Fen Eğitiminde Bilgi İşlemsel Düşünme: Bir Öğretim Etkinliğinin Değerlendirilmesi

Öz

Bu çalışmanın amacı fen bilgisi öğretmen adaylarının bilgi işlemsel düşünmeye dayalı bir öğretim etkinliğine yönelik görüşlerini değerlendirerek bilgi işlemsel düşünmenin fen öğretiminde kullanılabilirliğini incelemektir. Araştırma, 2019-2020 öğretim yılında bir devlet üniversitesinin fen bilgisi öğretmenliği programı son sınıfında öğrenim gören 21 öğrenci ile gerçekleştirilmiştir. Nitel araştırma desenlerinden özel durum çalışması yönteminin kullanıldığı araştırmada veriler yarı yapılandırılmış görüşme formu aracılığıyla toplanmış, içerik analizi tekniği ile değerlendirilmiştir. Araştırma bulgularına göre öğretmen adaylarının etkinliğe olumlu yaklaştığı, öğrencilerde beceri gelişimine katkı sağlama, derse karşı ilgi ve olumlu tutum geliştirme, bilgiyi destekleme şeklinde katkılarının olabileceğine yönelik görüşleri belirlenmiştir. Ayrıca öğretmen adaylarının bilgi işlemsel düşünmeye dayalı etkinliğin STEM eğitimi niteliklerini taşıdığı görüşüne sahip olduğu tespit edilmiştir. Buna karşın etkinlik yönetim sürecinin zor olabileceği, zaman sıkıntısı oluşturabileceği, araç-gereç sıkıntısı olabileceği ve öğretmen yeterliliğinin olmaması durumunda zorluklar yaşanabileceği şeklinde etkinliğin dezavantajlı yönlerinin olabileceği belirlenmiştir. Öğretmen adaylarının görüşleri ve konuyla ilgili literatür dikkate alındığında bilgi işlemsel düşünmenin alt bileşenleri ve ilişkili beceriler açısından fen eğitimi ve STEM eğitimi ile ilişkilendirilebileceği görülmüştür. Sonuç olarak fen kazanımlarına uygun olarak geliştirilen ve olası dezavantajlarından arındırılmış bilgi işlemsel düşünmeye dayalı öğretim etkinliğinin disiplinlerarası fen öğretiminde kullanılabileceği söylenebilir.

Anahtar Kelimeler

• Fen öğretimi
• bilgi işlemsel düşünme
• STEM/FeTeMM eğitimi
• öğretmen adayları

Computational Thinking in Science Education: Evaluating a Teaching Activity

Öz

The aim of this study is to examine the usability of computational thinking in science teaching by evaluating the opinions of teacher candidates about a teaching activity based on computational thinking. The research was carried out with 21 teacher candidates studying in the last year of a science teaching program of a state university in the 2019-2020 academic year. In the study, in which a phenomenology design, one of the qualitative research methods, was used, the data were collected through a semi-structured interview form and evaluated with content analysis technique. According to the findings of the research, it was determined that teacher candidates approach the activity positively, contribute to the skill development of students, develop interest and positive attitude towards the course, and support knowledge. In addition, it was determined that the preservice teachers had the view that the activity based on computational thinking had the qualifications of STEM education. On the other hand, it has been determined that the activity management process can be difficult, there may be a shortage of time, equipment and equipment, and there may be difficulties in the absence of teacher competence. Considering the opinions of the teacher candidates and the related literature, it was seen that computational thinking could be associated with science education and STEM education in terms of sub-components and related skills.

Anahtar Kelimeler

• Science teaching
• computational thinking
• STEM education
• teacher candidates

Kaynakça

1. Akgündüz, D., Aydeniz, M., Çakmakçı, G., Çavaş, B., Çorlu, M. S., Öner, T., & Özdemir, S. (2015). STEM eğitimi Türkiye raporu: Günün modası mı yoksa gereksinim mi? İstanbul Aydın Üniversitesi, STEM Merkezi ve Eğitim Fakültesi, İstanbul.
2. Anagün, S.S., Atalay, N., Kılıç, Z., & Yaşar,S. (2016). Öğretmen Adaylarına Yönelik 21. Yüzyıl Becerileri Yeterlilik Algıları Ölçeğinin Geliştirilmesi: Geçerlik ve Güvenirlik Çalışması, Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 40, 160-175.
3. Barr, D., Harrison, J., & Conery, L. (2011). Computational thinking: A digital age skill for everyone. Learning & Leading with Technology, 38(6), 20-23.
4. Barr, V., & Stephenson, C. (2011). Bringing computational thinking to K-12: What is involved and what is the role of the computer science education community? ACM Inroads, 2(1), 48–54.
5. Bocconi, S., Chioccariello, A., Dettori, G., Ferrari, A., & Engelhardt, K. (2016). Developing computational thinking for compulsory education:implications for policy and practice. Seville: European Commission, Joint Research Centre.
6. 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, Ankara.
7. Bozkurt Altan, E., & Hacıoğlu, Y. (2018). Investigation of problem statement developed by science teachers to perform STEM focused activities in their courses. Necatibey Faculty of Education Electronic Journal of Science & Mathematics Education, 12(2), 487-507.
8. Canbazoğlu Bilici, S. (2019). Örnekleme Yöntemleri. (Ed: H. Özmen & O. Karamustafaoğlu). Eğitimde Araştırma Yöntemleri. İçinde s. 55-80, Ankara: Pegem Akademi.

9. Craft, A. (2003). Creative thinking in the early years of education. Early Years, 23(2), 143-154.
10. Cuny, J., Snyder, L., & Wing, J. M. (2010). Demystifying computational thinking for non-computer scientists. Unpublished manuscript in progress, referenced in http://www.cs.cmu.edu/~CompThink/resources/TheLinkWing.pdf.
11. Çepni, S. (2014). Araştırma ve proje çalışmalarına giriş (7. baskı). Trabzon 2011.
12. English, L. D., & King, D. T. (2015). STEM learning through engineering design: Fourth-grade students’ investigations in aerospace. International Journal of STEM Education, 2(14), 1-18.
13. Gülbahar, Y. (2018). Bilgi işlemsel düşünmeden programlamaya. (3.Baskı). Ankara: Pegem Akademi Yayınları.
14. Gülbahar, Y., Kert, S. B., & Kalelioğlu, F. (2019). Bilgi işlemsel düşünme becerisine yönelik öz yeterlik algısı ölçeği: geçerlik ve güvenirlik çalışması. Türk Bilgisayar ve Matematik Eğitimi Dergisi, 10(1), 1-29.
15. Gülbahar, Y, Kert, S, Kalelioğlu, F . (2019). Bilgi İşlemsel Düşünme Becerisine Yönelik Öz Yeterlik Algısı Ölçeği: Geçerlik ve Güvenirlik Çalışması. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education (TURCOMAT), 10 (1) , 1-29.
16. In P. J. Rich & C. B. Hodges (Eds.), Emerging research, practice, and policy on computational thinking (pp. 221–238). Cham: Springer.
17. International Technology Education Association (2007). Standards for technological literacy: content for the study of technology. http://www.iteaconnect.org/TAA/Publications/TAA_Publications.html
18. ISTE. (2015). CT leadership toolkit. Available at: http://www.iste.org/docs/ctdocuments/ct leadershipt-toolkit.pdf?sfvrsn¼4
19. Jin, K., Li, H., Yang, L., & Song, Q. (2015). Introducing Entrepreneurship Thinking into STEM Curriculum through Hands-on Projects. International Conferences New Perspectives in Science Education, Edition 3, Florence, Italy.
20. Johnson, C.c., Peters- Burton, E.e., & Moore, T.J.(2016). STEM road map: A framework for integrated STEM education. New York: Routledge.
21. Kaleli Yılmaz, G. (2019). Özel durum çalışması yöntemi. (Ed: H. Özmen & O. Karamustafaoğlu). Eğitimde Araştırma Yöntemleri. İçinde s. 251-273, Ankara: Pegem Akademi.
22. Kalelioğlu, F. ve Gülbahar, Y. (2015, Eylül). Bilgi işlemsel düşünme nedir ve nasıl öğretilir? 3. Uluslararası Öğretim Teknolojileri ve Öğretmen Eğitimi Sempozyumu’nda sunulan bildiri, Trabzon, Türkiye.
23. Kalelioglu, F., Gülbahar, Y., & Kukul, V. (2016). A framework for computational thinking based on a systematic research review. Baltic Journal of Modern Computing, 4(3), 583-596.
24. Ketelhut, D. J., Mills, K., Hestness, E., Cabrera, L., Plane, J., & McGinnis, J. R. (2020). Teacher change following a professional development experience in integrating computational thinking into elementary science. Journal of Science Education and Technology, 29(1), 174-188.
25. Kocakaya, S. Ve Kotluk, N. (2015). 21.Yüzyıl Becerilerinin Gelişiminde Dijital Öykülemeler: Ortaöğretim Öğrencilerinin Görüşlerinin İncelenmesi. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 4(2), 54-63.
26. Korkmaz, Ö., Cakir, R., & Özden, M. Y. (2017). A validity and reliability study of the computational thinking scales (CTS). Computers in Human Behavior, 72, 558-569.
27. Kotluk, N. ve Kocakaya S., (2015). 21.yüzyıl becerilerinin gelişiminde dijital öykülemeler: ortaöğretim öğrencilerinin görüşlerinin incelenmesi. Journal of Research in Education and Teaching, 4(2), 354-363.
28. Kökdemir, D. (2003). Belirsizlik durumlarında karar verme ve problem çözme. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara.
29. Lee, I., Martin, F., & Apone, K. (2014). Integrating computational thinking across the K–8 curriculum. ACM Inroads, 5(4), 64-71.
30. MEB (2018). İlkokul ve Ortaokul Fen Bilimleri Dersi (3, 4, 5, 6, 7, ve 8. sınıf) öğretim programı. Ankara: MEB Yayınevi.
31. Miles, M. B., & Huberman, A.M. (1994). Qualitative data analysis: An expanded sourcebook (3rd ed.). Sage Publications.
32. Osman, K., Hamid, S. H. A., & Hassan, A. (2009). Standard setting: inserting domain of the 21st century thinking skills into the existing science curriculum in Malaysia. Procedia Social and Behavioral Sciences, 1, 2573–2577.
33. Özsoy, G. (2014). Problem çözme becerisi ile matematik başarısı arasındaki ilişki. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 25(3), 179-190.
34. Papert, S. (1996). An exploration in the space of mathematics educations. International Journal of Computers for Mathematical Learning, 1(1), 95-123.
35. Park, S. Y., Song K. S., & Kim, S. H., (2015). Cognitive Load Changes in Pre-Service Teachers with Computational Thinking Education. International Journal of Software Engineering and Its Applications 9(10), 169-178.
36. Rambally, G. (2017). Applications of Computational Matrix Algebra. In P. Resta & S. Smith (Eds.), Proceedings of Society for Information Technology & Teacher Education International Conference 2017 (pp. 72-79). Chesapeake, VA: Association for the Advancement of Computing in Education (AACE).
37. Riley, D. D., & Hunt, K. A. (2014). Computational thinking for the modern problem solver. Boca Raton, FL: CRC Press. Sadik, O., Leftwich, A.O., & Nadiruzzaman, H. (2017). Computational Thinking Conceptions and Misconceptions: Progression of Preservice Teacher Thinking During Computer Science Lesson Planning. In Emerging Research, Practice, and Policy on Computational Thinking (pp. 221–238). Cham: Springer International Publishing.
38. Sarı, U ve Bakır Güven, G. (2013). Etkileşimli Tahta Destekli Sorgulamaya Dayalı Fizik Öğretiminin Başarı ve Motivasyona Etkisi ve Öğretmen Adaylarının Öğretime Yönelik Görüşleri . Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 7(2) , 110-143. Sarı, U. (2018). Disiplinlerarası fen öğretimi: FeTeMM eğitimi. O. Karamustafaoğlu., Ö. Tezel, ve U. Sarı (Ed.), Güncel yaklaşım ve yöntemlerle etkinlik destekli fen öğretimi, İçinde (285-328). Ankara: Pegem Akademi.
39. Sarı, U., Alıcı, M., &Şen, Ö. F. (2018). The effect of STEM instruction on attitude, career perception and career interest in a problem-based learning environment and student opinions. The Electronic Journal for Research in Science & Mathematics Education, 22(1), 1-21.
40. Sarı, U., Duygu, E., Şen, Ö.F., & Kırındı, T. (2020). The effect of STEM education on scientific process skills and STEM awareness in simulation based inquiry learning environment. Journal of Turkish Science Education, 17(3), 387-405.
41. Strong, M. G. (2013). Developing elementary math and science process skills through engineering design instruction. Hofstra University.
42. Sysło, M. M., & Kwiatkowska, A. B. (2013). Informatics for all high school students: A computational thinking approach. In I. Diethelm, & R. T. Mittermeir (Eds.), Informatics in Schools: Situation, Evolution, and Perspectives (Vol. 7780, pp. 43–56). Heidelberg: Springer.
43. Ting, Y.L. (2016). STEM from the perspectives of engineering design and suggested tools and learning design. Journal of Research in STEM Education, 2(1), 59-71.
44. Usluel, Y, Mumcu, F ve Demi̇raslan, Y . (2007). Öğrenme-Öğretme Sürecinde Bilgi ve İletişim Teknolojileri: Öğretmenlerin Entegrasyon Süreci ve Engelleriyle İlgili Görüşleri . Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 32 (32) , 164-178.
45. Voogt, J., Fisser, P., Good, J., Mishra, P., & Yadav, A. (2015). Computational thinking in compulsory education: towards an agenda for research and practice. Education and Information Technologies, 20(4), 715–728.
46. 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 (J-PEER), 1(2), 2.
47. Wang, H. H., (2012). A new era of science education: science teachers‘ perceptions and class room practices of science, technology, engineering, and mathematics (STEM) integration. Unpublished PhD thesis. Minnesota: Minnesota University.
48. Wang, H., Zhou, C., & Wu, Y. (2016, July). Smart Cup, Wisdom Creation: A Project-Based Learning Initiative for Maker Education. In Advanced Learning Technologies (ICALT), 2016 IEEE 16th International Conference on (pp. 486-488). IEEE.
49. Wing, J. M. (2006). Computational thinking. Communications of the ACM, 49(3), 33-35.
50. Wing, J. M. (2008). Computational thinking and thinking about computing. Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 366(1881), 3717-3725.
51. Yadav, A., Zhou, N., Mayfield, C., Hambrusch, S. E. & Korb, J. T. (2011). Introducing Computational Thinking in Education. Proceeding SIGCSE ‘11 Proceedings Of The 42nd ACM Technical Symposium On Computer Science Education. 465 – 470
52. Yıldırım, A. & Şimşek, H. (2011). Sosyal Bilimlerde Nitel Araştırma Yöntemleri. (8. baskı). Ankara: Seçkin Yayıncılık.