Determinating the STEM Education Compentencies of Pre-Service Teachers

Year 2024, Volume: 57 Issue: 2, 703 - 758, 25.07.2024

Tuğba Ecevit , Dilber Acar , Yasemin Büyükşahin

https://doi.org/10.30964/auebfd.1252380

Abstract

With solely academic knowledge, it appears challenging for today's students to find a place for themselves in the business world where they will operate in the future. Therefore, it is crucial to provide students with a variety of abilities, such as problem-solving, critical thinking, creativity, collaboration, and analytical thinking, in addition to academic knowledge. The STEM education approach is one of the approaches that aims to equip students with the knowledge and abilities they need in the fields of science, technology, engineering, and mathematics while also educating them as persons with 21st-century competencies. In this context, it is the teachers who will provide students with these knowledge and skills and apply STEM education. In this sense, it is thought that teachers' knowledge and competencies in STEM teaching are significant. In this study, it was aimed to determine the STEM teaching competencies of pre-service teachers studying in the last year of education faculties. The case study design, one of the qualitative research methods, was used in the research. The study group of the research consists of 45 final year science and classroom teaching students studying at 21 different universities in Turkey. The data of the research was obtained by the "STEM Teaching Competencies Questionnaire" developed by the researchers. The obtained data were analyzed simultaneously by three different researchers using content analysis. During the analysis process, codes, categories and themes were created. As a result, it can be claimed that pre-service teachers have theoretical knowledge of STEM education, but they do not think of themselves as highly competent. They require more hands-on education and wish to use it when they begin their careers, but they need practice-based education for this

Keywords

STEM Education, STEM Education Competence, Pre-Service Teacher Education, Pre-Service Teachers

References

• Akan, E., & Timur, B. (2023). Examination of 21st-century skills and STEM practices competency levels of science teachers’. Eurasian Journal of Teacher Education, 3(2), 42-56.
• Akaygun, S., & Aslan-Tutak, F. (2016). STEM images revealing STEM conceptions of pre-service chemistry and mathematics teachers. International Journal of Education in Mathematics, Science and Technology, 4(1), 56-71.
• Akgündüz, D., Aydeniz, M., Çakmakçı, G., Çavaş, B., Çorlu, M. S., Öner, T., & Özdemir, S. (2015). STEM eğitimi Türkiye raporu. [STEM education in Turkey Report]. İstanbul: Scala Basım.
• Altan, E. B., Yamak, H., & Kirikkaya, E. B. (2016). Hizmetöncesi öğretmen eğitiminde FETEMM eğitimi Uygulamaları: Tasarım temelli fen eğitimi. [Applications of FETEMM education in pre-service teacher education: Design-based science education]. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(2), 212-232.
• Aslan-Tutak, F., Akaygün, S., & Tezsezen, S. (2017). İşbirlikli FeTeMM (Fen, Teknoloji, Mühendislik, Matematik) eğitimi uygulaması: Kimya ve matematik öğretmen adaylarının FeTeMM farkındalıklarının incelenmesi.[Collaborative STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) education practice: Examining the STEM awareness of pre-service chemistry and mathematics teachers]. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 32(4), 794-816.
• Ateş, H. & Sungur-Gül, K. (2023). Öğretmen adaylarının STEM eğitimine yönelik öz-yeterlik ve endişe düzeylerinin incelenmesi.[Investigation of pre-service teachers' self-efficacy and anxiety levels towards STEM education]. TEBD, 21(1), 478-504. https://doi.org/10.37217/tebd.1211730.
• Aydın-Günbatar, S. A., & Tabar, V. (2019). Türkiye’de gerçekleştirilen STEM araştırmalarının içerik analizi.[Content analysis of STEM research in Turkey]. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 16(1), 1054-1083.
• Bektaş, O., & Aslan, F. (2019). Fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM uygulamaları hakkında görüşlerinin belirlenmesi. [Determination of pre-service science teachers' views on STEM applications]. Maarif Mektepleri Uluslararası Eğitim Bilimleri Dergisi, 3(2), 17-50.
• Buyruk, B., & Korkmaz, Ö. (2014). FeTeMM farkındalık ölçeği (FFÖ): Geçerlik ve güvenirlik çalışması. [STEM awareness scale (STAS): Validity and reliability study]. Journal of Turkish Science Education, 11(1), 3-23.
• Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2012). Bilimsel araştırma yöntemleri. [Scientific research methods]. Ankara: Pegem Akademi.
• Bozan, M. A., & Anagün, S. Ş. (2019). Sınıf öğretmenlerinin STEM odaklı mesleki gelişim süreçleri: bir eylem araştırması. [STEM-oriented professional development processes of classroom teachers: an action research]. Anadolu Journal of Educational Sciences International, 9(1): 279-313
• Bybee, R. W. (2010). What is STEM education?. Science, 329(5995), 996-996.
• Bybee, R. W. (2013). The next generation science standards and the life sciences. The Science Teacher, 80(2), 25.
• Bybee, R. W. (2014). NGSS and the next generation of science teachers. Journal of science teacher education, 25(2), 211-221.
• Çavaş, P., Aslıhan, A. Y. A. R., & Gürcan, G. (2020). Türkiye’de STEM eğitimi üzerine yapılan araştırmaların durumu üzerine bir çalışma. [A study on the status of research on STEM education in Turkey]. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 17(1), 823-854.
• Çetin, A. & Kahyaoğlu, M. (2018). STEM temelli etkinliklerin fen bilgisi öğretmen adaylarinin fen, matematik, mühendislik ve teknoloji ile 21. yüzyil becerilerine yönelik tutumlarina etkisi. [The effect of STEM-based activities on pre-service science teachers' attitudes towards science, mathematics, engineering and technology and 21st century skills ]. EKEV Akademi Dergisi, 75 ,15-28.
• Çınar, S., Pırasa, N., Uzun, N., & Erenler, S. (2016). The effect of STEM education on pre-service science teachers’ perception of interdisciplinary education. Journal of Turkish Science Education, 13 (Special Issue), 118-142. doi: 10.12973/tused.10175a
• Çorlu, M. S., Capraro, R. M., & Capraro, M. M. (2014). Introducing STEM education: Implications for educating our teachers in the age of innovation. Eğitim ve Bilim, 39(171), 74-85.
• Dadacan, G. (2021). Öğretmen adaylarının STEM öğretimiyle ilgili özyeterlik farkındalık ve yönelimlerinin çeşitli değişkenler açısından incelenmesi. [Examining pre-service teachers' self-efficacy awareness and orientations related to STEM teaching in terms of various variables]. [Yüksek Lisans Tezi]. Hacettepe Üniversitesi.
• Daşdemir, İ., Cengiz, E., & Aksoy, Gökhan (2018). Türkiye’de FeTeMM (STEM) eğitimi eğilim araştırması. [STEM education trend research in Turkey]. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 15(1), 1161-1183.
• Datta, Lois-ellin (1990). Case Study Evaluations. Washington, DC: U.S. General Accounting Office, Transfer paper 10.1.9.
• Deligöz, T. & Han Tosunoğlu, Ç. (2023). Ortaokul ve lise fen bilimleri öğretmenlerinin STEM eğitimine yönelik anlayışları.[Middle and high school science teachers' conceptions of STEM education]. Fen Bilimleri Öğretim Dergisi, 11(2), 489- 507. DOI: https://doi.org/10.56423/fbod.1336965
• Drake, S. M., & Burns, R. C. (2004). Meeting standards through integrated curriculum. ASCD.
• Kruger, J., & Dunning, D. (1999). Unskilled and unaware of it: How difficulties in recognizing one’s own incompetence lead to inflated self-assessments. Journal of Personality and Social Psychology, 77 (6), 1121–34.
• Ecevit (2023). STEM eğitiminde mühendislik ve girişimcilik tasarım modeli. [Engineering and entrepreneurship design model in STEM education]. STEM Uygulamaları IV. Vizetek Yayıncılık.
• Ecevit, T., Yıldız, M., & Balcı, N. (2022). Türkiye’deki STEM eğitimi çalışmalarının içerik analizi. [Content analysis of STEM education studies in Turkey]. Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 22(1), 263-286.
• Ertuğrul Akyol, B. (2020). STEM etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının bilgi işlemsel, eleştirel, yaratıcı düşünme ve problem çözme becerilerine etkisi. [The effect of STEM activities on pre-service science teachers' computational, critical, creative thinking and problem solving skills]. [Doktora Tezi]. Erciyes Üniversitesi.
• Felix, A., & Harris, J. (2010). A project-based, STEM-integrated alternative energy team challenge for teachers. Technology and Engineering Teacher, 69(5), 29.
• Gelen, B., Akçay, B., Tiryaki, A., & Benek, İ. (2019). Fen bilimleri öğretmen adaylarının Fen-Teknoloji-Mühendislik-Matematik (FeTeMM)’e Yönelik Özyeterlik Ölçeği: Türkçe’ye uyarlama, geçerlik ve güvenirlik çalışması. [Pre-service science teachers' self-efficacy scale for Science-Technology-Engineering-Mathematics (STEM): Turkish adaptation, validity and reliability study]. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 15(1), 88-107.
• Geng, J., Jong, M. S. Y., & Chai, C. S. (2019). Hong Kong teachers’ self-efficacy and concerns about STEM education. The Asia-Pacific Education Researcher, 28, 35-45.
• Gökbayrak, S. (2017). Fen teknoloji mühendislik ve matematik (STEM) uygulamalarının fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM farkındalık düzeyleri, entegre STEM öğretimi yönelimi ve bilimsel süreç becerilerine etkisinin incelenmesi [Investigating the effect of science technology engineering and mathematics (STEM) practices on pre-service science teachers' STEM awareness levels, integrated STEM teaching orientation and science process skills]. (Master's thesis, Eğitim Bilimleri Enstitüsü).
• Gökbayrak, S., & Karışan, D. (2017). STEM etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının bilimsel süreç becerilerine etkisi. [The effect of STEM activities on pre-service science teachers' science process skills]. Batı Anadolu Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(2), 63-84.
• Günbatar, S. A., & Şardağ, M. (2022). Teachers' discourse analysis of interdisciplinary collaboration during design-based integrated stem activities. Science and Education, 47(212).
• Hacıoğlu, Y., Yamak, H., & Kavak, N. (2016). Pre-service science teachers’ cognitive structures regarding science, technology, engineering, mathematics (STEM) and science education. Journal of Turkish Science Education, 13(special), 88-102.
• Hacıömeroğlu, G., & Bulut, A. S. (2016). Integrative STEM teaching intention questionnaire: A validity and relaibility study of the Turkish form. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 12(3), 654-669.
• Han, S., Yalvac, B., Capraro, M. M, & Capraro, R. M. (2015). In-service teachers’ implementation and understanding of STEM project based learning. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 11, 63-76.
• Honey, M., Pearson, G., & Schweingruber, H. (2014). STEM integration in K-12 education: status, prospects, and an agenda for research, National Research Council. 77-106.
• Hiğde, E. , Aktamış, H. , Arabacıoğlu, T. , Şen, H. C. , Özen Ünal, D. & Yazıcı, E. (2020). Öğretmen ve öğretmen adaylarının STEM alanlarına yönelı̇k tutumlarının ve STEM öğretı̇mı̇ yönelı̇mlerı̇nı̇n farklı değı̇şkenler açısından i̇ncelenmesı̇. [Investigation of teachers' and pre-service teachers' attitudes towards STEM fields and STEM teaching orientations in terms of different variables]. Uşak Üniversitesi Eğitim Araştırmaları Dergisi, 6(1) , 34-56 . DOI: 10.29065/usakead.684766
• Hiğde, E., Keleş, F. & Aktamış, H. (2020). STEM alanlarına ve öğretimine yönelik tutumları inceleyen model çalışması.[A model study examining attitudes towards STEM fields and teaching]. Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 20(2), 1145-1160
• Hoy, A. W., & Spero, R. B. (2005). Changes in teacher efficacy during the early years of teaching: A comparison of four measures. Teaching and teacher education, 21(4), 343-356.
• Kalemkuş, J. (2019). Deneysel araştırmalarda STEM eğilimi. [STEM trend in experimental research]. Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi, (36), 78-90.
• Karakaya, F., Ünal, A., Çimen, O., & Yılmaz, M. (2018). Fen bilimleri öğretmenlerinin STEM yaklaşimina yönelik farkindaliklari. [Science teachers' awareness of STEM approach]. Eğitim ve Toplum Araştırmaları Dergisi, 5(1), 124-138.
• Karışan, D., & Bakırcı, H. (2018). Öğretmen adaylarının FeTeMM öğretim yönelimlerinin anabilim dalına ve sınıf düzeyine göre incelenmesi. [Investigation of pre-service teachers' STEM teaching orientations according to department and grade level]. Adıyaman Üniversitesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(2), 152-175.
• Kelley, T. R., & Knowles, J. G. (2016). A conceptual framework for integrated STEM education. International Journal of STEM education, 3, 1-11.
• Kocakülah, M. S. , Abacı, B. & Kocakülah, A. (2021). Bütünleştirilmiş STEM etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM eğitimi tutumlarına etkisi. [The effect of integrated STEM activities on pre-service science teachers' attitudes towards STEM education]. İstanbul Aydın Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 7(2) , 223-262.
• Margot, K. C., & Kettler, T. (2019). Teachers’ perception of STEM integration and education: a systematic literature review. International Journal of STEM education, 6(1), 1-16.
• Metin, M., Güler, M. M., & Çevik, A. (2023). 21. yüzyıl becerileri hakkında STEM eğitimi almış fen bilimleri öğretmenlerinin görüşleri. [Opinions of STEM-trained science teachers about 21st century skills]. Studies in Educational Research and Development, 7(1), 1- 29.
• Ministry of National Education [MNE]. (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı. (ilkokul ve Ortaokullar 3, 4, 5, 6, 7 ve 8) [Science course curriculum. (Primary and Secondary Schools 3, 4, 5, 6, 7 and 8)]. Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı.
• Morrison, J. (2006). Attributes of STEM education: The student, the school, the classroom. TIES Teaching Institute for Excellence in STEM, 20, 2-7.
• National Research Council [NRC]. (2009). Learning science in informal environments: People, places, and pursuits. National Academies Press.
• National Research Council [NRC]. (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. National Academies Press.
• Next Genetaration Science Standard [NGSS], (2013). Next generation science standards: for states, by states. Washington: The National Academies Press.
• Osborne, J., Simon, S., & Collins, S. (2003). Attitudes towards science: A review of the literature and its implications. International journal of science education, 25(9), 1049-1079.
• Özbilen, A. G. (2018). Teachers' views and awareness of STEM education. Scientific educational studies, 2(1), 1-21.
• Öztürk, N., Tüzün, Ö. Y., & Yıldırım, B. Ç. (2019). Öğretmen adaylarının STEM konularının öğretimine yönelik inanç ve görüşlerinin incelenmesi. [Investigation of pre-service teachers' beliefs and opinions about teaching STEM subjects]. Trakya Eğitim Dergisi, 9(4), 649-665.
• Park, M. H., Dimitrov, D. M., Patterson, L. G., & Park, D. Y. (2017). Early childhood teachers’ beliefs about readiness for teaching science, technology, engineering, and mathematics. Journal of Early Childhood Research, 15(3), 275-291.
• Park, H., Byun, S. Y., Sim, J., Han, H. S., & Baek, Y. S. (2016). Teachers’ perceptions and practices of STEAM education in South Korea. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 12(7), 1739-1753.
• Ring, E. A., Dare, E. A., Crotty, E. A., & Roehrig, G. H. (2017). The evolution of teacher conceptions of STEM education throughout an intensive professional development experience. Journal of Science Teacher Education, 28(5), 444-467.
• Stohlmann, M., Moore, T. J., & Roehrig, G. H. (2012). Considerations for teaching integrated STEM education. Journal of Pre-College Engineering Education Research (J-PEER), 2(1), 4.
• Şardağ, M. (2020). STEM eğitiminde etkileşimsel süreçler.[Interactive processes in STEM education]. STEM Eğitimi Dergisi, 1(1), 4-23.
• Tatar, N., Yildiz Feyzioglu, E., Buldur, S., & Akpinar, E. (2012). Pre-Service science teachers' mental models about science teaching. Educational Sciences: Theory and Practice, 12(4), 2934-2940.
• Timur, B., & Belek, F. (2020). FeTeMM etkinliklerinin öğretmen adaylarının öz-yeterlik inançlarına ve FeTeMM eğitimi yönelimlerine etkisinin incelenmesi. [Investigating the effect of STEM activities on pre-service teachers' self-efficacy beliefs and STEM education orientations]. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 1-18.
• White, D.W. (2014). What is the STEM education and why is it important? Florida Association of Teacher Educators Journal, 1(4), 1-9.
• Yıldırım B., & Altun, Y. (2015). STEM eğitim ve mühendislik uygulamalarının fen bilgisi laboratuar dersindeki etkilerinin incelenmesi. [Examining the effects of STEM education and engineering practices in science laboratory course]. El-Cezeri, 2(2), 28-40.
• Yıldırım B., & Selvi, M. (2016). Examination of the effects of STEM education integrated as a part of science technology society and environment courses. Journal of Human Sciences, 13(3).
• Yıldırım, A. & Şimşek, H. (2013). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. [Qualitative research methods in social sciences]. (9. Baskı). Ankara:SeçkinYayıncılık.
• Yıldırım, B. (2020). Öğretmen yetiştirme üzerine bir model önerisi: STEM öğretmen enstitüleri eğitim modeli. [A model proposal on teacher training: STEM teacher institutes education model]. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, (50), 70-98.
• Yıldırım, B. (2021). Teoriden pratiğe STEM eğitimi uygulama kitabı,[ STEM education implementation book from theory to practice], (3. Baskı) Nobel Akademi.
• Yıldırım, B., & Türk, C. (2018). Sınıf öğretmeni adaylarının STEM eğitimine yönelik görüşleri: uygulamalı bir çalışma. [Prospective classroom teachers' views on STEM education: an applied study]. Trakya Eğitim Dergisi. 8(2), 195-213.