Fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM uygulamalarındaki gelişim süreçlerinin incelenmesi
The investigation of the development processes of pre-service science teachers in STEM implementations
Yazar: EBRU OĞUL
Danışman: DOÇ. DR. DİLBER POLAT ; DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞAH ULUAY
Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Fen Bilgisi Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Aday öğretmenler = Candidate teachers ; FeTeMM = STEM ; Fen bilgisi = Science ; Fen bilgisi eğitimi = Science education ; Fen bilgisi öğretimi = Science teaching ; Kodlama = Coding ; Scratch = Scratch

Özet:
Bu çalışmada araştırmaya katılan fen bilgisi öğretmen adaylarına STEM uygulamalarına dair bilişsel, duyuşsal ve psikomotor beceriler kazandırmak ve öğretmen adaylarının bu süreçteki gelişimlerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışma bir devlet üniversitesinin eğitim fakültesi matematik ve fen bilimleri eğitimi bölümü fen bilgisi eğitimi anabilim dalında üçüncü sınıfta öğrenim görmekte olan öğretmen adaylarıyla gerçekleştirilmiştir. Araştırmanın örneklemi seçkisiz olmayan örneklem türlerinden ve amaçsal örneklemlerden biri olan ölçüt (kriter) temelli örnekleme ile belirlenmiştir.
Bu çalışmanın örneklem kriterleri; seçilen üniversitenin fen bilgisi eğitimi anabilim dalı üçüncü sınıf düzeyinde öğrenim görüyor olmak, Bilgisayar-I ve Bilgisayar-II derslerini başarı ile tamamlamış olmak ve gönüllülük esası çerçevesinde çalışmaya katılım göstermek şeklinde belirlenmiştir. Bu kriterleri taşıyan 41'i kadın, 9'u erkek olmak üzere toplam 50 fen bilgisi öğretmen adayının katılımı ile araştırma süreci yürütülmüştür. Araştırmada karma yöntem desenlerinden biri olan, araştırma sürecinde ise nicel ve nitel aşamaların eş zamanlı olarak uygulanmasıyla oluşan yakınsayan paralel desen kullanılmıştır. Araştırmanın nicel aşamasında betimsel araştırma yöntemi olan tarama modeli, nitel aşamasında ise durum araştırması modeli kullanılmıştır. Nicel verilerin toplanması aşamasında Çevik (2017) tarafından geliştirilen 15 maddelik "FeTeMM Eğitimi ile İlgili Öğretmen Görüşleri Ölçeği" kullanılmıştır. Bununla birlikte, nitel verilerin toplanması sürecinde araştırmacı tarafından geliştirilen yedi soruluk yarı-yapılandırılmış görüşme formu ve STEM disiplinlerinde öğretmen adayı rollerini belirlemeye yönelik tasarlanan beş adet senaryo kullanılmıştır. Altı hafta süren uygulama süreci kapsamında Scratch ve Arduino programı tanıtılarak kodlama çalışmaları yapılmış ve "Temel STEM Maker Tasarlama" etkinlikleri düzenlenmiştir. Elde edilen veriler nicel ve nitel analiz yöntemleri ile ayrı ayrı analiz edilmiş ve yakınsayan paralel desen çalışması olduğu için son aşamada ise elde edilen nicel ve nitel sonuçlar ilişkilendirilmiştir. Araştırmanın nicel analiz kısmında betimsel analiz "Nonparametrik Testler" kategorisindeki fark testlerinden Man Whitney-U Testi ve Kruskall Wallis H Testi kullanılmıştır. Nitel verilerin analizi ise içerik analizi ile gerçekleştirilmiştir. Araştırmanın sonuçlarına göre, çalışmaya katılan öğretmen adaylarının çoğu daha önce kendi olanakları ile kodlama kursu aldıklarını belirtmişlerdir. Katılımcıların bir kısmı ise daha önce kodlama deneyimi yaşamamış olduklarını ve ilk kez kodlama deneyimini bu çalışma sürecine dâhil olduklarında edindiklerini ifade etmişlerdir. Bu çalışmaya katılan öğretmen adaylarından kadın öğretmen adaylarının çoğu kodlama deneyimine sahipken erkek öğretmen adaylarının çoğunluğunun kodlama deneyimine sahip olmadığı tespit edilmiştir. Çalışmaya katılan öğretmen adaylarından üçte birinden fazlası (%38) sadece bireysel çalışmayı tercih ettiklerini bildirmişlerdir.  Bununla birlikte, fen bilgisi öğretmenliği mesleğine yönelik ilgilerini erken yaşta keşfeden aday sayısının hayli düşük olduğu görülmüştür. Araştırma sonuçlarına göre öğretmen adayları işbirliğine dayalı etkinliklerin artırılması gerektiğini, STEM uygulamalarında öğretmenin aktif rol alması gerektiğini ve öğretmenlerin gerek ders içi gerekse ders dışındaki etkinlerde STEM eğitimini kolaylıkla planlayabileceklerini ifade etmişlerdir. Öğretmen adayları STEM eğitiminin derste sınıf hâkimiyetini olumsuz etkilemediğini ve derste zaman kaybına sebep olmadığını, STEM eğitiminin öğretmenin derste teknoloji kullanmasını gerekli kıldığını, STEM etkinliklerinin öğretim programlarında yer alması ve STEM eğitiminin günlük hayata yansıtılmasında üst düzey materyale ihtiyaç duyulması konularına ilişkin karasız bir yargının söz konusu olduğu sonuçlarına ulaşılmıştır.
Fen bilgisi öğretmen adayları sadece tasarım temelli STEM çalışmalarında değil, derslerinde tasarlayacakları her türlü deney ve öğretim materyali için de mühendislik yeteneklerini geliştirmeye ihtiyaçlarının olduğunu bildirmişlerdir. Öğretmen adaylarının Scratch, Arduino ve Temel STEM Maker Tasarımları (TSMT) uygulamalarına dair görüşleri incelendiğinde, STEM eğitiminin müfredata dâhil edilmesi ve derslerin teorikten ziyade uygulamalı gerçekleştirilmesinin verimli olacağı yönünde sonuçlara ulaşılmıştır. Ayrıca, tüm öğretmen adayları STEM eğitiminin kaliteli ve dayanıklı malzemelerle ve eğitim hayatında mutlaka yer verilmesi gerektiğini bildirmişlerdir. Öğretmen adayları Temel STEM Maker Tasarımları (TSMT) sürecinin eğlenceli, heyecan verici, mutluluk verici, keyifli, merak uyandırıcı ve üretkenliği teşvik edici olduğunu belirtmişlerdir. Ayrıca STEM eğitiminin kolaylık sağladığı, tecrübe artırdığı, problem çözmeyi ve yeni fikirler üretmeyi sağladığı görüşlerine de ulaşmışlardır. Öğretmen adaylarının 21. yüzyıl becerilerine ilişkin sonuçları incelendiğinde ise STEM'in eleştirel düşünme, yaratıcılık, problem çözme, iletişim, iş birliği, merak, girişimcilik ve sabır konularında gelişimlerine katkı sağladığını ifade ettikleri görülmüştür. Kısmen memnun olmadığını ifade eden öğretmen adayları ise malzeme gibi etkenlere ilişkin görüşlerini bildirmişlerdir. Ayrıca, adayların mühendisliğe olan ilgilerini de küçük yaşlarda değil, geç yaşlarda fark ettiklerini belirtmeleri oldukça dikkat çekicidir. Bu çalışmanın elde edilen sonuçları ışığında, STEM uygulamalarını sürece yayılan uzun soluklu ve hem kodlama hem tasarım içeren araştırmalar şeklinde planlanması, öğretmen adaylarının robotik kodlama ve STEM uygulamaları konusunda ilk elden deneyim elde etmelerine olanak tanınması önerilmektedir.

Abstract:
In this study, it was aimed to provide cognitive, affective and psychomotor skills towards STEM implementations to pre-service science teachers (PSTs) who participated in theresearch process and to examine the developments of participants in this process. This study was carried out with PSTs who were studying in the third grade in the science education department of the faculty of education of a public university. The sample of the study was determined by criterion-based method which is one of the purposeful sampling of non-random sampling types.
The sampling criteria of this study were determined as studying at the third grade level of the science education department of the chosen university, successfully completing courses termed as Computer-I and Computer-II and participating in the study on a voluntary basis. The research process was carried out with the participation of a total of 50 PSTs meeting these criteria and 41 of them were female and 9 of them were male.
The convergent parallel desing which is one of the mixed method designs formed by the simultaneous implementations of quantitative and qualitative stages was used in the research process. In the quantitative phase of the research, the survey model which is a descriptive research method and in the qualitative phase, the case study model which is one of the qualitative research types were used. "STEM Awareness Scale" developed by Çevik (2017) and consisting of 15 items was used to collect quantitative data. In addition, semi- structured interview form which consisted of seven questions and developed by the researcher and five scenarios designed to determine the roles of PSTs in STEM disciplines were used. Within the scope of the six-week implementation process, the Scratch program was introduced, coding studies were made and "Basic STEM Maker Design" activities were organized. The obtained data was analyzed separately by quantitative and qualitative analysis methods, and the quantitative and qualitative results obtained at the last stage were correlated since convergent parallel design was used in this study. In the quantitative analysis, descriptive analysis, Man Whitney-U Test and Kruskall Wallis Test which are among the difference tests in the Nonparametric Tests category were used. Also, the analysis of qualitative data was carried out with content analysis. According to the results of the study, most of the PSTs stated that they had taken coding courses with their own opportunities. Some of the participants determined that they didn't have coding experiences before and that they gained coding experience for the first time when they were included in this study process. While most of the female PSTs participating in this study had coding experiences, it was identified that the majority of the male PSTs didn't have coding experiences. More than one-third (38%) of the PSTs stated that they preferred to work only individually. However, the number of PSTs who discovered their interest in the profession of science teaching at an early age was quite low. According to the results of the research, PSTs stated that collaborative activities should be increased, teachers should take an active role in STEM implementations, teachers can easily plan STEM education both in and outside of the classroom, STEM education doesn't negatively affect classroom authority and doesn't cause loss of time in the lesson. It has been concluded that there is an undecided judgment regarding the inclusion of STEM activities in curricula and the need for high-level material in reflecting STEM education to daily life. PSTs reported that they needed to improve their engineering skills not only in design-based STEM studies, but also in all kinds of experiments and teaching materials they would design for their lesson plans.
When the views of PSTs on Scratch and Basic STEM Maker Designs (BSMD) were examined, it was concluded that it would be efficient to include STEM education in the curriculum and to carry out the lessons practically rather than theoretical.However, all PSTs stated that STEM education should exist in educational life with quality materials. The PSTs identified that the Basic STEM Maker Designs (TSMT) process was funny, exciting, pleasing, enjoyable, increasing sense of wonder and encouraging productivity. In addition, they reached the views that STEM education provides convenience, increases experience, enables problem solving and generating new ideas. When the results of PSTs regarding 21st century skills were examined, it was seen that they stated that STEM contributed to their development in critical thinking, creativity, problem solving, communication, cooperation, curiosity, entrepreneurship and patience. PSTs who stated that they were partially dissatisfied expressed their views based on factors such as materials. When the PSTs interest in science and the results of choosing the science department were examined, it was seen that they stated that they chose the department where the university entrance score was sufficient rather than their wishes. In addition, it is remarkable that the PSTs identified that they noticed their interest in engineering at an early age, not at a young age. In the light of the results of this study, it is recommended to plan STEM implementations in the form of long-term studies that include both coding and design, and to allow pre-service teachers to gain first-hand experience in robotic coding and STEM activities.