6. Sınıf Öğrencilerinin Mühendislik İmajlarının ve STEM’e Yönelik Bilgi Yapılarının İncelenmesi

Öz

Bu araştırmanın amacı; 6. sınıf Madde ve Isı ünitesinde gerçekleştirilen mühendislik tasarım temelli etkinliklerin öğrencilerin mühendislik imajlarında ve STEM eğitimine yönelik bilgi yapılarında meydana getirebileceği değişimin incelenmesidir. Olgubilim yönteminin kullanıldığı bu araştırma, 2017–2018 eğitim-öğretim yılında sosyo-ekonomik düzeyi düşük öğrencilerin öğrenim gördüğü bir devlet okulunda 26 öğrenci (16 kız, 10 erkek) ile gerçekleştirilmiştir. Araştırma kapsamında Madde ve Isı ünitesi kazanımları doğrultusunda yapılandırılan mühendislik tasarım temelli beş etkinlik beş hafta süresince haftada dört saat olacak şekilde yürütülmüştür. Mühendislik imajı formu ve Kelime İlişkilendirme Testi (KİT) araştırmanın veri toplama araçlarını oluşturmaktadır. Mühendislik imajı formundan elde edilen nitel verilerin analizinde içerik analizi ve sürekli karşılaştırılmalı veri analizi yöntemlerinden yararlanılmıştır. KİT’lerin analizinde ise öğrencilerin KİT’lerde yer alan kavramlara ilişkin yazdıkları kelime sayılarının frekans tablosu oluşturularak kesme noktaları belirlenmiştir. Araştırma verilerinin analiz edilmesiyle elde edilen bulgular neticesinde, öğrencilerin kendi gerçek yaşamları bağlamında gerçekleştirilen mühendislik tasarım temelli etkinliklerin; öğrencilerin mühendislik mesleğine yönelik imajlarının ve STEM eğitimine yönelik bilgi yapılarının gelişmesine katkı sağladığı tespit edilmiştir. Araştırma sonucunda öğrencilerin günlük yaşamlarında karşılaştıkları problemlere çözüm bulabilecekleri mühendislik tasarım temelli etkinliklerin gerçekleştirilmesi ve bu etkinliklerde farklı mühendislik dallarına ilişkin roller verilmesi önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Mühendislik tasarım temelli etkinlikler (MTTE)
• mühendislik imajı
• STEM eğitimi

Examining the Engineering Image of 6th Grade Students and Their Knowledge Structure Toward STEM

Öz

The purpose of this study is to examine the effect of engineering design-based activities on 6th grade students’ image of engineering and their knowledge structure toward STEM education. The Phenomenological method was employed in this study. The data were collected from 26 students (16 girls, 10 boys) who were attending a public school with low socio-economic level. Within the scope of the study, five engineering design-based activities structured in line with the objectives of the Matter and Heat unit, were carried out for five weeks in the academic year of 2017-2018. Each activity lasted four hours per week. The Image of Engineering Form and Word Association Test were used as data collection tools. The qualitative data obtained from the Image of Engineering Form were analyzed through content analysis and constant comparative data analysis methods. Cut-off points for the Word Association Test was determined by the frequency table. Findings suggest that the engineering design based activities within the context of students’ real life contributed to the students’ image of the engineering profession and to the development of their knowledge structure toward STEM education. Based on the results of the research, it is recommended that engineering design based activities where students can find solutions to the problems they encounter in their daily lives be carried out. Additionally, these activities should include roles related to different engineering branches.

Kaynakça

1. Akgündüz, D., Aydeniz, M., Çakmakçı, G., Çavaş, B., Çorlu, M. S., Öner, T. ve Özdemir, S. (2015). STEM eğitimi Türkiye raporu: Günün modası mı yoksa gereksinim mi? Erişim adresi https://www.aydin.edu.tr/tr-tr/akademik/fakulteler/egitim/Documents/STEM%20E%C4%9Fitimi%20T%C3%BCrkiye%20Raporu.pdf
2. Akkuş, H., Tüzün, Ü. N. ve Eyceyurt, G. (2013). Kovalent bağlar konusunda öğrenci imaj ve yanlış kavramalarının belirlenmesi. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 14(1), 287-303.
3. Alinak Bozkurt, H. (2018). Mühendislik tasarım temelli fen öğretiminin 7. sınıf öğrencilerinin fen başarıları, STEM alanlarına yönelik tutumları ve STEM kariyerine yönelik algıları üzerine etkisi (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Kafkas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kars.
4. Atasoy, B. (2004). Fen öğrenimi ve öğretimi. Ankara: Asil Yayın Dağıtım.
5. Bahar, M., Johnstone, A. H. ve Sutcliffe, R.G. (1999). Investigation of students' cognitive structure in elementary genetics through word association tests. Journal of Biological Education, 33, 134-141.
6. Balçın, M. D. ve Ergün, A. (2019). Altıncı sınıf öğrencilerinin gözünden havacılık ve uzay mühendisi. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 45, 1-21.
7. Baran, E., Canbazoğlu Bilici, S. ve Mesutoğlu, C. (2015). Fen, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik (FeTeMM) spotu geliştirme etkinliği. Araştırma Temelli Etkinlik Dergisi, 5(2), 60-69.
8. Benek, İ. ve Akçay, B. (2018). Hayal dünyamda STEM! Öğrencilerin STEM alanında yaptıkları çizimlerin incelenmesi. Bilim, Teknoloji, Mühendislik, Matematik ve Sanat Eğitimi Dergisi, 1(2), 79-107.

9. Bilen, K., Irkıçatal, Z. ve Ergin, S. (2014). Ortaokul öğrencilerinin bilim insanı ve mühendis algıları. XI. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi Bildiri Özetleri Kitapçığı, (s. 269). Adana.
10. Capobianco, B. M., Diefes-Dux, H. A., Mena, I. ve Weller, J. (2011). What is an engineer? Implications of elementary school student conceptions for engineering education. Journal of Engineering Education, 100(2), 304–328.
11. Creswell, J. W. (2013). Nitel araştırma yöntemleri: Beş yaklaşıma göre nitel araştırma ve araştırma deseni. (Çev. M. Bütün ve S. B., Demir). Ankara: Siyasal Kitapevi.
12. Cunningham, C. M., Lachapelle, C. ve Lindgren-Streicher, A. (2005). Assessing elementary school students' conceptions of engineering and technology. The American Society of Engineering Education konferansında sunulan bildiri, Portland, Oregon.
13. Çakmak, B., Bilen, K. ve Taner, M.S. (2019). Ortaokul öğrencilerinin mühendis ve mühendislik algıları. Anadolu Öğretmen Dergisi, 3(1), 32-33.
14. Çorlu, M. S., Capraro, R. M. ve Capraro, M. M. (2014). Introducing STEM education: Implications for educating our teachers in the age of innovation. Education and Science, 39(171), 74-85.
15. English, L. D., Dawes, L. ve Hudson, P. (2011). Middle school students’ perceptions of engineering. K. T. Lee, D. King, P. Hudson ve V. Chandra (Haz.), Proceedings of the 1st international conference of STEM in education 2010 (s. 1-11). Queensland University of Technology, Australia. Erişim adresi http://eprints.qut.edu.au/44086/
16. Ercan, F., Taşdere, A. ve Nilay, E. (2010). Kelime ilişkilendirme testi aracılığıyla bilişsel yapının ve kavramsal değişimin gözlenmesi. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 7(2), 136-154.
17. Ercan, S., (2014). Fen eğitiminde mühendislik uygulamalarının kullanımı: Tasarım temelli fen eğitimi (Yayınlanmamış doktora tezi). Marmara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
18. Ergün, A. (2018). Türk ortaokul öğrencilerinin mühendislik ve teknoloji algıları: Sınıf düzeyi ve cinsiyetin etkisi. International Journal of Human Sciences, 15(4), 12-31.
19. Ersoy, A. F. (2019). Fenomenoloji. A. Saban ve A. Ersoy (Haz.), Eğitimde nitel araştırma desenleri (3.baskı) içinde (s.81-138). Ankara: Anı Yayıncılık.
20. Evren Özer, İ. (2019). 6.Sınıf kuvvet ve hareket ünitesinde gerçekleştirilen Algodoo temelli etkinliklerin öğrencilerin tasarım becerilerine ve akademik başarılarına etkisi (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Aksaray Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray.
21. Felix, A. (2016). Design based science and higher order thinking (Yayınlanmamış doktora tezi). Virginia Polytechnic Institute and StateUniversity, Virginia.
22. Fisher, S. (2013). Developing creativity from school and home experiences: How parents and educators (Yayınlanmamış doktora tezi). The State University of New Jersey Graduate program in Learning and Teaching in Education, New Jersey.
23. Fralick, B., Kearn, J., Thompson, S. ve Lyons, J. (2009). How middle schoolers draw engineers and scientists. Journal of Science Education and Technology, 18(1), 60-73.
24. Frehill, Lisa M. (1997). Education and occupational sex segregation: The decision to major in engineering. Sociological Quarterly, 38, 225–49.
25. Gülhan, F. ve Şahin, F. (2016). Fen-teknoloji-mühendislik-matematik entegresyonunun (STEM) 5. Sınıf öğrencilerinin kavramsal anlamalarına ve mesleklerle ilgili görüşlerine etkisi. Ö. Demirel ve S. Dinçer (Haz.), Eğitim bilimlerinde nitelikler ve yenilik arayışı içinde (s. 283-302). Ankara: Pegem Yayıncılık.
26. Gülhan, F. ve Şahin, F. (2018). Ortaokul 5. ve 7. sınıf öğrencilerinin mühendisler ve bilim insanlarına yönelik algılarının karşılaştırmalı olarak incelenmesi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 12(1), 309-338.
27. Hmelo, C. E., Holton, D. L. ve Kolodner, J. L. (2000).Designing to learn about complex systems. Journal of the Learning Sciences, 9(3), 247-298.
28. Holbrook, J. ve Kolodner, J.L., (2000). Scaffolding the development of an inquiry-based (science) classroom. B. Fishman ve S. O'Conner-Divelbiss (Haz.), Proceedings of ICLS 2000: International Conference of the Learning Sciences (s. 221-227). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
29. Kearney, S. K. ve Hyle, E. A. (2004). Drawing out emotions: The use of participant produced drawings in qualitative inquiry. Qualitative Research, 4(3), 361-382.
30. Kelley, T.R. ve Knowles, J.G. (2016). A conceptual framework for integrated STEM education. International Journal of STEM Education, 3(11), 2-11.
31. Knight, M. ve Cunningham, C. (2004). Draw an Engineer Test (DAET): Development of a tool to investigate students’ ideas about engineers and engineering. The Annual Meeting of the American Society for Engineering Education Annual Conference and Exposition konferasında sunulmuştur. Salt Lake City, Utah.
32. Koyunlu-Ünlü, Z. ve Dökme, İ. (2016). Özel yetenekli öğrencilerin FeTeMM'in mühendisliği hakkındaki imajları. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 7(1), 196-204.
33. Melanlıoğlu, D. (2015). Ortaokul öğrencilerinin Türkçe dersi algılarına yönelik yaptıkları çizimler. Okuma Yazma Eğitimi Araştırmaları, 3(1), 27-38.
34. Miaoulis, I. (2009). Engineering the K-12 curriculum for technological innovation. IEEE-USA Today’s Engineer Online. Erişim adresi http://www.todaysengineer.org/2009/Jun/K-12-curriculum.asp.
35. Miles, M. B. ve Huberman, A. M. (1994). Qualitative data analysis. London: Sage Publications.
36. Milli Eğitim Bakanlığı [MEB] (2013). İlköğretim kurumları (ilkokullar ve ortaokullar) fen bilimleri dersi (3., 4., 5., 6., 7. ve 8. sınıflar) öğretim programı. Erişim adresi http://ttkb.meb.gov.tr/www/guncellenen-ogretim-programlari/icerik/151.
37. MEB (2017). Fen bilimleri dersi öğretim programı (ilkokul ve ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). Ankara: Milli Eğitim Bakanlığı.
38. Milli Eğitim Bakanlığı [MEB], (2018). İlköğretim kurumları (ilkokullar ve ortaokullar) fen bilimleri dersi (3., 4., 5., 6., 7. ve 8. sınıflar) öğretim programı. Erişim adresi: http://mufredat.meb.gov.tr/ProgramDetay.aspx?PID=325.
39. Milli Eğitim Bakanlığı [MEB], (2019). Kazanım merkezli STEM uygulamaları. Erişim adresi https://ookgm.meb.gov.tr/www/okul-oncesi-ve-ilkokul-kazanim-merkezli-stem-uygulamalari-ornek-ders-planlari-yayimlandi/icerik/1343.
40. National Academy of Engineering [NAE], National Research Council [NRC], (2009). Engineering in K-12 education understanding the status and improving the prospects. Katehi, L., Pearson, G. ve Feder, M. (Haz.). Washington, DC: National Academies Press.
41. National Research Council [NRC] (2012). A framework for K–12 science education: Practices, crosscutting concepts, and coreideas. Washington DC: The National Academic Press.
42. National Aeronautics and Space Administration [NASA], (2015). Let it glide: Engineering design challenge facilition guide. Erişim adresi https://www.nasa.gov/glenn-edcs-let-it-glide.
43. Neccar, D. (2019). Fen bilimleri dersinde STEM etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin başarısına, fene ilişkin tutumlarına ve STEM'e yönelik görüşlerine etkisi (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
44. Oware, E. A. (2008). Examining elementary students' perceptions of engineers (Yayınlanmamış doktora tezi). Purdue University, USA.
45. Ozogul, G., Miller, C. F. ve Reisslein, M. (2017) Latinx and Caucasian elementary school children’s knowledge of and interest in engineering activities. Journal of Pre-College Engineering Education Research (J-PEER), 7(2), 15-26.
46. Partnership for 21st Century Skills (2009). P21 framework definitions. Erişim adresi http://www.p21.org/storage/documents/P21_Framework_Definitions.pdf.
47. Pekbay, C., (2017). Fen teknoloji mühendislik ve matematik etkinliklerinin ortaokul öğrencileri üzerindeki etkileri (Yayınlanmamış doktora tezi). Hacettepe Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
48. Polat, G. (2013). 9. Sınıf öğrencilerinin çevreye ilişkin bilişsel yapılarının kelime ilişkilendirme test tekniği ile tespiti. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 7(1), 97-120.
49. Puntambekar, S. ve Kolodner, J. L. (1998). Distributed scaffolding: Helping students learn in a learning by design environment. Proceedings of the International Conference of the Learning Sciences, AACE.
50. Strauss, A. L. ve Corbin, J. (1990). Basics of qualitative research: Grounded theory procedures and techniques. Newbury Park, CA: Sage Publications.
51. Sungur Gül, K. ve Marulcu, İ. (2014). Yöntem olarak mühendislik-dizayna ve ders materyali olarak legolara öğretmen ile öğretmen adaylarının bakış açılarının incelenmesi. Electronic Turkish Studies, 9(2), 761-786.
52. Şahin, F., Göcük, A. ve Sevgi, Y. (2018). Fizik, kimya, biyoloji ve fen bilgisi öğretmen adaylarının disiplinlerarası ilişki kurma düzeylerinin incelenmesi: Kan basıncı. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 6(1), 73-95.
53. Uzel, L. (2019).6. Sınıf madde ve ısı ünitesinde gerçekleştirilen mühendislik tasarım temelli uygulamaların öğrencilerin problem çözme ve tasarım becerilerine etkisinin değerlendirilmesi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Aksaray Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray
54. Wendell, K. B. ve Rogers, C. (2013). Engineering design- based science, science content performance, and science attitudes in elementary school. Journal of Engineering Education, 102(4), 513- 540.
55. Wulf, W. (1999). The image of engineering. Issues in Science and Technology. 15(2). Erişim adresi https://issues.org/wulf-2/
56. Yamak, H., Bulut, N. ve Dündar, S. (2014). 5. Sınıf öğrencilerinin bilimsel süreç becerileri ile fene karşı tutumlarına FeTeMM etkinliklerinin etkisi. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(2), 249-265.
57. Yar, M. (2017). Ortaokul öğrencilerinin bilim insanı, mucit ve mühendis hakkındaki görüşleri (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bolu.
58. 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.
59. Yıldırım, A. ve Şimşek, H. (2016). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (10. baskı). Ankara: Seçkin Yayıncılık.
60. Yıldırım, B. ve Türk, C, (2018). STEM uygulamalarının kız öğrencilerin STEM tutum ve mühendislik algılarına etkisi. Adıyaman Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 10(30), 842-884.
61. Zians, A. W. (1997). A qualitative analysis of how experts use and interpret the kinetic school drawing technique (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Toronto University, Canada.