STEM Etkinliklerinin Ortaokul 6. Sınıf Öğrencilerinin Problem Çözme Becerilerine, Eleştirel Düşünmelerine ve STEM’e Yönelik Tutumlarına Etkisinin Araştırılması

Year 2022, Issue: 56, 287 - 313, 01.09.2022

Sibel Açışlı Çelik

https://doi.org/10.9779/pauefd.1054678

Cited By: 3

Abstract

Bu araştırmada 5E öğrenme modeli ile bütünleştirilmiş STEM etkinliklerinin ortaokul 6. sınıf öğrencilerinin problem çözme becerilerine, eleştirel düşünmelerine ve STEM’e yönelik tutumlarına etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada deneme öncesi desenlerden tek gruplu ön test-son test modeli kullanılmıştır. Araştırmanın örneklemini 2020-2021 eğitim-öğretim yılında bir devlet okulunun 6. sınıfında öğrenim gören 20 öğrenci oluşturmuştur. Uygulama iki aşamalı olarak toplam 5 hafta sürmüştür. İlk aşamanın uygulandığı ilk haftada öğrencilere LEGO Education Spike Prime Seti tanıtılıp kodlama öğretilmiştir. Uygulamanın ikinci aşamasında öğrenciler gruplar halinde dört hafta boyunca Süper Temizlik, Break Dans, Zıp Zıp Çekirgeler Yarışıyor ve Bozuk CNC Makinesi isimli 4 farklı etkinlik yapmışlardır. Araştırmada veri toplama aracı olarak Problem Çözme Envanteri, Eleştirel Düşünme Eğilimi Ölçeği, STEM Tutum Ölçeği kullanılmıştır. Araştırmada elde edilen verilerin analizinden 5E öğrenme modeli ile bütünleştirilmiş STEM etkinliklerinin öğrencilerin eleştirel düşünme becerilerine ve STEM’e yönelik tutumlarına olumlu yönde anlamlı katkı sağlarken, öğrencilerin problem çözme becerilerinde ise anlamlı farklılığa neden olmazken genel olarak problem çözme becerilerinde artış olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

STEM, problem çözme becerileri, eleştirel düşünme becerileri, STEM’e yönelik tutum

Supporting Institution

Artvin Çoruh Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Project Number

2020.S34.02.01

An Investigation on the Effect of STEM Practices on Sixth-Grade Students’ Problem-Solving Skills, Critical Thinking, and Attitudes Toward STEM

Abstract

This study examines the effects of STEM practices integrated with the 5E learning model in sixth grades of middle schools on students’ problem-solving skills, critical thinking, and attitudes toward STEM. In the study, one group pretest-posttest experimental design is applied. The study sample consists of 20 students enrolled in the sixth grade of a public school in the 2020-2021 academic year. The application lasted for five weeks and took place in two phases. In the first week of the first phase, students were taught the LEGO Education Spike Prime Set and coding. In the second stage of the application, the students did four different activities in groups for four weeks, namely Super Cleanup, Break Dance, Hoppers Race, and Broken CNC Machine. Problem-Solving Inventory, Critical Thinking Disposition Scale, and STEM Attitude Scale were used as data collection tools in the research. The data obtained in the study indicated that STEM practices integrated with the 5E learning model contributed positively to students' critical thinking skills and attitudes toward STEM. At the same time, they did not cause a significant difference in students' problem-solving skills, but there was an increase in their problem-solving skills in general.

Keywords

STEM, problem-solving skills, critical thinking skills, and attitudes toward STEM

Project Number

2020.S34.02.01

References

• Acar, D. (2018). FeTeMM eğitiminin ilkokul 4. sınıf öğrencilerinin akademik başarı, eleştirel düşünme ve problem çözme becerisi üzerine etkisi. Yayımlanmamış doktora tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara.
• Açışlı-Çelik, S., & Turgut, Ü. (2011). The examination of the influence of the materials generated in compliance with 5E learning model on physics laboratory applications. International Online Journal of Educational Sciences, 3(2), 562-593.
• Akdeniz, A.R. & Keser, Ö.F. (2004). Bütünleştirici öğrenme ortamlarında öğretim etkinliklerinin planlanması ve değerlendirilmesi. XII. Eğitim Bilimleri Kongresi, Cilt I, 41–60, Ankara.
• Akgündüz, D., Ertepınar, H., Ger, A. M., Kaplan Sayı, A. ve Türk, Z. (2015). STEM eğitimi çalıştay raporu: Türkiye STEM eğitimi üzerine kapsamlı bir değerlendirme. Akgündüz, D. (Edt.). İstanbul Aydın Üniversitesi.
• Akın, V. (2019). FETEMM uygulamalarının 7. sınıf öğrencilerinin FETEMM’e yönelik tutumlarına, bilimsel süreç becerilerine ve meslek seçimlerine etkisi. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyon.
• Akkaya, M. M., & Benzer, S. (2020). The effect of STEM practices on academic achievement and attitudes of sixth grade students: an application on the unit of force and motion. MOJES: Malaysian Online Journal of Educational Sciences,8(2), 36-47.
• Asığığan, S. İ. (2019). Oyunlaştırılmış STEM uygulamalarının öğrencilerin içsel motivasyon düzeyleri eleştirel düşünme eğilimi ve problem çözme becerisi algıları üzerindeki etkisi. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Bahçeşehir Üniversitesi, İstanbul.
• Avan, Ç., Gülgün, C., Yılmaz, A., & Doğanay, K. (2019). STEM eğitiminde okul dışı öğrenme ortamları: Kastamonu bilim kampı. Bilim, Teknoloji, Mühendislik, Matematik ve Sanat (J-STEAM) Eğitim Dergisi, 2(1), 39-51
• Aydın, G., Saka, M. & Guzey, S. (2017). 4., 5., 6., 7. ve 8. Sınıf öğrencilerinin STEM (FeTeMM) tutumlarının bazı değişkenler açısından incelenmesi. Mersin Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(2), 787-802.
• Baran, E., Canbazoğlu-Bilici, S., Mesutoglu, C., & Ocak, C. (2016). Moving STEM beyond schools: Students’ perceptions about an out-of-school STEM education program. International Journal of Education in Mathematics, Science and Technology, 4(1), 9-19.
• Bozkurt- Altan, E., Yamak, H., ve Buluş-Kırıkkaya, E. (2016). FeTeMM eğitim yaklaşımının öğretmen eğitiminde uygulanmasına yönelik bir öneri: Tasarım temelli fen eğitimi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(2), 212-232.
• Bozkurt, O. ve Olgun, Ö. S. (2005). Fen ve teknoloji eğitiminde bilimsel süreç becerileri. M. Aydoğdu ve T. Kesercioğlu (Ed.), İlköğretimde fen ve teknoloji öğretimi (s. 55-70). Ankara: Anı Yayıncılık.
• Bryan, L. A., Moore, T. J., Johnson, C. C., & Roehrig, G. H. (2016). Integrated STEM education. InC.c., Johnson, E.e., Peters- Burton & T. J. Moore (Eds.), STEM roadmap a framework for ıntegrated STEM education (pp. 23- 37). New York: Routledge.
• Büyüköztürk, Ş., Çokluk, Ö. & Köklü, N. (2018). Sosyal bilimler için istatistik, Ankara: Pegem Akademi.
• Bybee, R. W. (1997). Achieving scientific literacy: From purposes to practies. Portsmouth: UK, Heinemann.
• Bybee, R. W. (2010). What is STEM? Science, 329, 996.
• Capraro, R. M., & Slough, S.W. (2008). Project-based learning: An integrated science, technology, engineering, and mathematics (STEM) approach. Rotterdam, The Netherlands: Sense Publishers.
• Ceylan, S. (2014). Ortaokul fen bilimleri dersindeki asitler ve bazlar konusunda fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FeTeMM) yaklaşımı ile öğretim tasarımı hazırlanmasına yönelik bir çalışma. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Uludağ Üniversitesi, Bursa.
• Ceylan, S., & Ozdilek, Z. (2015). Improving a sample lesson plan for secondary science courses within the STEM education. Procedia-Social and Behavioral Sciences,177, 223-228.
• Cho, B., & Lee, J. (2013) The effects of creativity and flow on learning through the STEAM education on elementary scholl contexts, Paper presented et the International Conference of Educational Technology, Sejong University, South Korea.
• Creswell, J. W. (2014). Research design: Qualitative, quantitative and mixed methods approaches. Thousand Oaks, CA: Sage.
• Çalışıcı, S., & Benzer, S. (2021). The effects of STEM applications on the environmental attitudes of the 8th year students, scientific creativity and science achievements. MOJES: Malaysian Online Journal of Educational Sciences,9(1), 24-36.
• Çorlu, M. S., Capraro, R. M., & Capraro, M. M. (2014). Introducing STEM education: Implications for educating our teachers for the age of innovation. Education and Science, 39(171), 74–85.
• Dewey, J. (1910). How we think. Boston: D.C. Heath & Company
• 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 (ESTÜDAM) Eğitim Dergisi, 5(2), 123-144
• Erdem, A. R., & Genç, G. (2015). Lise öğrencilerinin problem çözme becerileri ile eleştirel düşünme becerileri arasındaki ilişki. OPUS Uluslararası Toplum Araştırmaları Dergisi, 5(8), 32-44.
• Ergin, İ., (2006). Fizik eğitiminde 5E modelinin öğrencilerin akademik başarısına, tutumuna ve hatırlama düzeyine etkisine bir örnek: “iki boyutta atış hareketi”. Yayımlanmamış Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara.
• Ertaş-Kılıç, H., & Şen, A. İ. (2014). UF/EMI eleştirel düşünme eğilimi ölçeğini Türkçeye uyarlama çalışması. Eğitim ve Bilim, 39(176), 1-12.
• Faber, M., Unfried, A., Wiebe, E. N., Corn, J. Townsend, L.W. & Collins, T. L. (2013). Student attitudes toward STEM: The development of upper elementary school and middle/high school student surveys. ASEE Annual Conference & Exposition. (pp. 23-1094).
• Field, A. (2009). Discovering statistics using SPSS. SAGE Publications Ltd. London, 264-315.
• Fioriello, P. (2010). Understanding the basics of STEM education. Retrieved from http://drpfconsults.com/understanding-the-basics-ofstem-education
• George, D., & Mallery, M. (2010). SPSS for windows step by step: a simple guide and reference, 17.0update 10/e. Pearson Education, India.
• Gonzalez, H. B. & Kuenzi, J. J. (2012). Science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education: A primer. Congressional Research Service, Library of Congress.
• Gülhan, F. ve Şahin, F. (2016). Fen-teknoloji-mühendislik matematik entegrasyonunun (STEM) 5. sınıf öğrencilerinin bu alanlarla ilgili algı ve tutumlarına etkisi. Journal of Human Sciences, 13(1), 602-620.
• Gündüz Bahadır, E. B. & Özay Köse, E. (2021). STEM eğitimlerinin ortaokul öğrencilerinin bilimsel yaratıcılıklarına ve STEM mesleklerine olan ilgilerine etkisi. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Türk Dünyası Uygulama ve Araştırma Merkezi (ESTÜDAM) Eğitim Dergisi, 6(1), 12-30.
• Gürleyürek, G. C. (2008). Sınıf öğretmeni adaylarının çeşitli değişkenler açısından eleştirel düşünme eğilimleri, problem çözme becerileri ve akademik başarı düzeylerinin incelenmesi. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Zonguldak.
• Hacıoğlu, Y. & Gülhan, F. (2021). The effects of STEM education on the students’ critical thinking skills and STEM perceptions. Journal of Education in Science Environment and Health, 7 (2) , 139-155 . DOI: 10.21891/jeseh.771331
• Harwiki, W. (2013). The influence of servant leadership on organizational culture, organizational commitment, organizational citizenship behavior, and employees’ performance (study of outstanding cooperatives in east java province, Indonesia). Journal of Economics and Behavioral Studies, 5(12): 876-885.
• Hayden, K., Ouyang, Y., Scinski, L., Olszewski, B., & Bielefeldt, T. (2011). Increasing student interest and attitudes in STEM: Professional development and activities to engage and ınspire learners. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 11(1), 47-69.
• İnal, C., & Günay, S. (2013). Olasılık ve matematiksel istatistik. Hacettepe Üniversitesi Yayınları, Ankara. Sayfa 261; Merkezi Limit Teoremi ve Büyük Sayılar Kanunu Konusu
• İnce, K., 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.
• Johnson, R. A., & Wichern, D. W. (2014). Applied multivariate statistic alanalysis, (Vol. 6). London, UK: Pearson.
• Jorgenson, O., Vanosdall, R., Massey, V. & Cleveland, J. (2014). Doing good science in middle school: a practical STEM guide. (Expanded 2nd Edition). Virginia: National Science Teachers Association.
• Karışan, D. ve 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.
• Keçeci, G., Alan, B., & Kırbağ-Zengin, F. (2017). 5. sınıf öğrencileriyle STEM eğitimi uygulamaları. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 18, 1-17.
• Kennedy, T. J., ve Odell, M. R. L. (2014). Engaging students in STEM education. Science Education International, 25(3), 246-258. Erişim adresi: http://www.icaseonline.net/seiweb
• Keser, O. F. ve Akdeniz A. R. (2003). Bütünleştirmeci öğrenme ortamlarında öğretim etkinliklerinin planlanması ve değerlendirilmesi. XII. Eğitim Bilimleri Kongresi. Marmara Üniversitesi, İstanbul.
• Kurt, M. (2019). STEM uygulamalarının 6. sınıf öğrencilerinin akademik başarılarına, problem çözme becerilerine ve STEM’e karşı tutumlarına etkisi üzerine bir araştırma. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Gazi Üniversitesi, Ankara.
• Lederman, N. G. & Lederman, J. S. (2013). Is it STEM or “S & M” that we truly love? Journal of Science Teacher Education, 24, 1237-1240.
• Lewis A., & Smith D. (1993). Teaching for high order thinking .Theory into Practice, 32, (3), 131-137.
• Lie, R., Guzey, S. S., & Moore, T. J. (2019). Implementing engineering in diverse upper elementary and middle school science classrooms: student learning and attitudes. Journal of Science Education and Technology, 28(2), 104-117.
• Lou, S. J., Shih, R. C., Ray Diez, C., & Tseng, K. H. (2011). The impact of problem-based learning strategies on STEM knowledge integration and attitudes: an exploratory study among female Taiwanese senior high school students. International Journal of Technology and Design Education, 21(2), 195–215.
• Martin, D. J. (2006). Elemantary Science Methods. A Constructivisit Approach. Thomson Higher Eduucation 10. Belmont: Davis Drive.
• Martín‐Páez, T., Aguilera, D., Perales‐Palacios, F. J. and 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. doi: 10.1002/sce.21522
• Milli Eğitim Bakanlığı (2016). STEM eğitim raporu. Ankara: Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü.
• Moore, T. J., Johnson, C. C., Peters-Burton, E.E., & Guzey, S.S. (2016). The need for a STEM roadmap. InC.c., Johnson, E.e., Peters-Burton & T.J. Moore (Eds.), STEM Roadmap a Framework for ıntegrated STEM education (pp. 3-12). New York: Routledge.
• Morrison, J. (2006). TIES STEM education mono graphseries, attributes of STEM education. Baltimore, MD: TIES.
• Nağaç, M. (2018). 6. Sınıf fen bilimleri dersi madde ve ısı ünitesinin öğretiminde fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FETEMM) eğitiminin öğrencilerin akademik başarısı ve problem çözme becerilerine etkisinin incelenmesi. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, Hatay.
• National Academy of Engineering [NAE] & National Research Council [NRC] (2009). Engineering in K-12 education: Understanding the status and improving the prospects. L. Katehiand M. Feder (Eds.). Washington, D.C.:The National Academies.
• National Academy of Engineering & National Research Council [NAE & NRC]. (2014). STEM integration in K-12 education: Status, prospects, and an agenda for research. Washington: NationalAcademies.
• 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), 201-227.
• Özçelik, A., & Akgündüz, D. (2018). Evaluation of gifted/talented students’ out-of-school STEM education. Trakya University Journal of Education Faculty, 8(2), 334-351.
• Parno, Yuliati, L., & Ni’Mah, B. Q. A. (2019). The influence of PBL-STEM on students’ problem solving skills in the topic of optical instruments, J. Phys. Conf. Ser.,1171(1), 0–8.
• Pekbay, C. (2017). Fen teknoloji mühendislik ve matematik etkinliklerinin ortaokul öğrencileri üzerindeki etkileri. Yayımlanmamış doktora tezi. Hacettepe Üniversitesi, Ankara.
• Rehmat, A. P. (2015) Engineering the path to higher-order thinking in elementary education: a problem-based learning approach for STEM integration. University of Nevada, Las Vegas.
• Ross, S. M., & Morrison, G. R. (2004) Experimental research methods, Handbook of research on educational communications and technology, 2, 1021-43.
• Saleh, A. H. (2016). A proposed unit in the light of STEM approach and its effect on developing attitudes toward (STEM) and problem-solving skills for primary students. International Interdisciplinary Journal of Education, 5(7), 186- 217.
• Selvi, M. & Yıldırım, B. (2018). STEM öğretme-öğrenme modelleri: 5E öğrenme modeli, proje tabanlı öğrenme yaklaşımı ve STEM SOS modeli. Çepni, S. (Ed.). Kuramdan uygulamaya STEM+A+E eğitimi. Üçüncü Baskı. Ankara. Pegem Yayıncılık,203-238.
• Serin, O., Serin Bulut, N., & Saygılı, G. (2010). İlköğretim düzeyindeki çocuklar için problem çözme envanteri'nin (ÇPÇE) geliştirilmesi. İlköğretim Online,9(2), 446-458.
• Snyder, L. G., & Snyder, M. J. (2008). Teaching critical thinking and problem solving skills. The Delta Pi Epsilon Journal, 50(2), 90-99.
• Şahin, A., Ayar, M. C. & Adıgüzel, T. (2014). STEM related after-school program activities and associated outcomes on student learning. Educational Sciences: TheoryandPractice, 14(1), 309–322.
• Tabachnick, B. G., & Fidell, L. S. (2013). Using multivariate statistics (sixth). Pearson, Boston.
• Topsakal, İ. (2018). Probleme dayalı STEM eğitiminin öğrencilerin öğrenme iklimlerine, eleştirel düşünme eğilimlerine ve problem çözme becerilerine ilişkin algılarına etkisinin araştırılması. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi, Erzincan.
• Tseng, K. H., Chang, C. C., Lou, S. J., & Chen, W. P. (2013). Attitudes toward sscience, technology, engineering and mathematics (STEM) in a project-based learning (PjBL) environment. International Journal of Technology and Design Education, 23(1), 87-102.
• Uçar, R. (2019). Argümantasyonla zenginleştirilmiş STEM etkinliklerinin 7. sınıf öğrencilerinin “güneş sistemi ve ötesi” ünitesindeki akademik başarılarına, astronomiye yönelik tutumlarına, eleştirel düşünme eğilimlerine ve STEM kariyer ilgilerine etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Aydın Adanan Menderes Üniversitesi, Aydın.
• Uğraş, 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
• Wai, J., Lubinski, D. ve Benbow, C.P. (2010). Accomplishment in science, technology, engineering, and mathematics (STEM) and its relation to STEM Educational Dose: a 25-year longitudinal study. Journal of Educational Psychology, 102(4), 860-871.
• Wosu, S. N. (2013). Impact of academic performance improvement (API) skills on math and science achievement gains. The paper presented at American Society for Engineering Education Annual Conference & Exposition, Atlanta.
• Yamak, H., Bulut, N. & Dündar, S. (2014). 5. Sınıf öğrencilerinin bilimsel süreç becerileri ile fene karşı tutumlarına FeTeMM etkinliklerinin etkisi. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(2), 249-265.
• Yıldırım, B. (2018). Bağlam temelli öğrenmeye uygun olarak hazırlanmış STEM uygulamalarının etkilerinin incelenmesi. Atatürk Üniversitesi Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi Dergisi, 36, 1-20.
• Yıldırım, B. (2021). Teoriden pratiğe STEM eğitimi uygulama kitabı. (3. Basım). Ankara: Nobel Yayıncılık. 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), 28-40.
• Yıldırım, B. & Selvi, M. (2015). Adaptation of STEM attitude scale to Turkish. Turkish Studies - International Periodical for the Languages, Literature and History of Turkish or Turkic,10(3), 1107-1120.
• Yıldırım, B., & Selvi, M. (2016). Examination of the effects of STEM education integrated as a part of science, technology, society and environment courses. Journal of Human Sciences, 13(3), 3684-3695.
• Yıldırım, B., & Selvi, M. (2017). An experimental research on effects of STEM applications and mastery learning. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 13(2), 183-210.
• Yıldırım, B., & Selvi, M. (2018). Ortaokul öğrencilerinin STEM uygulamalarına yönelik görüşlerinin incelenmesi. Anemon Muş Alparslan Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 6(STEMES’18), 47-54.