raporu. Ankara: Millî Eğitim Bakanlığı - Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü (YEĞİTEK).
39. MEB. (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı (İlkokul ve Ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. Sınıflar). Ankara: Millî Eğitim Bakanlığı.
40. Okulu, H. Z. & Oğuz Ünver, A. (2021). Mühendisliğin STEM eğitimine entegrasyonunda kuramsal bir inceleme. Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi [MSKU Journal of Education], 8(2), 545-558. DOI: 10.21666/muefd.841152.
41. Ozan, F. & Sağır, Ş. U. (2020). FeTeMM etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin bilimin doğası hakkındaki görüşlerine etkisi. Journal of STEAM Education, 3(2), 32-43.
42. *Ozan, F., & Uluçınar S. Ş., (2019). Kuvvetin ölçülmesi ve sürtünme ünitesine yönelik FeTeMM etkinlikleri geliştirilmesi. Araştırma Temelli Etkinlik Dergisi, 9(1), 52-66.
43. *Özalp, D., & Ayar, M. (2020). Protez kuyruklar ve biyoplastik konulu mühendislik etkinliklerinin değerlendirilmesi: 6. sınıf mühendislik eğitimi örneği. Boğaziçi Üniversitesi Eğitim Dergisi, 37, 23-46.
44. *Özcan, H., & Koca, E. (2019). STEM yaklaşımı ile basınç konusu öğretiminin ortaokul 7. sınıf öğrencilerinin akademik başarılarına ve STEM’e yönelik tutumlarına etkisi. Eğitim ve Bilim, 44(198).
45. *Özçelik, A., & Akgündüz, D. (2018). Üstün/özel yetenekli öğrencilerle yapılan okul dışı STEM eğitiminin değerlendirilmesi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 8(2), 334-351.
46. *Özkul, H., & Özden, M. (2020). Mühendislik odaklı bütünleştirilmiş stem uygulamalarının ortaokul öğrencilerinin bilimsel süreç becerilerine ve STEM meslek ilgilerine etkisinin incelenmesi: bir karma yöntem araştırması. Eğitim ve Bilim, 45(204).
47. *Özkızılcık, M., & Cebesoy, Ü. B. (2020). Tasarım temelli fetemm etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının problem çözme becerilerine ve fetemm öğretimi yönelimlerine etkisinin incelenmesi. Uludağ Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 33(1), 177-204.
48. *Öztürk, N., Tüzün, Ö. Y., & Yıldırım, B. Ç. (2019). Öğretmen adaylarının STEM (FTMM) konularının öğretimine yönelik inanç ve görüşlerinin incelenmesi. Trakya Eğitim Dergisi, 9(4), 649-665.
49. *Pekbay, C., Saka, Y. & Kaptan, F. (2020). Ortaokul öğrencilerinin yeşil mühendislik STEM etkinlikleri ile ilgili görüşleri. İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 21(2), 840-857. 10.17679/inuefd.684513.
50. Sanders, M. (2009). STEM, STEM education, STEMmania. The Technology Teacher, 68(4), 20-26.
51. *Sarı, D., & Katrancı, M. (2020). İlkokul dördüncü sınıf öğrencilerinin STEM etkinlikleri hakkındaki görüşleri. Turkish Journal of Primary Education, 5(2), 119-132.
52. *Sarı, U., & Yazıcı, Y. Y. (2020). STEM eğitimi ve Arduino uygulamaları hakkında öğretmen adaylarının görüşleri. SDU International Journal of Educational Studies, 7(2), 246-261.
53. *Şahin, E. (2018). Üstün/Özel yetenekli öğrencilerin STEM eğitim yaklaşımına ve bir STEM materyali olarak Algodoo'ya yönelik görüşlerinin belirlenmesi. Akdeniz Eğitim Araştırmaları Dergisi, 12(26), 258-280.
54. *Şimşek, F. (2019). FeTeMM etkinliklerinin öğrencilerin fen tutum, ilgi, bilimsel süreç becerileri üzerine etkisi ve öğrenci görüşleri. Türk Bilgisayar ve Matematik Eğitimi Dergisi, 1-1.
55. Schleicler, A. (2019). Dünya okulu: 21.yüzyılın okul sistemi nasıl kurgulanmalı. İstanbul:Mentora.
56. Ulutan, E. (2018). Dünya eğitim trendleri ve ülkemizde STEM öğrenme etkinlikleri: Meb K-12 okulları örneği. Eğitim Teknolojileri Geliştirme ve Projeler Daire Başkanlığı.
57. *Uşengül,L. & Bahçeci, F. (2020). Robotik destekli fen eğitiminin fen bilimleri dersine yönelik tutuma etkisi. International Social Sciences Studies Journal, 6(68), 3694-3700.
58. *Yamak, H., Bulut, N., & Dündar, S. (2014). 5. sınıf öğrencilerinin bilimsel süreç becerileri ile fene karşı tutumlarına FeTeMM etkinliklerinin etkisi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(2), 249-265.
59. *Yenikalaycı, N., & Harman, G. (2020). Arduino ile kara şimşek uygulamasına yönelik fen bilgisi öğrencilerinin görüşleri. Trakya Eğitim Dergisi, 10(3), 704-725.
60. *Yıldırım, B. (2019). Fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM eğitiminde biyomimikri uygulamalarına yönelik görüşleri. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 39(1), 63-90.
61. *Yıldırım, B., & Altun, Y. (2015). STEM eğitim ve mühendislik uygulamalarının fen bilgisi laboratuar dersindeki etkilerinin incelenmesi. El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 2(2).
62. *Yıldırım, B., & Türk, C. (2018). STEM uygulamalarının kız öğrencilerin STEM tutum ve mühendislik algılarına etkisi. Adıyaman Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, (30), 842-884.
63. Yıldırım, A. & Şimşek, H. (2018). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Ankara: Seçkin Akademik ve Mesleki Yayınları.
64. Xie, Y., Fang, M., & Shauman, K.(2015). STEM education. Annual Review of Sociology, 41, 331-357.