The Impact of Project-Based Learning Method in STEM Education on Knowledge Retention and Attitude towards STEM

Öz

This study aims to examine the impact of using project-based learning method in science, technology, engineering and mathematics (STEM) education on the knowledge retention and attitudes towards STEM of eighth-grade students in a public middle school in Kahramanmaraş province, Turkey. The study group consists of 60 students from the eighth grade. The research design is a mixed-method study. The application continued for six weeks with the pre-tests, the activity and the post-tests in the experimental and control groups. The achievement test was re-applied to the experimental and control group students four weeks after the application was completed, and data were collected for permanence. The quantitative data of the study were collected through an achievement test developed by the researcher and a STEM attitude scale that was used in its original form. The qualitative data were collected through an interview form also developed by the researcher. The retention test scores of the experimental and control groups were analyzed using MANCOVA test. The STEM attitude scores of the experimental group were analyzed using t-test. Content analysis method was employed for th eanalysis of the interview data. The results of this study indicate that using project-based learning method in STEM education leads to higher knowledge retention and significantly improves students' attitudes towards STEM. In addition, it has been found that students are willing to do STEM activities in other subjects. Further research can be conducted to investigate the impact of different learning methods in STEM education on knowledge retention and students' attitudes towards STEM.

Anahtar Kelimeler

• Knowledge retention
• STEM
• STEM attitude

STEM Eğitiminde Proje Tabanlı Öğrenme Yöntemi Kullanımının Bilgilerin Kalıcılığına ve STEM’e Yönelik Tutuma Etkisi

Öz

Bu çalışmada, fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (STEM) eğitiminde proje tabanlı öğrenme yöntemi kullanımının ortaokul sekizinci sınıf öğrencilerinin basınç konusundaki bilgilerinin kalıcılığına ve STEM’e yönelik tutumlarına etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Araştırmanın çalışma grubu Kahramanmaraş ilinde bir devlet ortaokulunun sekizinci sınıfında öğrenim gören 60 öğrenciden oluşmaktadır. Bu çalışma karma yöntem araştırması olarak tasarlanmıştır. Uygulama deney ve kontrol gruplarında ön testlerin yapılması, etkinliğin gerçekleştirilmesi ve son testlerin yapılması ile altı haftada tamamlanmıştır. Deney ve kontrol grubu öğrencilerine uygulama tamamlandıktan dört hafta sonra başarı testi tekrar uygulanarak kalıcılık için veri toplanmıştır. Çalışmanın nicel verileri araştırmacı tarafından geliştirilen başarı testi ve hazır olarak kullanılan STEM’e yönelik tutum ölçeği ile toplanmıştır. Çalışmanın nitel verileri araştırmacı tarafından geliştirilen görüşme formu ile toplanmıştır. Deney ve kontrol grubu öğrencilerinin kalıcılık testi puanları MANCOVA testi ile deney grubu öğrencilerinin STEM’e yönelik tutum puanları t-testi ile analiz edilmiştir. Görüşme formunun analizinde içerik analizi yöntemi kullanılmıştır. Bu çalışmada STEM eğitiminde proje tabanlı öğrenme yöntemi kullanımının öğrencilerin öğrenmelerinde kalıcılığı sağladığı ve STEM’e yönelik tutumlarını anlamlı düzeyde artırdığı sonuçlarına ulaşılmıştır. Ayrıca öğrencilerin diğer konularda da STEM etkinlikleri yapmaya istekli oldukları tespit edilmiştir. STEM eğitiminde farklı öğrenme yöntemleri kullanılarak öğrenmelerin kalıcılığı ve öğrencilerin STEM’e yönelik tutumlarının araştırılması önerilebilir.

Anahtar Kelimeler

• Kalıcılık
• STEM
• STEM tutum.

Kaynakça

1. 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.
2. Akkaya, M. M. (2019). Kuvvet ve hareket ünitesinde uygulanan stem etkinliklerinin 6.sınıf öğrencilerinin başarı, tutum ve görüşleri üzerine etkisi.(Tez No. 576607) [Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi-Ankara]. Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı Tez Merkezi.
3. Ary, D., Jacobs, L. C., Irvine, C. K. S. & Walker, D. (2018). Eğitimde araştırmaya giriş. Cengage Öğrenme.
4. Bekereci, Ü. (2022). STEM öğrenme modelinde proje tabanlı öğrenme yöntemi ve istasyon tekniği kullanımının öğrencilerin akademik başarılarına, kalıcılığa ve STEM’e yönelik tutumlarına etkisi. [Doktora tezi, Gazi Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
5. 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]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
6. Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş. & Demirel, F. (2012). Bilimsel araştırma yöntemleri. Ankara: Pegem.
7. Büyüköztürk, Ş. (2013). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı: İstatistik, araştırma deseni, SPSS uygulamaları ve yorum. Ankara: Pegem.
8. Bybee, R. W. (2010). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and Engineering Teacher, 70(1), 30-35.

9. Can, A. (2014). SPSS ile bilimsel araştırma sürecinde nicel veri analizi. Ankara: Pegem.
10. Christensen, R.,Knezek, G. & Tyler-Wood, T. (2015). Alignment of hands on STEM engagement activities with positive STEM dispositions in secondary school students. Journal of Science Education and Technology, 24(6), 898-909.
11. Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sciences. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum.
12. Creswell, J. W. (2008). Educational research planning, conducting and evaluating quantitative and qualitative research. International Pearson Merril Prentice Hall.
13. Doğan, İ. (2019). STEM etkinliklerinin 7. sınıf öğrencilerinin bilimsel süreç becerilerine, fen ve stem tutumlarına ve elektrik enerjisi ünitesindeki başarılarına etkisi. [Doktora tezi, Balıkesir Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
14. Eker, M. (2020). STEM eğitimi uygulamalarının 5. sınıf öğrencilerinin fen motivasyonlarına ve girişimciliklerine etkisinin incelenmesi. [Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
15. Erdem, A. R. (2005). Öğrenmede etkili yollar: öğrenme stratejileri ve öğretimi . İlköğretim Online , 4 (1) , 1-6.
16. Erdoğan, İ. ve Çiftçi, A. (2017). Investigating the views of pre-service science teachers on STEM education practices. International Journal of Environmental and Science Education, 1055-1065.
17. Eren, E. & Dökme, İ. (2022). Fen eğitiminde kullanılan STEM uygulamalarının değerlendirilmesi. MSKU Eğitim Fakültesi Dergisi, 9(2), ISSN 2148-6999.
18. Erkan, H. (2023). Ters yüz öğrenme modeli ile yürütülen stem etkinliklerinin ilkokul 4. sınıf öğrencilerinin bilimsel yaratıcılık, stem tutum ve stem algıları üzerine etkisi. [Yüksek lisans tezi, Giresun Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
19. Erkuş, A. (2017). Davranış bilimleri için bilimsel araştırma süreci. Ankara: Seçkin. Friday Institute for Educational Innovation (2012). Middle and high school STEM-student survey. Raleigh, NC: Author.
20. Gürbüz, F., Gökçe, Y., Töman, U., Gürbüz, S., Gökçe, Y. (2019). Fen Bilimleri Dersi Güneş Sistemi ve Ötesi Ünitesinde STEM Uygulamalarının Akademik Başarıya ve Kalıcılığa Etkisi. Journal of Instructional Technologies and Teacher Education, 8(2), 30-39.
21. 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]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
22. Kager, E. (2015). Bir STEM kampına katılımın ortaokul kızlarının STEM tutumları ve beklenen kariyer seçimleri üzerindeki etkileri: Karma yöntem çalışması. Doctoral Thesis. Ohio Üniversitesi, Institute of Educational Sciences, Ohio.
23. Kalaycı, Ş. (2005). SPSS uygulamalı çok değişkenli istatistik teknikleri. Ankara: Asil.
24. Kalik, G. (2022). Okul dışı STEM etkinliklerinin BİLSEM öğrencilerinin STEM tutumu ve girişimcilik becerilerine etkisi. [Yüksek lisans tezi, Kırıkkale Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
25. Karadeniz, H. (2019). Stem uygulamalarının öğrencilerin stem farkındalıkları üzerine ve üçgenlerünitesindeki başarılarının kalıcılık düzeyine etkisi. [Yüksek lisans tezi, Bayburt Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
26. Karahan, E., Canbazoğlu Bilici, S. & Ünal, A. (2015). Fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FeTeMM) eğitimine medya tasarım süreçlerinin entegrasyonu. Eurasian Journal of Educational Researches, 15(60), 221-240.
27. Kim, D. H., Ko, D. G., Han, M. J. & Hong, S. H. (2014). STEAM eğitim programı uygulanan fen derslerinin ilköğretim öğrencilerinin yaratıcılık ve ilgi düzeylerine etkisi. Kore Bilim Eğitimi Derneği Dergisi, 34 (1), 43-54.
28. Knezek, G., Christensen, R., Tyler Wood, T. & Periathiruvadi, S. (2013). Impact of environmental power monitoring activities on middle school student perceptions of STEM. Science Education International, 24(1), 98-123.
29. Koç, N. (2019). Tasarım temelli fen eğitiminde BİLTEMM uygulamalarının bilimsel süreç becerilerine, FETEMM meslek ilgilerine ve STEM tutumlarına etkisi. [Yüksek lisans tezi, Fırat Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
30. Korkmaz (Baylav), H. (2002). Fen eğitiminde proje tabanlı öğrenmenin yaratıcı düşünme, problem çözme ve akademik risk alma düzeylerine etkisi. [Doktora tezi, Hacettepe Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
31. Korkmaz, Ö. & Buyruk, B. (2016). FeTeMM farkındalık ölçeği: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 13(2), 61-76.
32. Kökdemir, D. (2003). Belirsizlik durumlarında karar verme ve problem çözme. [Doktora tezi, Ankara Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
33. Leech, N. L. & Onwuegbuzie, A. J. (2007). An array of qualitative analysis tools: A call for data analysis triangulation. School Psychology Quartely, 22(3), 557-584.
34. Lodico, M., Spaulding, D. & Voegtle, K. (2010). Eğitim araştırmalarında yöntemler: Teoriden pratiğe. San Francisco, CA: Jossey-Bass.
35. Lou, S. J., Shih, R. C., Diez, C. R. & Tseng, K. H. (2011). The impact of problem based learning strategies on STEM knowledge integration and attitudes: On exploratory study among famale taiwanese senior high school students. International Journal of Technologyand Design Education. 21(5), 195-215.
36. Metin, M. (Ed.). (2014). Eğitimde bilimsel araştırma yöntemleri. Ankara: Pegem.
37. Nacar, Z. (2022). 7. sınıf öğrencilerinin stem tutumları ile dijital okuryazarlıkları, öğrenme-öğretme anlayışları ve epistemolojik inançları arasındaki ilişkinin incelenmesi. [Yüksek lisans tezi, Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
38. Neccar, D. (2019). Fen bilimleri dersinde STEM etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin başarısına, fene ilişkin tutumlarına ve STEM’e yönelik görüşlerine etkisi. [Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
39. National Research Council (NRC). (2012). A framework for K-12 science education: practices, crosscutting, concepts and core ideas. Washington, DC:The National Academic.
40. Özcan, H. & Koca, E. (2019). STEM’e yönelik tutum ölçeğinin türkçeye uyarlanması: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(2), 387-401. DOI: 10.16986/HUJE.2018045061
41. Özcan, H. & Koca, E. (2019). STEM yaklaşımı ile basınç konusu öğretiminin ortaokul 7. sınıf öğrencilerinin akademik başarılarına ve STEM’e yönelik tutumlarına etkisi. Türk Eğitim Derneği Eğitim ve Bilim Dergisi, 44(198). 201-227. DOI: 10.15390/EB.2019.7902
42. Pekbay, C. (2017). Fen teknoloji, mühendislik ve matematik etkinliklerinin ortaokul öğrencileri üzerindeki etkileri. [Doktora tezi, Hacettepe Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
43. Sarpkaya, Y., Karasekreter, N.& Dogan, M. (2007). Effect of distant education software substructure at information permanence and validity, akademik bilisim IX. Akademik Bilisim Konferansi Bildirileri 31 Ocak - 2 Subat, Dumlupinar Universitesi, Kütahya.
44. Secer, M. (2020). Bilişim teknolojileri ve yazılım dersinde arduino kodlama ile kâğıt-kalem kodlama uygulamalarının öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerileri, problem çözme becerileri ve STEM tutumları üzerine etkisi. [Doktora tezi, Mersin Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
45. Şirin, E. (2020). Girişimcilik odaklı STEM etkinliklerinin 7. sınıf öğrencilerinin girişimcilik becerilerine ve STEM tutumlarına etkisi. [Yüksek lisans tezi, Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
46. Taşçı, M. (2019). Tersine mühendislik uygulamalarının 8. sınıf öğrencilerinde akademik başarılarına, problem çözme becerilerine, STEM tutum ve algılarına etkisinin incelenmesi. [Yüksek lisans tezi, Marmara Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
47. Taşpınar, M. (2012). Kuramdan uygulamaya öğretim ilke ve yöntemleri. Ankara. Elhan Kitap.
48. Turgutalp, E. (2021). 8. sınıf basınç konusunda STEM öğretme-öğrenme modelinin uygulanmasının öğrenci başarısına ve girişimcilik becerisine etkisinin araştırılması. [Yüksek lisans tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
49. Uyar, A., Canpolat, M. & Şan, İ. (2021). STEM merkezindeki öğretmenlerin ve öğrencilerin STEM eğitimi hakkındaki görüşleri: PayaSTEM merkezi örneği. MANAS Sosyal Araştırmalar Dergisi , 10 (1) , 151-170 . DOI: 10.33206/mjss.799488
50. Vasquez, J. A., Sneider, C., & Comer, M. (2013). STEM lesson essentials, grades 3-8: Integrating science, technology, engineering, and mathematics.Portsmouth, NH:Heinemann.
51. Wang, W. (2016). A mini experiment of offering STEM education to several age groups through the use of robots. Doctoral Thesis. Boston University, Institute of Computer Sciences, Boston.
52. Yıldırım, A. & Şimşek, H. (2011). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Ankara: Seçkin.