Bütünleşik STEM eğitimi ön tasarım ilkeleri

üniteleri için arzulanan sonuçların tanımlanmasını içermektedir. Bu aşamada yapılan alanyazın taraması, Türk Milli Eğitimin Temel Amaçları ve İlkeleri, Türkiye Yeterlikler Çerçevesi ile fen bilimleri, matematik, teknoloji ve tasarım (entegrasyona dahil edilmesi planlanan diğer disiplinler) dersi öğretim programında yer alan hedefler ve beklentiler doğrultusunda bütünleşik STEM eğitiminin hedefleri ve arzulanan sonuçlara ilişkin bulgular Tablo 3.4’de sunulmuştur.

Tablo 3.4. Bütünleşik STEM Eğitimi Hedefleri ve Arzu Edilen Sonuçlar

Hedefler STEM okuryazarlığı Bybee 2010; Honey ve diğ., 2014; Morrison, 2006

21.yy. yeterlikleri Bryan ve diğ., 2015; Honey ve diğ., 2014; Yıldırım, 2018;

Vasquez ve diğ., 2013 STEM işgücüne hazır olma Honey ve diğ., 2014 STEM derslerine ilgi ve

katılım

Honey ve diğ., 2014

STEM mesleklerine ilgi Honey ve diğ., 2014; Jolly, 2017; Vasquez ve diğ., 2013 Anlamlı ise diğer

disiplinlere ait hedefler

Moore ve diğ., 2016

STEM disiplinleri arasında

bağlantı kurma Honey ve diğ., 2014

Takım çalışması ve iletişim Jolly, 2017

Matematiksel düşünme Kelley ve Knowles, 2016, Çorlu, 2017

Tablo 3.4. Bütünleşik STEM Eğitimi Hedefleri ve Arzu Edilen Sonuçlar (devamı)

Öğrenme

Çıktıları Öğrenme ve başarı Honey ve diğ., 2014; Stohlmann ve diğ. 2012; Kelley ve Knowles, 2016; Moore ve diğ., 2016), 21.yy. yeterliliklerinin

gelişimi Honey ve diğ., 2014

STEM alanlarına ilgi ve bu alanlarda kariyer yapma isteği

(Honey ve diğ., 2014; Herbert ve Stipek, 2005 STEM disiplinleri arasında

bağlantı kurma Honey ve diğ., 2014

Mühendislik ve tasarım

becerilerinin gelişimi Guzey ve diğ.,2016; Moore ve diğ., 2014

Problem çözücüler Moore, 2006

Okuma yazma ve iletişim beceriler Meyrick., 2011 Kendi kültürlerini ve tarihlerini eğitimle ilişkilendirebilme Moore, 2006

Alanyazından elde edilen bu bulgular ve Wiggins ve McTighe’nin (2005) tersine tasarım modelinde belirlenen aşamalar doğrultusunda bütüncül bir yaklaşımla tekrar değerlendirilerek bütünleşik STEM eğitimi ön tasarım ilkelerinin birinci aşaması olarak bütünleşik STEM eğitimi hedefleri ve arzu edilen sonuçlar olarak belirlenmiştir. İkinci aşaması bütünleşik STEM eğitimi için kabul edilebilir kanıtların tanımlanması (değerlendirme) ve üçüncü aşaması bütünleşik STEM eğitimi öğrenme deneyimleri ve öğretimin planlanması olarak belirlenmiştir.

1. STEM eğitimi hedefleri ve arzu edilen sonuçlar

a. Türk Milli Eğitimin amaçları ve mevcut müfredata uygunluk: Bütünleşik STEM eğitimi içeriği, hedefleri ve öğrenci kazanımları Türk Milli Eğitiminin amaçları ve ilkeleri doğrultusunda, STEM disiplinlerine ait öğretim programlarda yer alan içerik, kazanım ve beklentiler (anlamlı entegrasyon sağlanabiliyorsa diğer disiplinler) çerçevesinde belirlenmelidir.

b. STEM okuryazarlığı ve disiplinler arasında bağlantı: Her ne kadar öğrenme çıktıları için belirlenen bazı hedeflerin ölçülmesi zor ya da kullanışsız STEM okuryazarlığı ana noktadır (Honey ve diğ., 2014). STEM okuryazarlığı sadece STEM disiplinleri alanında okuryazarlık elde etmek anlamına gelmez (Toulmin ve Meghan, 2007). Aynı zamanda, birbiriyle çakışan sayısız disiplinler arası beceri, kavram ve süreci haritalamaktan daha fazlası anlamına gelir (Zollman, 2012). STEM okuryazarlığı açısından, üç öğrenme alanının (bilişsel, duygusal ve psikomotor) hepsi gereklidir. Bu alanlar; (1) bilim, teknoloji, mühendislik, matematik ve diğer ilgili alanlarda okuryazarlık;

(2) kişisel, toplumsal ve ekonomik ihtiyaçlar ve (3) bilişsel, duyuşsal ve psikomotor öğrenme alanlarıdır (Zollman, 2012).

c. Analitik düşünme becerileri ve 21. yy. yeterliklerinin uygulamalara açık entegrasyonu: Honey ve diğerlerine (2014) göre 21.yy. becerileri karşımıza yüksek seviyeli, birçok bileşenden oluşan bir hedeftir. Swartz ve diğerlerine (2008) göre eğitim ortamlarında düşünme becerileri genel olarak, “karşılaştırma ve zıtlık, sınıflandırma, öngörme, özgün fikirlerin üretilmesi, neden ve sonuç, karar verme, varsayımların ortaya çıkarılması ve bilgi kaynaklarının güvenilirliğinin belirlenmesi” (s.7) olarak karşımıza çıkar. Bu becerilerin öğretimi ders içeriği ile birleştirilerek de yapılabilir (Dilekli, 2019).

d. STEM mesleklerine ilgi: Araştırmalar erken yaşlardaki kariyer ilgisi ile meslek seçimi arasında pozitif bir ilişki olduğunu ortaya koymaktadır (Crisp, Nora ve Taggart, 2009). STEM alanındaki işgücü ihtiyacı erken dönemlerde öğrencilere STEM meslekleri ile ilgili bilgi ve becerileri göstermelerine fırsat tanınması onların STEM mesleklerine ilgisini arttırabilir.

2. Bütünleşik STEM eğitimi için kabul edilebilir kanıtların tanımlanması (değerlendirme): Wiggins ve McTighe’ye (2005) göre birinci aşamada belirlenen hedeflere ve arzu edilen sonuçlara nasıl ulaşılacağının bu bölümde belirlenmesi gerekir. Alanyazın taraması sonucunda bütünleşik STEM eğitimi yaklaşımıyla tasarlanan program, ünite ya da derslerin değerlendirilmesine ilişkin yaklaşımlar Tablo 3.5’de sunulmuştur.

Tablo 3.5. Bütünleşik STEM Eğitimi Değerlendirme Yaklaşımları

Değerlendirme Sonuçların ve Sürecin Değerlendirilmesi Yıldırım, 2018

Ders içerisine gömülü değerlendirmeler- sonuç ve biçimlendirici değerlendirme

Full Option Science System (FOSS) NRC, 2009 Kontrol tabloları-Rubrikler-Sınıf içi testler- haritalar- öz-değerlendirme-

grafik düzenleyiciler- kavram haritaları- portfolyo- konferans/sunum (tanımlayıcı ve biçimlendirici değerlendirme)

Vasquez ve diğ., 2013

Tablo 3.5 incelendiğinde STEM eğitimine ilişkin değerlendirme yaklaşımları genel olarak sonuç ve süreçlerin değerlendirildiği, tanımlayıcı ve biçimlendirici değerlenme yaklaşımını vurgulamaktadır. Bununla birlikte Vasquez ve diğerleri (2013) bu uygulamaları daha detaylı bir şekilde; kontrol tabloları, rubrikler, sınıf içi testler, haritalar, özdeğerlendirme, grafik düzenleyiciler, kavram haritaları, portfolyo, konferans/sunum olmak üzere belirtmiştir. Alanyazından elde edilen bulgular ve Wiggins ve McTighe’nin (2005) görüşleri doğrultusunda bütünleşik STEM eğitimi için kabul edilebilir kanıtların tanımlanması (değerlendirme) aşaması ön ilkeleri aşağıdaki şekilde belirlenmiştir.

a. Çok yönlü değerlendirme: Öğrencilerin başarıları ve becerilerini ölçmenin yanında duyuşsal ve psikomotor becerilerin de ölçülmesi, bununla birlikte sürecin değerlendirilmesini de sağlayan çeşitli ölçme araçlarının kullanılması öğrencileri çok yönlü değerlendirilmesine olanak sağlayacaktır.

3. Bütünleşik STEM eğitimi öğrenme deneyimleri ve öğretimin planlanması: Ön tasarım ilkeleri oluşturmak amacıyla alanyazından elde edilen bilgiler Tablo 3.6’da sunulmuştur.

Tablo 3.6. Bütünleşik STEM Eğitimi Öğrenme Deneyimleri ve Öğretimin Planlanması

Öğ re nm e De ne yimle ri

Uygulamalar Başarısızlıktan öğrenme Moore ve diğ., 2016; Jolly, 2017; Peters ve diğ., 2016

İyi yapılandırılmamış problemler Louis ve diğ.,2017

Birden fazla potansiyel çözüm Louis ve diğ.2017, Wendell ve diğ., 2010 Mühendislik tasarım zorlukları Berland, 2013

Tersine mühendislik uygulamaları Guzey ve diğ.,2016; Moore ve diğ., 2014 Yansıtma için yazma Stohlmann ve diğ., 2012

Manipülasyonları etkili kullanma Stohlmann ve diğ., 2012

Düşünmeyi görünür kılma Capraro, Capraro ve Morgan, 2013 Öğrencilerin başkalarından

öğrenmelerine yardımcı olma

Capraro, Capraro ve Morgan, 2013 Geri bildirim, gözden geçirme ve

yansıtma

Capraro, Capraro ve Morgan, 2013 Anlama için öğretim Capraro, Capraro ve Morgan, 2013

Üst biliş Capraro, Capraro ve Morgan, 2013

Eğitim Ortamı Spontane araştırma ve planlanmış

araştırma için donanımlı Morrison, 2016; Stohlmann ve diğ., 2012 İnovasyon ve icat için bir merkez Morrison, 2016

Laboratuvar ve mühendislik

uygulamaları bir arada Morrison, 2016 Küçük el aletleri, şekillendirilebilir

malzemeler

Morrison, 2016; Stohlmann ve diğ., 2012 STEM yazılımları- bilgisayar/dizüstü

bilgisayarlar

Morrison, 2016; Stohlmann ve diğ., 2012 Takım çalışması için masalar Stohlmann ve diğ., 2012

Yeterli alan ve depolama Stohlmann ve diğ., 2012 STEM Ortaklıkları STEM alanından uzmanların derse davet

edilmesi

NRC, 2009; Stohlmann ve diğ., 2012 Üniversite, çevre okullarla iç birliği Stohlmann ve diğ., 2012

Öğ re ti m in P la nlan m ası

Bağlam Gerçek dünya problemi-otantik problemler

Burrows ve diğ., 2018; Honey ve diğ., 2014; Meyrick, 2011; Moore ve diğ., 2016; NRC 2012; Stohlmann ve diğ., 2012

Mühendislik Tasarımı NAE ve NRC, 2009; Kelley ve Knowles, 2016 Bir STEM alanının bağlam olarak

kullanıldığı yaklaşımlar (Mühendislik- Teknoloji Bağlamı)

Öğrenci merkezli yaklaşımlar Moore ve diğ., 2016; Stohlmann ve diğ., 2012 Öğretme

Stratejisi ve Yöntemleri

Bilimsel Sorgulama Çorlu 2017; Honey ve diğ. 2014; Johnson,2013; Jolly, 2017; Kelley ve Knowles, 2016; Meyrick, 2011; Moore ve diğ., 2016; Stohlmann ve diğ., 2012 Proje Tabanlı Çorlu, 2017; Louis ve diğ., 2017; Moore ve diğ.,

2016; Yıldırım, 2018; Vasquez vd., 2013

Probleme Dayalı Louis ve diğ., 2017; Meyrick, 2011; Moore ve diğ., 2016; Vasquez vd., 2013

Tasarım Temelli Louis ve diğ., 2017;

Teknoloji ve Mühendislik Tasarımı Johnson,2013

İşbirlikli öğrenme Meyrick, 2011

Tablo 3.6. Bütünleşik STEM Eğitimi Öğrenme Deneyimleri ve Öğretimin Planlanması (devamı) Bütünleşmenin Doğası ve Kapsamı

Birden fazla disiplinin entegrasyonu Louis ve diğ., 2017 STEM disiplinlerinden bir kısmı ya da

tamamı Moore ve diğ., 2014

İki ya da daha fazla STEM disiplinin entegrasyonu

Kelley ve Knowles, 2016 Sanders, 2009 İki ya da daha fazla (STEM alanı

dışındaki disiplinlerin entegrasyonu)

Sanders, 2009; Vasquez ve diğ., 2013

Tablo 3.6’da alanyazından elde edilen bulgular ve Wiggins ve McTighe’nin (2005) görüşleri doğrultusunda bütünleşik STEM eğitimi öğrenme deneyimleri ve öğretimin planlanması aşamasına ilişkin ön tasarım ilkeleri aşağıdaki şekilde belirlenmiştir.

a. Bilimsel sorgulama temelinde mühendislik uygulamaları: Bilimsel sorgulama uygulama içerisinde deneyler ve mini etkinlikler yoluyla mühendislik tasarım probleminin çözümünde kullanılmak amacıyla öğrencilere kazandırılmalıdır. Bu yolla bilim ile mühendislik arasındaki benzerlik ve farklılıklar, bilim insanları ve mühendislerin çalışmaları hakkında öğrencilerin anlayış kazanması beklenmektedir.

b. Sınıf seviyesine duyarlı mühendislik tasarımı zorlukları: Mühendislik tasarımı, iyi yapılandırılmamış, birden fazla potansiyel çözüme sahip problemler etrafında mühendislik tasarım zorluklarını içermeli, öğrencilerin başarısızlıktan öğrenmelerine ve tersine mühendislik uygulamalarına izin vermelidir.

c. Birlikte ve bireysel öğrenme fırsatları: Uygulamalar sırsında akran öğrenmesine izin verecek şekilde öğrencilerin bir takım içerisinde çalışmalarına sağlamalıdır. Takım çalışması öğrencilerin iş birliği ve iletişim becerilerinin artmasına, birlikte beyin fırtınası yaparak birden fazla çözüm önerisi geliştirmek için düşünme becerilerinin gelişmesine yardımcı olacaktır. Bununla birlikte öğrencilerin takım hedefleri için bireysel çalışmalarına fırsat verilmelidir.

d. Bilgi kaynaklarına serbest erişim: Eğitim ortamı öğrencilerin araştırma yapmalarına olanak sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır.

e. İhtiyaçlara yönelik öğrenme ortamı: Eğitim ortamı öğrencilerin tasarım görevlerini gerçekleştirebilmelerini sağlamak amacıyla küçük el aletleri, takım çalışması için masalar ve aynı zamanda bilimsel sorgulamaya izin verecek şekilde bir arada olmalıdır. Ayrıca amacına uygun bir şekilde kullanım için STEM eğitimi yazılımları, eğitsel robotik materyal ve sensörler, bilgisayarlar veya tabletler açısında donanımlı olmalı, öğrenci tasarımları ve eğitim materyalinin muhafaza edilmesi için depolama alanlarını içermelidir.

f. Otantik/gerçek yaşam bağlamıyla uyumlu etkinlikler: Bütünleşik STEM eğitimi tasarım problemleri gerçek dünya yaşam, otantik bağlamlar kullanılmalarıdır, mühendislik tasarımı bu bağlamları sağlayabilir.

g. Öğrenci merkezli strateji ve yöntemler: Bütünleşik STEM eğitimi için problem tabanlı, proje tabanlı, tasarım tabanlı, teknoloji tabanlı iş birliğine dayalı, öğrenci merkezli öğrenme yaklaşımlarının kullanılması önerilmektedir.

h. Anlamlı içerik entegrasyonu: STEM disiplinlerinden birden fazla disiplinin entegrasyonu ya da dört disiplinin veya STEM disiplinleri dışında diğer disiplinler de entegrasyona dahil edilebilir. Bütünleşmenin doğası ve kapsamı ulaşılmak istenen hedefler, arzu edilen öğrenme çıktıları, öğretmenin diğer alanlardaki yetkinliği, uygulama süresi gibi birçok faktöre bağlıdır.

i. STEM öğrenme ortaklıkları: STEM alanında çalışan uzmanların derslere davet edilmesi veya STEM alanında faaliyet gösteren kurum ve kuruluşlara amaçlı ziyaretlerin yapılması öğrencilerin öğrenmelerini, ilgi ve katılımını olumlu yönde destekleyebilir.