Kavram karikatürü destekli probleme dayalı fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FeTeMM) etkinliklerinin beşinci sınıf fen bilimleri öğretimi üzerindeki etkileri

Abstract

21. yüzyıl becerilerinin kazandırılmasında etkili olduğu belirtilen FeTeMM eğitimi, tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de önem kazanmıştır. Ülkemizin bilimsel araştırma ve teknolojik gelişme kapasitesini, sosyal ve ekonomik kalkınmasını arttırması için öğrencilerin FeTeMM eğitimi uygulamalarını deneyimlemeleri önemlidir. Bu araştırmanın amacı, kavram karikatürü destekli probleme dayalı FeTeMM etkinliklerinin, ortaokul 5. sınıf öğrencilerinin akademik başarıları, kavramsal anlama düzeyleri ile mühendislik ve teknoloji algıları üzerindeki etkisini belirlemektir. Araştırmada nicel araştırma yöntemlerinden tek grup ön test - son test deneysel desen kullanılmıştır. Araştırmanın çalışma grubunu, 2017 – 2018 eğitim-öğretim yılının güz döneminde Manisa ilinin Akhisar ilçesindeki bir devlet okulunda öğrenim görmekte olan 17 beşinci sınıf öğrencisi oluşturmuştur. Araştırmanın verileri akademik başarı testi, kavramsal anlama testi, mühendislik nedir ve teknoloji nedir ölçekleri ve bir mühendis çiz testi ile toplanmıştır. Araştırmacı tarafından geliştirilen akademik başarı testi ve kavramsal anlama testi ile diğer ölçme araçlarının geçerlik ve güvenirlik çalışmaları yapılmıştır. Araştırmada 5. sınıf `Kuvvetin Ölçülmesi ve Sürtünme` ünitesi kapsamında geliştirilen FeTeMM etkinlikleri, bilim uygulamaları dersinde gerçekleştirilmiştir. Uygulamalar haftada iki ders saati süresinde ve 10 hafta boyunca, toplam 20 ders saati devam etmiştir. Söz konusu etkinliklerde öğrenciler, kavram karikatürleriyle desteklenmiş probleme dayalı öğrenme senaryolarını işbirlikli gruplarda ele almışlardır. Öğrenciler mühendislik tasarım süreci basamaklarını kullanarak, senaryoda yer alan problemlerin çözümüne yönelik tasarımlar yapmıştır. Uygulamalar esnasında araştırmacı tarafından oluşturulan çalışma yaprakları kullanılmıştır. Veri toplama araçları uygulamalardan önce ön test ve uygulamalardan sonra son test olarak uygulanmıştır. Veri analizinde non parametrik testler, frekans ve yüzde ile betimsel analizden yararlanılmıştır. Araştırma sonucunda gerçekleştirilen etkinliklerin, öğrencilerin akademik başarılarını ve kavramsal anlama düzeylerini istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde arttırdığı belirlenmiştir. Kız ve erkek öğrencilerin uygulamalar sonrasındaki akademik başarıları ve kavramsal anlama düzeyleri arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık bulunmamıştır. Ayrıca uygulamalar sonrasında öğrencilerin mühendis ve teknoloji algılarının olumlu yönde geliştiği tespit edilmiştir. Ön mühendis çizimlerinde çoğunlukla tamirci ya da inşaat işçisi betimleyen öğrencilerin, son çizimlerinde üreten, tasarım yapan mühendislere yer verdikleri belirlenmiştir. Ayrıca ön çizimlerdeki erkek mühendis algısının son çizimlerde azaldığı, kadın mühendis algısının ise arttığı görülmüştür. Elde edilen sonuçlara dayanarak, FeTeMM eğitiminin uygulanmasında probleme dayalı öğrenmenin etkili bir şekilde kullanımına yönelik önerilerde bulunulmuştur.

STEM education, which is considered to have significant effect on providing students with 21st century skills, has gained importance in our country as in all world. Enabling students to experience STEM educational applications holds great importance in improving the scientific research and technological development capacity of our country, in addition to its social and economic development. The aim of this research is to determine the effect of problem based STEM activities aided by concept cartoons on academic success and conceptual comprehension levels of 5th grade secondary school students and their perception of engineering and technology. Single group pretest-posttest experimental design among quantitative research methods was used in the study. The study group consists of 17 fifth grade students receiving education in a state school in Manisa Province Akhisar District as of 2017-2018 academic year. Research data were collected using academic success test, conceptual comprehension test, `what is engineering` and `what is technology` scales and `draw an engineer` test. The validity and reliability studies for the `academic success` and `conceptual comprehension` tests, developed by the researcher, were also performed in the work. The STEM activities for 5th grade `Measuring Force and Friction` unit were performed within the frame of `scientific practices` course. Practical education took 2 weekly course hours for a period of 10 weeks, amounting to a total period of 20 course hours. During the STEM activities, students dealt with concept cartoon aided problem based learning scenarios in peer groups. The students in the study group used the engineering design process steps to design solutions for the problems addressed in the scenario. The work sheets prepared by the researcher were used during the applications. Data collection tools were used as pretest and posttest before and after the practical activities, respectively. Non-parametric tests, frequency and percentage analyses and descriptive analysis were used during data analysis. The results showed that, the performed activities resulted in a statistically significant increase in the academic success and conceptual comprehension levels of the participating students. No statistically significant difference was detected between the female and male students' academic success and conceptual comprehension levels after the practical activities. Also, the students' perception of engineers and technology were found to be positively influenced by the performed activities. The students that generally depicted repairmen or construction workers in their preliminary drawings were found to illustrate producing and designing engineers in their final drawings. Also, the stereotypical perception of male engineer depicted in the preliminary drawings was found to be mitigated and the perception of female engineer increased in the final drawings. Recommendations as to the effective use of problem-based learning during STEM education were proposed in line with the obtained findings.