Determining the Effectiveness of STEM-Based Activities in Science Classes for Individuals with Intellectual Disabilities

Abstract

This study aimed to determine the effectiveness of STEM-based instructional activities in teaching the topic of "light propagation and reflection" to students with mild intellectual disabilities. A single-subject research model was used in this study, specifically the multiple probe design across participants. The participants were three fifth-grade students diagnosed with intellectual disabilities who received supplementary education at a special education and rehabilitation center. The study's findings indicated that the STEM-based instructional activities were effective in teaching the topic of "light propagation and reflection" to students with mild intellectual disabilities. Furthermore, the participants were able to generalize the topics they learned to different individuals and maintained their performance on these topics at 1, 3, and 5 weeks following the completion of instruction. The social validity findings obtained after the STEM-based instructional activities also indicated that the students with mild intellectual disabilities had positive perceptions of the study.

Keywords

• Intellectual Disability
• STEM
• Science Teaching

Zihin Yetersizliği Olan Bireylere Fen Bilimleri Dersinde Uygulanan STEM Temelli Öğretim Etkinliklerinin Etkililiğinin Belirlenmesi

Abstract

Bu araştırmada hafif düzeyde zihin yetersizliği olan öğrencilerin “ışığın yayılması ve yansıması” konusunun ediniminde STEM yaklaşımıyla uygulanan öğretim etkinliklerinin etkililiğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Araştırmada tek denekli araştırma modellerinden katılımcılar arası yoklama evreli çoklu yoklama modeli kullanılmıştır. Araştırmanın katılımcıları, beşinci sınıfa devam eden ve özel eğitim ve rehabilitasyon merkezinde destek eğitim alan zihin yetersizliği tanısı olan üç öğrencidir. Araştırmadan elde edilen bulgular, STEM yaklaşımıyla uygulanan öğretim etkinliklerinin hafif düzeyde zihin yetersizliği olan öğrencilere “ışığın yayılması ve yansıması” konularının öğretiminde etkili olduğunu göstermiştir. Ayrıca katılımcılar edindikleri konuları farklı kişilere genelleyebilmiş ve öğretim tamamlandıktan 1, 3 ve 5 hafta sonra da edindikleri konulara ilişkin performanslarını sürdürmüşlerdir. Ayrıca STEM yaklaşımıyla uygulanan öğretim etkinlikleri sonrasında elde edilen sosyal geçerlik bulguları hafif düzeyde zihin yetersizliği olan öğrencilerin araştırmaya ilişkin görüşlerinin olumlu olduğunu gösterir niteliktedir.

Keywords

• Fen Öğretimi
• STEM
• Zihin Yetersizliği

References

1. Alıcı, M. (2018). Probleme dayalı öğrenme ortamında STEM eğitiminin tutum, kariyer algı ve meslek ilgisine etkisi ve öğrenci görüşleri [Yüksek lisans tezi, Kırıkkale Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
2. Asghar, A., Sladeczek, I. E., Mercier, J. & Beaudoin, E. (2017). Learning in Science, Technology, Engineering, and Mathematics: Supporting Students with Learning Disabilities. Canadian Psychology. 58(3), 238-249. https://doi.org/10.1037/cap0000111
3. Ayverdi, L. (2018). Özel yetenekli öğrencilerin fen eğitiminde teknoloji, mühendislik ve matematiğin kullanımı: FeTeMM yaklaşımı [Yüksek lisans tezi, Balıkesir Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
4. Ayverdi, L. ve Avcu, Y. E. (2023). Design and implementation of a STEM activity for the education of students with mild intellectual disabilities. İnformal Ortamlarda Araştırmalar Dergisi, 8(2), 134-158.
5. Balçın, M. D. ve Yıldırım, M. (2021). Kaynaştırma öğrencilerinin fen bilimleri dersi STEM çalışmalarının değerlendirilmesi. Ankara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Fakültesi Özel Eğitim Dergisi, 22(2), 307-341. https://doi.org/10.21565/ozelegitimdergisi.660695
6. Barış, N. ve Ecevit, T. (2019). Özel yetenekli öğrencilerin eğitiminde STEM uygulamaları. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 13(1), 217-233. https://doi.org/10.17522/balikesirnef.529898
7. Biçer, A. (2019). STEM yaklaşımına dayalı elektrik devre elemanları konusu öğretiminin 5. sınıf özel öğrenme güçlüğü olan öğrencilerin akademik başarılarına ve kalıcılığına etkisi [Yüksek lisans tezi, Aksaray Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
8. Brenneman, K., Lange, A. & Nayfeld, I. (2019). Integrating STEM into preschool education; designing a professional development model in diverse settings. Early Childhood Education Journal, 47(1), 15-28. https://doi.org/10.1007/s10643-018-0912-z

9. Bülbül, M. Ş. & Sözbilir, M. (2017). Engelsiz STEM Eğitimi. S. Çepni (Ed.), Kuramdan Uygulamaya STEM+E+A Eğitimi (s. 511-537). Pegem Akademi.
10. Ceylan, Ö., Ermiş, G. ve Yıldız, G. (Kasım, 2018). Özel Yetenekli Öğrencilerin Bilim, Teknoloji, Mühendislik, Matematik (STEM) Eğitimine Yönelik Tutumları. [Bildiri sunumu]. International Conference on Gifted and Talented Education-IGATE'18’, Malatya, Türkiye.
11. Das, B. & Pal, J. (2024, February). Exploring the Challenges and Opportunities of Making STEM More Accessible to Specially-Abled Persons Using Assistive Technology. [Paper presentation]. In NIELIT's International Conference on Communication, Electronics and Digital Technologies. Singapore.
12. Davis, K. E. B. (2014). The need for STEM education in special education curriculum and instruction. STEM Education: Strategies for teaching learners with special needs, 1–20.
13. Dereli, E. (2021). Robotik kodlama, STEM ve teknoloji eğitiminin teknolojik liderlik açısından orta kademedeki öğrenciler üzerinde etkileri: Muş ili örneği [Yüksek lisans tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
14. Doğan, M. (2020). STEM yaklaşımıyla hazırlanan etkinliklerin okul öncesi dönemdeki çocukların matematiksel kavram gelişimine etkisi [Yüksek lisans tezi, Hasan Kalyoncu Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
15. Duran, M. ve Sendag, S. (2012). A Preliminary investigation into critical thinking skills of urban high school students: Role of an IT/STEM Program. Creative Education, 3(2), 241-250. http://dx.doi.org/10.4236/ce.2012.32038
16. Ekici, F. (2022). Fen bilgisi öğretmen adaylarının stem farkındalıkları, stem görüşleri ve stem odaklı argümantasyon becerilerinin incelenmesi [Yüksek lisans tezi, Necmettin Erbakan Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
17. Erbaş, D. (2012). Güvenirlik. E. Tekin-İftar (Ed.), Eğitim ve davranış bilimlerinde tek denekli araştırmalar içinde (ss. 109–128). Türk Psikologlar Derneği Yayınları.
18. Fajrina, S., Lufri, L. & Ahda, Y. (2020). Science, technology, engineering, and mathematics (STEM) as a learning approach to improve 21st century skills: a review. International Journal of Online & Biomedical Engineering, 16(7), 95-104.
19. Green, S. L. (2014). STEM education: Strategies for teaching learners with special needs. Nova Science Publishers, Incorporated.
20. Gupta, S. K. (2016). Use of assistive technology to empower persons with intellectual disabilities. In Handbook of Research on Diagnosing, Treating, and Managing Intellectual Disabilities (pp. 331–345). IGI Global.
21. Günay, A., & Haliloğlu, E. Y. (2023). The importance of stem fields in higher education in a post-pandemic world. In Advancing stem education and innovation in a time of distance learning (pp. 253-264). IGI Global.
22. Igier, S. & Pennequin, V. (2021). Links of socio-emotional context on performance in categorization task of adults with moderate to severe intellectual disabilities. Advances in Mental Health and Intellectual Disabilities, 15(2/3), 55-65. https://doi.org/10.1108/AMHID-10-2020-0026
23. Irak, M. (2019). 5. sınıf fen bilimleri dersi ışığın yayılması ünitesine yönelik STEM uygulamalarının akademik başarı ve STEM'e karşı tutum üzerine etkisinin incelenmesi [Yüksek lisans tezi, Kocaeli Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
24. Jamil, F. M., Linder, S. M. & Stegelin, D.A. (2018). Early childhood teacher beliefs about STEAM education after a professional development conference. Early Childhood Education Journal, 46, 409–417. https://doi.org/10.1007/s10643-017-0875-5
25. Jindal, P., Singh, A. & Aggarwal, R. (2023). STEM: A multi-disciplinary approach to integrate pedagogies, inculcate innovations and connections. Nova Science Publishers
26. Kanlı, E., & Özyaprak, M. (2015). Stem education for gifted and talented students in Turkey. Journal of Gifted Education Research, 3(2), 1-10.
27. Karasu, S. (2019). Özel eğitim öğrencilerine fen bilimleri dersinde duyu organları konusunun 5E yöntemi ile sunulmasının etkililiği [Yüksek lisans tezi, Necmettin Erbakan Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
28. Kaya, F., Kasap, C., Karabulut, H. A., & Uçar, A. S. (2024). Özel eğitim öğretmenlerinin yardımcı teknoloji kullanmaya ilişkin deneyimleri. Yaşadıkça Eğitim, 38(2), 354-371. https://doi.org/10.33308/26674874.2024382618
29. Kırcaali-İftar, G., & Tekin, E. (1997). Tek denekli araştırma yöntemleri. Türk Psikologlar Derneği.
30. Kışoğlu, M., Yalçın, G. ve Doğru, A. (2024). Hafif zihinsel yetersizliği olan öğrencilere fen etkinliği örneği: Deprem. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 12(1), 78-98. https://doi.org/10.56423/fbod.1410881
31. Kolne, K. & Lindsay, S. (2020). A systematic review of programs and interventions for increasing the interest and participation of children and youth with disabilities in STEM education or careers. Journal of Occupational Science, 27(4), 525–546. https://doi.org/10.1080/14427591.2019.1692692
32. Le, V. N. P., Nguyen, L. T. & Tran, T. A. (2024). Barriers to students' access to stem education in the education system in Vietnam. 9th International STEM Education Conference. https://doi.org/10.1109/iSTEM-Ed62750.2024.10663144
33. Mahmood, P., Ruffing, J., Ilozumba, O. & Ebuenyi, I. D. (2024). Bridging the gap: challenges and opportunities of assistive technology loan library systems for individuals with intellectual disabilities in the United States. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology, 1–10. https://doi.org/10.1080/17483107.2024.2400997
34. Metpattarahiran, C. (2021). STEM education for developing undergraduates’ 21st century skills. Journal of Multidisciplinary in Social Sciences, 17(3), 82-87.
35. Özçelik, A. ve Akgündüz, D. (2018). Üstün/özel yetenekli öğrencilerle yapılan okul dışı STEM eğitiminin değerlendirilmesi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 8(2), 334-351. https://doi.org/10.24315/trkefd.331579
36. Ribenfors, F. & Blood, L. (2023). To report or not to report: the ethical complexity facing researchers when responding to disclosures of harm or illegal activities during fieldwork with adults with intellectual disabilities. Ethics and Social Welfare, 17(2), 175-190. https://doi.org/10.1080/17496535.2022.2149831
37. Sanders, M. (2009). STEM, STEM Education, STEMmania. The Technology Teacher, 68(4), 20–26.
38. Selisne, M., Sari, Y. S. & Ramli, R. (2019, April). Role of learning module in STEM approach to achieve competence in physics learning. In Journal of Physics: Conference Series, 1185(1), 012100. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1185/1/012100
39. So, W. W. M., He, Q., Chen, Y., Li, W. C., Cheng, I. N. Y. & Lee, T. T. H. (2022). Engaging students with intellectual disability in science, technology, engineering, and mathematics learning. Science Education International, 33(1), 25-37. https://doi.org/10.33828/sei.v33.i1.3
40. So, W. W. M., He, Q., Cheng, I. N. Y., Lee, T. T. H. & Li, W. C. (2021). Teachers’ professional development with peer coaching to support students with intellectual disabilities in STEM learning. Educational Technology & Society, 24(4), 86-98.
41. So, W. W. M., Li, J. & He, Q. (2019). Teacher professional development for STEM education: Adaptations for students with intellectual disabilities. Asia-Pacific STEM Teaching Practices: From Theoretical Frameworks to Practices, 83-102. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0768-7_6
42. Sorby, S., Stark, S. & Carnahan, C. (2022, August). Developing the spatial skills of neurodiverse students. In 2022 ASEE Annual Conference & Exposition.
43. Steere, D. E., Pancsofar, E. L., Powell, T. H. & Butterworth Jr, J. (1989). Enhancing instruction through general case programming. Teaching Exceptional Children, 22(1), 22–24. https://doi.org/10.1177/004005998902200105
44. Sukarman, S. S. & Retnawati, H. (2022). Teachers’ barriers in implementing integrated STEM education: A literature review. AIP Conference Proceedings, 2575(1), 050026. https://doi.org/10.1063/5.0108059
45. Tekin-İftar, E. (2012). Çoklu yoklama modelleri. E. Tekin-İftar (Ed.), Eğitim ve davranış bilimlerinde tek-denekli araştırmalar (1. Basım). Türk Psikologlar Derneği Yayınları, No: 38.
46. Tofel-Grehl, C., Feldon, D. F. & Callahan, C. M. (2018). Impacts of learning standards and testing on gifted learners in STEM schools: A multilevel analytic induction. Roeper Review, 40(2), 130-138. https://doi.org/10.1080/02783193.2018.1434714
47. Toker-Gökçe, A. ve Yıldırım, D. (2019). Öğretmenlerin STEM eğitiminde yaşadığı sorunlar ve çözümleri. 14. Uluslararası Eğitim Yönetimi Kongresi Tam Metin Bildiri Kitabı, 45-50.
48. Tosun, İ. E. (2019). Özel eğitime gereksinim duyan bireylere yönelik bilgisayar destekli STEM eğitiminin etkileri [Yüksek lisans tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi]. Ulusal Tez Merkezi.
49. Uğraş, M. (2024). Determination of the effects of problem-based STEM activities on certain variables and the views of the students. International Online Journal of Educational Sciences, 11(1), 1-22. http://dx.doi.org/10.15345/iojes.2019.01.001
50. Wei, X., Yu, J.W., Shattuck, P. & Blackorby, J. (2017). High school math and science preparation and postsecondary stem participation for students with an autism spectrum disorder. Focus on Autism and Other Developmental Disabilities, 32(2), 83–92. https://doi.org/10.1177/1088357615588489
51. Wells, R. & Kommers, S. (2022). Graduate and professional education for students with disabilities: Examining access to STEM, legal, and health fields in the United States. International Journal of Disability, Development and Education, 69(2), 672-686. https://doi.org/10.1080/1034912X.2020.1726299
52. Xie, J., Basham, J. D. & Bensel, A. (2020). Integrating research-based practices and mobile technology to support students with executive functioning challenges in post-secondary STEM. International Journal of Mobile Learning and Organisation, 14(2), 184–202. https://doi.org/10.1504/IJMLO.2020.106172
53. Xie, Y., Fang, M. & Shauman, K. (2015). STEM education. Annual Review of Sociology, 41(1), 331–357. https://doi.org/10.1146/annurev-soc-071312-145659
54. Yıldırım, B. ve Altun, Y. (2015). STEM eğitim ve mühendislik uygulamalarının fen bilgisi laboratuvar dersindeki etkilerinin incelenmesi. El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 2(2), 28-40.
55. Zgonec, S. & Bogataj, D. (2022). Assistive technologies supporting the independence of elderly adults with intellectual disability: Literature review and research agenda. IFAC-PapersOnLine, 55(39), 129-134. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.12.023