5. Sınıf elektrik ünitesinin öğretiminde öğrencilerin bilim oyuncakları tasarlama performanslarının ve problem çözme becerilerinin araştırılması

Abstract

Bilimsel ve teknolojik gelişmelerin hızla ilerlediği günümüz koşullarında, öğrencilerin toplumda etkin bireyler olabilmeleri için yaratıcılık, yenilikçilik, problem çözebilme gibi becerilere sahip olmaları gerekmektedir. Problem çözme becerisi, günlük yaşamda karşılaşılan sorunlara karşı çözüm oluşturabilme ve teknoloji ile bütünleşerek bilime katkı sağlamanın önünü açar. Fen Bilimleri dersi öğretim programlarının amaçlarından biri de öğrencilerin sorgulama ve problem çözme becerilerinin gelişmesini sağlamaktır. Bu amaç doğrultusunda çalışmada Fen Bilimleri dersinin öğretiminde mühendislik tasarım basamaklarına göre bilim oyuncakları tasarımı sürecinin öğrencilerdeki problem çözme becerilerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Araştırmanın örneklemini Kastamonu ili Seydiler ilçesinde bulunan bir imamhatip ortaokulunun 5. sınıfına devam eden 26 erkek öğrenci oluşturmuştur. Bu öğrencilerden 13 öğrenci deney grubunu, 13 öğrenci kontrol grubunu oluşturmaktadır. Deney grubundaki 13 öğrenci işbirlikli gruplara ayrılmış ve toplam 4 grup oluşturulmuştur. Tez çalışması kapsamında, elektrik konusuna yönelik 4 farklı etkinlik içeren öğrenci ve öğretmen etklinlik kitapçıkları, hazırlanan etkinliklerin değerlendirilmesini sağlamak için mühendislik tasarım basamaklarını içeren dereceli puanlama anahtarı (rubrik), öğrencilerin fen bilimleri dersi ve bilim oyuncakları tasarlama sürecine ilişkin tutumlarını belirlemek amacıyla yarı yapılandırılmış bir görüşme formu araştırmacı tarafından hazırlanmıştır. Deney grubunda yer alan 13 öğrenci ile yarı yapılandırılmış görüşmeler yapılmıştır. Uygulamaya başlamadan önce deney grubundaki öğrencilere etkinlikler hakkında bilgi verilmiştir. Uygulama deney ve kontrol gruplarında haftada 4 saat olmak üzere toplam 4 hafta, 16 saat sürmüştür. Araştırmada nicel ve nitel veri analizlerinin bir arada yapıldığı karma yöntem kullanılmıştır. Nicel verilerin toplanmasında kullanılmak üzere Fen Bilimleri 5. Sınıf öğrencilerinin problem çözme becerilerini ölçmek için ulusal ve uluslararası alan yazında mevcut ölçme araçları incelenmiş ve çalışma kapsamında kullanılan veri toplama aracı olarak `Problem Çözme Envanteri` kullanılmıştır. Problem Çözme Envanteri deney ve kontrol grubundaki öğrencilere uygulama öncesinde ve sonunda ön-test ve son-test olarak uygulanmış olup veriler SPSS paket programıyla, Mann Whitney U ve Wilcoxon İşaretli Sıralar analizi ile çözümlenmiştir. Nitel veriler; deney grubu için, `Görüşme Formu` ve `Mühendislik Tasarım Basamakları Kullanılarak Geliştirilen Bilim Oyuncaklarını Değerlendirme Rubriği` kullanılarak toplanmıştır. Deney grubundaki öğrenciler tarafından geliştirilen bilim oyuncakları öğrenci etkinlik kitapçıkları doğrultusunda araştırmacı tarafından geliştirilen dereceli puanlama anahtarı yardımı ile puanlandırılmıştır. Öğrenciler mühendislik tasarım basamaklarına göre oluşturdukları bilim oyuncakları ve etkinlik kitapçıkları için en düşük 0, en yüksek 56 puan almışlardır. Araştırma sonucunda deney ve kontrol gruplarının problem çözme becerileri ön-testlerine bakıldığında anlamlı bir farklılık saptanmamıştır. Deney ve kontrol grupları problem çözme becerileri son-test analizlerinda deney grubuna lehine anlamlı bir farklılık olduğu görülmüştür. Bu bağlamda mühendislik tasarım basamaklarına göre bilim oyuncakları tasarlama etkinliklerinin öğrencilerin problem çözme becerilerinin gelişmesinde olumlu yönde etkisinin olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca deney grubundaki öğrencilerle yapılan yarı yapılandırılmış görüşmeler içerik analizi ile analiz edilmiş olup, analiz sonucunda mühendislik tasarım basamaklarına göre bilim oyuncakları tasarlama etkinliklerinin öğrencilerde fen bilimleri dersine karşı olumlu tutum geliştirdiği sonucuna ulaşılmıştır. Anahtar kelimeler: Problem çözme becerisi, bilim oyuncakları tasarlama, mühendislik tasarım basamakları, karma yöntem

Recent conditions that scientific and technological developments are progressing rapidly, students need to have creativity, innovation and problem solving skills in order to be effective people in society. Problem solving skills contribute science via creating solutions against problems encountered in daily life and becoming integrated with technology. One of the aims of the science curriculum is to improve students' questioning and problem solving skills. In this study, it was aimed to investigate the effects of science toys designing according to engineering design steps on students'problem solving skills. The sample of the study consisted of 26 male students attending 5th grade of a religious secondary school in Seydiler district of Kastamonu province. 13 students are in experimental group and 13 students are in control group. 13 students in the experimental group are divided into groups and a total of 4 groups were formed.Students' and teachers' activity booklets, based on engineering design steps, containing 4 different activities, graded scoring key (rubric) including engineering design steps to enable evaluation of the activities, students' attitudes towards science lesson and science toy design process A semi-structured interview form is prepared by the researcher. Semi-structured interviews were conducted with 13 students in the experimental group. Before implementing, the students in the experimental group are informed about the activities. In the experimental and control groups, the application lasts for 4 weeks, 16 hours, 4 hours per week.Mixed method is used in the study in which quantitative and qualitative data analyzes are performed together. In order to measure the problem solving skills of 5th grade sts the existing measurement tools in national and international field are analyzed and the data collection tool `Problem Solving Inventory` is used with the aim of using to collect quantitavive data. The Problem Solving Inventory is performed to the students in the experimental and control groups as pre-test and post-test before and at the end of the implementation. The data is analyzed via the programme SPSS, Mann Whitney U and Wilcoxon. Qualitative data; For the experimental group, `Interview Form` and Rub Rubric of Evaluation of Science Toys Developed Using Engineering Design Steps are collected and all of the measurement tools are developed by the researcher. Science toys developed by the students in the experimental group are graded with the help of the rubric developed by the researcher in line with the student activity booklets. Students scored 0, 56 and 56 for the science toys and activity booklets they created according to the engineering design steps.As a result of the research, when the pre-tests of the problem solving skills of the experimental and control groups are examined, no significant difference is found. In the post-test analysis of the problem solving skills of the experimental and control groups, a significant difference is found in favor of the experimental group. In this context, it is concluded that science toys development activities have a positive effect on the development of students' problem solving skills according to engineering design steps. In addition, semi-structured interviews with the students in the experimental group are analyzed by content analysis, and as a result of the analysis, it is concluded that the activities of designing science toys according to the engineering design steps develop positive attitude on students towards the science course on.Key words: Problem solving skills, designing science toys, engineering design steps, mixed method, science.