Eğitim fakültelerinin lisans programlarına yönelik fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (STEM) öğretim programının tasarlanması, uygulanması ve değerlendirilmesi
Design, implementation and evaluation of science, technology, engineering and mathematics (STEM) curriculum for undergraduate programs of faculty of education
Yazar: NİLAY TÜRK
Danışman: PROF. DR. NURDAN KALAYCI ATAY
Gazi Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Eğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Aday öğretmenler = Candidate teachers ; Bütünleşik öğretmenlik bilgisi = Integrated teaching knowledge ; Eğitim programları = Education programs ; Hizmet öncesi eğitim = Pre-service training ; Program değerlendirme = Program evaluation ; STEAM eğitimi = STEAM education ; STEM eğitim yöntemi = STEM training method ; Yükseköğretim programları = Higher education programming ; Öğretim programları = Teaching curriculums ; Öğretmen yetiştirme programları = Teacher Training Programs

Özet:
Eğitimin öncelikli görevlerinden biri bireyleri yaşam boyunca gereksinim duyacağı becerilerle donanmış olarak yetiştirmektir. Bu görevini gerçekleştirmesini sağlayan araçlardan biri eğitim programlarıdır. Dünya genelinde yaşanan değişim ve gelişmeler programlarda değişikliğe neden olarak yeni yaklaşım ve yöntemleri beraberinde getirmiştir. Dünya genelinde ön plana çıkan yeni eğitim yaklaşımlarından biri de Fen (Scince), Teknoloji (Technology), Mühendislik (Engineering) ve Matematik (Mathematics) (STEM) eğitimi yaklaşımıdır. Milli Eğitim Bakanlığı 2018 yılında yayınladığı Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı ile öğretim programlarında STEM eğitimi yaklaşımına geçiş sürecini başlatmıştır. Ancak eğitim fakültelerinde öğretmen adaylarına STEM eğitimini uygulayabilmeleri için gerekli yeterlikleri kazandırmayı amaçlayan bir ders bulunmamaktadır. Bu araştırmanın amacı, eğitim fakültelerinin lisans programlarında yer alabilecek STEM Öğretim Programını tasarlamak, uygulamak ve programın etkililiğini değerlendirmektir. Bu genel amaç çerçevesinde öğretim elemanlarının, öğretmenlerin ve öğretmen adaylarının STEM eğitimine ve bütünleşik öğretmenlik bilgisine ilişkin görüşleri alınarak ihtiyaç analizi yapılmış, bu analiz sonuçlarına göre STEM öğretim programı tasarlanmış, uygulanmış ve değerlendirilmiştir. Program, elde edilen bilimsel verilere dayalı olarak Stufflebeam'in Bağlam, Girdi, Süreç ve Ürün (CIPP) program değerlendirme modeline göre değerlendirilmiştir. Öğretmen adaylarına STEM eğitimini uygulayabilmeleri için gerekli yeterlikleri kazandırmayı amaçlayan bir program tasarlanması, uygulanması ve değerlendirilmesi eğitim fakülteleri için önemlidir. Araştırmanın birinci alt amacının modeli betimsel, ikinci alt amacının modeli ise deneyseldir. Araştırmada karma yöntem araştırmalarından çok aşamalı desen kullanılmıştır. Araştırmanın birinci çalışma grubunu 12 öğretim elemanı, 15 fen bilimleri öğretmeni ve 42 öğretmen adayı, ikinci çalışma grubunu ise 18 öğretmen adayı oluşturmaktadır. Araştırmanın birinci alt amacı için görüşme formu ve anket, ikinci alt amacı için ise anket, öz değerlendirme formu, görüşme formu, haftalık görüş formu ve eğitim durumu modülü değerlendirme formu kullanılmıştır. Araştırmada elde edilen nitel veriler içerik analizi ile nicel veriler Wilcoxon işaretli sıralar testi ile analiz edilmiştir. Araştırmanın birinci alt amacına ulaşmak için elde edilen bulgulara göre öğretim elemanlarının genelinin STEM eğitimi yaklaşımı hakkında bilgi sahibi iken öğretmenlerin tamamının, öğretmen adaylarının ise birçoğunun yaklaşımı bilmediği sonucuna ulaşılmıştır. Katılımcıların büyük kısmının öğretmen adaylarına bütünleşik öğretmenlik bilgisinin kazandırılması gerektiğini düşünürken bazı öğretim elemanlarının bu bilginin lisansüstü eğitimle kazandırılması gerektiğini düşündüğü belirlenmiştir. Elde edilen bulgulara göre, öğretmen yetiştirme programlarının öğretmen adaylarına bütünleşik öğretmenlik bilgisi kazandırmadığı, kazandırmamasının nedenlerinin ise çoğunlukla lisans programından kaynaklı olduğu belirlenmiştir. Öğretim elemanları ve öğretmenler öğretmen yetiştirme lisans programlarında STEM eğitimi ile ilgili bir ders olması gerektiğini, bu dersin içeriğinde ise STEM alanlarını bütünleştirme etkinliklerinin ve STEM eğitimi yaklaşımına göre ders planı hazırlama çalışmalarının yer alması gerektiğini ifade etmiştir. Eğitim fakültesinde görev yapan öğretim elemanlarının mühendislik fakültesindeki öğretim elemanlarına kıyasla bütünleşik öğretmenlik bilgisine sahip olma konusunda kendilerini daha yetersiz gördüğü sonucuna ulaşılmıştır. Öğretmenlerin öğretmenler arası işbirliğinin önemine inandıkları ancak öğretmenlerin iletişim özelliklerinin bu süreci belirlediği saptanmıştır. Araştırmada fen bilimleri öğretmenlerinin derslerini fen dışındaki diğer STEM alanları ile ilişkilendirdiği ancak ilişkilendirme sürecindeki en büyük engelin öğretmen kaynaklı olduğu belirlenmiştir. Araştırmanın ikinci alt amacına ulaşmak için 14 hafta süresince uygulanan STEM öğretim programının öğretmen adaylarının STEM eğitimi yaklaşımına göre ders planı hazırlama yeterliklerinin gelişiminde etkili olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Öğretmen adaylarının neredeyse tamamı STEM öğretim programı uygulanmadan önce disiplinlerarası yaklaşım kavramını bilmediğinden yaklaşıma ilişkin görüş belirtememiştir. Ancak program uygulandıktan sonra öğretmen adaylarının kavramı öğrendiği ve genel olarak alan yazına uygun tanım yaptığı tespit edilmiştir. Öğretmen adayları program uygulandıktan sonra yaklaşımın öğrencinin bilişsel becerilerine, disiplinleri ilişkilendirmeye/bütünleştirmeye, öğrenmeye olumlu etkileri ile ilgili avantajları olduğunu ifade etmiştir. Bunlarla birlikte disiplinlerin ele alma şeklinden, öğretmenden ve okuldan kaynaklanan dezavantajlarının da olduğu belirtilmiştir. Öğretmen adaylarının büyük kısmı STEM öğretim programı uygulanmadan önce disiplinlerarası yaklaşımla verilen eğitimde en etkin unsur olarak öğretim programını görürken program uygulandıktan sonra öğretmeni görmeye başlamıştır. STEM öğretim programı uygulandıktan sonra fen bilimleri dersi ile matematiğin ilişkilendirilebileceğini düşünen öğretmen adayı sayısının arttığı; programı uygulamadan önce ifade edilmeyen teknoloji-tasarım/mühendislik ve bilişim teknolojileri/teknoloji/bilgisayar derslerinin uygulamadan sonra belirtildiği saptanmıştır. Uygulanan STEM öğretim programının öğretmen adaylarının fen bilimleri dersini diğer derslerle ilişkilendirme ile ilgili yeterlilik algılarını olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir. Öğretmen adayları program uygulanmadan önce fen bilimleri öğretmeninin sahip olması gereken özelliklerden beş mesleki altı kişisel özelliği belirtirken program uygulandıktan sonra mesleki özellik 19'a kişisel özellik 12'ye yükselmiştir. Öğretmen adaylarının görüşlerine göre program uygulandıktan sonra öğrenim gördükleri lisans programının kendilerine kazandırdığı mesleki özellik dörtten 19'a, kişisel özellik ise altıdan 11'e çıkmıştır. Öğretmen adayları STEM eğitimi yaklaşımının öğrencinin bilişsel becerilerine, derse yönelik ilgisine/tutumuna, sosyal ve psikomotor becerilerine, öğrenmesine; öğretmenin mesleki, sosyal ve psikomotor becerilerine; toplumun gelişimine ve bireylerin toplumsal sorunlara ilişkin farkındalık kazanmasına olumlu etkisinin olacağını belirtmiştir. Öğretmen adayları programa yönelik farklı STEM yaklaşımlarına ve etkinliklerine yer verilmesi, bireysel değerlendirme yapılması ve ders süresinin arttırılması önerilerinde bulunmuştur. STEM öğretim programının öğretmen adaylarının STEM farkındalıklarına ve STEM eğitimi yaklaşımına göre öğrenme-öğretme süreci tasarlamaya ilişkin bilgi ve becerilerine katkı sağladığı sonucuna ulaşılmıştır. Program kapsamında belirlenen içeriğin öğretmen adaylarının STEM eğitimi yaklaşımına ilişkin kavramsal alt yapılarının oluşmasını olumlu yönde etkilediği, öğrenme-öğretme sürecinin planlandığı gibi uygulandığı ve öğrenmeyi olumlu etkilediği, materyallerin adayların öğrenmelerini kolaylaştırdığı, program tasarlanırken benimsenen değerlendirme yaklaşımlarının ve kullanılan yöntem ve tekniklerin öğretmen adaylarının çok yönlü değerlendirilmesini sağladığı ve öğrenme sürecini olumlu yönde etkilediği, öğretmen adaylarının öğrenci merkezli ve uygulama ağırlıklı dersleri daha çok tercih ettiği, eğitimcinin öğrenme-öğretme sürecinde öğrencilerle kurduğu iletişimin, öğretim şeklinin ve kişisel özelliklerinin öğretmen adaylarını olumlu yönde etkilediği sonucuna ulaşılmıştır. Araştırmanın sonucunda Yükseköğretim Kurulu'na STEM öğretim programının öğretmen yetiştirme programlarında zorunlu veya seçmeli ders olarak yer verilmesi, öğretmen yetiştirme programlarının STEM eğitimi yaklaşımının ilişkilendirilebileceği derslerin içeriklerinde STEM alanlarını bütünleştirmeye/ilişkilendirmeye yönelik konulara, öğrenme-öğretme sürecinde ise STEM alanlarını bütünleştirmeye/ilişkilendirmeye yönelik uygulamalara yer verilmesi ve üniversitelerde STEM merkezleri kurulması önerilmektedir. Üniversite yönetimine STEM eğitimi yaklaşımının öğrenilmesini amaçlayan derslerde STEM alanlarında görev yapan öğretim elemanlarının birlikte çalışmasına imkân verilmesi, bu derslerin sınıflarının grup ve bireysel çalışmaların yapılabileceği fiziksel donanıma ve tasarıma sahip olması ve materyallerin sınıfta hazır olması önerilmektedir. Öğretim elemanlarına öğretmen yetiştirme programlarındaki derslerin içeriğinde yeni eğitim yaklaşımlarına yer vermesi, öğrenme-öğretme sürecinde öğrenci merkezli yöntem ve teknikleri kullanmaları ve uygulamalara ağırlık vermeleri önerilmektedir. Milli Eğitim Bakanlığı'na öğretmenlere STEM eğitimi yaklaşımı ile ilgili farkındalık ve bu yaklaşımı uygulayabilecek yeterlikleri kazandırabilecek mesleki gelişim eğitimleri düzenlenmesi, STEM eğitimini mevcut öğretim programları ile uygulayabilecekleri kılavuz kaynaklar hazırlanması önerilmektedir. Araştırmacılara STEM öğretim programının fen bilgisi öğretmenliği dışındaki diğer STEM alanlarına ilişkin bölümlerde de uygulanarak programa ilişkin görüşler alınması, STEM öğretim programının farklı sınıf düzeylerinde ya da farklı eğitim fakültelerinde uygulanması, tüm STEM alanlarından öğretmen adaylarının olduğu ya da tüm STEM alanlarından öğretim elemanlarının ders sürecine katıldığı bir ders kapsamında uygulanması önerilmektedir.

Abstract:
One of the primary tasks of education is to train individuals equipped with the skills they need throughout life. One of the tools for this task is the curriculum. Changes and developments in the world have led to changes in the curriculum and brought new approaches and methods. One of the new educational approaches that come to the fore throughout the world is STEM education approach. In 2018, The Ministry of National Education published the science teaching programme and by this programme started the process of transition to Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) education approach. However, there is no course in the faculties of education that aims to provide necessary competencies for pre-service teachers to apply STEM education. The aim of this course is to design, implement and evaluate the STEM Curriculum which can take place in undergraduate programs of faculties of education. Within the framework of this general goal, the need analysis was done by getting opinions of faculty, teachers and pre-service teachers about STEM education and integrated teaching knowledge, and the STEM curriculum was designed, implemented and evaluated according to the results of this analysis. The curriculum was evaluated according to Stufflebeam's context, input, process and product (CIPP) program evaluation model based on the scientific data obtained. The design, implementation and evaluation of a curriculum that aims to provide pre-service teachers with the necessary competencies to apply STEM education is important for the faculties of education. The model of the first sub-goal of the study is descriptive and the model of the second sub-objective is experimental. In the study, multiphase design was used from mixed method research. The first study group consisted of 12 faculties 15 science teachers and 42 pre-service teachers, and the second study group consisted of 18 pre-service teachers. For the first sub-goal of the study, interview form and questionnaire, for the second sub-goal of the study questionnaire, self-evaluation form, interview form, weekly feedback form and module evaluation form were used. Qualitative data were analyzed by content analysis and the quantitative data were analyzed by Wilcoxon signed rank test. According to the findings obtained in order to reach the first sub-goal of the study, it is concluded that STEM education approach is generally known by all of the faculties, while not all teachers and most of the pre-service teachers know the approach. It was determined that the majority of the participants thought that the pre-service teachers should be provided with integrated teaching knowledge and some of the faculties thought that this knowledge should be acquired by graduate education. According to the findings, it was determined that the teacher education programs did not provide pre-service teachers integrated teaching knowledge and the reasons for this were mostly due to the undergraduate program. The faculties and teachers stated that there should be a course related to STEM education in teacher education undergraduate programs and the activities of integrating STEM fields and preparing a lesson plan according to STEM education approach should be included in this course. Compared to the faculties working in the engineering faculty, it was concluded that, faculties working in the faculty of education considered themselves to be insufficient to have integrated teaching knowledge. It was found that teachers believed in the importance of cooperation between teachers but the communication characteristics of teachers determined this process. In the study, it was determined that the science teachers associate their lessons with other STEM areas except science but the biggest obstacle in the process of association was teacher. In order to reach the second sub-goal of the study, it was concluded that STEM curriculum applied for 14 weeks was effective in the development of the pre-service teachers' competency to prepare lesson plan according to STEM education approach. Almost all of the pre-service teachers did not know the concept of interdisciplinary approach before STEM curriculumwas applied. However, it was found that the pre-service teachers learned the concept after the curriculum was applied and generally made a definition according to the literature. After the program was implemented, pre-service teachers expressed that the approach had advantages related to the positive effects of the student's cognitive skills, associating/integrating disciplines and learning. In addition to these, it is stated that there are disadvantages arising from the way that the disciplines are handled and from the teachers and the school. Before the STEM curriculum is implimented, while most of the pre-service teachers were thinking 'the curriculum' as the most effective element in the education given with the interdisciplinary approach, they started to see 'the teacher' after the curriculum was implemented. It is observed that the number of pre-service teachers who think that the science lesson can be related to mathematics increased after STEM curriculumwas applied; it was determined that technology-design/engineering and information technologies/technology/computer courses were not mentioned before application. It was determined that the applied STEM curriculum positively influenced the pre-service teachers' perceptions of qualifications related to associating the science lesson with other lessons. While the pre-service teachers stated five professional and six personal characteristics of a science teacher who applied an interdisciplinary approach before the curriculum was implemented, these numbers increased to 19 and 12 respectively after the curriculum was implemented. After the curriculum was implemented, according to the opinions of the pre-service teachers the professional qualifications acquired by the undergraduate program increased from four to 19 and the personal qualifications increased from six to 11. Pre-service teachers indicated that STEM education approach would have a positive effect on students' cognitive skills, interest in class/attitude, social and psychomotor skills, learning, and teachers' professional, social and psychomotor skills, and  the development of the society and the awareness of the individuals about the social problems. Pre-service teachers suggested that different STEM approaches and activities should be included, individual evaluation and increased the duration of the course for the curriculum. It has been concluded that STEM curriculum contributes to STEM awareness, knowledge and skills related to designing learning-teaching process according to STEM education approach. It has been concluded that the content of the curriculum positively influences the pre-service teachers' the formation of conceptual infrastructures for STEM education approach, the learning-teaching process is applied as planned and it affects the learning positively, and that the materials facilitate the learning of the pre-service teachers. The evaluation approach of the curriculum and the methods and techniques used provided a multifaceted evaluation of the pre-service teachers and affected the learning process positively. It has been concluded that pre-service teachers prefered student-centered and practice-oriented courses more, the communication, teaching style and personal characteristics of the pre-service teacher trainer with the students in the teaching-learning process had a positive effect on the pre-service teachers. As a result of the study, it has been suggested to Higher Education Council that the STEM curriculum should be included as a compulsory or elective course in teacher education programs; to include content and practices for integrating/associating STEM fields in the courses where the STEM education approach can be related to teacher training programs; and the establishment of STEM centers in universities. It is suggested to university management that the faculties studying in STEM areas should work together in the courses aiming to learn STEM education approach, the classes of these courses have physical equipment and design in which group and individual works can be done, and the materials should be ready in the classroom. It is suggested that the faculties should include new educational approaches in the content of the teacher education programs, use student-centered methods and techniques in the learning- teaching process and focus on  the applications. It is recommended that Ministry of National Education should provide teachers with the awareness of STEM education approach and prepare profesional development trainings which will provide competences that can apply this approach, and  prepare guidance documents to be able to apply STEM education with current teaching programmes. It is suggested that researchers should apply STEM curriculum in departments of teacher education programs related to different STEM areas and get opinions about the program, apply the STEM curriculum in different class levels or different faculties of education, apply the curriculum in a course where the faculties from all STEM areas or the pre-service teachers from all STEM fields are included in the course process.