Üstün yetenekli öğrencilere yönelik mühendislik tasarım sürecinin uygulanması: BİLSEM örneği
Implementation of engineering design process for gifted students: A case of science and art centers
Yazar: MERVE ADIGÜZEL ULUTAŞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET YILMAZ
Gazi Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Biyoloji Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Çocuklar-üstün yetenekli = Child-gifted

Özet:
Günümüzde yaşam kalitesini artırmak ve sektörler arasındaki rekabeti güçlendirmek için mühendislik konularında çeşitli atılımlar yapılmaktadır. Özellikle de hızla gelişen ve değişen teknolojiye ayak uydurmak ve küresel düzeyde meydana gelen sorunlarla baş etmek isteyen toplumların bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik (STEM) disiplinlerine ilişkin bilgi ve beceri düzeylerini geliştirmeye ihtiyaçları bulunmaktadır. Bir stratejik hamle olarak ülkelerin insan kaynaklarına yaptıkları yatırımlar onlara en fazla getiri sağlayan yatırım olarak düşünülmektedir. Bir ülkedeki en başarılı öğrenciler denildiğinde ilk akla gelen öğrenciler üstün yeteneklilerdir. Üstün yetenekli öğrencilerin eğitiminde nihai hedef onların ileride yaratıcı ve üretken bireyler olmasını sağlamaktır. Eğitim uygulamaları ve araştırma çalışmaları incelendiğinde üstün yetenekli öğrencilerin becerilerini destekleyecek mühendislik tasarım sürecine dayalı olarak geliştirilen eğitim programlarında eksiklik olduğu görülmektedir. STEM eğitimi yaklaşımı, üstün yetenekli öğrencilerin potansiyellerini ortaya koyacakları öğretim ortamları sunmaktadır. Bu eğitim yaklaşımı ile öğrenciler ilgi ve yeteneklerini keşfedebilmektedir. STEM eğitim yaklaşımının üstün yetenekli öğrenciler bağlamında incelenmesine dayalı çok fazla araştırma olmadığına ve bu kapsamda çalışmalar yapılması gerektiğine dikkat çekmiştir. Hem öğretmenlerin uygulayabilecekleri bir etkinliğin tasarlanması hem de öğrencilerin mühendislik tasarım süreçlerindeki deneyimlerinin paylaşılması açısından bu çalışmanın alan yazınına katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Araştırmada nitel araştırma yöntemlerinden durum çalışması kullanılmıştır. Araştırma, 2022-2023 eğitim-öğretim yılında İstanbul'da bir bilim ve sanat merkezi altıncı sınıfta öğrenim gören 14 ortaokul öğrencisi ile gerçekleştirilmiştir. Bu doğrultuda öğrencilerle ile 7 hafta boyunca toplam 14 saat uygulama yapılmıştır. Araştırmada veri toplama aracı olarak mühendislik tasarım sürecine yönelik formlar ve mühendislik not defterleri kullanılmıştır. Araştırma kapsamında uygulanan veri toplama araçlarından; öğrenci çalışma kağıtları ve mühendislik not defteri uygulayıcı öğrenmen gözlemleri doğrultusunda mühendislik tasarım süreci değerlendirme rubriği ile betimsel olarak değerlendirilmiştir. Mühendislik tasarım süreci sonunda ortaya çıkan öğrenci tasarımları, tasarım rubriği ile değerlendirilmiştir. Araştırmada veri toplama aracı olarak kullanılanan öğrenci görüş formu, uygulayıcı öğretmen gözlem formu ve odak grup görüşme formları içerik analiz yöntemi ile analiz edilmiştir. Araştırma sonucunda üstün yetenekli öğrencilerin mühendislik tasarım sürecini büyük çoğunlukla hedeflenen düzeyde gerçekleştirdikleri tespit edilmiştir. Ancak problemin çözümü için oluşturulan grupların bazılarının mühendislik tasarım süreci basamaklarından prototip yapma ve test etmede diğer basamaklara göre daha düşük puan ortalamasına sahip oldukları bulunmuştur. Bununla birlikte araştırma kapsamında geliştirilen mühendislik tasarım süreci temelli etkinliğe yönelik üstün yetenekli öğrencilerin ve öğretmenlerinin olumlu görüş bildirdikleri belirlenmiştir. Bu araştırma mühendislik tasarım sürecine dayalı etkinliklerin üstün yetenekli öğrenciler için kaliteli eğitim ortamları oluşturmada etkili olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca, bu tür tasarım odaklı öğretim ortamlarının, üstün yetenekli öğrencilerin eğitimi için daha fazla gereklilik taşıdığı belirlenmiştir.

Abstract:
In the contemporary global landscape, various initiatives are being systematically pursued within the engineering domain, with the dual objectives of augmenting the overall quality of life and intensifying competitive dynamics across various industrial sectors. Notably, societies aspiring to synchronize with technology's rapid evolution and transformation and address global challenges necessitate enhancing their proficiency and understanding in Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) disciplines. Investments in human capital by nations are strategically perceived as the most lucrative, considering the high returns they generate. In the context of educational excellence, gifted students are frequently regarded as the epitome of academic success. The paramount objective in the pedagogy of these gifted learners is to cultivate their future as innovative and productive contributors. However, a discernible void is observed in the educational spectrum, specifically in the need for more meticulously crafted programs drawing upon the engineering design process to bolster the competencies of gifted students. The STEM education approach presents a pedagogical ecosystem conducive to the actualization of the inherent potential in gifted students. This framework facilitates the exploration and identification of their intrinsic interests and aptitudes. It is noteworthy, however, that there exists a need for more scholarly inquiry delving into the effectiveness of the STEM education approach in the milieu of gifted education, signaling a pressing need for further empirical exploration in this domain. The present study aims to make a substantive contribution to research by not only conceptualizing an activity for pedagogical implementation but also by documenting and disseminating the experiential narratives of students engaged in engineering design processes. A case study, one of the qualitative research methods, was implemented. The study was conducted during the 2022-2023 academic year with 14 middle school students attending the sixth grade at a Science and Art Center in Istanbul. In this context, 14 hours of activities were carried out with the students over 7 weeks. The research used forms related to the engineering design process and engineering notebooks as data collection tools. Student worksheets and engineering notebooks were descriptively assessed with an engineering design process evaluation rubric in line with the teacher's observations. The student designs framed by the engineering design process were evaluated with a design rubric. Besides the student opinion form, teacher observation form, and focus group discussion forms were used as data collection tools and analyzed using the content analysis method. The research results revealed that gifted students mostly achieved the targeted level in using the engineering design process. However, it was found that the groups formed for problem-solving had lower average scores in the prototype-making and testing stages of the engineering design process compared to other stages. Moreover, it was determined that the sample and the teacher expressed positive opinions about the engineering design process-based activity. This study has demonstrated the effectiveness of activities based on the engineering design process in creating fruitful educational environments for gifted students. Furthermore, it was identified that such design-focused teaching environments might be more effective for the education of gifted students.