Alanyazında STEM disiplinlerinin bütünleştirilmesine ilişkin çeşitli modeller olmasına rağmen, STEM ile ilişkili içerik ve öğretim uygulamaları üzerinde ortak bir anlayışın olmadığı (Holmlund, Lesseig ve Slavit, 2018), STEM disiplinlerinin en iyi şekilde nasıl entegre edileceği veya hangi faktörlerin entegrasyonunun olumlu sonuçları destekleyeceğine ilişkin çok az araştırma vardır (Honey ve diğ.2014; Pearson, 2017).
STEM disiplinlerinin bütünleştirilmesi bir çeşit öğretim programlarının bütünleşmesidir (Wang ve diğ, 2011). Bu nedenle bir STEM programı, ünitesi veya dersi planlanırken STEM disiplinlerinin bütünleştirilmesine yönelik modellerin anlaşılması için eğitim programlarının bütünleşmesine ilişkin yaklaşımların STEM uygulayıcıları olan öğretmenler tarafından bilinmesi önemlidir (Gencer, Doğan, Bilen ve Can, 2018). Eğitim programlarının bütünleştirilmesi, amaçlı bir şekilde farklı konu alanlarından gelen bilgilerin, becerilerin ve değerlerin daha anlamlı bir şekilde bir kavram olarak öğretilmesi yaklaşımı ya da öğretme stratejisidir (Wang, 2012). Bu noktada STEM eğitimi alanında sıklıkla kullanılan Bütünleşik STEM Eğitimi kavramı Drake ve Burns’ün (2004) ortaya koyduğu üç yaklaşımla açıklanabilir.
Drake ve Burns (2004) öğretim programlarının bütünleştirilmesine ilişkin olarak çok disiplinli (multidisciplinary), disiplinler arası (interdisciplinary) ve disiplinler ötesi (transciplinary) olmak üzere üç yaklaşım ortaya koymuşlardır. Çok disiplinli yaklaşımlar öncelikle disiplinlere odaklanır. Bu yaklaşımı kullanan öğretmenler disiplinlerden standartları bir temanın etrafında düzenlerler. Bu yaklaşımda öğrencilerden, aynı anda farklı sınıflarda öğrenim görürken bir tema ya da konu yoluyla dersler arasında bağlantı yapmaları beklenmektedir. Disiplinler arası yaklaşımda ise disiplinler arası ortak öğrenmeler etrafında program düzenlenir. Disiplinler arası becerileri ve kavramlar vurgulanır. Bu yaklaşımda disiplinler tanımlanabilir, ancak çok disiplinli yaklaşıma göre daha az belirgindir. Disiplinler ötesi yaklaşımda öğretmen müfredatı öğrencilerin soruları, ilgi ve merakları etrafında şekillendirir. Öğrenciler disipline ait ve disiplinler arası yeteneklerini gerçek yaşam koşullarında uygularken yaşam becerilerini geliştirirler. Proje
tabanlı öğrenme ve öğretim programını müzakere etmek disiplinler üstü entegrasyona yol açmaktadır (Drake ve Burns, 2004).
STEM disiplinlerinin bütünleşmesi fen, teknoloji, mühendislik ve matematik disiplinlerinin birleşmesi olarak tanımlanabilir. Dugger (2010) STEM disiplinlerinin bütünleştirilmesine ilişkin olarak uygulanan dört yoldan bahsetmiştir.
1. Her bir disiplinin ayrı ayrı öğretilmesi. Disiplinler arasında bağlantı yok ya da çok az bulunmaktadır. Bu yaklaşım bazıları tarafından S-T-E-M olarak adlandırmıştır. 2. Dört disiplin arasından bir ya da iki tanesine daha fazla ağırlık verilerek
öğretilmesidir. SteM olarak adlandırılmıştır.
3. Bir diğer yöntem üç disiplin öğretilirken diğerinin bu disiplinlere entegre edilmesiyle karşımıza çıkmaktadır. Mühendislik eğitimi, fen, teknoloji ve matematik derslerine entegre edilebilir.
4. Daha kapsamlı bir yöntem, bu dört disiplini birbirinin içerisine nüfuz edecek şekilde bütünleşik öğretmektir.
Kelley ve Knowles’ın (2016) bütünleşik STEM eğitimi için önerdiği kavramsal çerçevedeki (Şekil 2.1) palanga sistemi Durumlu STEM öğrenmesini göstermektedir. Şekil 2.1’ de görülen bütünleşik bir sistem olarak durumlu öğrenme, mühendislik tasarımı, bilimsel sorgulama, teknolojik okuryazarlık ve matematiksel düşünmeyi birleştirir. Sistemdeki her kasnak, dört STEM disiplini içindeki ortak uygulamaları birbirine bağlar. Makara sisteminin karmaşık ilişkisi, tüm sistemin bütünlüğünü sağlamak için uyum içinde çalışmalıdır.
Şekil 2.1. STEM öğrenmesi için kavramsal çerçeve grafiği
Not: Şekil örneği “Kelley, T. R., & Knowles, J. G. (2016). A conceptual framework for integrated STEM education. International Journal of STEM Education, 3(1), 11” künyeli çalışmadan alınmıştır.
STEM disiplinlerinin bütünleşmesine ilişkin olarak Bybee (2013) çeşitli uygulamalarda yer alan dokuz farklı modeli ortaya koymuştur (Tablo 2.1). Bybee geleneksel sınıflarda ayrık disiplinler şeklinde öğretilen STEM disiplinlerinden, STEM disiplinleri arasındaki sınırların fark edilemediği disiplinler üstü yaklaşımlara kadar dokuz modeli göstermektedir. Bybee (2013) bu modellerin, belirtilen disiplinlerin bütünleşmesine ilişkin olarak nihai bir tespit olmadığını belirtmiştir.
Tablo 2.1. Bütünleşik STEM Modelleri
STEM Modeli Açıklama Örnek
STEM bir fen disiplinine ya da matematiğe eşdeğerdir
Bu bakış açısında STEM sadece fen anlamına gelir ve zaman zaman fizik ya da biyoloji gibi belirli bir disiplindir. STEM'in bu kullanımı, tek disipline yapılan referans ile çelişen çoklu disiplinli yönelimler nedeniyle kafa karıştırıcıdır. Bazı durumlarda referans fen ve matematik dışında bir disiplin de olabilir. (ör., mühendislik tasarımı)
Tek Disiplinli Örnek
STEM hem fen hem matematik anlamına gelir
Bazı durumlarda, STEM hem fen hem de matematiği ifade eder. Bazı STEM tartışmalarında kişiler ayrık disiplinlere silolar olarak atıfta bulunurlar. Bu bakış açısına göre silolar ve direk çukurları vardır. Silolar açıkça görülebilirken direk çukurları kısmen görülebilir ancak bir çukurun özü, orada hiçbir şey olmamasıdır.
Fen ve Matematik İçin Bir Referans Olarak STEM STEM fen anlamına gelir, teknoloji, mühendislik ya da matematiği kapsar
Bazen öğretmenler öğrencilerini mühendislik tasarımı problemleri (ör., kırılmayan yumurta aracı tasarlama) ile tanıştırır. Fakat bu tür uygulamalarda genellikle mühendislik tasarımı ile fen uygulamaları karıştırılmaktadır. Bu bakış açısı bütünleşmeye yönelik ilk adımı temsil eder ancak öğretmen baskın disiplin olarak fen (ya da matematiği) ele alır ve uygun bulursa ya da gerektiğinde diğer disiplinleri öğretir.
Diğer Disiplinleri Bir Araya Getiren Ayrı Fen Disiplinleri
STEM ayrık disiplinler dörtlüsüne eşdeğerdir
Bu bakış açısına göre STEM okul müfredatında yer alan fen, matematik, teknoloji ve mühendislik konularını içermektedir. Bazı okullarda teknoloji bilgi teknolojileri olarak, mühendislik teknoloji- tasarım olarak müfredata dâhil edilmiştir. Ancak silolar metaforunda olduğu gibi ayrık disiplinler olarak bulunur. Her ne kadar disiplinler eşit görünse de programdaki ağırlıkları aynı değildir.
Ayrık Disiplinler
Tablo 2.1. Bütünleşik STEM Modelleri (devamı)
STEM Modeli Açıklama Örnek
STEM fen ve matematik anlamına gelir, teknoloji veya mühendislik programı tarafından bağlanır
Fen ve matematik teknolojiyi ve/veya mühendisliği vurgulayan başka bir programla bağlantılı
olan bağımsız disiplinlerdir. Bir kariyer ve teknik eğitim programı bu bakış açısına örnek olabilir. Biyomedikal, sağlık bilimleri, enerji kaynakları, bilgi teknolojileri ve tarım gibi alanlarda alanlarında iş temelli
gerçekleştirilen mesleki ve teknik eğitim programlarında teknoloji ve mühendislik projeleri fen ve matematik alanlarındaki ana konularla bağlantı kurmak için kullanılır.
Fen ve Matematik Teknoloji veya Mühendislik Programıyla Bağlanır
STEM disiplinler arasında koordinasyon demektir
Fen bilgisi öğretmenleri genellikle matematik kavramlarının uygulaması olan fen konularının öğretiminde matematik öğretmenlerine ihtiyaç duyarlar. Fakat daha az sıklıkta matematik öğretmenleri, fen veya teknoloji öğretmenlerinden matematik kavramlarının uygulamalarını ister. Fakat bazı durumlarda, kavramlar ve süreçler farklı STEM disiplinlerinde öğretilir ve uygulanabilir.
Disiplinler Arası Koordinasyon
STEM iki veya üç disiplini birleştirmektir
Bütünleştirmenin bir biçimi, fen ve teknoloji ya da mühendislik ve matematik gibi iki disiplini birleştirerek başlar. Daha karmaşık bir model ise dört disiplinin üçünü birleştirir. Örneğin, fen, teknoloji ve matematiğin bütünleştirilmesi olabilir.
İki ya da Üç Disiplinin Birleştirilmesi
STEM disiplinler arası tamamlayıcı örtüşmeler anlamına gelir
STEM üniteler veya derslerde sıralanan disiplinlerin örtüşmesiyle bütünleşir ve böylece STEM eğitim deneyimlerinde merkezi bir vurgu haline gelir. Bilimsel sorgulama ya da tasarım probleminin çözümü STEM disiplinlerin bütünleşmesini gerektirir. Bütünleşik Disiplinler STEM disiplinler üstü bir ders veya program anlamına gelir
Küresel iklim değişikliği, sağlık sorunları, enerji kaynakları gibi konularda disiplinler üstü yaklaşım içeren bir STEM bakış açısı bulunmaktadır. STEM disiplinlerinin tümünü ve diğer disiplinleri (ör. etik, siyaset, ekonomi) içeren Sürdürülebilir Toplum adlı bir ders, büyük bir zorluğun
anlaşılması/çözülmesi için bir örnek olabilir.
Disiplinler Üstü Bir Kurs veya Program Olarak STEM
Not: Tablo örneği “Bybee, R. W. (2013). The case for STEM education: Challenges and opportunities.
NSTA press” künyeli çalışmadan alınmıştır.
STEM disiplinlerinin bütünleştirilmesine ilişkin bir diğer yaklaşımda Barakos, Lujan, ve Strang (2012) tarafından STEM disiplinlerinin tek disiplinli yapıdan tam bütünleşmeye doğru sıralanmıştır (Şekil 2.2). Bu yaklaşıma göre Bybee’nin (2010)
belirttiği STEM disiplinlerinin ayrık olarak öğretilmesinden (silo), disiplinler üstü yaklaşıma kadar 6 model tanımlanmıştır. Sanatın da STEM disiplinleri içerisine entegre edilmesiyle tam bütünleşik STEM’in gerçekleştirileceği savunulmuştur.
Şekil 2.2. STEM eğitimi yaklaşımları
Not: Şekil örneği “Barakos, L., Lujan, V., & Strang, C. (2012). Science, Technology, Engineering, Mathematics (STEM): Catalyzing Change Amid the Confusion. Center on Instruction” künyeli çalışmadan
alınmıştır.