Evaluating STEM Activities Using STEM Lesson Specifications Scale

Öz

This study aimed to determine the extent to which STEM activities conducted in science courses reflect STEM lesson specifications based on the STEM Lesson Specifications Rating Scale (STEM-DÖ). In this context, a total of 465 STEM activities included in 92 postgraduate theses and 49 articles published in Turkey between 2010 and 2021 were analyzed. The research employed a survey model. The data were analyzed using content analysis, a qualitative research method. The findings revealed that STEM activities generally reflected STEM lesson specifications at a 'somewhat' level. Detailed analysis showed strong performance in engaging students with problems, while features such as relating to real-world problems and presenting designs were identified as weak points. The activities predominantly focused on the physics discipline (over 80%), with limited activities observed in the fields of chemistry and biology. Most studies were concentrated at the 7th-grade level, highlighting the need for STEM education to be expanded to earlier grades. The findings of this study indicate that STEM activities need improvement and are consistent with similar results reported in the literature. Additionally, the literature emphasizes that STEM activities enhance students' academic achievements and suggests that these outcomes could be further improved with enhanced implementation of activities.

Anahtar Kelimeler

• STEM Activities
• STEM Education
• STEM Lesson Specifications Scale

STEM Etkinliklerinin STEM Ders Özellikleri Derecelendirme Ölçeği Kullanılarak Değerlendirilmesi

Öz

Bu araştırma, fen bilimleri derslerinde gerçekleştirilen STEM etkinliklerinin, STEM Ders Özellikleri Derecelendirme Ölçeği’ne göre (STEM-DÖ) ne derece STEM ders özelliklerini yansıttığını belirlemek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu amaç doğrultusunda çalışmada veri elde etmek için nitel araştırma yöntemlerinden doküman analizi yöntemi kullanılmıştır. Bu kapsamda, 2014-2021 yılları arasında Türkiye’de yayımlanmış 95 lisansüstü tez ve 43 akademik makalede yer alan toplam 465 STEM etkinliği incelenmiştir. Veriler, STEM Ders Özellikleri Derecelendirme Ölçeği'nde tanımlanan özelliklerin etkinliklerde ne ölçüde yansıtıldığını belirlemek amacıyla içerik analizi yöntemiyle analiz edilmiştir. Bunun yanında kodlamalar neticesinde elde edilen nicel veriler ise SPSS 21 programı kullanılarak betimsel istatistikler için kullanılmıştır. Araştırmanın bulguları incelendiğinde, STEM etkinliklerinin genellikle “biraz” düzeyinde STEM ders özelliklerini yansıttığı tespit edilmiştir. Bulguların detaylarına bakıldığında, öğrencilerin problemlerle ilgilenmesini sağlama boyutunda yüksek bir performans sergilenirken, gerçek dünya problemleriyle ilişkilendirme ve tasarımların sunumu gibi özelliklerin zayıf olduğu tespit edilmiştir. Etkinlikler ağırlıklı olarak fizik disiplinine (%80’in üzerinde) odaklanmış, kimya ve biyoloji disiplinlerindeki etkinlikler sınırlı kalmıştır. Çalışmaların büyük bölümü 7. Sınıf düzeyinde yoğunlaşırken, erken yaşlarda STEM yaklaşımının yaygınlaştırılması gerektiği vurgulanmıştır. Araştırma bulguları, STEM etkinliklerinin geliştirilmesi gerektiğini ortaya koymuş, literatürdeki benzer çalışmaları destekler nitelikte sonuçlar sunmuştur. Literatürde STEM etkinliklerinin öğrencilerin akademik başarısını artırdığı vurgulanmakta ve bu başarıların etkinliklerin iyileştirilmesiyle daha da geliştirilebileceği önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• STEM Etkinlikleri
• STEM Eğitimi
• STEM Ders Özellikleri Ölçeği

Kaynakça

1. Aydın-Günbatar, S. (2020). Ortaokul öğrencilerinin STEM etkinliklerine yönelik görüşlerinin incelenmesi. International Journal of Curriculum and Instructional Studies (IJOCIS), 10(2), 437–460. https://doi.org/10.31704/ijocis.2020.016
2. Beers, S. Z. (2011). 21st century skills: Preparing students for their future. STEM Education Coalition.
3. Becker, K. H., & Park, K. (2011). Integrative approaches among science, technology, engineering, and mathematics (STEM) subjects on students’ learning: A meta-analysis. Journal of STEM education: Innovations and research, 12(5), 23-37.
4. Büyükbastırmacı, H. (2019). 7. sınıf kuvvet ve enerji ünitesinde STEM uygulamalarının öğrenci başarısı, tutum ve motivasyonuna etkisi (Tez No: 584295) (Yüksek lisans tezi, Pamukkale Üniversitesi).
5. Büyüköztürk, Ş. (2002). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı (2. Baskı). Pegem-A Yayıncılık, Ankara.
6. Büyüköztürk, Ş. (2010). Sosyal bilimler için veri analizi. Pegem-A Yayıncılık, Ankara.
7. Bybee, R. W. (1997). Achieving scientific literacy: From purposes to practices. Portsmouth, NH: Heinemann.
8. Bybee, R. W. (2010). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and engineering teacher, 70(1), 30-35.

9. Cardella, M. E., Svarovsky, G. N., & Pattison, S. (2020). Engineering Education in Pre-Kindergarten through Fifth Grade: An Overview. Commissioned Paper by the Committee on Enhancing Science and Engineering in Prekindergarten through Fifth Grade at the National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine.
10. Cheng, L., Antonenko, P. D., Ritzhaupt, A. D., Dawson, K., Miller, D., MacFadden, B. J., ... & Ziegler, M. (2020). Exploring the influence of teachers' beliefs and 3D printing integrated STEM instruction on students’ STEM motivation. Computers & Education, 158, 103983. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2020.103983
11. Çakır, R., & Altun Yalçın, S. (2024). Mühendislik tasarım sürecine dayalı STEM etkinliklerinin öğretmen adaylarının kişisel ve sosyal becerilerine etkisi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 44(1), 163–197. https://doi.org/10.17152/gefad.1340136
12. Çorlu, M. S. (2017). STEM eğitimi ve öğretmen yeterlilikleri: Disiplinler arası öğretime ilişkin bir değerlendirme. Journal of Human Sciences, 14(1), 559–577. https://doi.org/10.14687/jhs.v14i1.4290
13. De Vellis, R. (2012). Scale development:theory and applications (3rd adn). Thousand Oaks,California: Sage.
14. Field, A. (2002). Discovering Statistics Using SPSS. Sage Publication Ltd., UK: London.
15. Gao, X., Li, P., Shen, J., & Sun, H. (2020). Reviewing assessment of student learning in interdisciplinary STEM education. International Journal of STEM Education, 7, 1-14. https://doi.org/10.1186/s40594-020-00225-4
16. Gökbayrak, S., & Karışan, D. (2017). Altıncı sınıf öğrencilerinin FeTeMM temelli etkinlikler hakkındaki görüşlerinin incelenmesi. Alan Eğitimi Araştırmaları Dergisi, 3(1), 25-40.
17. Gökçe, O. (2006). İçerik Analizi Kuramsal ve Pratik Bilgiler. Siyasal Kitapevi, Ankara.
18. Guzey, S. S., Caskurlu, S., & Kozan, K. (2020). Integrated STEM pedagogies and student learning. In Handbook of research on STEM education (pp. 65-75). Routledge.
19. Gülhan, F., & Şahin, F. (2018). Fen bilimleri dersine STEM entegrasyonu etkinliklerinin 5. sınıf öğrencilerinin bilimsel yaratıcılıklarına etkisi. Sakarya University Journal of Education, 8(4), 40-59.
20. Hmelo-Silver, C. E. (2004). Problem-based learning: What and how do students learn? Educational Psychology Review, 16(3), 235–266.
21. Honey, M., Pearson, G., & Schweingruber, H. A. (Eds.). (2014). STEM integration in K-12 education: Status, prospects, and an agenda for research (Vol. 500). Washington, DC: National Academies Press.
22. Hutter, S. (2014). Protest event analysis and its offspring. In D. Della Porta (Ed.), Methodological practices in social movement research (pp. 335–367). Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198719571.001.0001
23. Jolly, A. (2017). STEM by design. Routledge: NY, USA.
24. Karışan, D., & Doğança Küçük, Z. (2020). FeTeMM etkinliklerinin öğrencilerin tasarım yapma ve problem çözme becerilerine etkisinin incelenmesi. Journal of Inquiry Based Activities (JIBA), 10(1), 70–83. https://dergipark.org.tr/tr/pub/jiba/issue/54194/723228
25. Kelley, T. R., & Knowles, J. G. (2016). A conceptual framework for integrated STEM education. International Journal of STEM education, 3, 1-11.
26. Kline, P. (1994). An easy guide to factor analysis. Routledge.
27. Krajcik, J. S., & Blumenfeld, P. C. (2006). Project-based learning. In R. K. Sawyer (Ed.), The Cambridge handbook of the learning sciences (pp. 317–334). Cambridge University Press.
28. Lachapelle, C. P., & Cunningham, C. M. (2014). Engineering in elementary schools. Engineering in pre-college settings: Synthesizing research, policy, and practices, 61-88.
29. Lincoln, Y. S., & Guba, E. G. (1985). Naturalistic inquiry. Sage Publications.
30. Margot, K. C., & Kettler, T. (2019). Teachers’ perception of STEM integration and education: a systematic literature review. International Journal of STEM education, 6(1), 1-16. https://doi.org/10.1186/s40594-018-0151-2
31. MEB, Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü (2016). STEM Eğitimi Raporu, Ankara.
32. Millî Eğitim Bakanlığı [MEB] (2024). Fen Bilimleri Öğretim Programı (İlkokul ve Ortaokul). https://ogmmateryal.eba.gov.tr
33. Miles, M. B., & Huberman, A. M. (1994). Qualitative data analysis: An expanded sourcebook (2nd ed.). Sage Publications.
34. Moore, T. J., Stohlmann, M. S., Wang, H. H., Tank, K. M., & Roehrig, G. H. (2014). Implementation and integration of engineering in K–12 STEM education. In Ş. Purzer, J. Strobel, & M. E. Cardella (Eds.), Engineering in pre-college settings: Synthesizing research, policy, and practices (pp. 35–60). Purdue University Press.
35. Moore, T. J., Johnston, A. C., & Glancy, A. W. (2020). STEM integration: A synthesis of conceptual frameworks and definitions. In Handbook of research on STEM education (pp. 3-16). Routledge. NGSS Lead States. (2013). Next Generation Science Standards: For states, by states. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/18290
36. Öztürk, N., & Uyangör, N. (2021). Ortaokul öğrencilerinin STEM etkinliklerine yönelik görüşlerinin incelenmesi. Eğitim ve Toplum Araştırmaları Dergisi, 8(2), 55–75. https://dergipark.org.tr/tr/pub/etad/issue/64156/924060
37. Persano Adorno, D., Mallahnia, T., Koch, V., Zailskaitė-Jakštė, L., Ostreika, A., Urbaitytė, A., ... & Pizzolato, N. (2021). The BioS4You European project: An innovative way to effectively engage Z-generation students in STEM disciplines. Education sciences, 11(12), 774. https://doi.org/10.3390/educsci11120774
38. Piaget, J. (1972). Intellectual evolution from adolescence to adulthood. Human Development, 15(1), 1–12.
39. Pocalana, G., Robutti, O., & Ciartano, E. (2024). Resources and Praxeologies Involved in Teachers’ Design of an Interdisciplinary STEAM Activity. Education Sciences, 14(3), 333.
40. Ribeirinha, T., Baptista, M., & Correia, M. (2024). The Impact of STEM Activities on the Interest and Aspirations in STEM Careers of 12th-Grade Portuguese Students in Science and Technology Curriculum. European Journal of STEM Education, 9(1), 21.
41. Rocard, M., Csermely, P., Jorde, D., Lenzen, D., Walberg-Henriksson, H., & Hemmo, V. (2007). Science Education Now: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe. European Commission.
42. Sağlam, Y., & Arslan, A. (2018). Öğretmen adaylarının STEM eğitiminin bireysel gelişimlerine etkisine ilişkin görüşleri. Kastamonu Eğitim Dergisi, 26(5), 1633–1642. https://doi.org/10.24106/kefdergi.426025
43. Sayılgan, Z., Akkuş, B., & Yıldırım, M. (2022). The effects of STEM-designed activities on the academic achievements and higher-order thinking skills of 7th grade students. Journal of Pedagogical Research, 6(2), 49–61. https://doi.org/10.33902/JPR.202217529
44. Şanlı, C., & Özerbaş, M. A. (2021). Ortaokul öğrencilerine uygulanan STEM etkinliklerinin fen öğrenmeye yönelik motivasyon ve STEM’e yönelik tutumlara etkisi. Electronic Turkish Studies, 16(4), 2325–2343. https://doi.org/10.7827/TurkishStudies.48339
45. Tezbaşaran, A. (1997). Validity issues of a likert type scale (A Case Study). Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 13, 41-45.
46. Türkkan, B. (2021). LGS sürecinde STEM uygulamaları: Olasılıklar ve engeller. Eğitim Politikaları Dergisi, 7(3), 34–49.
47. Widiyatmoko, A., Amelia, R. N., Wulandari, T. D., Darmawan, M. S., Nursulistari, S., & Putri, E. D. (2025). Structural relationship model of conception, understanding, and self-efficacy about STEM education among pre-service science teachers. Journal of Natural Science Teaching, 7(2), 181-194.
48. Yamak, H., Bulut, N., & Dündar, S. (2014). Ortaokul öğretmenlerinin STEM etkinliklerine yönelik görüşleri. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 3(4), 234–243.
49. Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2013). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (9. baskı). Seçkin Yayıncılık, Ankara