Evaluation of the Elementary School Teacher Candidates’ Engineering Design Based Science İnstruction Activities

Year 2018, Volume: 15 Issue: 1, 186 - 219, 29.11.2018

Ayşegül Kınık Topalsan

Abstract

Science and Engineering Applications was added
the science course curriculum so the number of subject areas was increased from
4 to 5.This field includes the strategies for delivering students to the level
of innovation and invention, looking at interdisciplinary perspective to the
problems, creation product using knowledge and skills, and how they can add
value to these products by integrating science with mathematics, technology and
engineering. Therefore, teachers who are expected to develop these skills and
teachers' teaching activities should be improved. In this study, it is aimed to
evaluate teaching activities developed and applied by classroom teacher
candidates on the basis of Engineering Design Process in the scope of Science
Teaching-II course of Istanbul Aydin University Faculty of Education and to
reveal the troubles that may be experienced at school. This study is specific
case study and based on document analysis. In this kind of research student
experience, effects of a school reform or qualifications of an education
program are examined. Special case studies can also be used to explain
cause-effect relationship or to provide information to decision-making in some
very complex cases. The sampling of the study is formed of 45 teacher
candidates studying in 3rd class of Istanbul Aydın University Faculty of
Educational Studies Classroom Teaching Department. Results were obtained by
evaluation of 45 activities developed by teacher candidates by researchers
according to determined examination criteria. In activities developed and tried
to make a product a low level performance detected in problem description and
intelligibility of described problem as the first and most important step.
Likewise, due
to‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎
problems and difficulties experienced in problem description step also
performance in generating creative solutions and to make prototype is also low.
Taking into account individual problems in engineering design based activities
developed and applied by teacher candidates and considering importance of
growing teacher candidates being informed about new methods and techniques it
is recommended to include engineering design based science teaching to teacher
education programs.

Keywords

Engineering Design Based Science Instruction, STEM Education, Primary Engineering Applications

Sınıf Öğretmenliği Öğretmen Adaylarının Geliştirdikleri Mühendislik Tasarım Temelli Fen Öğretim Etkinliklerinin Değerlendirilmesi

Abstract

Güncellenen Fen Bilimleri dersi öğretim programına,
Fen ve Mühendislik Uygulamaları konu alanı eklenerek konu alanı sayısı 4 ten 5
çıkarılmıştır. Bu alan, fen bilimlerinin matematik, teknoloji ve mühendislikle
bütünleştirilmesi sağlanarak, problemlere disiplinler arası bakış açısı
kazandırmasını, öğrencileri buluş ve inovasyon yapabilme seviyesine
ulaştırarak, edindikleri bilgi ve beceriler sayesinde ürün oluşturmalarını ve
bu ürünlere nasıl katma değer kazandırılabilecekleri konusunda ki genel stratejileri
kapsamaktadır. Bu becerileri geliştirmesi beklenen öğretmenlerin, FeTeMM
alanındaki becerileri geliştirilmeli ve öğrencileri etkin kılacak öğretim
etkinlikleri üretip uygulamaları sağlanmalıdır. Bu kapsamda, bu çalışmada İstanbul
Aydın Üniversitesi Eğitim Fakültesi Sınıf Öğretmenliği programında verilen Fen ve
Teknoloji Öğretimi-II dersi kapsamında, verilen eğitimler sonrasında, öğretmen
adaylarının Mühendislik Tasarım Süreci temel alınarak geliştirdikleri ve
yürütmeye çalıştıkları öğretim etkinliklerinin değerlendirilmesi ve
yaşanabilecek aksaklıkların ortaya çıkarılması amaçlanmıştır. Özel durum
yaklaşımı ile yürütülen çalışmada bulgular 2015-2016 eğitim-öğretim döneminin
bahar yarıyılında 45 öğretmen adayı ile yürütülmüştür. Bulgular öğretmen
adaylarının geliştirdiği ve ürün haline getirmeye çalıştığı 45 etkinliğin
araştırmacılar tarafından belirlenen inceleme kriterlerine göre
değerlendirilmesi ile elde edilmiştir. Geliştirilen ve ürün haline getirilmeye
çalışılan etkinliklerde, ilk ve en önemli basamak olan problem tanımlama ve
tanımlanan problemin anlaşılırlığı kısmında düşük nitelikte bir performans ile
karşılaşılmıştır. Aynı şekilde problem belirleme basamağında yaşanan sıkıntılar
nedeni ile yaratıcı çözüm üretme ve model haline getirme basamaklarında elde
edilen performans düşük niteliktedir. Öğretmen adaylarının geliştirerek
uygulamaya çalıştığı mühendislik tasarım

 temelli etkinliklerde, bireysel olarak
yaşadıkları sıkıntılar göz önüne alındığında, gelişmelerin uygulayıcısı olacak
öğretmen adaylarının yeni yöntem ve tekniklerden haberdar olarak yetiştirilmesi
ve öğretmen yetiştirme programlarına mühendislik tasarım temelli fen
öğretiminin dâhil edilmesi önerilmektedir.

Keywords

Tasarım Temelli Fen Eğitimi, FeTeMM Eğitimi, İlkokul ve Ortaokul Mühendislik Uygulamaları

References

• Arafah, M. M. (2011). But what does this have to do with science? Building the case for engineering in K-12. Master Thesis, Cleveland State University, United States.
• Barnett, M. Connolly, K. G., Jarvin, L., Marulcu, I.Rogers, C., Wendell, K. B. & Wright, C. G. (2008). Science through LEGO engineering design a people mover: simple machines. 10 Aralık 2015 tarihinde http://www.legoengineering.com/wpcontent/uploads/2013/05/Lecom_Complied_Packet_Machines_LowRes.pdf sayfasından erişilmiştir. Bleicher, R. E. (2006). Nurturing confidence in preservice elementary science teachers. Journal of Science Teacher Education, 17, 165–187. Bozkurt, E. (2014). Mühendislik tasarım temelli fen eğitiminin fen bilgisi öğretmen adaylarının karar verme becerisi, bilimsel süreç becerileri ve sürece yönelik algılarına etkisi. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Brophy, S., Klein, S., Portsmore, M., & Rogers, C. (2008). Advancing engineering education in P-12 classrooms. Journal of Engineering Education, 97(3), 369-387.
• Capobianco, B. M. (2011). Exploring a science teacher’s uncertainty with integrating engineering design: an action research study. Journal of Science Teacher Education, 22, 645-660.
• Capobianco, B. M. (2013). Learning and teaching science through engineering design: insights and implications for professional development. Association for Science Teacher Education, Charleston, SC.
• Çavaş, B., Bulut, Ç., Holbrook, J., Rannikmae, M. (2013). Fen eğitimine mühendislik odaklı bir yaklaşım: ENGINEER projesi ve uygulamaları. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 1(1), 12-22.
• Çorlu, M. A., Adıgüzel, T., Ayar, M. C., Çorlu, M. S., Özel, S. (Haziran, 2012). Bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik (BTMM) eğitimi: disiplinler arası çalışmalar ve etkileşimler. Sözel bildiri, X. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi, Niğde Üniversitesi, Niğde.
• Çorlu, S. (2014). Insights into stem education praxis: an assessment scheme for course syllabi. Educational Sciences: Theory & Practice , 13(4), 2477-2485.
• Çorlu, S. (2013). FeTeMM eğitimi makale çağrı mektubu. Turkish Journal of Education, 3(1), 4-10.
• Duschl, R., Schweingruber, H., & Shouse, A., (Edt.) (2007). Taking science to school: learning and teaching science in grades K-8. The National Academies Press, Washington DC. Ercan, S (2013). Mühendisliğin fen eğitimine entegrasyonu: Mü(fen)dislik. Sözel bildiri, Uluslararası Eğitimde Değişim ve Yeni Yönelimler Sempozyumu, Necmettin Erbakan Üniversitesi, Konya.
• Ercan. S. (2014). Fen eğitiminde mühendislik uygulamalarının kullanımı: tasarım temelli fen eğitimi. Doktora Tezi, Marmara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Felix, A. L. (2010). Design-based science for STEM Student recruitment and teacher professional development. Mid-Atlantic ASEE Conference, Villanova University.
• Ford, B. A. (2007). Teaching and learning: Novice teachers’ descriptions of their confidence to teach science content. Doctoral dissertation, Available from ProQuest Dissertations and Theses database. Gökbayrak, S. ve Karışan, D. (2017). STEM etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının bilimsel süreç becerilerine etkisi, Batı Anadolu Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(2), 63-84.
• Harlen, W., & Holroyd, C. (1997). Primary teachers’ understanding of concepts of science: Impact on confidence and teaching. International Journal of Science Teaching, 19, 93–105.
• Hsu, M-C., Purzer S. & Cardella M.E., (2011). Elementary teachers’ views about teaching design, engineering and technology. Journal of Pre-College Engineering Education Research,1(2),31–39.
• Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C., Hammer, D. & Carberry, A. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses. 10 Şubat 2016 tarihinde http://ncete.org/flash/pdfs/Infusing%20Engineering%20Hynes.pdf sayfasından erişilmiştir.
• Jarrett, O. S. (1999). Science interest and confidence among preservice elementary teachers. Journal of Elementary Science Education, 11, 47– 57.
• Kolodner, J. L., Crismond, D., Gray, J., Holbrook, J. & Puntambekar, S. (1998). Learning by Design from Theory to Practice. 6 Aralık 2015 tarihinde http://www.cc.gatech.edu/projects/lbd/htmlpubs/lbdtheorytoprac.html sayfasından erişilmiştir.
• Marulcu, İ. ve Sungur, K. (2012). Fen bilgisi öğretmen adaylarının mühendis ve mühendislik algılarının ve yöntem olarak mühendislik-dizayna bakış açılarının incelenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 12 (2012), 13-23.
• Nadelson, L.S., Callahan, J., Pyke, P., Hay, A., & Schrader, C. (2009, June). A systemic solution: Elementary-teacher preparation in STEM expertise and engineering awareness. Proceedings of the American Society for Engineering Education Annual Conference & Exhibition, Austin, TX.
• National Research Council [NRC]. (2012). A Framework for k-12 science education: practices, crosscutting concepts, and core ideas. The National Academic Press, Washington DC.
• National Academy of Engineering [NAE] & National Research Council [NRC] (2009). Engineering in K-12 education understanding the status and improving the prospects. Edt. Katehi, L., Pearson, G. & Feder, M. National Academies Press. Washington DC.
• Next Generations Science Standards [NGGS]. (2013). The next generation science standards-executive summary. 11 Aralık 2015 tarihinde: http://www.nextgenscience.org/sites/ngss/files/Final%20Release%20NGSS%20Front%20Matter%20-%206.17.13%20Update_0.pdf sayfasından erişilmiştir.
• Pearson, G., & Young, A. T. (Ed.). (2002). Technically speaking: Why all Americans need to know more about technology. The National Academies Press, Washington DC.
• Roehrig, G.H., Moore, T.J., Wang, H.-H., & Park, M.S. (2012). Is adding the E enough?: investigating the impact of K-12 engineering standards on the implementation of STEM integration. School Science and Mathematics, 112(1), 31-44.
• Sungur Gül, K. & Marulcu, İ. (2014). Yöntem olarak mühendislik-dizayna ve ders materyali olarak legolara öğretmen ile öğretmen adaylarının bakış açılarının incelenmesi. International Periodical for The Languages, Literature and History of Turkish or Turkic, 9(2), 761-786.
• Yasar, S., Baker, D., Robinson-Kurpius, S., & Roberts, C. (2006). Development of a survey to assess K-12 teachers’ perceptions of engineers and familiarity with teaching design, engineering, and technology. Journal of Engineering Education, 205-216. Wendell, K. B., Connolly, K. G., Wright, C. G., Jarvin, L., Rogers, C., Barnett, M., & Marulcu, I. (2010). Incorporating engineering design into elementary school science curricula. American Society for Engineering Education Annual Conference & Exposition, Louisville, KY.