İlkokul Öğrencilerinin Mühendislik Tasarım Odaklı Rube Goldberg Makineleri Tasarımları: Bir Durum Çalışması

Öz

Eğitim alanında gerçekleştirilen çalışmalar mühendislik tasarım süreçlerinin disiplinlerarası bilgi ve becerilerin öğrencilere kazandırılması açısından öneminin altını çizmektedir. Rube Goldberg Makineleri tasarımının STEM eğitimi ve mühendislik tasarımı noktasındaki potansiyelinden yola çıkılarak, bu çalışma kapsamında ilkokul 4. sınıf öğrencilerinin okul dışı etkinlikler kapsamında altı hafta boyunca Rube Goldberg Makinesi tasarımı sürecindeki deneyimlerinin ve edinimlerinin ortaya konulması amaçlanmaktadır. Bu doğrultuda tek bir analiz biriminin (ilköğretim dördüncü sınıf öğrencilerinin oluşturduğu tasarım ekibi) kapsamlı bir biçimde ele alındığı bütüncül tek durum deseni temel alınarak çalışma yürütülmüştür. Araştırmanın çalışma grubunu bir devlet okulunda dördüncü sınıf düzeyinde öğrenim gören dört öğrenci (3 kız 1 erkek) oluşturmaktadır. Veri toplama araçlarını yarı-yapılandırılmış görüşmeler ve katılımcı gözlemleri oluşturmaktadır. Verilerin analizinde, birbirine benzeyen verilerin belirli kavramlar ve temalar çerçevesinde bir araya getirilerek yorumlanmasını amaçlayan içerik analizi yöntemi uygulanmıştır. Verilerin analizi neticesinde ortaya çıkan kodlar: tasarım süreci, disipliner bilgilerin kullanımı, beceri kullanımı, karşılaşılan güçlükler, problem çözme, ekip çalışması işbirliği ve iletişim, proje süreci ve sınıf içi uygulamaların karşılaştırılması, öğrenme ve eğitmenin rolüdür. Çalışmanın bulguları öğrencilerin gözünden tasarım sürecini ve bu süreçte kazandıklarını düşündükleri bilgi ve becerileri ortaya koymuştur.

Anahtar Kelimeler

• STEM eğitimi,Rube Goldberg makineleri,durum çalışması

Elementary School Students Designing Engineering-Based Rube Goldberg Machine Projects: A Case Study

Abstract

The literature highlights the importance of engineering design processes for bringing students in interdisciplinary knowledge and skills. Considering the potential of designing Rube Goldberg Machines in STEM education, this study aims to portray the experiences of fourth grade students designing Rube Goldberg machines in an after-school program for six weeks. A single case study design that approaches an analysis unit holistically was employed. The participants of the study are four fourth grade students (a design team with three female and one male students). The data collection tools were semi-structured interviews and participant observation. The analysis of the data were done via content analysis by creating categories and then themes. The themes that emerged based on the data analysis were design process, use of disciplinary knowledge, use of skills, difficulties faced, problem solving, teamwork cooperation and communication, the comparison between project design and classroom practices, learning, and the role of educator. The findings of the study illustrated the design process and the knowledge and skills they obtained from their own perspectives.

Keywords

• STEM education,Rube Goldberg machines,case study

Kaynakça

1. Acharya, S., & Sirinterlikci, A. (2010). Introducing engineering design through an intelligent rube Goldberg implementation. Journal of Technology Studies, 36(2), 63-72.
2. Ambrose, D., & Sternberg, R. J. (Eds.). (2016). Creative intelligence in the 21st century: Grappling with enormous problems and huge opportunities (Vol. 11). Springer.
3. Ambrose, D., & Sternberg, R. J. (Eds.). (2016). Giftedness and talent in the 21st century: Adapting to the turbulence of globalization (Vol. 10). Springer.
4. Aydın, G., Saka, M., & Guzey, S. (2017). 4-8. Sınıf Öğrencilerinin fen, teknoloji, mühendislik, matematik (STEM= FETEMM) tutumlarının incelenmesi. Mersin University Journal of the Faculty of Education, 13(2), 787-802.
5. Azgın, A. O., & Şenler, B. (2019). İlkokulda STEM: Öğrencilerin kariyer ilgileri ve tutumları. Journal of Computer and Education Research, 7(13), 213-232.
6. Bahar, M., Yener, D., Yılmaz M. & Emen, H., Gürer, F. (2018). 2018 Fen bilimleri öğretim programı kazanımlarındaki değişimler ve fen teknoloji matematik mühendislik (STEM) entegrasyonu. Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(2), 702-735.
7. Baran, E., Canbazoğlu-Bilici, S., & Mesutoğlu, C. (2017). Fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FeTeMM) spotu geliştirme etkinliği. Journal of Inquiry Based Activities, 5(2), 60-69.
8. Bevan, B., Gutwill, J. P., Petrich, M., & Wilkinson, K. (2014). Learning through STEM-rich tinkering: Findings from a jointly negotiated research project taken up in practice. Science Education, 99(1), 98-120.

9. Brophy, S., Klein, S., Portsmore, M., & Rogers, C. (2008). Advancing engineering education in P‐12 classrooms. Journal of Engineering Education, 97(3), 369-387.
10. Bybee, R. W. (2010a). The teaching of science: 21st century perspectives. Arlington, Virginia: NSTA Press.
11. Bybee, R. W. (2010b). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and Engineering Teacher, 70(1), 30-35.
12. Bybee, R. W. (2010c). What is STEM Education. Science, 329, 996. doi:10.1126/science.1194998
13. Choi, E., Lindquist, R., & Song, Y. (2014). Effects of problem-based learning vs. traditional lecture on Korean nursing students’ critical thinking, problem-solving, and self-directed learning. Nurse Education Today, 34(1), 52-56.
14. Davis, K. E. B., & Hardin, S. E. (2013). Making STEM fun: How to organize a STEM. Teaching Exceptional Children, 45(4), 60-67.Deveci, I. (2019). Reflections of Rube Goldberg machines on the prospective science teachers’ STEM awareness. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 19(2). Retrieved from https://www.citejournal.org/volume-19/issue-2-19/science/reflections-of-rube-goldberg-machines-on-the-prospective-science-teachers-stem-awareness.
15. Hesser, T. L., & Schwartz, P. M. (2013). iPads in the science laboratory: experience in designing and implementing a paperless chemistry laboratory course. Journal of STEM Education, 14(2), 5-9.
16. İnce, K., Mısır, M. E., Küpeli, M. A., & Fırat, A. (2018). 5. sınıf fen bilimleri dersi yer kabuğunun gizemi ünitesinin öğretiminde STEM temelli yaklaşımın öğrencilerin problem çözme becerisi ve akademik başarısına etkisinin incelenmesi. Journal of STEAM Education, 1(1), 64-78.
17. Kim, Y., & Park, N. (2012). Development and application of STEAM teaching model based on the Rube Goldberg’s invention. In Computer science and its applications (pp. 693-698). Springer, Dordrecht.
18. Mahinroosta, R., & Lindsay, E. D. (2016). Rube Goldberg Machines as a transition to university tool. In 27th Annual Conference of the Australasian Association for Engineering Education: AAEE 2016 (p. 484). Southern Cross University.
19. Marulcu, İ., & Sungur, K. (2012). Fen bilgisi öğretmen adaylarının mühendis ve mühendislik algılarının ve yöntem olarak mühendislik-dizayna bakış açılarının incelenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(1), 13-23.
20. Milli Eğitim Bakanlığı Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü (MEB YEĞİTEK GM) (2016). STEM Eğitimi Raporu. 29 Temmuz 2019 tarihinde http://yegitek.meb.gov.tr/www/meb-yegitek-genel-mudurlugu-stem-fen-teknoloji-muhendislik-matematik-egitim-raporu-hazirladi/icerik/719 adresinden erişilmiştir.
21. Moore, T. J., Glancy, A. W., Tank, K. M., Kersten, J. A., Smith, K. A., & Stohlmann, M. S. (2014). A framework for quality K-12 engineering education: Research and development. Journal of pre-college engineering education research (J-PEER), 4(1), 2.
22. Morrison, J. (2006). Attributes of STEM education: The student, the school, the classroom. Baltimore, MD: Teaching Institute for Excellence in STEM.
23. National Research Council. (2009). Engineering in K-12 education: Understanding the status and improving the prospects. Washington, DC: The National Academies.
24. National Research Council. (2012). A Framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington DC: The National Academic Press.
25. Öner, A. T., & Capraro, R. M. (2016). Is STEM academy designation synonymous with higher student achievement?. Education & Science/Egitim ve Bilim, 41(185), 1-17.
26. Özyurt, M., Kayiran, B. K., & Başaran, M. (2018). İlkokul öğrencilerinin STEM'e ilişkin tutumlarinin çeşitli değişkenler açisindan incelenmesi. Turkish Studies, 13(4), 65-82.
27. Partnership for 21st Century Skills. (2009). Framework for 21st century learning. Retrieved 25 Temmuz 2019 tarihinde http://www.p21.org/storage/documents/P21_Framework.pdf sayfasından erişilmiştir.
28. Pekbay, C. (2017). Fen teknoloji mühendislik ve matematik etkinliklerinin ortaokul öğrencileri üzerindeki etkileri. (Yayımlanmamış doktora tezi). Hacettepe Üniversitesi, Ankara.
29. Roberts, A. (2012). A justification for STEM education. Technology and engineering teacher, 71(8), 1-4.
30. Song, Y. (2016). “We found the ‘black spots’ on campus on our own”: Development of inquiry skills in primary science learning with BYOD (Bring Your Own Device). Interactive Learning Environments, 24(2), 291-305.
31. Sahin, A. (2013). STEM clubs and science fair competitions: Effects on post-secondary matriculation. Journal of STEM Education, 14(1), 5-11.
32. Şimşek, H., & Yıldırım, A. (2011). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Ankara: Seçkin Yayıncılık.
33. Topalsan, A. K. (2018). Sınıf öğretmenliği öğretmen adaylarının geliştirdikleri mühendislik tasarım temelli fen öğretim etkinliklerinin değerlendirilmesi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 15(1), 186-219.