Examination of the Effect of STEM Activities on Pre-Service Teachers' Integrative STEM Teaching Intention, Awareness and Attitudes

Abstract

The purpose of this research is to examine the effects of Science, Technology, Engineering, Mathematics (STEM) activities on pre-service teachers' integrative STEM teaching intention, awareness and attitudes. In the 2019-2020 academic year, the study group consists of the third grade 34 pre-service teachers studying in the Science Education Department and the Elementary Mathematics Education Department. As the research method, embedded mixed design was used. The quantitative part of the mixed design consists of the one-group pretest-posttest design, and the qualitative part is the case study. “Integrative STEM Teaching Intention Questionnaire”, “STEM Awareness Scale”, “STEM Attitude Scale” and the opinion form created by the researchers were applied. Considering STEM disciplines with problem-based learning on a 14-week period, pre-service teachers were encouraged to solve problems, and practical and theoretical explanations were provided about getting to know STEM better. As a result of the study, when the data obtained from all scales were examined, in the pretest-posttest comparison, besides significant increases in favor of the posttest, non-significant increases and decreases in some scores were observed. When looking at the qualitative data, it can be stated that although the existence of negative situations in STEM practices prevents a meaningful effect on the integration of disciplines, awareness and formation of positive attitudes, it can be stated that STEM education has a positive effect on the pre-service teachers, and also it has been gaining knowledge and arousing curiosity. Suggestions were made in line with the results obtained.

Keywords

• STEM activities
• Problem based learning
• Pre-service teachers

STEM Etkinliklerinin Öğretmen Adaylarının Entegre FeTeMM Öğretim Yönelimi, Farkındalık ve Tutumlarına Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Bu araştırmanın amacı, Science, Technology, Engineering, Mathematics (STEM) etkinliklerinin öğretmen adaylarının entegre Fen, Teknoloji, Mühendislik, Matematik (FeTeMM) öğretim yönelimi, farkındalık ve tutumlarına etkisinin incelenmesidir. 2019-2020 eğitim öğretim yılında Fen Bilgisi Eğitimi Ana Bilim Dalı ve İlköğretim Matematik Eğitimi Ana Bilim Dalı’nda öğrenim görmekte olan üçüncü sınıf düzeyindeki 34 öğretmen adayı çalışma grubunu oluşturmuştur. Araştırma yöntemi olarak karma yöntem çeşitlerinden iç-içe karma desen kullanılmıştır. Karma desenin nicel kısmını, tek grup ön test-son test deseni, nitel kısmını ise durum çalışması oluşturmaktadır. Verilerin toplanması için “Entegre FeTeMM (STEM) Öğretimi Yönelimleri Ölçeği”, “FeTeMM (STEM) Farkındalık Ölçeği”, “STEM Tutum Ölçeği” ve araştırmacılar tarafından oluşturulan görüş formu uygulanmıştır. 14 hafta boyunca probleme dayalı öğrenme ile STEM disiplinleri dikkate alınarak öğretmen adayları problem çözmeye teşvik edilmiş, STEM’i daha yakından tanımaları konusunda uygulamalı ve teorik olarak anlatımlar gerçekleştirilmiştir. Araştırmanın sonucunda tüm ölçeklerden elde edilen verilere bakıldığında ön test-son test karşılaştırmasında son test lehine anlamlı puan artışlarının yanı sıra anlamlı düzeyde olmayan artışlara ve bazı puanlarda düşüşlere rastlanılmıştır. Nitel verilere göz atıldığında karşılaşılan olumsuz durumların varlığı, STEM uygulamalarında disiplinlerin entegrasyonuna dikkat edilmesi, farkındalık kazanma ve olumlu tutumların oluşturulmasında anlamlı bir etki oluşmasına engel olsa da gerçekleştirilen probleme dayalı öğrenme ile STEM eğitiminin öğretmen adayları üzerine olumlu etkisinin olduğu, öğretmen adaylarında bilgi edinme ve merak uyandırma konusunda etkili olduğu ifade edilebilir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar doğrultusunda önerilerde bulunulmuştur.

Keywords

• STEM etkinlikleri
• Probleme dayalı öğrenme
• Öğretmen adayları

References

1. Aguilera, D., Lupiáñez, J. L., Vílchez-González, J. M., & Perales-Palacios, F. J. (2021). In Search of a Long-Awaited Consensus on Disciplinary Integration in STEM Education. Mathematics 2021, 9, 597. https://doi.org/10.3390/math9060597
2. Akdeniz, A. R. (2016). Problem çözme, bilimsel süreç ve proje yönteminin fen eğitiminde kullanımı. S. Çepni (Ed.). Fen ve teknoloji öğretimi (s.222-249). Ankara: Pegem Akademi.
3. Akgündüz, D., Aydeniz, M., Çakmakçı, G., Çavaş, B., Çorlu, M. S., Öner, T., & Özdemir, S. (2015). STEM eğitimi Türkiye raporu. İstanbul: Scala Basım.
4. Alanoğlu, M., & Atalan, B. D. (2021). Öğretmen Gözünden Covid-19 Süreci: Öğrencilerin Bağımsız Araştırma ve Öz-Düzenleme Becerilerine İlişkin Bir Durum Çalışması. Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi, (39), 1-13.
5. Alıcı, M. (2018). Probleme dayalı öğrenme ortamında STEM eğitiminin tutum, kariyer algı ve meslek ilgisine etkisi ve öğrenci görüşleri. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale.
6. Aydeniz, M., & Bilican, K. (2018). STEM eğitiminde global gelişmeler ve Türkiye için çıkarımlar. S. Çepni. (Ed.), Kuramdan uygulamaya STEM eğitimi (s.69-90). Ankara: Pegem Akademi.
7. Aysu, G. (2019). Probleme dayalı öğrenme tabanlı STEM uygulamalarının öğrencilerin akademik başarılarına ve öğrendikleri bilgilerin kalıcılığına etkisinin incelenmesi. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi) Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Niğde.
8. Azar, A. (2010). Ortaöğretim fen bilimleri ve matematik öğretmeni adaylarının öz yeterlilik inançları. ZKÜ Sosyal Bilimler Dergisi, 6(12), 235-252.

9. Balcı, A. (2020). Covid-19 özelinde salgınların eğitime etkileri. Uluslararası Liderlik Çalışmaları Dergisi: Kuram ve Uygulama, 3(3), 75-85.
10. Barakos, L., Lujan, V., & Strang, C. (2012). Science, technology, engineering, mathematics (STEM): Catalyzing change amid the confusion. Portsmouth, NH: RMC Research Corporation, Center on Instruction.
11. Benli-Özdemir, E. (2021). Views of science teachers about online stem practices during the COVID-19 period. International Journal of Curriculum and Instruction, 13(1), 854-869.
12. Bozkurt-Altan, E. (2018). Tasarım temelli fen eğitimi ve probleme dayalı STEM uygulamaları. S. Çepni (Ed.). Kuramdan uygulamaya STEM eğitimi (s.169-199). Ankara: Pegem Akademi.
13. Buyruk, B., & Korkmaz, Ö. (2016). FeTeMM farkındalık ölçeği (FFÖ): Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 13(2), 61–76.
14. Büyüköztürk, Ş., Kılıç-Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2018). Bilimsel araştırma yöntemleri (24. Baskı). Ankara: Pegem Akademi.
15. Chen, P. H. (2007). A study of STEM integrated teaching applied in the field of physics in junior high school (Unpublished master thesis). National Pingtung University of science and Technology, Taiwan.
16. Chung, J. C. C., & Chow, S. M. K. (2004). Promoting student learning through a studentcentered problem-based learning subject curriculum. Innovations in Education and Teaching International, 41(2), 157-168.
17. Creswell, J. W. (2014). Research design: Qualitative, quantitative and mixed methods approaches (4. Baskı). California: Sage Publications.
18. Çolakoğlu, M. H., & Gökben, A. G. (2017). Türkiye’de eğitim fakültelerinde FeTeMM (STEM) çalışmaları. İnformal Ortamlarda Araştırmalar Dergisi, 2(2), 46-69.
19. Demir, E., Saatçioğlu, Ö., & İmrol, F. (2016). Uluslararası dergilerde yayımlanan eğitim araştırmalarının normallik varsayımları açısından incelenmesi. Current Research in Education, 2(3), 130-148.
20. Duman, N. (2020). Üniversite öğrencilerinde COVID-19 korkusu ve belirsizliğe tahammülsüzlük. The Journal of Social Science, 4(8), 426-437.
21. Elcil, Ş., & Sözen-Şahiner, D. (2014). Uzaktan eğitimde iletişimsel engeller. Sosyal ve Beşeri Bilimler Dergisi, 6(1), 21-33.
22. Erden, S., & Yalçın, V. (2021). Probleme dayalı öğrenme yaklaşımına göre hazırlanan okul öncesi STEM etkinliklerinin çocukların problem çözme becerileri üzerindeki etkisinin incelenmesi. Trakya Eğitim Dergisi, 11(3), 1239-1250. Doi: 10.24315/tred.789922
23. 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. 120th ASEE Annual Conference & Exposition. Atlanta.
24. Güldemir, S., & Çınar, S. (2017). Fen bilimleri öğretmenleri ve ortaokul öğrencilerinin STEM etkinlikleri hakkındaki görüşleri. In ULEAD 2017 Annual Congress: ICRE (Vol. 280, p. 286).
25. Hacıömeroğlu, G., & Bulut, A. S. (2016). Entegre FeTeMM öğretimi yönelim ölçeği Türkçe formunun geçerlik ve güvenirlik çalışması. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 12(3), 654-669.
26. Honey, M., Pearson, G., & Schweingruber, H. (2014). STEM integration in k-12 education: Status, prospects and an agenda for research. National Academy of Engineering; National Research Council. Washington, DC: The National Academic Press.
27. Hung, W. (2009). The 9-step problem design process for problem based learning: Application of the 3C3R model. Educational Research Review, 4(2009), 118-141.
28. Hung, W., Jonassen, D. H., & Liu, R. (2008). Problem based learning. In J. M. Spector, J. G. van Merrienboer, M. D. Merrill, & M. Driscoll (Ed.)., Handbook of research on educational communications and technology. New York: Lawrence Erlbaum Associates.
29. Karisan, D., Macalalag, A., & Johnson, J. (2019). The Effect of Methods Course on Preservice Teachers' Awareness and Intentions of Teaching Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Subject. International Journal of Research in Education and Science, 5(1), 22-35.
30. LaForce, M., Noble, E., & Blackwell, C. (2017). Problem-based learning (PBL) and student interest in STEM careers: The roles of motivation and ability beliefs. Education Sciences, 7(4), 92. doi:10.3390/educsci7040092
31. Leas, H. D., Nelson, K. L., Grandgenett, N., Tapprich, W. E., & Cutucache, C. E. (2017). Fostering curiosity, inquiry, and scientific thinking in elementary school students: Impact of the NE STEM 4U intervention. Journal of Youth Development, 12(2), 103-120.
32. Lin, K. Y., & Williams, P. J. (2015). Taiwanese preservice teachers’ science, technology, engineering, and mathematics teaching intention. International Journal of Science and Mathematics Education, 14, 1021-1036.
33. Lou, S. J., Shih, E. C., Diez, C. R., & 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.
34. Margot, K. C., & T. Kettler (2019). "Teachers’ perception of STEM integration and education: a systematic literature review." International Journal of STEM education 6(1), 1-16.
35. Miles, M. B., & Huberman, A. M. (1994). An expanded sourcebook qualitative data analysis, 2. Press, London: SAGE Publications.
36. Newstetter, W. C. (2006). Fostering integrative problem solving in biomedical engineering: The PBL approach. Annals of Biomedical Engineering, 34(2), 217-225.
37. Özçakır-Sümen, Ö., & Çalışıcı, H. (2021). The effects of STEM activities applied in mathematics courses for elementary pre-service teachers in Turkey. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 1-25. https://doi.org/10.1080/0020739X.2021.1944679
38. Ramsay, J., & Sorrell, E. (2006). Problem-based learning: A novel approach to teaching safety, health and environmental courses. Journal of SH&E Research, 3(2), 2-8.
39. Rehmat, A. P. (2015). Engineering the Path to Higher-Order Thinking in Elementary Education: A ProblemBased Learning Approach for STEM Integration. UNLV Theses, Dissertations, Professional Papers, and Capstones. 2497. http://dx.doi.org/10.34917/7777325
40. Sanders, M. E. (2008). STEM, STEM education, stemmania. The Technology Teacher.
41. Sarı, U., Alıcı, M., & Şen, Ö. F. (2018). The effect of STEM instruction on attitude, career perception and career interest in a problem-based learning environment and student opinions. The Electronic Journal for Research in Science & Mathematics Education, 22(1), 1-21.
42. Shapiro, S. S., & Wilk, M. B. (1965). An analysis of variance test for normality (complete samples). Biometrika, 52(3-4), 591-611.
43. The World Bank Report Education (May, 2020). The COVID-19 Pandemic: Shocks to education and policy responses. Erişim adresi: https://openknowledge.worldbank.org/bitstream/handle/10986/33696/148198.pdf?sequence=4&isAllowed=y
44. Tsai, H. W. (2007). A study of STEM instructional model applied to science and technology in junior high school (Unpublished doctoral dissertation). National Pingtung University of science and Technology, Taiwan.
45. Ugras, M. (2019). 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. DOI: https://doi.org/10.15345/iojes.2019.01.001
46. Williams, J. (2011). STEM education: Proceed with caution. Design and Technology Education: An International Journal, 16(1), 26-35.
47. Yıldırım, B., & Selvi, M. (2015). Adaptation of STEM attitude scale to Turkish. Electronic Turkish Studies, 10(3), 1117-1130.
48. Yıldırım, A. & Şimşek, H. (2018). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Ankara: Seçkin Yayıncılık.
49. Yin, R. K. (2003). Case study research: Design and methods. Sage publications.