STEM Uygulamalarının Ortaokul Öğrencilerinin Problem Çözme Becerilerine Yönelik Algılarına Etkisinin İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 5 Sayı: 2, 123 - 144, 30.09.2020

Alev Doğan Ebru Aydın , Emine Kahraman

Öz

Son zamanlarda fen eğitimi alanında STEM etkinlik uygulamaları ve bu uygulamaların öğrenciler üzerindeki potansiyel etkileri önemli araştırma konuları arasında yer almaktadır. Bu nedenle, bu araştırmada STEM etkinlikleriyle yapılan uygulamaların, öğrencilerin problem çözme becerilerine yönelik algılarına etkisi araştırılmıştır. Araştırmanın yöntemi ön-test son-test kontrol gruplu yarı-deneysel desen olup, araştırma 2018-2019 eğitim-öğretim yılında, bir devlet ortaokulunda öğrenim gören 60 sekizinci sınıf öğrenciyle (deney grubu= 30 öğrenci, kontrol grubu= 30 öğrenci) bilim uygulamaları dersinde haftada 2 ders saati olmak üzere toplam 6 haftada gerçekleştirilmiştir. Uygulama sürecinde hem deney grubu hem de kontrol grubu öğrencileri işbirlikli gruplarda çalışmışlardır. Araştırma kapsamında, belirlenen STEM etkinliklerinin uygulaması deney grubu öğrencileri ile gerçekleştirilirken, kontrol grubu öğrencileriyle bilim uygulaması dersinin öngördüğü şekilde dersler işlenmiştir. Araştırmada veri toplama aracı olarak “Problem Çözme Becerilerine Yönelik Algı Ölçeği” kullanılmıştır. Araştırmadan elde edilen nicel veriler bağımlı ve bağımsız gruplar için t-testi ile analiz edilmiştir. Araştırma sonuçları incelendiğinde; deney grubunun problem çözme becerilerine yönelik algı ölçeği sonuçlarında kontrol grubuna göre anlamlı düzeyde bir artış olduğu belirlenmiştir. Bu sonuca göre deney grubu öğrenciyle gerçekleştirilen STEM etkinlik uygulamalarının öğrencilerin problem çözme becerilerine yönelik algılarına olumlu yönde katkı sağladığı söylenebilir. Araştırmanın sonuçları dikkate alındığında; öğrencilerle derslerde yapılacak olan STEM etkinliklerinin öğrencilerin bilimsel sorgulama ve karmaşık problemleri çözme becerilerini geliştireceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

Fen eğitimi, STEM etkinliği, Problem çözme becerilerine yönelik algı, Ortaokul öğrencisi

Kaynakça

• Açık, S. (2013). Lise öğrencilerinin öğrenme stilleri ve problem çözme becerileri arasındaki ilişkinin incelenmesi. (Yüksek lisans tezi). Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bolu.
• Ağır, M. (2007). Üniversite öğrencilerinin bilişsel çarpıtma düzeyleri ile problem çözme becerileri ve umutsuzluk düzeyleri arasındaki ilişki. (Doktora tezi). İstanbul Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, İstanbul.
• Akgündüz, D., Aydeniz, M., Çakmakçı, G., Çavaş, B., Çorlu, M. S., Öner, T. & Özdemir, S. (2015). STEM eğitimi Türkiye raporu. İstanbul: Scala Basım.
• Aksan, N. & Sözer, M. A. (2007). Üniversite öğrencilerinin epistemolojik inançları ile problem çözme becerileri arasındaki ilişkiler. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 8(1), 31-50.
• Aktamış, H. & Hiğde, E. (2015). Fen eğitiminde kullanılan argümantasyon modellerinin değerlendirilmesi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 35, 136 -172.
• Altunçekiç, A., Yaman, S. & Koray, Ö. (2005). Öğretmen adaylarının öz-yeterlilik inanç düzeyleri ve problem çözme becerileri üzerine bir araştırma (Kastamonu ili örneği). Kastamonu Eğitim Dergisi, 13(1), 93–102.
• Apedoe, X. S., Reynolds, B., Ellefson, M. R. & Schunn, C. D. (2008). Bringing engineering design into high school science classrooms: The heating/cooling unit. Journal of Science Education and Technology, 17(5), 454-465.
• Armağan, F. Ö., Sağır, Ş. U. & Çelik, A. Y. (2009). The effects of students’ problem solving skills on their understanding of chemical rate and their achievement on this issue. Procedia Social and Behavioral Sciences, 1(1), 2678–2684.
• Aronin, S. & Floyd, K. K. (2013). Using an iPad in inclusive preschool classrooms to introduce STEM concepts. Teaching Exceptional Children, 45(4), 34–39.
• Atlı, K. (2019). Biyoloji dersi öğretim programının 21. yüzyıl becerilerinden yaratıcılık becerisi açısından değerlendirilmesi. Anadolu Öğretmen Dergisi, 3(1), 85-104.
• Bakırcı, H. & Kutlu, E. (2018). Fen bilimleri öğretmenlerinin FeTeMM yaklaşımı hakkındaki görüşlerinin belirlenmesi. Türk Bilgisayar ve Matematik Eğitimi Dergisi, 9(2), 367- 389.
• Balcı, Ö. (2013). Öğrenme stillerine dayalı etkinliklerin İngilizce dersinde öğrencilerin okuduğunu anlama becerilerine ve öz-yeterlik algılarına etkisi. (Doktora Tezi). Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Necmettin Erbakan Üniversitesi, Konya.
• Barak, M. & Assal, M. (2018). Robotics and STEM learning: Students’ achievements in assignments according to the P3 Task Taxonomy—practice, problem solving, and projects. International Journal of Technology and Design Education, 28(1), 121-144.
• Basu, A. & Virick, M. (2008). Assessing entrepreneurial intentions amongst students: a comparative study. In 12th Annual Meeting of the National Collegiate Inventors and Innovators Alliance, Dallas, USA.
• Baykul, Y. (2009). İlköğretimde matematik öğretimi: 6.-8. Sınıflar. Ankara: Pegem Yayıncılık.
• Beca, J. (2007). The need for improvement ın innovativeness development and entrepreneurship training in highschool and university science education. T-Space at The University of Toronto Libraries, University of Toronto Mississauga. https://tspace.library.utoronto.ca/bitstream/1807/10112/1/beca.pdf adresinden alınmıştır.
• Bernardo, A. B. (1999). Overcoming obstacles in understanding and solving word problems in mathematics. Educational Psychology, 19(2), 149-163.
• Bolaji, O. A. (2012). Intergrating enterpreneurship education into science education: Science teachers perspectives. Journal of Science, Technology, Mathematics and Education, 8(3), 181-187.
• Bonner, R. L. & Rich, A. (1988). Negative life stress, social problem-solving self-appraisal, and hopelessness: Implications for suicide research. Cognitive Therapy and Research, 12(6), 549-556.
• 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.
• Brown, Q., Mongan, W., Kusic, D., Garbarine, E., Fromm, E. & Fontecchio, A. (2013). Computer aided ınstruction as a vehicle for problem solving: scratch boards ın the middle years classroom. Paper presented at the Annual Conference & Exposition, Pittsburgh, Pennsylvania. https://pdfs.semanticscholar.org/8389/ae51ae8d6a5f86addbc26158f3c7da24b901.pdf adresinden erişilmiştir.
• Brown, S. I. & Walter, M. I. (1990). The art of problem posing (2nd ed.). Hillsdale, N.J.: Lawrence Erlbaum Associates.
• Büyüköztürk, Ş. (2007). Deneysel desenler öntest-sontest kontrol grubu desen ve veri analizi. Ankara: Pegem A Yayıncılık.
• Büyüköztürk, Ş. (2013). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı (18. Baskı). Ankara: Pegem Akademi Yayıncılık.
• Bybee, R. W. (2010). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology & Engineering Teacher, 70(1), 30-35.
• Bybee, R. W. (2011). Scientific and engineering practices in K–12 classrooms: Understanding a framework for K–12 science education. The Science Teacher, 78(9), 34–40.
• Ceylan, S. (2014). Ortaokul fen bilimleri dersindeki asitler ve bazlar konusunda fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FeTeMM) yaklaşımı ile öğretim tasarımı hazırlanmasına yönelik bir çalışma. (Yüksek lisans tezi). Uludağ Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
• Chesloff, J. D. (2013). Why STEM education must start in early childhood. Education Week, 32(23), 27–32.
• Cooper, R. & Heaverlo, C. (2013). Problem solving and creativity and design: what influence do they have on girls' interest in STEM subject areas? American Journal of Engineering Education, 4(1), 27-38.
• Crippen, K. J. & Antonenko, P. D. (2018). Designing for collaborative problem solving in STEM cyberlearning. In Cognition, metacognition, and culture in stem education (pp. 89-116). Springer, Cham.
• Curth, A. (2011). Mapping of teachers' preparation for entrepreneurship education (Ed. Daniela Ulicna). Final Report, Framework Contract No EAC 19/06, Dg Educatıon and Culture, J 3025 8322.
• Çelik, A. (2018). Bilişimle girişimcilik: 5. Sınıf öğrencilerinin tasarım odaklı doğaç yapma etkinliğinde bilişimle üretim yapmalarına ilişkin bir durum çalışması. (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• DeJarnette, N. K. (2012). America’s children: providing early exposure to STEM (science, technology, engineering and math) initiatives. Education, 133(1), 77–84.
• Dewaters, J. & Powers, S. (2006). Improving science literacy through project-based K-12 outreach efforts that use energy and environmental themes. Proceedings of the 113th Annual ASEE Conference & Exposition, Chicago, IL.
• Ekici, D. İ. & Balım, A. G. (2013). Ortaokul öğrencileri için problem çözme becerilerine yönelik algı ölçeği: geçerlilik ve güvenirlik çalışması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 10(1), 67-86.
• Elliott, B., Oty, K., McArthur, J. & Clark, B. (2001) The effect of an interdisciplinary algebra/science course on students' problem solving skills, critical thinking skills and attitudes towards Mathematics. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 32(6), 811-816.
• Ezeudu, F. O., Ofoegbu, T. O. & Anyaegbunnam, N. J. (2013). Restructuring STM (science, technology, and mathematics) education for entrepreneurship. US-China Education Review A, 3(1), 27-32.
• Fraenkel, J. R. & Wallen, N. E. (1996). How to design and evaluate research in education. New York: McGraw-Hill.
• Garderen, D. V. & Montague, M. (2003). Visuaspatial representation, mathematical problem solving, and students of varying abilities. Learning Disabilities Research & Practice, 18(4), 246-254.
• Gonzalez, H. B. & Kuenzi, J. J. (2012). Science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education: A primer. Washington, DC: Congressional Research Service, Library of Congress.
• Guzey, S. S., Tank, K., Wang, H. H., Roehrig, G. & Moore, T. (2014). A high‐quality professional development for teachers of grades 3–6 for implementing engineering into classrooms. School Science and Mathematics, 114(3), 139-149.
• Gülhan, F. & Şahin, F. (2016). The effects of science-technology-engineering-math (STEM) integration on 5th grade students’ perceptions and attitudes towards these areas. Journal of Human Sciences, 13(1), 602-620.
• Heppner, P. P. & Petersen, C. H. (1982). The development of implications of a personal problem solving inventory. Journal of Counseling Psychology, 29, 66-75.
• Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C. & Hammer, D. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses. https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1165&context=ncete_publications adresinden erişilmiştir.
• Ittenbach, R. F. & Harrison, P. L. (1990). Predicting ego-strength from problem-solving ability of college student. Measurement & Evaluation in Counseling & Development, 23(3), 128-137.
• Karasar, N. (2005). Bilimsel araştırma yöntemi (17. Baskı). Ankara: Nobel yayın dağıtım.
• Kennedy, T. J. & Odell, M. R. L. (2014). Engaging students in STEM education. Science Education International, 25(3), 246-258.
• Knezek, G., Christensen, R. & Tyler-Wood, T. (2011). Contrasts in teacher and student perceptions of STEM content and careers. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 11(1), 92-117.
• Korkmaz, H. & Kaptan, F. (2001). Fen eğitiminde probleme dayalı öğrenme yaklaşımı. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 20, 185-192.
• Kylonen, P. C. (2012). Measurement of 21st century skills within the common core state standards. Paper presented at the Invitational Research Symposium on Technology Enhanced Assessments, May 7-8.
• Lederman, N. G. & Lederman, J. S. (2013). Is it STEM or “S & M” that we truly love? Journal of Science Teacher Education, 24, 1237-1240.
• Lederman, N. G. & Niess, M. L. (1997). Less is more? More or less. School Science and Mathematics, 97(7), 341-343.
• Lemons, G., Carberry, A., Swan, C., Jarvin, L. & Rogers, C. (2010). The benefits of model building in teaching engineering design. Design Studies, 31(3), 288-309.
• Lin, K. Y., Yu, K. C., Hsiao, H. S., Chu, Y. H., Chang, Y. S. & Chien, Y. H. (2015). Design of an assessment system for collaborative problem solving in STEM Education. Journal of Computer Education, 2(3), 301-322.
• Löbler, H. (2006). Learning entrepreneurship from a constructivist perspective. Technology, Analysis & Strategic Management, 18(1), 19–38.
• Mann, E. L., Mann, R. L., Strutz, M. L., Duncan, D. & Yoon, S. Y. (2011). Integrating engineering into K-6 curriculum developing talent in the STEM disciplines. Journal of Advanced Academics, 22(4), 639-658.
• Martinello, M. L. (2000). Interdisciplinary inquiry in teaching and learning. Upper Saddle River: Gillian E. Cook.
• MEB. (2018a). Bilim uygulamaları dersi öğretim programı (Ortaokul ve İmam Hatip Okulu 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). Ankara: Milli Eğitim Bakanlığı Yayınları.
• MEB. (2018b). Fen bilimleri dersi öğretim programı (İlkokul ve Ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. Sınıflar). Ankara: Milli Eğitim Bakanlığı Yayınları.
• MEB Yayınları. (2019). Ortaokul ve imam hatip ortaokulu fen bilimleri ders kitabı 6 sınıf. Ankara: Devlet Kitapları Birinci Baskı.
• Morrison, J. (2006). TIES STEM education monograph series attributes of STEM education: The student, the school, the classroom. TIES (Teaching Institute for Excellence in STEM), 20. http://www.wytheexcellence.org/media/STEM_Articles.pdf adresinden erişilmiştir.
• Nakiboğlu, M. (2003). Kuramdan uygulamaya beyin fırtınası yöntemi. Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 1(3).
• National Research Council (NRC). (2012a). A Framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, DC: The National Academies Press. National Research Council. (2012b). Education for life and work: Developing transferable knowledge and skills in the 21st century. Washington, DC: The National Academies Press.
• Olgun, M. (2011). İlköğretim 4. sınıf fen ve teknoloji dersinde öz ve akran değerlendirme uygulamalarının yer aldığı işbirlikli öğrenme yönteminin öğrencilerin başarı, tutum ve bilişüstü becerilere etkisi. (Doktora Tezi). Dokuz Eylül Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
• Öner, G. & Yılmaz, Y. Ö. (2019). Ortaokul öğrencilerinin problem çözme ve sorgulayıcı öğrenme becerileri algıları ile STEM'e yönelik algı ve tutumları arasındaki ilişkinin incelenmesi. Cumhuriyet International Journal of Education, 8(3), 837-861.
• Özçelik, A. & Akgündüz, D. (2018). Üstün/özel yetenekli öğrencilerle yapılan okul dışı STEM eğitiminin değerlendirilmesi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 8(2), 334-351.
• Özçelik, C. (2015). Disiplinler arası öğretim yaklaşımına dayalı hazırlanan öğretim etkinliklerinin, öğrencilerin geometrik cisimlerin hacimleri konusundaki akademik başarılarına ve problem çözme becerilerine etkisi. (Yüksek lisans tezi). Bartın Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bartın.
• Partnership for 21st Century Learning. (2019). Framework for 21st century learning. https://www.battelleforkids.org/networks/p21/frameworks-resources adresinden erişilmiştir.
• Pekbay, C. (2017). Fen teknoloji mühendislik ve matematik etkinliklerinin ortaokul öğrencileri üzerindeki etkileri. (Doktora tezi). Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Perkins, D. N. (1994). The Intelligent eye. Santa Monica, CA: The Getty Center for Education in the Arts.
• Polya, G. (1945). How to solve it: a new aspect of mathematical method. Princeton, NJ: Princeton University Press.
• Sarıcan, G. & Akgunduz, D. (2018). The impact of integrated STEM education on academic achievement, reflective thinking skills towards problem solving and permanence in learning in science education. Cypriot Journal of Educational Sciences, 13(1), 94-113.
• Schnittka, C. G., Bell, R. L. & Richards, L. G. (2010). Save the penguins: Teaching the science of heat transfer through engineering design. Science Scope, 34(3), 82-91.
• Science in School. (2012). Build your own microscope: following in Robert Hooke’s footsteps. https://www.scienceinschool.org/2012/issue22/microscope#w6 adresinden alınmıştır.
• Stemist Box. (2019). Mini hoverboard (İlk robotum). https://stemistbox.com/urun/mini-hoverboard-ilk-robotum/ adresinden erişilmiştir.
• Şahin, A., Gulacar, O. & Stuessy, C. (2015). High school students’ perceptions of the effects of science Olympiad on their STEM career aspirations and 21st century skill development. Research in Science Education, 45(6), 785-805.
• Tomky, D. (2007). Problem solving: a commentary. The Diabetes Educator, 33(6), 1051-1052.
• Topaloğlu, A. Ö. (2013). Etkinlik temelli sosyal beceri eğitiminin çocukların akran ilişkilerine etkisi. (Doktora Tezi). Selçuk Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Konya.
• Toulmin, S. (2003). The uses of argument. (Updated Edition First Published) Cambridge: Cambridge University Press.
• Uzel, L. (2019). 6. sınıf madde ve ısı ünitesinde gerçekleştirilen mühendislik tasarım temelli uygulamaların öğrencilerin problem çözme ve tasarım becerilerine etkisinin değerlendirilmesi. (Yüksek lisans tezi). Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray.
• TÜBİTAK Bilim Genç. (2019). Basit makineler bir araya gelirse… https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/basit-makineler-bir-araya-gelirse adresinden erişilmiştir.
• Wang, H. H. (2012). A new era of science education: science teachers‘ perceptions and classroom practices of science, technology, engineering, and mathematics (STEM) integration. (Doktora tezi). Minnesota University, Minnesota.
• Wang, H. H., Moore, T. J., Roehrig, G. H. & Park, M. S. (2011). STEM integration: Teacher perceptions and practice. Journal of Pre-College Engineering Education Research, 1(2), 1-13.
• Zadnik, M. G. & Loss, R. D. (1995). Developing numerical problem-solving skills through estimations of quantities in familiar contexts. Australian Science Teachers Journal, 41(1), 15-19.