STEM eğitiminin etkisinin sistematik derleme, veri madenciliği ve meta-analiz yoluyla incelenmesi
Investigation of the effect of STEM education via systematic review, data mining and meta-analysis
Yazar: ŞEYMA IRMAK
Danışman: PROF. DR. FİTNAT KAPTAN
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: FeTeMM = STEM ; Meta analizi = Meta analysis ; Rastgele ormanlar = Random forests ; Sistematik derleme = Systematic review ; Veri madenciliği = Data mining ; Üst düzey düşünme = Higher order thinking ; Üst düzey zihinsel beceri = High level thinking

Özet:
Bu araştırmanın amacı, STEM eğitiminin K-12 öğrenim düzeyindeki öğrencilerin üst düzey düşünme becerilerine ve STEM alanlarına yönelik kariyer ilgisine etkisini sistematik derleme, veri madenciliği ve meta-analiz yoluyla incelemektir. Dokuz veri tabanı oluşturulan anahtar kelimeler ile taranmıştır. STEM eğitiminin K-12 öğrenim düzeyindeki öğrencilerin üst düzey düşünme becerilerine etkisini inceleyen 36 araştırmaya, STEM eğitiminin K-12 öğrenim düzeyindeki öğrencilerin STEM alanlarına yönelik kariyer ilgisine etkisini inceleyen sadece dört araştırmaya ulaşılmıştır. Bu sebeple, STEM eğitiminin K-12 öğrenim düzeyindeki öğrencilerin üst düzey düşünme becerilerine etkisini inceleyen araştırmaların dağılımı ve eğiliminin yanı sıra CMA programı ile meta-analizi ve moderatör analizi, R programı ile moderatörlerin önem analizi ve mevcut verilerin kombinasyonuyla gelecekte Türkiye'de yürütülebilecek araştırmalar için etki büyüklüğü temelinde tahmin analizi yapılmıştır. STEM eğitiminin K-12 öğrenim düzeyindeki öğrencilerin üst düzey düşünme becerilerine yüksek düzeyde etkide bulunduğu tespit edilmiştir (d=1,136). Yaş, disiplin, STEM eğitiminin uygulanma süresi ve ülke değişkenlerinin STEM eğitiminin K-12 öğrenim düzeyindeki öğrencilerin üst düzey düşünme becerileri etkilemede önemli değişkenler olduğu anlaşılmıştır. STEM eğitiminin K-12 öğrenim düzeyindeki öğrencilerin üst düzey düşünme becerilerine etkisinde moderatörlerin önem düzeyinin sırasıyla yaş, disiplin, STEM eğitiminin uygulanma süresi ve ülke olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca önem ve tahmin analizi sırasında mevcut veriler arasındaki tutarsızlıktan hareketle eğitim bilimleri alanındaki çalışmaların perde arkasındaki sosoyolojik, pedagojik, psikolojik faktörler düşünülerek farklı değişkenler temelinde yürütülmüş araştırmalara ihtiyacın olduğu anlaşılmıştır. 
STEM eğitiminin K-12 öğrenim düzeyindeki STEM alanlarına yönelik kariyer ilgisine etkisini inceleyen araştırmalar incelendiğinde örneklem grubunun ortaokul öğrencileri olması ve STEM eğitiminin fizik disiplininde yürütülmesi dikkat çekmiştir.

Anahtar sözcükler: STEM eğitimi, üst düzey düşünme becerileri, STEM alanlarına yönelik kariyer ilgisi, sistematik derleme, meta-analiz, veri madenciliği, rastgele orman algoritması.

Abstract:
The purpose of this research is to examine the effect of STEM education on higher-order thinking skills (HOTs) and career interest in STEM fields (CI-STEM) of K-12 students through systematic review, data mining and meta-analysis. Nine databases were searched with the generated keywords. Thirty six studies examining the effect of STEM education on the HOTs of students at the K-12 and only four studies examining the effect of STEM education on the CI-STEM of students at the K-12 were reached. Therefore, meta and moderator analysis of 36 studies examining the effect of STEM education on HOTs of K-12 students was analyzed with the CMA, importance and prediction analysis was analyzed with the R program. It has been determined that STEM education has a high effect on the HOTs of K-12 students (d=1,136). Moreover, it has been understood that age, discipline, duration of STEM education and country are important variables in influencing the HOTs of K-12 students of STEM education.  It was concluded that the level of importance of moderators in the effect of STEM education on the HOTs of K-12 students is age, discipline, duration of STEM education, and country, respectively. During the importance and prediction analysis, based on the inconsistency between the available data, the sociological, pedagogical, and psychological factors behind the studies in the field of educational sciences were considered. When the studies examining the effect of STEM education on CI-STEM at the K-12 education level were examined, it was remarkable that the sample group was middle school students and that STEM education was conducted in the discipline of physics.

Keywords: STEM education, higher order thinking skills, career interest in STEM fields, systematic review, meta-analysis, data mining, random forest algorithm.