Okul öncesi ve temel fen eğitiminde robotik destekli ve basit malzemelerle yapılan stem uygulamalarının karşılaştırılması

Abstract

Dünyadaki STEM eğitimi çalışmalarına bakıldığında karşımıza iki farklı uygulama çıkmaktadır. Bunlar teknoloji entegrasyonunun sağlandığı robotik destekli STEM (RoboSTEM) uygulamaları ve günlük yaşamda kullanılan basit ve ucuz çevresel malzemelerle yapılan STEM (Hands-on STEM) uygulamaları olarak nitelendirilebilir. Bu iki uygulamanın fen eğitimi açısından farklı avantajları bulunmakla birlikte, okul öncesi ve temel fen eğitimi düşünüldüğünde, hangisinin daha avantajlı olabileceği merak konusudur. Bu noktadan hareketle araştırmanın amacı, okul öncesi ve temel fen eğitiminde gündelik yaşamda kullanılan basit ve ucuz çevresel malzemelerle yapılan STEM uygulamaları ile teknolojik malzemelerle robotik destekli olarak yapılan STEM uygulamalarının karşılaştırmalı olarak incelenmesidir.Araştırmada yarı deneysel yöntemin kontrol gruplu ön test-son test deseni uygulanmıştır. Çalışma grubu, ulaşılabilir (convenience) örnekleme yolu ile seçilen okul öncesi (N=50) ve temel eğitim kademesindeki ortaokul 5. sınıf öğrencilerinden (N=60) oluşmaktadır. Uygulamalarda gerek okul öncesi gerekse ortaokul 5. sınıf öğrencileri için ikisi deney biri kontrol grubu olmak üzere üç ayrı grup oluşturulmuştur. Uygulamalar 2017-2018 eğitim öğretim yılı birinci döneminde yaklaşık dört aylık bir süreçte gerçekleştirilmiştir. Veri toplama aracı olarak, Problem Çözme Becerileri Ölçeği ve Akademik Benlik Kavramı Ölçeği kullanılmıştır. Deneysel çalışma öncesinde gerekli ön testler yapıldıktan sonra, kontrol grubunda geleneksel fen eğitimi, birinci deney grubunda robotik destekli STEM, ikinci deney grubunda ise basit malzemelerle STEM temelli fen eğitimi uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Uygulama sonunda ise gerekli son testler yapılarak çalışma tamamlanmış, elde edilen nicel veriler SPSS paket programı kullanılarak betimsel ve çıkarımsal istatistikler (MANCOVA ve ANCOVA) ile analiz edildikten sonra ulaşılan bulgular ve sonuçlar sunulmuştur.Araştırma sonucunda, fen eğitiminde hem basit malzemelerle hem de robotik desteği ile yapılan STEM uygulamalarının okul öncesi ve temel eğitim (ortaokul 5. sınıf) düzeyi olmak üzere iki düzeyde de öğrencilerin problem çözme becerileri ve akademik benlik algıları üzerinde olumlu etkiler yarattığı ortaya çıkmıştır. Bu durum, öğrencilerin işbirliğine dayalı, yaparak yaşayarak, gerçek yaşamla tutarlı, mühendislik tasarım odaklı çalışmaları da içeren ve öğrenme süreçlerini ağırlıklı olarak kendilerinin kontrol ettiği bir sürecin sonucu olarak değerlendirilebilir. Buradan hareketle, pahalı malzemeler olmadan sadece çevresel ve ucuz malzemeler kullanılarak da öğrencilerin problem çözme becerilerinin geliştirilebileceği, bu konuda teknoloji kullanımının olmazsa olmaz bir unsur olmadığı sonucu ortaya çıkmaktadır. Öğrencilerin akademik benlik algılarını geliştirmede ise robotik destekli STEM uygulamalarının daha etkili olduğu ifade edilebilir. Öğrenme düzeyini önemli ölçüde etkileyen akademik benlik kavramının bu gibi yollarla geliştirilmesi hem öğrenci başarısını arttıracak hem de öğrencilerin daha sonraki ilgili yaşantılara çok daha olumlu duyuşsal özelliklerle girmelerini sağlayacaktır. Bu nedenle gerek basit malzemelerle gerekse robotik desteği ile yapılan STEM uygulamalarının eğitimin her kademesinde yaygınlaştırılarak kullanılmasının faydalı olacağı düşünülmektedir.Anahtar Kelimeler: Okul Öncesi ve Temel Fen Eğitimi, Robotik Destekli STEM (RoboSTEM), Basit Malzemelerle STEM (Hands-on STEM).

When we look at the studies of STEM education in the world, two different implementations are emerging. These can be described as robotic-assisted STEM provided by technology integration (RoboSTEM) and STEM implementations done with simple and cheap environmental materials used in daily life (Hands-on STEM). Although these two applications have different advantages in terms of science education, it is wondered which one might be more advantageous when considering pre-school and basic science education. From this point of view, the aim of the research is to compare STEM implementations done with simple and cheap environmental materials used in daily life and STEM implementations done with robotic-assisted technological materials in preschool and basic science education.Pre-test and post-test design with control group of the quasi-experimental method was implemented in the study. The study group consisted of pre-school students (N = 50) and 5th grade students (N = 60) who were selected by convenience sampling. In the implementations, three different groups were formed for both preschool and 5th grade students, two of which were experimental and one was the control group. Implementations were carried out in the first semester of 2017-2018 academic year in a period of approximately four months. Problem Solving Skills Scale and Academic Self-Concept Scale were used as data collection tools. After the necessary pre-tests were performed before the experimental study, traditional science education in the control group, robotic-assisted STEM in the first experimental group and STEM based science education implementations with simple materials in the second experimental group were applied. At the end of the implementation, the necessary final tests have been performed and the study has been completed, the obtained quantitative data has been analyzed with descriptive and inferential statistics (MANCOVA and ANCOVA) using SPSS package program and the findings and results have been presented.As a result of the study, it was found out that in science education both STEM implementations done with simple materials and robotic-assisted had positive effects on the problem solving skills and academic self-perception of the students at both levels of preschool and basic education (secondary school 5th grade). This situation can be evaluated as a result of a collaborative, including engineering design-oriented studies and consistent with real life process, where students learn by doing and control the learning processes themselves. From this point of view, it can be concluded that students can improve their problem solving skills by using only environmental and cheap materials without expensive materials and that the use of technology is not an indispensable element. On the other hand, it can be stated that robotic-assisted STEM implementations are more effective in improving students' self-perception. Developing the academic self-concept, which significantly affects the level of learning, in such ways will both increase student achievement and enable students to enter into later related experiences with much more positive affective characteristics. For this reason, it is thought that STEM implementations done with simple materials and robotic-assisted should be extended and used in all levels of education.Keywords: Preschool and Basic Science Education, Robotic-assisted STEM (RoboSTEM), STEM with Simple Materials (Hands-on STEM).