Türkiye’de Mühendislik Tasarım Temelli Öğretim İle İlgili Fen Eğitimi Alanında Yapılan Çalışmaların Tematik Analizi

Yıl 2023, Sayı: 56, 890 - 910, 22.06.2023

Özgür Özünlü , Salih Çepni

https://doi.org/10.53444/deubefd.1263217

Cited By: 1

Öz

Türkiye’de mühendislik tasarım temelli fen öğretimi (MTTFÖ) ile ilgili, 2013 ile 2022 yıllarını kapsayan 10 yılda yapılan çalışmaları analiz etmeyi amaçlayan bu araştırmada tematik analiz yöntemi kullanılmış olup, Ulakbim, DergiPark ve Google Akademi’de yer alan dergilerdeki makaleler ve Yüksek Öğretim Kurulu (YÖK) Ulusal Tez Merkezi’nde yer alan lisansüstü tezlerini kapsayan çalışmalar incelenmiştir. Yapılan taramalar sonucunda mühendislik tasarım temelli fen öğretimi ile ilgili yapılan 21 makale ve 19 tez olarak toplamda 40 çalışma araştırmaya dahil edilmiştir. Araştırma kapsamında incelenen çalışmalar matris kullanılarak analiz edilmiş, veriler içerik analizi ve betimsel istatistik tekniklerle çözümlenmiştir. Verilerin analizleri iki alan uzmanı tarafından gerçekleştirilmiş ve Cohen’s kappa katsayısı 0.80 bulunmuştur. Çalışmaların örneklemini en çok ortaokul öğrencileri ve öğretmen adaylarının oluşturduğu görülmektedir. MTTFÖ’ye dayalı materyallerin etkilerinin irdelendiği araştırmalarda öğrencilerin mühendisliğe yönelik algı ve tutumlarının yanında bu çalışmalarda asıl vurgunun öğrencilerin becerilerinin geliştirilmesi ve akademik başarılarına olan etkisinin irdelendiği ve daha çok MTTFÖ’nin bu iki değişkeni pozitif yönde etkilediği görülmüştür. Gelecek çalışmaların araştırma konuları arasında fen öğretim programlarının kazanımları ile MTTFÖ ilişkilendirilip bu yönde öğretmen ve öğrencilere yönelik rehber materyalin hazırlanması, 21. Yüzyıl becerilerinden yaşam ve meslek becerilerini hayata yansıtacak uygulamalara yer verilmesi şeklinde geleceğe yönelik öneriler sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Mühendislik tasarımı, fetemm, tematik analiz

Thematic Analysis of Research in The Field of Science Education Related to Engineering Design-Based Teaching in Turkey

Öz

Thematic analysis method was used in this research, which aims to analyze the studies on engineering design-based science teaching (EDBST) in 10 years covering the years 2013 to 2022 in Turkey. Articles in journals in Ulakbim, DergiPark, Google Scholar and postgraduate theses in National Thesis Centre of Council of Higher Education were taken into account. 40 studies (21 articles and 19 postgraduate theses) conducted between 2013 and 2022 were included in the research. The studies were evaluated using matrix; data were assessed by content analysis and descriptive statistical techniques. Moreover, the data were analyzed by two field experts and the Cohen's kappa coefficient was found to be 0.80. The sample of the studies mostly consists of secondary school students and teacher candidates. In the studies examining the effects of materials based on EDBST, it was observed that the effect of the students' perceptions and attitudes towards engineering as well as the effect of the main emphasis in these studies on the development of students' skills and their academic successes play an important role. In future studies, EDBST should be associated with the achievements of the curriculum and the preparation of guidance material for teachers and students. In addition, practices that will reflect 21st century life and professional skills should be integrated.

Anahtar Kelimeler

Engineering design-based science teaching, engineering applications, thematic analysis

Kaynakça

• Acar, D. (2018). FETEMM eğitiminin ilkokul 4. sınıf öğrencilerinin akademik başarı, eleştirel düşünme ve problem çözme becerisi üzerine etkisi (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Ankara.
• Akgündüz, D., Aydeniz, M., Çakmakçı, G., Çavaş, B., Çorlu, M. S., Öner, T., & Özdemir, S. (2015). STEM eğitimi Türkiye raporu. İstanbul: Scala Basım.
• Alinak Bozkurt, H. (2018). Mühendislik tasarım temelli fen öğretiminin 7. sınıf öğrencilerinin fen başarıları, Stem alanlarına yönelik tutumları ve Stem kariyerine yönelik algıları üzerine etkisi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Kafkas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Kars.
• Asal, R. (2020). Mühendislik tasarım temelli fen öğretiminin ilkokul 4. sınıf öğrencilerinin bilimsel yaratıcılık ve eleştirel düşünme becerilerine etkisi. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Ankara.
• Ayaz, E. (2019). Mühendislik tasarım temelli fen öğretiminin sınıf öğretmeni adaylarının karar verme, bilimsel yaratıcılık ve tasarım becerilerine etkisi (Yayımlanmamış Doktora tezi). Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Ankara.
• Bank, F. ve Barlex, D. (2014). Teaching stem in the secondary school: helping teachers meet the challenge. New York: Routledge.
• Barnett, M. Connolly, K. G., Jarvin, L., Marulcu, I. Rogers, C., Wendell, K. B., & Wright, C. G. (2008). Science through LEGO engineering design a people mover: simple machines. http://www.legoengineering.com/wpcontent/uploads/2013/05/LEcom_Compiled_Packet_Machines_LowRes. pdf
• Bayar, M. F. (2021). Tasarım temellı̇ fen öğretı̇mı̇nı̇n öğrencı̇lerı̇n akademı̇k başarısı, mühendı̇slı̇k bı̇lgı̇sı̇, bı̇lı̇msel süreç becerı̇lerı̇ ve tasarım becerı̇lerı̇ne etkı̇sı̇. (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Atatürk Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Erzurum.
• Bozkurt, E. (2014). Mühendislik tasarım temelli fen eğitiminin fen bilgisi öğretmen adaylarının karar verme becerisi, bilimsel süreç becerileri ve sürece yönelik algılarına etkisi (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Ankara.
• Bybee, R. W. (2013). The case for STEM education: Challenges and opportunities. Arlington, VA: National Science Teachers.
• Capobianco, B. M. (2013). Learning and teaching science through engineering design: insights and implications for professional development. Association for Science Teacher Education.
• Cunningham, C. M. (2009). Engineering is elementary. The Bridge, 30(3), 11-17. https://www.researchgate.net/profile/Christine_Cunningham2/publication/28577657 0_Engineering_Is_Elementary/links/5458ea870cf26d5090acf8b1.pdf Erişim tarihi: 10.12.2022
• Çalık, M., Ayas, A., ve Ebenezer, J. V. (2004). A review of solution chemistry studies: Insights into students’ conceptions. Journal of Science Education and Technology, 14(1), 29-50.
• Çalık, M., & Sözbilir, M. (2014). İçerik analizinin parametreleri. Eğitim ve Bilim, 39(174), 33-38.
• Çavaş, B., Bulut, Ç., Holbrook, J., & Rannikmae, M. (2013). Fen eğitimine mühendislik odaklı bir yaklaşım: ENGINEER projesi ve uygulamaları. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 1(1), 12-22.
• Çepni, S. (2023). Kuramdan uygulamaya STEM+ eğitimi. Ankara: PEGEM Yayıncılık.
• Çepni, S. (2022). Araştırma ve proje çalışmalarına giriş. Trabzon: Celepler Matbaacılık.
• Çınar, S. ve Kereci, N. (2020). Sınıf öğretmenlerinin mühendislik tasarım uygulamalarının fen bilimleri öğretimine entegrasyonu hakkındaki görüşleri: Ordu örneği. Uluslararası Eğitimde Yenilikçi Yaklaşımlar Dergisi, 4(2), 26-45.
• Demirel, R. (2021). Işık konusunun argümantasyon desteklı̇ tasarım temellı̇ fen ve mühendı̇slı̇k uygulamaları ı̇le öğretı̇mı̇nı̇n 7. Sınıf öğrencı̇lerı̇nı̇n 21. Yüzyıl yaşam becerı̇lerı̇ ve öğrenme ürünlerı̇ne etkı̇sı̇. (Yayımlanmamış Doktora tezi). Aksaray Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Aksaray.
• Delen, İ. ve Uzun, S. (2018). Matematik öğretmen adaylarının FeTeMM temelli tasarladıkları öğrenme ortamlarının değerlendirilmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 33(3), 617-630.
• Duran, M. ve Sarı, K. (2021). İlkokul fen bilimleri dersinde stem temelli rehber materyal geliştirme çalışması: aydınlatma ve ses teknolojileri. Anadolu Öğretmen Dergisi, 5(2), 316-340.
• Dym, C. L., Agogino, A. M., Eris, O., Frey, D. D., & Leifer, L. J. (2005). Engineering design thinking, teaching, and learning. Journal of Engineering Education, 94(1), 103–120.
• English, L. D., & King, D. T. (2015). STEM learning through engineering design: fourth-grade students’ investigations in Aerospace. International Journal of STEM Education, 2(14), 2- 18.
• Ercan, S. & Şahin, F. (2013). Mühendisliğin fen eğitimine entegrasyonu: Mü (fen) dislik. Uluslararası Eğitimde Değişim ve Yeni Yönelimler Sempozyumu, Konya.
• Ercan, S. & Şahin, F. (2015). Fen eğitiminde mühendislik uygulamalarının kullanımı: tasarım temelli fen eğitiminin öğrencilerin akademik başarıları üzerine etkisi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi (EFMED), 9(1), 128-164.
• Erdin, M. A. (2021). Ortaokul düzeyı̇nde uçak mühendı̇slı̇ğı̇ tasarım ünı̇tesı̇nı̇n gelı̇ştı̇rı̇lmesı̇: mühendı̇slı̇k tasarım süreç becerı̇lerı̇nı̇n ve kavramsal öğrenmelerı̇n ı̇zlenmesı̇. (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. İstanbul.
• Eroğlu, S., & Bektaş, O. (2016). STEM eğitimi almış fen bilimleri öğretmenlerinin stem temelli ders etkinlikleri hakkındaki görüşleri. Eğitimde Nitel Araştırmalar Dergisi
• Franz-Odendaal, T. A., Blotnicky, K., French, F., ve Joy, P. (2016). Experiences and perceptions of STEM. Subjects and careers and engagement in STEM activities among middle school students. Can. J. Sci. Math. Technol. Educ. 16, 153–168. doi: 10.1080/14926156.2016.1166291
• Hacıoğlu, Y. (2017). Fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (STEM) eğitimi temelli etkinliklerin fen bilgisi öğretmen adaylarının eleştirel ve yaratıcı düşünme becerilerine etkisi (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Ankara.
• Hacıoğlu, Y., Yamak, H., ve Kavak, N. (2016). Mühendislik Tasarım Temelli Fen Öğretimi ile İlgili Öğretmen Görüşleri. Bartın Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 5(3), 807-830. doi:10.14686/buefad.v5i3.5000195411
• Harman G. ve Yenikalaycı N. (2021). STEM Eğitiminde Mühendislik Tasarım Sürecine Dayalı Etkinliklere Yönelik Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının Görüşleri. Marmara Üniversitesi Atatürk Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 206-226.
• Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C., Hammer, D. ve Carberry, A. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses.
• İpekoğlu Yetgin, H. & Yangın, S. (2021). Tasarım temelli öğrenme uygulamalarının normal ve özel yetenekli öğrencilerin tasarım becerilerine etkisi. Uluslararası Eğitimde Mükemmellik Arayışı Dergisi (UEMAD), 1(1), 9-23.
• Jolly, A. (2017). STEM by design. Strategies and activities for grade 4-8. New York: Routledge
• Karışan, D. ve Yurdakul, Y. (2017). Mikroişlemci Destekli Fen-Teknoloji-Mühendislik Matematik (STEM) Uygulamalarının 6. Sınıf Öğrencilerinin Bu Alanlara Yönelik Tutumlarına Etkisi. Adnan Menderes Üniversitesi Eğitim Fakültesi Eğitim Bilimleri Dergisi, 8(1), 37-52
• Kavacık, İ. (2019). Fen,teknoloji,mühendislik ve matematik (STEM) uygulamalarının; Öğrencilerin öğrenme yaklaşımlarına, sorgulayıcı öğrenme becerisi algılarına ve STEM'e yönelik tutumlarına etkisi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Mersin Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Mersin.
• Kınık Topalsan A. (2018). Sınıf öğretmenliği öğretmen adaylarının geliştirdikleri mühendislik tasarım temelli fen öğretim etkinliklerinin değerlendirilmesi, YYÜ Eğitim Fakültesi Dergisi, 15(1), 186-219.
• Kızılkuş Bulut, E. (2019). Mühendislik tasarım temelli fen öğretiminin mühendislik kariyer tercihlerine göre 7. sınıf öğrencilerinin akademik başarıları, motivasyonları ve öz-yeterlik inançları üzerindeki etkisi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Kafkas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Kars.
• Koçak, B. (2019). Fen bilimleri, matematik ve sınıf öğretmen adaylarının FeTeMM öğretimine ilişkin yönelimleri. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Akdeniz Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Antalya.
• Koen, B. V. (2003). Discussion of the method, conducting the engineer’s approach to problem solving. Oxford University Press.
• Kolodner, J. L., Camp, P. J., Crismond, D., Fasse, B., Gray, J., Holbrook, J., & Ryan, M. (2003). Problem-based learning meets case-based reasoning in the middle-school science classroom: Putting learning by design (tm) into practice. The Journal Of The Learning Sciences, 12(4), 495-547.
• Kurtoğlu, S. (2022). 9. sınıf öğrencilerine yönelik geliştirilen mühendislik tasarım süreci odaklı STEM etkinliklerinin etkililiğinin değerlendirilmesi: Ağız ve diş sağlığı. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Giresun Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Giresun.
• Kurtuluş, A., Akçay, A. O., & Karahan E. (2017). Ortaokul matematik derslerinde stem uygulamalarına yönelik öğretmen görüşleri. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 6(4), 354-360.
• Küpeli, M. A. (2020). Mühendislik tasarım temelli etkinliklerin 8.sınıf öğrencilerinin çevresel farkındalık, girişimcilik algı ve becerilerine etkisi. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Aksaray Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Aksaray.
• Landis, J, R. & Koch, G. (1977). The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics, 33, 159-174.
• Lie, R., Aranda, M.L., Guzey, S.S., Moore, T.J. (2019). Students’ views of design in an engineering design-based science curricular unit. Research in Science Education, 1-21. https://doi.org/10.1007/s11165-018-9813-9.
• Malone, K. M., Tiarani, V., Irving, K. E., Kajfez, R., Lin, H., Giasi, T. & Edmiston, B. W. (2018). Engineering design challenges in early childhood education: effects on student cognition and interest. European Journal of STEM Education, 3(3), 1-18.
• Ormancı, Ü., Çepni, S. (2022). Kuramdan uygulamaya 21. yüzyıl becerileri ve öğretimi. Ankara: Nobel Akademik Yayıncılık.
• Ormancı, Ü., Çepni, S., Deveci, İ., & Aydın, O. (2015). A thematic review of interactive whiteboard use in science education: rationales, purposes, methods and general knowledge. Journal of Science Education and Technology, 24(5), 532-548.
• Özen Göktaş, Ş. (2022). Fen bilimleri öğretmenlerinin mühendislik tasarım süreçlerini içeren ders planlarını oluşturmada ve değerlendirmede kullandıkları ölçütlerin belirlenmesi. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Ege Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. İzmir.
• Özer, İ. E. (2019). 6. sınıf kuvvet ve hareket ünitesinde gerçekleştirilen Algodoo temelli etkinliklerin öğrencilerin tasarım becerilerine ve akademik başarılarına etkisi (Yüksek Lisans Tezi). Aksaray Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Aksaray.
• Özkaya A., Bulut S., ve Şahin G. (2022). STEM Etkinliklerinin Öğretmenlerin Yaratıcı Tasarım Becerilerine Etkisinin İncelenmesi. Fen, Matematik, Girişimcilik ve Teknoloji Eğitimi Dergisi, 5(1), 1-17.
• Özlen, S. (2019). Sekizinci sınıf düzeyinde basit makineler konusunda tasarım temelli stem etkinliklerinin geliştirilmesi ve etkilerinin değerlendirilmesi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Muğla.
• Öztürk, Z. ve Çınar S., (2021). Mühendislik tasarıma dayalı stem eğitiminin okul öncesi öğrencilerinin problem çözme becerisine etkisi. Trakya Eğitim Dergisi, 12(1), 34-56.
• Roth, W. (2001). Learning Science through technological design. Journal of Research in Science Teaching, 38(7), 768-790.
• Saraç, E. Ve Doğru, M. (2021). Sınıf öğretmeni adaylarının stem eğitimi tasarlama ve uygulama deneyimlerinin incelenmesi. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi. 9(1), 1-37.
• Sarıgül, M. ve Çınar, S. (2021). Mühendislik tasarım odaklı fen bilimleri eğitiminde öğrencilerin meslek tercih ve algılarındaki değişim. Erzincan Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 23(3), 888-908.
• Satar, C. ve Doğru, M. (2022). Tasarım temelli fen öğretiminin ortaokul 5. sınıf öğrencilerinin ilgileri, motivasyonları ve akademik başarılarına etkisi: güneş, dünya ve ay. Fen, Matematik, Girişimcilik ve Teknoloji Eğitimi Dergisi, 5(1), 66-79.
• Şen, C. (2018). Mühendislik Tasarımı Odaklı Bütünleşik STEM Etkinliklerinde Üstün Zekâlı ve Yetenekli Öğrencilerin Kullandığı Beceriler. (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Hacettepe Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Ankara.
• Subaşı, Y. (2022). Tasarım temelli fen eğitiminin ortaokul 7. sınıf öğrencilerinin akademik başarılarına, mühendislik bilgi düzeylerine, teknoloji algılarına ve teknolojik problem çözme becerilerine etkisi. (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Marmara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. İstanbul.
• Tuhtakaya, N. (2019). Fen bilimleri öğretmen adaylarının mühendislik tasarım süreci uygulamalarına yönelik görüşleri, mühendislik becerileri ve bilimsel yaratıcılıklarının değerlendirilmesi. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Mersin Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü. Mersin.
• Türkoğuz, S., & Kayalar, A. (2021). Mobil-FeTeMM öğretim uygulamalarının öğretmen adaylarının mühendislik tasarım süreç becerilerine etkisi. Asian Journal of Instruction, 9(2), 34-54.
• Uzel, L. (2019). 6. sınıf madde ve ısı ünitesinde gerçekleştirilen mühendislik tasarım temelli uygulamaların öğrencilerin problem çözme ve tasarım becerilerine etkisinin değerlendirilmesi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Aksaray Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Aksaray.
• Wendell, K. B. (2008). The theoretical and empirical basis for design-based science instruction for children. Qualifying Paper, Tufts University.
• Wendell, K. B., Connolly, K. G., Wright, C. G., Jarvin, L., Rogers, C., Barnett, M., & Marulcu, I. (2010). Incorporating engineering design into elementary school science curricula. American Society For Engineering Education Annual Conference & Exposition, Louisville, Ky.
• Yavuz, Ü. (2019). İlkokul fen bilimleri dersinin fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (FETEMM) etkinlikleri ile işlenmesi. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Afyon Kocatepe Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü. Afyon.
• Yazıcı, Ş. N. (2022). Yerel sorunların çözümüne yönelı̇k mühendı̇slı̇k tasarım becerı̇lerı̇. (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü. Rize.
• Yıldırım, B., Altun, Y. (2015). Stem eğitim ve mühendislik uygulamalarının fen bilgisi laboratuar dersindeki etkilerinin ı̇ncelenmesi. El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, 2(2), 28-40.