The Effect of STEM Approach In Science Education On Academic Success: A Meta-Analysis Study

Year 2022, Volume: 16 Issue: 1, 17 - 48, 30.06.2022

Mehmet Değerli , Ümit Yapıcı

https://doi.org/10.17522/balikesirnef.1092035

Abstract

In this research, a meta-analysis study was conducted to examine the effect of the STEM approach in science education on academic success of students. In accordance with the criteria determined in the meta-analysis study, the studies included in the research are at the Master's and doctoral levels, and these studies were taken from the National Thesis Center database of the Council of Higher Education. In the study, a total of 147 studies carried out between 2010 and 2020 were examined and 31 Master's and 3 Doctoral studies fit the criteria of inclusion were included in the meta-analysis. The sample of a total of 34 studies consisted of 1962 students at the 4th, 5th, 6th, 7th and 8th grade levels. Analyses were made with the help of Comprehensive Meta-Analysis V2 statistical program. The random effects model was used because the structure was heterogeneous when the studies were analysed and combined. As a result of the research, the effect size of the STEM approach in science education on students' academic success was calculated as 1.420. These values are a large effect size according to the academic success variable according to the classification made. In this context, it has been concluded that the STEM approach in science education has a positive and wide-ranging effect on increasing the academic success of students. The size of the effect on academic success differed according to the grade level, and the highest effect was observed in the studies at the 4th grade level.

Keywords

STEM, meta-analysis, science, academic success

References

• Acar, D. (2018). FeTeMM eğitiminin ilkokul 4. sınıf öğrencilerinin akademik başarı, eleştirel düşünme ve problem çözme becerisi üzerine etkisi. Doktora Tezi. Ankara: Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Akgündüz, D. (2016). A Research About the Placement of the Top Thousand Students in Stem Fields in Turkey Between 2000 and 2014. EURASIA Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 12(5), 1365–1377.
• Akkaya, M. M. (2019). Kuvvet ve hareket ünitesinde uygulanan stem etkinliklerinin 6.sınıf öğrencilerinin başarı, tutum ve görüşleri üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Ankara: Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Aydeniz, M. (2017). Eğitim sistemimiz ve 21. yüzyıl hayalimiz: 2045 hedeflerine ilerlerken, Türkiye için STEM odaklı ekonomik bir yol haritası. University of Tennessee, Knoxville.
• Aydın, G., Saka, M., & Guzey, S. (2017). 4 - 8. Sınıf Öğrencilerinin Fen, Teknoloji, Mühendislik, Matematik (STEM=FETEMM) Tutumlarının İncelenmesi. Mersin Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(2): 787-802.
• Aysu, G. (2019). Probleme dayalı öğrenme tabanlı STEM uygulamalarının öğrencilerin akademik başarılarına ve öğrendikleri bilgilerin kalıcılığına etkisinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Niğde: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Ayverdi, L., & Öz Aydın, S. (2020). Meta-Analysis of Studies Examining the Effect of STEM Education on Academic Success. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 840-888.
• Bahşi, A. (2019). STEM etkinliklerinin 8.sınıf öğrencilerinin bilimsel süreç becerilerine, bilimsel epistemolojik inançlarına ve fen başarılarına etkisinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Adıyaman: Adıyaman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Buyruk, B. (2019). FeTeMM eğitiminin öğrenci başarısı ve bazı değişkenler üzerindeki etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Amasya: Amasya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Büyükbastırmacı, Z. (2019). 7.sınıf kuvvet ve enerji ünitesinde kullanılan stem uygulamalarının başarı, tutum ve motivasyon üzerindeki etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Konya: Necmettin Erbakan Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Büyüköztürk, Ş., Kılıç, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2016). Bilimsel araştırma yöntemleri (20. basım). Ankara : Pegem Akademi.
• Bybee, R. (2010). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and Engineering Teacher. 70(1), 30-35.
• Bybee, R. W. (2013). The case for STEM education: Challenges and opportunities. NSTA press.
• Camnalbur, M. (2008). Bilgisayar destekli ögretimin etkiliği üzerine bir meta analiz çalışması. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul: Marmara Üniversitesi, Egitim Bilimleri Enstitüsü.
• Ceylan, S. (2014). Ortaokul fen bilimleri dersindeki asitler ve bazlar konusunda fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FeTeMM) yaklaşımı ile öğretim tasarımı hazırlanmasına yönelik bir çalışma. Yüksek Lisans Tezi. Bursa: Uludağ Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sciences. Hillside: NJ:Lawrence Erlbaum Associates.
• Cohen, L., & Manion, L. (2001). Research Methods in Education. New York: Rotledge Falmer.
• Corlu, M. S., Capraro, R. M., & Capraro, M. M. (2014). Introducing STEM education: Implications for educating our teachers in the age of innovation. Education and Science, 39(171), 74-85.
• Çalışıcı, S. (2018). FeTeMM uygulamalarının 8.sınıf öğrencilerinin çevresel tutumlarına, bilimsel yaratıcılıklarına, problem çözme becerilerine ve fen başarılarına etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Ankara: Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Çetin, S. (2019). STEM eğitiminin ortaokul öğrencilerinin akademik başarılarına etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Konya: Necmettin Erbakan Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü .
• Çimentepe, E. (2019). STEM etkinliklerinin akademik başarı, bilimsel süreç becerileri ve bilgisayarca düşünme becerilerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Niğde: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Çolakoğu, M. H., & Gökben, A. G. (2017). Türkiye’de eğitim fakültelerinde FeTeMM (STEM) çalışmaları. İnformal Ortamlarda Araştirmalar Dergisi, 2(2), 46-69.
• Dedetürk, A. (2018). 6. sınıf ses konusunda FeTeMM yaklaşımı ile öğretim etkinliklerinin geliştirilmesi, uygulanması ve başarıya etkisinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Kayseri: Erciyes Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü .
• Dinçer, S. (2021). Eğitim bilimlerinde uygulamalı meta-analiz. Ankara: Pegem Akademi.
• Doğan, İ. (2019). STEM etkinliklerinin 7. sınıf öğrencilerinin bilimsel süreç becerilerine, fen ve stem tutumlarına ve elektrik enerjisi ünitesindeki başarılarına etkisi. Doktora Tezi. Balıkesir: Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü .
• Doğanay, K. (2018). Probleme dayalı stem etkinlikleriyle gerçekleştirilen bilim fuarlarının ortaokul öğrencilerinin fen bilimleri dersi akademik başarılarına ve fen tutumlarına etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Kastamonu: Kastamonu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Dugger, E. W. (2010). Evolution of STEM in the United States. 6th Biennial International Conference on Technology Education Research. Australia.
• Durlak, J. A. (1995). Reading and understanding multivariate statistics. Washington, DC: American Psychological Association. Elmalı, Ş., & Balkan Kıyıcı, F. (2017). Türkiye’de Yayınlanmış FeTeMM Eğitimi İle İlgili Çalışmaların İncelenmesi. Review of STEM Studies Published in Turkey, 7(3), 684-696.
• Elsayir, H. A. (2015). Significance test in meta-analysis approach: A theoretical review. American Journal of Theoretical and Applied Studies, 4(6); 630-639.
• Gazibeyoğlu, T. (2018). Stem uygulamalarının 7. sınıf öğrencilerinin kuvvet ve enerji ünitesindeki başarılarına ve fen bilimleri dersine karşı tutumlarına etkisinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Kastamonu: Kastamonu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Gülhan, F. (2016). Fen-Teknoloji-Mühendislik-Matematik entegrasyonunun (STEM) 5. sınıf öğrencilerinin algı, tutum, kavramsal anlama ve bilimsel yaratıcılıklarına etkisi. Doktora Tezi.
• Gülseven, E. (2020). Argümantasyon temelli Fetemm eğitiminin 7. sınıf öğrencilerinin kuvvet ve enerji ünitesine yönelik akademik başarılarına, tutumlarına ve argümantasyon seviyelerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Van: Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Güven, Ç. (2020). STEM uygulamaları ile zenginleştirilmiş 7E Öğrenme Modeli'nin 5. sınıf öğrencilerinin bilişsel süreç becerilerine etkisi. Doktora Tezi. Ankara: Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Hiğde, E. (2018). Ortaokul 7. sınıf öğrencileri için hazırlanan STEM etkinliklerinin farklı değişkenlere yönelik etkisinin incelenmesi. Doktora Tezi. Aydın: Adnan Menderes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Hoffman, J. (2015). Meta Analysis. Science direct, 645-653.
• Irak, M. (2019). 5. sınıf fen bilimleri dersi ışığın yayılması ünitesine yönelik STEM uygulamalarının akademik başarı ve STEM'e karşı tutum üzerine etkisinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Kocaeli: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• İzgi, S. (2020). Fen bilimleri dersi elektrik enerjisinin dönüşümü konusuna 5E modeli ile temellendirilmiş bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik (STEM) yaklaşımının 7. sınıf öğrencilerinin akademik başarı ve bilimsel süreç becerilerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Hatay: Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Karcı, M. (2018). 5. sınıf elektrik ünite sinin öğretiminde kullanılan STEM etkinliklerine dayalı senaryo tabanlı öğrenme yaklaşımının öğrencilerin akademik başarı, STEM disiplinlerine dayalı meslek seçmeye olan ilgisi ve fen öğrenmeye yönelik motivasyonlarına olan etkisi. Adana: Çukurova Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü.
• Kaşarcı, İ. (2013). Proje tabanlı öğrenme yaklaşımının öğrencilerin akademik başarı ve tutumlarına etkisi: bir meta analiz çalışması. Yüksek Lisans Tezi. Eskişehir: Osmangazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Kayabaş, B. T. (2019). Probleme dayalı okul dışı stem etkinliklerinin öğrencilerin akademik başarılarına ve karar verme becerilerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Muğla: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Koca, E. (2018). STEM yaklaşımı ile basınç konusunda bir öğretim modülünün geliştirilmesi ve uygulanabilirliğinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Aksaray: Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Kurt, M. (2019). STEM uygulamalarının 6. sınıf öğrencilerinin akademik başarılarına, problem çözme becerilerine ve STEM 'e karşı tutumlarına etkisi üzerine bir araştırma. Yüksek Lisans Tezi. Ankara: Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Lipsey, M., & Wilson, D. (2001). Practical meta-analysis. California: Sage Publications, Inc.
• MEB. (2006). Milli Eğitim Bakanlığı Talim Terbiye Kurulu Başkanlığı, İlköğretim Fen ve Teknloji Dersi (6, 7 ve 8. sınıflar) Öğretim Programı. Ankara.
• MEB. (2013a). İlköğretim kurumları (ilkokullar ve ortaokullar) fen bilimleri dersi (3, 4, 5, 6, 7 ve 8.sınıflar) öğretim programı. https://docplayer.biz.tr/1747250-Fen-bilimleri-dersi-3-4-5-6-7-ve-8-siniflar.html adresinden alınmıştır
• MEB. (2015). Millî Eğitim Bakanliği 2015–2019 Stratejik Plani. https://sgb.meb.gov.tr/meb_iys_dosyalar/2015_09/10052958_10.09.2015sp17.15imzasz.pdf. adresinden alınmıştır
• MEB. (2016). Milli Eğitim Bakanlığı: STEM eğitimi raporu. http://yegitek.meb.gov.tr/STEM_Egitimi_Raporu.pdf adresinden alınmıştır
• MEB. (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programi. http://mufredat.meb.gov.tr/Dosyalar/201812312311937-FEN%20B%C4%B0L%C4%B0MLER%C4%B0%20%C3%96%C4%9ERET%C4%B0M%20PROGRAMI2018.pdf adresinden alınmıştır
• Moomaw, S. (2013). Teaching STEM in the early years: Activities for integrating science, technology, engineering, and mathematics. Yorkton Court: Redleaf Press.
• Nağaç, M. (2018). 6. sınıflar fen bilimleri dersi madde ve ısı ünitesinin öğretiminde fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FeTeMM) eğitimi'nin öğrencilerin akademik başarısı ve problem çözme becerilerine etkisinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Hatay: Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Neccar, D. (2019). en bilimleri dersinde STEM etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin başarısına, fene ilişkin tutumlarına ve STEM'e yönelik görüşlerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Ankara: Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü .
• OECD. (2010). Measuring Innovation:A New Perspective - online version. Organisation for Economic Co-operation and Development:. http://www.oecd.org/site/innovationstrategy/measuringinnovationanewperspective-onlineversion.htm adresinden erişildi.
• OECD. (2017). Education at a Glance 2017: OECD Indicators. Paris: OECD Publishing.
• Okulu, H. (2019). STEM eğitimi kapsamında astronomi etkinliklerinin geliştirilmesi ve değerlendirilmesi. Doktora Tezi.
• Ozan, F. (2019). 5. sınıf kuvvetin ölçülmesi ve sürtünme ünitesine yönelik FeTeMM uygulamalarının etkililiğinin çeşitli değişkenler bağlamında incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Amasya: Amasya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü .
• Özaslan, S. (2019). Işığın kırılması ve mercekler ünitesine yönelik STEM yaklaşımına göre geliştirilen etkinliğin öğrencilerin akademik başarısına ve tutumuna etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Malatya: İnönü Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Özlen, S. (2019). Sekizinci sınıf düzeyinde basit makineler konusunda tasarım temelli stem etkinliklerinin geliştirilmesi ve etkilerinin değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi. Muğla: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Öztürk, D. (2020). ilkokul 4. sınıf fen bilimleri dersinde STEM etkinliklerinin akademik başarıya etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Ordu: Ordu Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü.
• Parlakay, E. S. (2017). Fetemm (STEM) uygulamalarının beşinci sınıf öğrencilerinin sorgulayıcı öğrenmelerine, motivasyonlarına ve "canlılar Dünyasını gezelim ve tanıyalım" ünitesindeki akademik başarılarına etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Hatay: Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Partnership for 21st Century Learning, P. (2007). Framework for 21st century learning. http://static.battelleforkids.org/documents/p21/P21_framework_0816_2pgs.pdf. adresinden alınmıştır
• Roberts, A. (2012). A justification for STEM education. echnology and engineering teacher, 71(8), 1-4.
• Rosenthal, R., & Dimatteo, M. R. (2001). Meta-analysis: Recent developments in quantitative methods for literature reviews. Annual Review of Psychology, 52(1); 59-82.
• Sacks, H. S., Berrier, J., Reitman, D., Ancona-Berk, V. A., & Chalmers, T. C. (1987). Metaanalyses of randomized controlled trials. N Engl J Med, 316 (8): 450-5.
• Sanders, M. (2009). STEM, STEM education, STEMmania. The Technology Teacher, 68(4), 20-26.
• Saraç, H. (2018). The Effect of Science, Technology, Engineering and Mathematics-Stem Educational. TOJET: The Turkish Online Journal of Educational Technology, 17-2.
• Sarıcan, G. (2017). Bütünleşik STEM eğitiminin akademik başarıya, problem çözmeye yönelik yansıtıcı düşünme becerisine ve öğrenmede kalıcılığa etkisi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul: İstanbul Aydın Üniversitesi / Sosyal Bilimler Enstitüsü.
• Schmidt, F., & Hunter, J. (1977). Development of a general solution to the problem of validity generalization. Journal Of Applied Psychology, 2(5), 529-540.
• Selvi, M., & Yıldırım, B. (2017 ). STEM Uygulamaları ve Tam Öğrenmenin Etkileri Üzerine Deneysel Bir Çalışma. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 13(2), 183-210.
• Soysal, M. T. (2019). 8. sınıf fen bilimleri dersinde tematik stem eğitimi: Deprem örneği. Yüksek Lisans Tezi. Sakarya: Sakarya Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü .
• Şahin, M. C. (2005). İnternet tabanlı uzaktan eğitimin etkiliği: Bir Meta Analiz Çalışması. Adana: Çukurova Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü .
• Şen, N. (2019). 7. sınıf elektrik enerjisi ünitesinde FeTeMM yaklaşımına dayalı tasarlanan öğrenme ortamının fen bilimleri eğitimine etkileri. Yüksek Lisans Tezi. Uşak: Uşak Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Taşçı, M. (2019). Tersine mühendislik uygulamalarının 8. sınıf öğrencilerinde akademik başarılarına, problem çözme becerilerine, STEM tutum ve algılarına etkisinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul: Marmara Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü.
• Thalheimer, W., & Cook, S. (2002). ow to calculate effect sizes from published research: A simplified methodology. Work-Learning Research, 1-19.
• Thomas, T. A. (2014). Elementary teachers’ receptivity to integrated science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education in the elementary grades. Doctoral Dissertation.
• Walker, E., Hernandez, A. V., & Kattan, M. W. (2008). Meta-analysis: Its strengths and limitations. Cleveland Clinic Journal of Medicine, 75 (6) ; 431-439.
• Wang, H.-H., Moore, T. J., Roehrig, G. H., & Park, a. M. (2011). STEM integration: Teacher perceptions and practice. Journal of Pre-College Engineering Education Research (J-PEER), 1(2), 2.
• Wolf, F. M. (1986). Meta-Analysis : Quantitative Methods For Research Synthesis. London: Sage Publications.
• Yıldırım, B. (2018). Türkiye’nin 2023, 2053 ve 2071 Hedefleri İçin STEM Eğitim Raporu.
• Yücelyiğit, S., & Toker, Z. (2018). A meta-analysis on STEM studies in early childhood education. Turkish Journal of Education, 10-1.