Matematik odaklı STEM etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin bilgi işlemsel düşünme becerisi üzerine etkisi ve uygulamaya ilişkin öğrenci görüşlerinin incelenmesi

Abstract

Bu araştırmanın amacı Matematik odaklı STEM etkinliklerinin öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerilerine etkisini ve ortaokul öğrencilerinin uygulama süreci hakkındaki görüşlerini incelemektir. Araştırmada ön test - son test kontrol gruplu yarı deneysel desen kullanılmıştır. Nicel veriler nitel verilerle desteklenmiştir. Araştırmanın örneklemini 2024-2025 eğitim-öğretim yılında Zonguldak ilinde MEB tarafından uygulama izni verilen bir okulunun 7. sınıfında öğrenim gören deney grubu 17 ve kontrol grubu 17 olmak üzere toplamda 34 öğrenci oluşturmaktadır. Deney ve kontrol grupları rastgele atama yöntemi ile belirlenmiştir. Deney grubuna matematik odaklı STEM etkinlikleri uygulanmıştır. Kontrol grubuna ise mevcut öğretim programının önerdiği yaklaşımlardan olan açıklayıcı anlatım, problem çözme ve soru cevap yöntemleri ile öğretim yapılmıştır. Her iki grupta testlerin uygulanması dâhil olmak üzere uygulama 6 hafta sürmüştür. Veri toplama araçları olarak araştırmacı tarafından hazırlanan STEM odaklı matematik etkinlikleri, literatür destekli olarak hazırlanan Bilgi İşlemsel Düşünme Beceri Testleri ve Yarı Yapılandırılmış Görüşme Formu kullanılmıştır. Bilgi İşlemsel Düşünme Beceri Testleri deney ve kontrol gruplarına ön test ve son test olarak uygulanmıştır. Uygulama sonunda deney grubu öğrencilerin uygulamaya ilişkin görüşlerinin belirlenmesi amacıyla yarı yapılandırılmış görüşmeler yapılmıştır. Nicel verilerin analizinde parametrik olmayan testlerden Mann Whitney U-testi ve Wilcoxon İşaretli Sıralar Testi kullanılmıştır. Nicel verilerin analizinde kullanılmak üzere araştırmacılar tarafından literatür destekli olarak Bilgi İşlemsel Düşünme Becerisi Puanlama Anahtarı (BİDPA) hazırlanmıştır. Verilerin analizinde SPSS 27 istatistik analiz programı kullanılmıştır. Deney grubu öğrencilerinin uygulama ile ilgili görüşlerinin alınmasıyla elde edilen nitel veriler içerik analizi yöntemiyle çözümlenmiştir. Uygulama sonunda yapılan Mann Whitney U-testi sonucunda bilgi işlemsel düşünme becerisinin hata ayıklama boyutu dışındaki ayrıştırma, soyutlama, algoritma, örüntü bulma ve değerlendirme boyutlarında deney grubu lehine anlamlı bir farkın olduğu görülmüştür. Bilgi işlemsel düşünme becerisi son test genel toplam puanlar dikkate alındığında yapılan analiz sonucunda da deney grubu lehine anlamlı bir farkın olduğu görülmüştür (U=79.000, p<.05). Bu bulgu matematik odaklı STEM etkinlikleri ile yapılan uygulamanın mevcut öğretim programının uygulanmasıyla yapılan öğretime göre bilgi işlemsel düşünme becerisinin hata ayıklama boyutu dışındaki ayrıştırma, soyutlama, algoritma, örüntü bulma ve değerlendirme boyutlarında yer alan becerilerin kazandırılmasında etkili olduğu sonucunu ortaya koymuştur. Deney grubunun ön test ve son test verilerinin Wilcoxon İşaretli Sıralar Testinin analizinden bilgi işlemsel düşünmenin örüntü bulma boyutu dışındaki bütün boyutlarında son test lehine anlamlı fark olduğu görülmüştür. Kontrol grubunda yapılan analizde ise algoritma ve değerlendirme boyutlarında son test lehine anlamlı fark bulunurken, ayrıştırma, soyutlama, hata ayıklama, örüntü bulma ve bilgi işlemsel düşünme becerisi genel toplam puanda (z = -1.866, p > .05) anlamlı bir fark bulunamamıştır. Araştırma sonucu, matematik odaklı STEM etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin bilgi işlemsel düşünme becerisini geliştirmek için etkili bir öğretim yöntemi olduğunu ve konuya karşı öğrenci görüşlerinin olumlu yönde etkilendiğini ortaya koymuştur. Öğrenci geri bildirimleri, bu etkinliklerin öğrencilerin öğrenmeye olan ilgilerini artırdığını ve düşünme becerilerini olumlu yönde etkilediğini göstermektedir. Bu bağlamda, bilgi işlemsel düşünmenin geliştirilmesi amacıyla STEM etkinliklerinin ortaokul matematik dersi öğretim programında düzenli ve planlı olarak yer alması ve uygulamaya geçirilmesinin önemli olduğu öngörülmektedir. Bilgi işlemsel düşünme becerisinin geliştirilmesinde matematik odaklı STEM etkinliklerinden yararlanılabilir ve öğrencilerin derse ilgilerinin artırılması sağlanabilir.The aim of this research is to examine the effect of mathematics-focused STEM activities on students' computational thinking skills and the opinions of middle school students about the implementation process. A quasi-experimental design with a pre-test-post-test control group was used in the research. Quantitative data were supported by qualitative data. The sample of the study consists of a total of 34 students (17 in the experimental group and 17 in the control group) studying in the 7th grade of a school in Zonguldak province that was granted permission by the Ministry of National Education to implement the program during the 2024-2025 academic year. The experimental and control groups were determined using a random assignment method. The experimental group received instruction through mathematics-focused STEM activities. The control group received instruction using explanatory lectures, problem-solving, and question-and-answer methods, which are approaches recommended by the current curriculum. The intervention, including the administration of tests, lasted 6 weeks for both groups. Data collection tools included STEM-focused mathematics activities prepared by the researcher, Computational Thinking Skills Tests prepared with literature support, and a semi-structured interview form. The Computational Thinking Skills Tests were administered to both the experimental and control groups as pre-tests and post-tests. At the end of the intervention, semi-structured interviews were conducted to determine the experimental group students' opinions regarding the intervention. Non-parametric tests, specifically the Mann Whitney U-test and the Wilcoxon Signed-Rank Test, were used to analyze quantitative data. A Computational Thinking Skills Scoring Key (CTSK) was prepared by the researchers based on literature support for use in analyzing quantitative data. SPSS 27 statistical analysis program was used for data analysis. Qualitative data obtained from the experimental group students' opinions regarding the intervention were analyzed using content analysis. The results of the Mann Whitney U-test conducted at the end of the intervention showed a significant difference in favor of the experimental group in the dimensions of decomposition, abstraction, algorithm, pattern finding, and evaluation, excluding the debugging dimension of computational thinking skills. Analysis of the final test total scores for computational thinking skills revealed a significant difference in favor of the experimental group (U=79.000, p<.05). This finding indicates that the application using mathematics-focused STEM activities is more effective than instruction using the existing curriculum in developing computational thinking skills in the dimensions of decomposition, abstraction, algorithms, pattern finding, and evaluation, excluding the debugging dimension. Analysis of the experimental group's pre-test and post-test data using the Wilcoxon Signed-Rank Test revealed significant differences in favor of the post-test in all dimensions of computational thinking except pattern finding. In the control group, while significant differences were found in favor of the post-test in the algorithm and evaluation dimensions, no significant difference was found in the overall total scores for decomposition, abstraction, debugging, pattern finding, and computational thinking skills (z = -1.866, p > .05). The research results show that mathematics-focused STEM activities are an effective teaching method for developing computational thinking skills in middle school students and positively influence their attitudes towards the subject. Student feedback indicates that these activities increase students' interest in learning and positively affect their thinking skills. In this context, it is predicted that the regular and planned inclusion and implementation of STEM activities in the middle school mathematics curriculum are important for the development of computational thinking. Mathematics-focused STEM activities can be used to improve computational thinking skills and increase students' interest in the subject.