Probleme dayalı STEM uygulamalarının öğrencilerin STEM'e ilişkin tutumlarına, öz düzenleme becerilerine ve biliş üstü yetilerine etkisi

Abstract

Bu araştırmanın amacı probleme dayalı STEM uygulamalarının öğrencilerin STEM'e ilişkin tutumlarına, öz düzenleme becerilerine ve bilişüstü yetilerine etkisini ve probleme dayalı STEM uygulamaları hakkında öğrenci görüşlerini belirlemektir. Araştırmada karma araştırma yöntemlerinden gömülü desen kullanılmıştır. Çalışmanın nicel boyutunda gerçek deneysel desenlerden ön-test son –test kontrol gruplu deneysel desen, nitel boyutunda durum çalışması kullanılmıştır. Araştırmanın çalışma grubunu 2019- 2020 eğitim öğretim yılı 1. döneminde Batı Karadeniz bölgesinde bir ilde öğrenim gören ortaokul 7. Sınıf düzeyindeki öğrenciler oluşturmaktadır. Kümeleme analizi sonucunda oluşturulan birbirine denk kız, erkek ve karma gruplardaki toplam 45 öğrenci ile çalışılmıştır. Rastgele seçilen 18 öğrenci ile görüşmeler yapılmıştır. Deneysel uygulama 2019-2020 eğitim - öğretim yılının 2. döneminde 9 hafta boyunca sürmüş olup tüm gruplarda PDÖ' ye dayalı STEM uygulaması ile dersler yürütülmüştür. Nicel boyuttaki veriler 'STEM Tutum Ölçeği', 'Bilişüstü Yeti Ölçeği' ve 'Algılanan Öz Düzenleme Ölçeği' kullanılarak elde edilmiştir. Çalışmanın nitel boyutunda ise görüşme, gözlem, öğrenci günlükleri ve rubrikler kullanılmıştır. Toplanan veriler SPSS 20.0 (The Statistical Packet for The Social Sciences) paket programı ile analiz edilmiştir. Deney ve kontrol gruplarındaki örneklem sayısının 30'dan küçük olması nedeniyle Non-parametrik testler kullanılmıştır. Gruplar arası karşılaştırmalarda Kruskall-Wallis testi, grup içi karşılaştırmalarda ise Wilcoxon işaretli sıralar testi kullanılmıştır. Kruskal-Wallis testinin anlamlı olduğu durumlarda farkın hangi gruplar arasında olduğunu belirlemek amacıyla Mann Whitney U testi yapılmıştır. Mann Whitney U-testlerinde ölçmeye karışabilecek I. tip hatanın önlenebilmesi için Bonferroni düzeltmesi yapılmıştır. Nitel verilerin analizinde görüşmeler neticesinde elde edilen verilerin incelenmesinde içerik analizi kullanılmıştır. İçerik analizi MAXQDA 20 paket programı aracılığı ile yapılmıştır. Görüşmelerden elde edilen ses kayıtları bilgisayar ortamında yazılı hale getirildikten sonra MAXQDA programına aktarılmıştır. Araştırmadan elde edinilen nicel bulgulara göre PDÖ'ye dayalı STEM uygulamalarının kız, erkek ve karma grupların STEM'e yönelik tutum, algılanan öz düzenleme becerisi ve bilişüstü yetilerini olumlu yönde etkilediği sonucuna ulaşılmıştır. Gruplar arası yapılan karşılaştırmada ise STEM tutum son test sonuçlarında sadece matematik alt boyutunda anlamlı farklılık ortaya çıkmış ve erkek grubunun karma gruba göre üstünlüğü dikkat çekmiştir. Öz düzenleme becerisi son test sonuçlarında da arayış alt boyutunda kız grubunun erkek grubuna göre anlamlı düzeyde üstün olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bilişüstü yeti son testlerinde gruplar arasında anlamlı fark olmadığı görülmüştür. Araştırmanın nitel bulgularında ise öğrencilerin STEM uygulamalarını yaparken yaratıcı düşünme, işbirliği içerisinde çalışma, iletişim kurma, problem çözme, öz düzenleme gibi 21. yy becerilerinin olumlu yönde değiştiği görülmüştür. Ayrıca öğrencilerin mühendislik tasarım sürecinde zorlandıkları ve sürenin yetersiz geldiği yönünde olumsuz görüşleri ortaya çıkmıştır. Araştırmadan elde edinilen sonuçlar doğrultusunda öğrencilere disiplinlerarası bakış açısı kazandırabilecek deneyimler sunulması, farkındalık yaratabilmek için erken yaşlardan itibaren STEM eğitiminin verilmesi ve farklı sınıf düzeylerinde cinsiyete yönelik çalışmaların yapılması önerilmiştir.

The purpose of this study is to determine 'the effects of problem-based STEM applications on students' attitudes towards STEM, their self-regulation skills and metacognitive abilities, and to determine students' opinions about problem-based STEM applications. Embedded design, one of the mixed research methods, was used in the research. In the quantitative dimension of the study, one of the real experimental designs, pre-test post-test experimental design with control group, and a case study in the qualitative dimension were used. The study group of the research consists of 7th grade students of secondary school studying in a province in the Western Black Sea region in the 1st semester of the 2019-2020 academic year. As a result of the cluster analysis, a total of 45 students were studied, including equal female, male and mixed groups. Interviews were conducted with 18 randomly selected students. Experimental application lasted for 9 weeks in the second semester of the 2019-2020 academic year, and lessons were conducted with STEM application based on PBL in all groups. Quantitative data were obtained by using the 'STEM Attitude Scale', the 'Metacognitive Competency Scale' and the 'Perceived Self-Regulation Scale'. In the qualitative aspect of the study, interviews, observations, student diaries and rubrics were used. The collected data were analyzed with SPSS 20.0 (The Statistical Packet for The Social Sciences) package program. Non-parametric tests were used because the sample size in the experimental and control groups was less than 30. Kruskall-Wallis test was used for intergroup comparisons, and Wilcoxon signed-rank test was used for intragroup comparisons. In cases where the Kruskal-Wallis test was significant, the Mann Whitney U test was used to determine between which groups the difference was. Bonferroni correction was made to prevent type I error that could interfere with the measurement in Mann Whitney U-tests. Content analysis was used to analyze the data obtained as a result of the interviews in the analysis of qualitative data. Content analysis was done with the MAXQDA 20 package program. The audio recordings obtained from the interviews were transferred to the MAXQDA program after they were written down in the computer environment. According to the quantitative findings obtained from the research, it was concluded that STEM applications based on PBL positively affected the attitudes towards STEM, perceived self-regulation skills and metacognitive abilities of girls, boys and mixed groups. In the comparison between the groups, there was a significant difference only in the mathematics sub-dimension in the STEM attitude post-test results, and the superiority of the male group over the mixed group was remarkable. In the post-test results of self-regulation skills, it was concluded that the girl group was significantly superior to the boy group in the seeking sub-dimension. It was observed that there was no significant difference between the groups in the post-cognitive abilities. In the qualitative findings of the study, it was seen that 21st century skills such as creative thinking, working in cooperation, communicating, problem solving and self-regulation changed positively while students were doing STEM applications. In addition, negative opinions of the students were revealed that they had difficulties in the engineering design process and that the time was insufficient. In line with the results obtained from the research, it is recommended to provide experiences that can provide students with an interdisciplinary perspective, to provide STEM education from an early age in order to raise awareness, and to carry out gender-oriented studies at different grade levels.