Argümantasyon ve otantik öğrenme tabanlı STEM uygulamalarının 21. yüzyıl becerilerine ve akademik başarıya etkisi
The effect of argumentation and authentic learning based STEM activities on 21st century skills and academic achievement
Yazar: MUHAMMED AKİF KURTULUŞ
Danışman: DOÇ. DR. SERKAN YILMAZ
Hacettepe Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Fen Bilgisi Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: 21. yüzyıl = 21. century ; Akademik başarı = Academic achievement ; Argümantasyon = Argumentation ; Argümantasyon tabanlı bilim öğrenme = Argumentation based science learning ; FeTeMM = STEM ; Fen bilgisi eğitimi = Science education ; Otantik öğrenme = Authentic learning

Özet:
Bu araştırmada, argümantasyon ve otantik öğrenme tabanlı STEM uygulamalarının öğrencilerin 21. yüzyıl becerileri ve akademik başarıları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Öncelikle uygulamaya başlamadan önce iki fen bilimleri öğretmeniyle dokuz gün boyunca her gün 120 dakika süren bir öğretmen eğitimi gerçekleştirilmiştir. Öğretmen eğitimi sonrasında araştırmanın uygulama aşamasına geçilmiştir. Araştırmacı ve öğretmenler tarafından geliştirilen ders planları ve etkinlikler, fen bilimleri dersinde 5. sınıf öğrencileriyle üç ünite kapsamında bahar döneminde uygulanmıştır. Ders planları ve etkinlikler için iki farklı uzmandan görüş alınmıştır. Çalışma Antalya ili Alanya ilçesinde bulunan iki farklı kamu okulunda toplam 120 öğrenciyle yürütülmüştür. Araştırmada karma yöntem araştırmalarından yakınsayan paralel desen tercih edilmiştir. Araştırmanın nicel boyutunda ön test-son test kontrol gruplu yarı deneysel desen kullanılmıştır. Her iki okulda da bir kontrol grubu ve iki deney grubu (argümantasyon ve otantik grup) belirlenmiştir. Araştırmanın nitel boyutunda ise durum çalışması deseni kullanılmıştır. Nicel veri toplama araçları olarak 21. yüzyıl öğrenme ve yenilenme becerileri ölçeği, ışığın yayılması, insan ve çevre ile elektrik devre elemanları akademik başarı testleri, değerlendirme araçları olarak ise akran ve öz değerlendirme formları ile ürün değerlendirme rubriği kullanılmıştır. Akademik başarı testleri araştırmacı tarafından geliştirilmiştir. Her bir başarı testi için altı farklı uzmandan görüş alınmıştır. Başarı testleri için toplamda 107 altıncı sınıf öğrencisiyle pilot çalışma yapılmıştır. Amaçlı örneklem yönteminin kullanıldığı bu çalışmada nitel veri toplama araçları olarak video ve ses kayıtları, yarı yapılandırılmış görüşmeler, etkinlik kâğıtları, öğrenci günlükleri, öğretmen ve araştırmacı gözlemleri ve gözlemci formları kullanılmıştır. Araştırma sonucunda ölçeğin geneli, iş birliği ve iletişim alt boyutu ile üç akademik başarı testinin ön test ve son test puanları arasında anlamlı farklılıklar tespit edilmiştir. Nitel veriler sonucunda oluşturulan kategorilerden deney grubu öğrencilerinin eleştirel düşünme becerisinde sorgulama, yaratıcılık becerisinde orijinallik, iş birliği becerisinde etkili ve verimli çalışma, iletişim becerisinde ifade edebilme, STEM temelli etkinliklerde ise problemin tanımlanması boyutlarına oldukça önem verdikleri tespit edilmiştir. Ayrıca öğrencilerin argümantasyon ve otantik öğrenme tabanlı STEM yaklaşımlarına yönelik olumlu görüşlere sahip oldukları tespit edilmiştir. Öğretmenler ise her iki yaklaşımın da farklı yönlerden etkili olduğunu, argümantasyon sürecini yönetmenin biraz daha zor olduğunu, STEM uygulamalarının öğrenciler üzerinde olumlu etkisi olduğunu ve otantik öğrenme yaklaşımının daha etkili olduğunu ifade etmişlerdir. Araştırma kapsamında özellikle otantik öğrenme tabanlı STEM uygulamalarının öğrencilerin akademik başarıları ve 21. yüzyıl becerileri üzerindeki etkisi gözü önüne alındığında, bu yaklaşımla STEM'nin bütünleştirilerek farklı gruplar ve beceriler üzerinde çalışılması önerilmektedir. 

Anahtar sözcükler: STEM eğitimi, otantik öğrenme, argümantasyon tabanlı öğrenme, 21. yüzyıl becerileri, akademik başarı, fen eğitimi

Abstract:
In this research, the effects of argumentation and authentic learning-based STEM activities on students' 21st century skills and academic achievement were examined. First of all, a teacher training was carried out with two science teachers for 120 minutes each day for nine days before the implementation. After the teacher training, the implementation phase of the research started. The lesson plans and activities developed by the researcher and the teachers were implemented in the spring semester with 5th grade students in the science course within the scope of three units. Two different experts were consulted for lesson plans and activities. The research was conducted with a total of 120 students in two different public schools in the Alanya district of Antalya province. Convergent parallel design from mixed method research was preferred in the study. In the quantitative dimension of the study, a quasi-experimental design with a pretest-posttest control group was used. In both schools, a control group and two experimental groups (argumentation and authentic group) were determined. In the qualitative dimension of the study, a case study design was used. Quantitative data collection tools included a 21st century learning and innovation skills scale, academic achievement tests on light propagation, human and environment, and electrical circuit elements, as well as peer and self-assessment forms and a product evaluation rubric as evaluation tools. Academic achievement tests were developed by the researcher. Six different experts were consulted for each achievement test. A pilot study was conducted with a total of 107 sixth grade students for achievement tests. In this study, in which the purposive sampling method was used, video and audio recordings, semi-structured interviews, activity sheets, student diaries, teacher and researcher observations, and observer forms were used as qualitative data collection tools. As a result of the study, significant differences were found between the overall scale, the cooperation and communication sub-dimension, and the pre-test and post-test scores of the three academic achievement tests. From the categories created as a result of the qualitative data, the students in the experimental group have been determined to attach great importance to the dimensions of questioning in critical thinking skills, originality in creativity skills, effective and efficient working in cooperation skills, expressing in communication skills, and defining the problem in STEM-based activities. In addition, it was determined that students had positive views towards argumentation and authentic learning-based STEM approaches. Teachers, on the other hand, stated that both approaches were effective in different ways, that it was a little more difficult to manage the argumentation process, that STEM activities had a positive effect on students, and that the authentic learning approach was more effective. Considering the effect of authentic learning-based STEM applications on students' academic achievement and 21st century skills, it is recommended to integrate STEM with this approach and work on different groups and skills. 

Keywords: STEM education, authentic learning, argumentation-based learning, 21st century skills, academic achievement, science education