Tasarım Temelli FeTeMM Etkinliklerinin Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının Bilimsel Süreç Becerilerine, Tutumlarına ve Bilgilerine Etkisinin İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynakları konusunda geliştirilen tasarım temelli FeTeMM (Fen, Teknoloji, Matematik ve Mühendislik) etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının bilimsel süreç becerilerinin gelişimine, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik tutumlarına ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik bilgi düzeylerine etkisi incelenmiştir. Çalışmanın katılımcılarını, 2017-2018 bahar yarı yılında bir devlet üniversitesinde fen bilgisi öğretmenliği bölümünde öğrenim görmekte olan ve Fen Öğretimi ve Laboratuvar Uygulamaları II dersini alan 3. sınıf 25 öğretmen adayı oluşturmaktadır. Çalışma, 13 haftalık uygulama sürecini kapsamaktadır. Ön-test son-test tek gruplu deneysel desen olarak tasarlanan çalışmada veriler, Bilimsel Süreç Becerileri testi, Yenilenebilir Enerji Kaynaklarına Yönelik Tutum Ölçeği ve Yenilenebilir Enerji Kaynaklarına Yönelik Görüş formu kullanılarak toplanmıştır. Geliştirilen tasarım temelli FeTeMM etkinliklerinin öğretmen adaylarının bilimsel süreç becerilerini geliştirdiği tespit edilirken, tutum puanlarını arttırdığı ancak bu artışın anlamlı bir değişikliğe sebep olamadığı belirlenmiştir. Ayrıca uygulanan etkinliklerin öğretmen adaylarının yenilebilir enerji kaynaklarına yönelik bilgilerini arttırdığı bulgusuna da ulaşılmıştır. Bu bulgulara dayanılarak tasarım temelli FeTeMM etkinliklerinin öğretmen eğitiminde kullanılmasına yönelik öneriler getirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Bilimsel Süreç Becerileri,Fen Bilgisi Öğretmen Adayları,FeTeMM,Tutum,Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Investigating the Effectiveness of Design-Based STEM Activities on Pre-service Science Teachers’ Science Process Skills Attitudes and Knowledge

Abstract

In this study, the effectiveness design-based renewable energy sources STEM (Science, Technology Engineering and Mathematics) activities on pre-service science teachers’ science process skills, attitudes towards renewable energy sources and their knowledge with respect to renewable energy sources were investigated. The one group pretest-posttest design was used. 25 third grade pre-service science teachers enrolling in a public university participated in the study. The study lasted for 13 weeks. The data were collected in Science Teaching Laboratory Practices II course which was offered in 2017-2018 spring semester. The data were collected by using Science Process Skills Test, Attitudes towards renewable energy sources questionnaire and opinions about renewable energy sources form. The results showed that design-based STEM activities in renewable energy sources improved pre-service science teachers’ science process skills. Even there was a small increase in the pre-service science teachers’ attitude scores, there was no significant difference in their attitude scores after implementation. Moreover, STEM activities increased pre-service science teachers’ knowledge with respect to renewable energy sources. Implications for implementation process were proposed.

Keywords

• Attitude,Pre-service science teachers,Renewable energy sources,STEM,Science process skills

References

1. Adams, A. E., Miller, B. G., Saul, M., &Pegg, J. (2014). Supporting elementary pre-service teachers to teach STEM through place-based teaching and learning experiences. Electronic Journal of Science Education, 18(5), 1-22.
2. Ajzen, I. (2001). Nature and operation of attitudes. Annual Review of Psychology, 52, 27–58.
3. Akaygün, S., & Aslan-Tutak, F. (2016). STEM images revealing STEM conceptions of pre-service chemistry and mathematics teachers. International Journal of Education in Mathematics, Science and Technology, 4(1), 56-71.
4. Akçöltekin, A., & Doğan, S. (2013). Sınıf öğretmenlerinin yenilenebilir enerji hakkındaki tutumlarının belirlenmesi. International Journal of Social Science, 6(1), 143-153.
5. Aslan-Tutak, F., Akaygün, S., & Tezsezen, S. (2017). İşbirlikli FeTeMM (Fen, Teknoloji, Mühendislik, Matematik) eğitimi uygulaması: Kimya ve matematik öğretmen adaylarının FeTeMM farkındalıklarının incelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 32(4), 794-816.
6. Aydoğdu, B. (2006). İlköğretim fen ve teknoloji dersinde bilimsel süreç becerilerini etkileyen değişkenlerin belirlenmesi. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir.
7. Aydoğdu, B., & Buldur, S. (2013). Sınıf öğretmeni adaylarının bilimsel süreç becerilerinin bazı değişkenler açısından incelenmesi. Kuramsal Eğitimbilim Dergisi, 6(4), 520-534.
8. Aydoğdu, B., Buldur, S., & Kartal, S. (2013). The effect of open-ended science experiments based on scenarios on the science process skills of the pre-service teachers. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 93, 1162-1168.

9. Aygen, M. B. (2018). Fen bilgisi öğretmen adaylarının bütünleşik öğretmenlik bilgilerinin desteklenmesine yönelik STEM uygulamaları. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ.
10. Baran, E., Canbazoğlu-Bilici, S., & Mesutoğlu, C. (2015). Fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FeTeMM) spotu geliştirme etkinliği. Araştırma Temelli Etkinlik Dergisi, 5(2), 60-69.
11. Benzer, E., Karadeniz Bayrak, B., Eren, C. D., & Gürdal, A. (2014). Öğretmen adaylarının enerji ve enerji kaynaklarıyla ilgili bilgi ve görüşleri. International Online Journal of Educational Sciences, 6(1), 243-257.
12. Bilen, K., Özel, M., & Sürücü, A. (2013). Fen bilgisi öğretmen adaylarının yenilenebilir enerjiye yönelik tutumları. Dumlupınar Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 36, 101-112.
13. Blackley, S., & Howell, J. (2015). A STEM narrative: 15 years in the making, Australian Journal of Teacher Education, 40(7), 102-112.
14. Bozkurt Altan, E., Yamak, H., & Buluş Kırıkkaya, E. (2016). Hizmet öncesi öğretmen eğitiminde FETEMM eğitimi uygulamaları: Tasarım temelli fen eğitimi, Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(2), 212–232.
15. Bozkurt Altan, E., Yamak, H., Buluş Kırıkkaya, E., & Kavak, N. (2018). The effect of design based learning on pre-service science teachers’ decision making skills. Universal Journal of Educational Research, 6(12), 2888-2906.
16. Brophy, S., Klein, S., Portsmore, M., & Rogers, C. (2008). Advancing engineering education in P-12 classrooms. Journal of Engineering Education, 97, 369–387.
17. Bybee, R. W. (2010). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and Engineering Teacher, 70(1), 30-35.
18. Cebesoy, Ü, B., & Karışan, D. (2017). Fen bilgisi öğretmen adaylarının yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik bilgilerinin, tutumlarının ve bu kaynakların öğretimi konusundaki öz-yeterlik algılarının incelenmesi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 14(1), 1377-1415.
19. Charleston, L., & Leon, R. (2016). Constructing self-efficacy in STEM graduate education. Journal for Multicultural Education, 10(2), 152-66.
20. Coffey, J., & Alberts, B. (2013). Improving education standards. Science, 339(6119), 489.
21. Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sciences (2nd ed.). New York, NY: Lawrance Erlbaum Associates.
22. Cunningham, C. M., & Lachapelle, C. P. (2014). Designing engineering experiences to engage all students. In S Purzer, J Strobel, & M Cardella (Eds.), Engineering in pre-college settings: Synthesizing research, policy, and practices (pp. 117–142). Lafayette, IN: Purdue University Press.
23. Çelikler, D., & Kara, F. (2011, April). İlköğretim matematik ve sosyal bilgiler öğretmen adaylarının yenilenebilir enerji konusundaki farkındalıkları. Paper presented at 2nd International Conference on New Trends in Education and Their Implications, Antalya, Turkey. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/327668126_Ilkogretim_matematik_ve_sosyal_bilgiler_ogretmen_adaylarinin_yenilenebilir_enerji_konusundaki_farkindaliklari_Pre-service_elementary_mathematics_and_social_science_teacher%27s_awareness_about_renewable_
24. Çevik, M. (2018). Impacts of the project based (PBL) science, technology, engineering and mathematics (STEM) education on academic achievement and career interests of vocational high school students. Pegem Eğitim ve Öğretim Dergisi, 8(2), 281-306.
25. Duygu, E. (2018). Simülasyon tabanlı sorgulayıcı öğrenme ortamında FeTeMM eğitiminin bilimsel süreç becerileri ve FeTeMM farkındalıklarına etkisi. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Kırıkkale Üniversitesi, Kırıkkale.
26. English, L. D., Hudson, P. B., & Dawes, L. (2012). Engineering design processes in seventh-grade classrooms: bridging the engineering education gap. European Journal of Engineering Education, 37(5), 436-447.
27. Ensari, Ö. (2017). Öğretmen adaylarının FeTeMM eğitimi ve FeTeMM etkinlikleri hakkındaki görüşleri. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Van.
28. Fortus, D., Krajcik, J. S., Dershimer, R. C., Marx, R. W., & Mamlok-Naaman, R., (2005). Design-based science and real-world problem-solving, International Journal of Science Education, 27(7), 855-879.
29. Fraenkel, J. R., Wallen, N. E., & Hyun, H. (2012). How to design and evaluate research in education (8th ed.). New York: McGrawHill.
30. Genç, M. (2019). Öğretmen adaylarının yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik tutumlarının belirlenmesi. Manas Sosyal Araştırmalar Dergisi, 8(Ek Sayı 1), 829-839.
31. Goovaerts, L., Struyven, K., De Cock, M., & Dehaene, W. (2017, August). Process evaluation for integrated STEM. Paper presented at the European Science Education Research Association (ESERA) Conference, Dublin, Ireland. Retrieved from http://keynote.conference-services.net/resources/444/5233/pdf/ESERA2017_0564_paper.pdf
32. Gökbayrak, S., & Karışan, D. (2017a). STEM etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının bilimsel süreç becerilerine etkisi. Batı Anadolu Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(2), 63-84.
33. Gökbayrak, S., & Karışan, D. (2017b). Altıncı sınıf öğrencilerinin FeTeMM temelli etkinlikler hakkındaki görüşlerinin incelenmesi. Alan Eğitimi Araştırmaları Dergisi, 3(1), 25-40.
34. Guzey, S. S., Harwell, M., & Moore, T. (2014). Development of an instrument to assess attitudes toward science, technology, engineering, and mathematics (STEM). School Science and Mathematics, 114(6), 271-279.
35. Hacıoğlu, Y., Yamak, H., & Kavak, N. (2017). The opinions of prospective science teachers regarding STEM education: The engineering design based science education. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 37(2), 649-684.
36. Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C., Hammer, D., & Carberry, A. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses. Retrieved fom https://www.researchgate.net/publication/267233181_Infusing_Engineering_Design_into_High_School_STEM_Courses
37. Karakaya Cirit, D. (2017). Fen bilgisi öğretmen adaylarının yenilenebilir enerji kaynaklarına ilişkin bilgileri. Turkish Journal of Educational Studies, 4(3), 21-43.
38. Koroneos, C., Spachos, T., & Moussiopoulos, N. (2003). Energy analysis of renewable energy sources. Renewable Energy, 28(2), 295-310.
39. Liarakou, G., Gavrilakis, C., & Flouri, E. (2009). Secondary school teachers’ knowledge and attitudes towards renewable energy sources. Journal of Science Education and Technology, 18(2), 120-129.
40. Marginson, S., Tytler, R., Freeman, B., & Roberts, K. (2013). STEM: Country comparisons: international comparisons of science, technology, engineering and mathematics (STEM) education: Final report. Australian Council of Learned Academies, Melbourne, Vic. Retrieved from https://acola.org.au/wp/PDF/SAF02Consultants/SAF02_STEM_%20FINAL.pdf
41. Marulcu, İ., & Höbek, K. M. (2014). Teaching alternate energy sources to 8th grades students by engineering design method. Middle Eastern & African Journal of Educational Research (MAJER), 9, 41-58.
42. McDonald, C.V. (2016). STEM Education: A Review of the Contribution of the Disciplines of Science, Technology, Engineering and Mathematics. Science Education International, 27(4), 530-569.
43. Miles, M. B., & Huberman, A. M. (1994). Qualitative data analysis: An expanded sourcebook (2nd ed.). Sage Publications, California.
44. Milli Eğitim Bakanlığı [MEB] (2016). STEM eğitimi raporu. Retrieved from https://yegitek.meb.gov.tr/STEM_Egitimi_Raporu.pdf
45. Milli Eğitim Bakanlığı [MEB] (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı (İlkokul ve ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). Retrieved from http://mufredat.meb.gov.tr/ProgramDetay.aspx?PID=325
46. Moore, T. J., Glancy, A. W., Tank, K. M., Kersten, J. A., Smith, K. A., & Stohlmann, M. S. (2014). A framework for quality K-12 engineering education: Research and development. Journal of Pre-college Engineering Education Research (J-PEER), 4(1), 1-13.
47. Moore, T. J., Stohlmann, M. S., Wang, H.-H., Tank, K. M., Glancy, A. W., & Roehrig, G. H. (2014). Implementation and integration of engineering in K–12 STEM education. In, S. Purzer, J. Strobel, & M. Cardella (Eds.), Engineering in precollege settings: Research into practice (pp. 35–60). West Lafayette, IN: Purdue University Press.
48. National Research Council [NRC] (2012). A Framework for k-12 science education: practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington DC: The National Academic Press.
49. National Research Council [NRC] (2014). STEM integration in K-12 education: Status, prospects, and an agenda for research engineering. Washington, DC: The National Academies Press.
50. Organisation for Economic Co-operation and Development [OECD] (2005). The definition and selection of key competencies: Executive summary . Paris: OECD. Retreieved from http://www.oecd.org/pisa/35070367.pdf
51. Özmen, H., & Karamustafaoğlu, O. (2006). Environmental consciousness and education relationship: Determination of how environment-based concepts are placed in Turkish science curricula. Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching, 7(2), 1-17.
52. Pallant, J. (2010). SPSS survival manual: A step by step guide to data analysis using SPSS. (3rd ed.). Berkshire: McGraw-Hill International.
53. Partnership for 21st Century Skills. (2012). Framework for 21st century learning. Retrieved from http://www.p21.org/documents/P21_Framework.pdf
54. Ramey-Gassert, L., Shroyer, M. G., & Staver, J. R. (1996). A qualitative study of factors influencing science teaching self-efficacy of elementary level teachers. Science Education, 80(3), 283 – 315.
55. Ríordáin, M. N., Johnston, J., & Walshe, G. (2016). Making mathematics and science integration happen: Key aspects of practice. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 47(2), 233-255.
56. Ross, J., Beazley, L., & Collin, S. (2011). Productive partnerships: Advancing STEM education in Western Australian schools The Science Committee of the Western Australian Technology and Industry Advisory Council (TIAC). Perth, Australia. Retrieved from http://www.tiac.wa.gov.au/files/tiac-current-publications/science-education-committee-first-research-report.aspx
57. Ross, J., Peterman, K., Daugherty, J., & Custer, R. (2018). An engineering ınnovation tool: Providing science educators a picture of engineering in their classroom. Journal of STEM Education, 19(2), 13-18.
58. Sanders, M. (2009). STEM, STEM Education, STEMmania. The Technology Teacher, December/January, 20-26.
59. Saraç, E., & Bedir, H. (2014). Sınıf öğretmenlerinin yenilenebilir enerji kaynakları ile ilgili algılamaları üzerine nitel bir çalışma. Kara Harp Okulu (KHO) Bilim Dergisi, 24(1), 19-45.
60. Satman, A. (2007, Ekim). Türkiye’nin enerji vizyonu. VIII. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresinde sunulmuş bildiri, İzmir, Türkiye. Retrieved from http://www1.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/8188c7e9965c217_ek.pdf
61. Sawilowsky, S. S. (2009). New effect size rules of thumb. Journal of Modern Applied Statistical Methods, 8(2), 597-599.
62. Spiropoulou, D., Antonakaki, T., Kontaxaki, S., & Bouras, S. (2007). Primary teachers’ literacy and attitudes on education for sustainable development. Journal of Science Education and Technology, 16(5), 443-450.
63. Şahin, A., Ayar, M. C., & Adıgüzel, T. (2014). Fen, teknoloji, mühendislik ve matematik içerikli okul sonrası etkinlikler ve öğrenciler üzerindeki etkileri. Kuram ve Uygulamada Eğitim Bilimleri, 14(1), 1-26.
64. Türk Sanayicileri ve İşadamları Derneği [TÜSİAD] (2014). 2023’e doğru Türkiye’de STEM gereksinimi. Rerieved from https://www.tusiadstem.org/images/raporlar/2017/STEM-Raporu-V7.pdf
65. van Aalderen‐Smeets, S. I., van der Molen, J. H. W., & Asma, L. J. F. (2012). Primary teachers' attitudes toward science: A new theoretical framework. Science Education, 96(1), 158-182.
66. Venville, G., Rennie, L., & Wallace, J. (2004). Decision making and sources of knowledge: How students tackle integrated tasks in science, technology and mathematics. Research in Science Education, 34(2), 115-135.
67. 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.
68. Yenice, N., & Alpak Tunç, G. (2018). Fen bilgisi öğretmen adaylarının çevre sorunlarına yönelik farkındalıkları ile yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik tutumlarının incelenmesi. Uludağ Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 31(1), 207-222.
69. Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2008). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (5. Basım). Ankara: Seckin Yayınevi.
70. Yıldırım, B., & Altun, Y. (2015). STEM eğitim ve mühendislik uygulamalarının fen bilgisi laboratuvar dersindeki etkilerinin incelenmesi. El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, 2(2), 28-40.
71. Zyadin, A., Puhakka, A., Ahponen, P., & Pelkonen, P. (2014). Secondary school teachers' knowledge, perceptions, and attitudes toward renewable energy in Jordan. Renewable Energy, 62, 341-348.