Fen Bilimleri Öğretmen Adaylarının STEM Odaklı Ders Planlama Becerilerinin Gelişiminin İncelenmesi

Öz

Problem Durumu: STEM (Fen, Tenoloji, Mühendislik ve Matematik) kısaltması dispilinlerin entegrasyonuna dayanan bir yaklaşımı temsil etmektedir. Bu yaklaşım, öğrenenleri günlük yaşamdan problem durumları ile karşı karşıya bırakarak, fen, teknoloji, mühendislik ve matematik alanları çerçevesinde bütüncül olarak düşünmelerini, çözüm üretmenlerini ve çözümlerini uygulamalarını ön plana çıkarmaktadır (Dugger, 2010; Moore et al., 2014; Thomas, 2014; Fllis & Fouts, 2001; Lou et al., 2011). Dünya’da ve Türkiye’de STEM eğitimine verilen önem değerlendirildiğinde disiplinlerin entegrasyonu sağlayacak özgün bağlamlar geliştirebilecek öğretmenlerin hizmet içi ya da hizmet öncesinde STEM odaklı öğrenme sürecini planlayabilme becerisi kazanmalarının gerekliliği aşikardır. Bu bağlamda STEM odaklı öğrenme ortamlarında etkinliklere katılarak deneyim sahibi olan fen bilimleri öğretmen adaylarının bu deneyimlerinin ortaokul fen bilimleri dersini STEM odaklı anlayışla planlayabilmelerine katkı sağlayıp sağlamadığının ortaya konulmasının alan yazınına önemli katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Araştırmanın Amacı: Bu araştırmada STEM odaklı etkinlikler ile yürütülen Fen Öğretimi Laboratuvar Uygulamaları dersine katılan fen bilimleri öğretmen adaylarının STEM odaklı ders planlama becerilerinin gelişiminin incelenmesi amaçlanmaktadır.

Araştırmanın Yöntemi: Araştırma nitel araştırma desenlerinden durum çalışması esas alınarak yürütülmüştür. Araştırmanın çalışma grubunu, 7 fen bilimleri öğretmen adayı (4 kadın, 3 erkek) oluşturmaktadır. Öğretmen adaylarının isimleri renkler ile kodlanmıştır: Beyaz, Mavi, Turuncu, Yeşil, Pembe, Sarı, Mor. Öğretmen adaylarının Fen Öğretimi Laboratuvar Uygulamaları II dersinden önce hazırladıkları planlarda etkili olabileceği düşünüldüğünden katılımcıların STEM eğitimi konusundaki önceki deneyimlerini betimlemekte fayda görülmektedir. Çalışma grubunu oluşturan öğretmen adayları Fen Öğretimi Laboratuvar Uygulamaları I dersi kapsamında temel düzeyde 4 haftalık STEM eğitimi almış ve STEM etkinlikleri incelemişlerdir. Aynı zamanda Özel Öğretim Yöntemleri I (ÖÖY- I) dersinde STEM eğitimine yönelik teorik olarak bilgi sahibi olmuşlardır. Araştırmanın yürütüldüğü Fen Öğretimi Laboratuvar Uygulamaları II dersini, iki ayrı gruptaki toplam 35 öğretmen adayı almaktadır. Araştırmanın katılımcılarını dersi alan öğretmen adaylarından gönüllü olarak katılım sağlayayan öğretmen adayları olmuştur. Ders, 13 hafta boyunca her hafta 4 ders saati olmak üzere yürütülmüştür. Uygulama sürecinde 5’i araştırmacılar, 1’i Bozkurt Altan, vd. (2016) tarafından geliştirilen toplam altı farklı STEM odaklı etkinlik kullanılmıştır. STEM odaklı etkinlik modülleri probleme dayalı STEM uygulamaları ve mühendislik tasarım süreci esas alınarak planlanmıştır.

Araştırmada öğretmen adaylarının STEM odaklı etkinlik planlama becerilerine yönelik veriler ders planları ile toplanmıştır. Öğretmen adaylarından STEM odaklı uygulamaların öncesinde ve sonrasında grup çalışması ile uygulama sürecinde ise bireysel olarak ortaokul fen bilimleri dersi öğretim programında yer alan kazanımlar kapsamında STEM eğitimine uygun ders planları hazırlamaları istenmiştir. Ders planları betimsel analiz ile çözümlenmiştir.

Araştırmanın Bulguları: Fen bilimleri öğretmen adaylarının STEM odaklı etkinlik planlama becerilerine ilişkin bulgulara göre STEM odaklı etkinliklere katılmanın genel olarak öğretmen adaylarının STEM odaklı ders planlama becerisinin gelişimine katkı sağladığı tespit edilmiştir. Çalışma grubunda yer alan 7 öğretmen adayının STEM odaklı laboratuvar etkinlikleri boyunca hazırladıkları ders planlarında “içerik”, “yaklaşım”, “ölçme değerlendirme” ve “uygulanabilirlik” kategorileri kapsamında gelişim gösterdikleri tespit edilmiştir.

Öğretmen adaylarının uygulama öncesinde grup olarak hazırladıkları ders planında “içerik” kategorisinde çoğunlukla yalnızca fen disiplinine yer verdikleri ve öğretim sürecini fen disiplini kapsamında planladıkları tespit edilmiştir. Buna bağlı olarak diğer kategorilerde de fen disiplini çerçevesinde etkinliklere yer vermişlerdir. Uygulama sonrasında hazırladıkları öğretim planlarında ise daha çok mühendislik tasarım odaklı ve teknoloji destekli etkinliklere yer verdikleri belirlenmiştir. Öğretmen adayları uygulama sonrası hazırladıkları ders planlarında “ölçme değerlendirme”, “yaklaşım” ve “uygulanabilirlik” kategorileri bağlamında da STEM odaklı öğrenme sürecine uygun planlar hazırlamışlardır.

Öğretmen adaylarının uygulama sürecinde bireysel olarak hazırladıkları iki farklı ders planlanında STEM odaklı öğrenme sürecine uygun içeriklere yer verdikleri tespit edilmiştir. 7 öğretmen adayından 4’ü seçtikleri kazanımlar nedeniyle STEM disiplinlerini plana entegre etme konusunda zorluk yaşamış fakat ders planlarında STEM disiplinlerini içeren etkinliklere yer verebilmiştir. Dört öğretmen adayının bireysel olarak hazırladıkları ilk ders planları “uygulanabilirlik” kategorisinde tekrar düzenlenmelidir olarak değerlendirilmiştir. Diğer üç öğretmen adayının ise uygulama sürecinde hazırladıkları iki planda da STEM disiplinlerini ders içeriğine uygun şekilde entegre ederek ders planlarını hazırladıkları tespit edilmiştir. Öğretmen adayları hazırladıkları ders planlarında “içerik”, “yaklaşım”, “ölçme değerlendirme” ve “uygulanabilirlik” kategorileri kapsamında gelişim göstermiştir.

Araştırmanın Sonucu ve Öneriler: Fen Bilgisi Öğretmenliği lisans programı Fen Öğretimi Laboratuvar Uygulamaları II dersi için 13 haftalık bir süreç içinde gerçekleştirilen uygulamalar öğretmen adaylarının STEM odaklı ders planlamaya yönelik becerilerinin gelişiminde etkili olmuş ve öğretmen adayları süreç içerisinde hazırladıkları ders planlarına bu durumu yansıtmışlarıdır. Öğretmen adaylarının uygulama öncesinde teorik bilgiye sahip olmasına karşın hazırladıkları planların STEM odaklı öğrenme sürecine dair unsurlar içermediği tespit edilmiştir. Kendilerinin STEM odaklı etkinlikler içerisinde yer almaları STEM odaklı etkinlik planlama becerilerinin gelişiminde etkili olmuştur. Bu araştırmanın katılımcılarının STEM eğitimi konusunda teorik alt yapıya sahip olmasına rağmen öğretmen adaylarının süreç boyunca hazırladıkları ders planlarında 6. haftadan itibaren hazırlanan planların STEM odaklı olması bakımından gelişme göstermeye başladığı daha ileriki haftalarda iyileştiği görülmektedir. Bu sonuç teorik eğitimlerin yanı sıra öğretmen adaylarının kendilerinin etkinliklere aktif katılım sağlamasının önemli olduğu biçiminde değerlendirilebilir. Bir diğer yönü ile uzun soluklu programların öğretmen adaylarının becerilerinin gelişimine destek sağladığı söylenebilir.

Öğretmen adaylarına STEM eğitim anlayışını benimseyecekleri öğrenme ortamı oluşturmak üzere Fen Öğretimi Laboratuvar Uygulamaları II dersinin STEM odaklı öğrenme sürecini esas alarak yapılandırılması önerilebilir. Bu araştırmada öğretmen adaylarının ders planları içerik, yaklaşım, ölçme-değerlendirme ve uygulanabilirlik boyutları ile incelenmiştir. Öğretmen adaylarının ders planlarının incelenmesi için daha detaylı çözümlemeler geliştirilmesi önerilebilir.

Anahtar Kelimeler

• fen bilimleri öğretmen adayları,STEM,STEM odaklı laboratuvar etkinlikleri,öğretmenlerin becerileri,öğretmen yeterlikleri

Examining the Development of Pre-Service Science Teachers’ STEM-Focused Lesson Planning Skills

Abstract

Purpose: In the 21st century, the importance of the fields of science, mathematics, technology, and engineering, and the need of the skilled individuals have paved a way for a great responsibility on teachers providing instruction in these four fields. Therefore, in this context, it is essential that teachers need to receive education for the cultivation of STEM skills in schools. The present study, it is aimed investigate the development of the STEM-focused lesson planning skills of pre-service science teachers who participated in STEM-focused laboratory activities. 

Research Methods: This research was designed as a single case study. The participants in this research study were seven pre-service science teachers. Data were collected through the lesson plans developed by the pre-service science teachers and analyzed using descriptive analysis.

Findings: The results showed that STEM-focused laboratory activities contributed to the development of pre-service science teachers’ skills about planning a STEM-focused lesson.

Implications for Research and Practice: The findings suggest that the Science Teaching Laboratory Practices course might be structured with STEM-focused activities to improve the STEM-focused lesson planning skills of pre-service teachers. Providing long-term education to pre-service teachers in person can be recommended for improving their STEM-focused lesson planning skills. In this research, lesson plans of pre-service teachers were examined in terms of content, approach, assessment and evaluation. Development of more detailed analyses is suggested for examining lesson plans.

Keywords

• Pre-service science teachers,STEM,STEM-focused laboratory activities,teachers’ skills,teachers’ efficacy

Kaynakça

1. Arafah, M. M. (2011). But what does this have to do with science? Building the case for engineering in K-12 (Master’s thesis). Retrieved from https://engagedscholarship.csuohio.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1459&context=etdarchive
2. Allen, M., Webb, A.W., & Matthews, C.A. (2016). Adaptive teaching in stem: characteristics for effectiveness. Theory Into Practice, 55(3), 217-224.
3. Altun Yalcin, S., & Yalcin, P. (2018). Fen bilgisi ogretmen adaylarinin FeTeMM egitimi konusundaki metaforik algilarinin incelenmesi [The investigation of the metaforic perceptions of pre service science teacher on stem education]. International Journal of Social Science, 70, 39-59.
4. Bakircı, H., & Karisan, D. (2018). Investigating the preservice primary school, mathematics and science teachers’ stem awareness. Journal of Education and Training Studies, 6(1), 32-42
5. Bozkurt, E. (2014). Muhendislik tasarim temelli fen egitiminin fen bilgisi ögretmen adaylarinin karar verme becerisi, bilimsel sürec becerileri ve sürece yönelik algılarına etkisi [The effect of engineering design-based science instruction on science teacher candidates' decision making skills, science process skills and perceptions about the process] (Unpublished doctoral dissertation). Available from Turkish Thesis Center. (No. 366313).
6. Bozkurt Altan, E., & Ercan, S. (2016). STEM education program for science teachers: perceptions and competencies. Journal of Turkish Science Education, 13(special issue), 103-117.
7. Bozkurt Altan, E., Ercan, S., & Karahan, E. (2016, September). Tasarim temelli fen egitimine yonelik ögrenci degerlendirmeleri: Bir durum çalismasi [Student assessments of design-based science education: A case study]. Paper presented at 12. National Science and Mathematics Education Congress, Trabzon, Turkey.
8. Bozkurt Altan, E., & Hacioglu, Y. (2018). Fen bilimleri ögretmenlerinin derslerinde STEM odaklı etkinlikler gercekleştirmek uzere gelistirdikleri problem durumlarinin incelenmesi [Investigation of problem statement developed by science teachers to perform stem focused activities in their courses]. Necatibey Faculty of Education Electronic Journal of Science and Mathematics Education, 12(2), 487-507.

9. Bracey, G., Brooks, M., Marlette, S., & Locke, S. (2013, June). Teachers in training: Building formal STEM teaching efficacy through informal science teaching experience. Paper presented at the ASQ Advancing the STEM Agenda Conference, Michigan, USA. Retrieved from http://rube.asq.org/edu/2013/04/innovation/teachers-n-training-builiding-formal-stem-teaching-efficacy-through-informal-science-teaching-experience.pdf
10. Bybee, R. W. (2010). What is STEM education. Science, 329, 996.
11. Capobianco, B. M. (2013). Learning and teaching science through engineering design: insights and implications for professional development. Association for Science Teacher Education Conference, Charleston, SC.
12. Chen, F.F. (2007). Sensitivity of goodness of fit indexes to lack of measurement invariance. Structural Equation Modeling: A Multidisciplinary Journal, 14(3), 464-504.
13. Çetin, A., & Kahyaoğlu, M. (2018). STEM temelli etkinliklerin fen bilgisi ogretmen adaylarinin fen, matematik, muhendislik ve teknoloji ile 21. yuzyil becerilerine yönelik tutumlarina etkisi [The effects of stem based activities on pre-service science teachers attitudes towards science, mathematics, engineering and technology, and 21. century skills]. EKEV Academy Journal, 22(75), 15-28.
14. Çorlu, M. S., Capraro, R. M., & Capraro, M. M. (2014). Introducing STEM education: implications for educating our teachers for the age of innovation. Education and Science, 39(171), 74-85.
15. Dugger, E. W. (2010, December). Evolution of STEM in the united states. 6th Biennial International Conference on Technology Education Research, Australia. Retrieved from http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.476.5804
16. Ercan, S. (2016, May). Improving prospective science teachers’ integrated STEM teaching competencies. International Conference on Education in Mathematics, Science & Technology (ICEMST), Bodrum, Turkey.
17. Fllis, A. K., & Fouts, J. T. (2001). Interdisciplinary curriculum: The research base: The decision to approach music curriculum from an interdisciplinary perspective should include a consideration of all the possible benefits and drawbacks. Music Educators Journal, 87(5), 22-68.
18. Gül, K. (2019). Fen bilgisi ogretmen adaylarina yonelik bir STEM egitimi dersinin tasarlanmasi, uygulanmasi ve degerlendirilmesi (The design, implementation, and evaluation of a stem education course for pre-service science teachers) (Unpublished doctoral dissertation). Available from Turkish Thesis Center (No. 552171).
19. Hacioglu, Y. (2017). Fen, teknoloji, muhendislik ve matematik (STEM) egitimi temelli etkinliklerin fen bilgisi ogretmen adaylarının elestirel ve yaratici dusunme becerilerine etkisi [The effect of science, technology, engineering and mathematics (STEM) education based activities on prospective science teachers' critical and creative thinking skills] (Unpublished doctoral dissertation). Available from Turkish Thesis Center (No. 461483).
20. Hacioglu, Y., Yamak, H., & Kavak, N. (2017). The opinions of prospective science teachers regarding STEM education: the engineering design-based science education. Gazi University Journal of Faculty of Education, 37(2), 649-684.
21. Han, S., Yalvac B., Capraro, M. M., & Capraro, R.M. (2015). In-service teachers’ implementation and understanding of STEM project based learning. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 11(1), 63-76.
22. Hmelo, C. E., Holton,D., & Kolodner, J. L. (2000). Designing to learn about complex systems. The Journal of the Learning Sciences, 9(3), 247–298. 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.
23. Inancli, E., & Timur, B. (2018). Fen bilimleri ogretmen ve ogretmen adaylarinin STEM egitimi hakkindaki gorusleri [Science teacher and teacher candidates' opinions about STEM education]. International Journal of Science and Education, 1(1), 48-66.
24. Kelley, T. R., & Knowles, G. A (2016). Conceptual framework for integrated STEM education. International Journal of STEM Education, 2016, 3-11.
25. Kızılay, E. (2018). STEM alanlarinin birbirleri ile iliskisi hakkinda fen bilgisi ogretmen adaylarinin görüsleri [Pre-service science teachers’ opinions about the relationship of stem fields]. Journal of Research in Education and Scoiety, 5(2), 174-186.
26. 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.
27. Marshall, C., & Rossman, G. B. (2006). Designing qualitative research (4th Edition). USA: Sage Publications.
28. Merriam, S. B. (1998). Qualitative research and case study applications in education. San Francisco: Jossey-Bass Publishers.
29. Merriam, S. B. (2013). Qualitative research: a guide to design and implementation. Revised and expanded from qualitative research and case study applications in education (3nd edition). San Francisco: Jossey-Bass Publishers.
30. Miles, M. B., & Huberman, A. M. (1994). Qualitative data analysis. London:Sage Publication
31. Moore, T. J., Stohlmann, M.S., Wang, H.-H., Tank, K.M., Glancy, A.W., & Roehrig, G. H. (2014). Implementation and integration of engineering in K-12 STEM education. In S. Purzer, J. Strobel, & M. Cardella (Eds.), Engineering in precollege settings: Research into practice (pp. 35-60). West Lafayette: Purdue Press.
32. Nadelson, L. S., Callahan, J., Pyke, P., Hay, A., Dance, M., & Pfiester, J. (2013). Teacher STEM perception and preparation: inquiry-based STEM professional development for elementary teachers. The Journal of Educational Research, 106(2), 157-168.
33. 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. Washington, DC: National Academies Press.
34. National Research Council [NRC]. (2012). A Framework for k-12 science education: Practices,crosscutting concepts, and core ideas. Washington DC: The National AcademicPress.
35. Shaughnessy, M. (2013). Mathematics in a STEM context. Mathematics Teaching in the Middle School, 18(6), 321-323.
36. Siew, N. M. (2017). Integrating STEM in an engineering design process: the learning experience of rural secondary school students in an outreach challenge program. The Eurasia Proceedings of Educational & Social Sciences (EPESS), 2017(6), 128-141. , Siew, N. M., Amir, N. & Chong, C. L. (2015). The perceptions of pre-service and in-service teachers regarding a project-based STEM approach to teaching science. Springer Plus, 4(8), 1-20.
37. Smith, J., & Karr-Kidwell, PJ. (2000). The interdisciplinary curriculum: a literary review and a manual for administrators and teachers. Retrieved from ERIC database. (ED443172).
38. Sungur Gul, K., & Marulcu, İ. (2014). Investigation of in service and pre-service science teachers’ perspectives about engineering-design as an instructional method and legos as an instructional material. International Periodical for The Languages, Literature, and History of Turkish or Turkic, 9(2), 761-786.
39. Thomas, T. A. (2014). Elementary teachers’ receptivity to ıntegrated science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education in the elementary grades. (Unpublished doctoral dissertation, University of Nevada). Retrieved from https://scholarworks.unr.edu/handle/11714/2852
40. Tsai, H. W. (2007). A study of STEM instructional model applied to science and technology in juni¬or high school. (Unpublished doctoral dissertation, National Pingtung University of Science and Technology).
41. Wilson, S. M. (2011, April). Effective stem teacher preparation, induction, and professional development NRC Workshop on Highly Successful STEM Schools or Programs,
42. Washington, DC. Retrieved from http://sites.nationalacademies.org/cs/groups/dbassesite/documents/webpage/dbasse_072640.pdf
43. Wendell, K. B., Connolly, K. G., Wright, C. G., Jarvin, L., Rogers, C., Barnett, M., & Marulcu, I. (2010, June). Incorporating engineering design into elementary school science curricula. American Society for Engineering Education Annual Conference & Exposition, Louisville, KY. Retrieved from https://ceeo.tufts.edu/documents/conferences/2010kwkccwljcrmbim.pdf