Geçmişten Sesler: STEM'in Geleceği için Mesajlar adlı makalede, yazarı Todd Kelley (2012) teknoloji eğitimi, mühendislik eğitimi ve mevcut STEM eğitim hareketinin geçmişlerinin son derece benzer olduğunu söylemiştir. Kelley (2012) eğitime mevcut STEM konu entegrasyonu yaklaşımının nasıl oluştuğunun geçmişini gösteren bir yapı çizmektedir. Bu yapılardan biri de tasarım temelli eğitimdir.
Kelley (2012), tasarım temelli eğitimin mevcut entegre STEM hareketine yol açan yapılardan biri olduğunu savunmaktadır. Tasarım temelli eğitim, çocukların geniş çapta gerçek yaşam durumlarında uygulamalı yaklaşımlar kullanarak eğitilmesi gerektiğine inanan, 1800'lerin başlarındaki Heinrich Pestalozzi'nin çalışmalarına dayanmaktadır (Kelley, 2012). 1800'lerin daha sonraki kısmında ise modern ana okulunun babası olan Fredrick Froebel (Kelley, 2012) de Pestalozzi'nin çalışmalarını ilerletmiştir. Adelman (2000), Pestalozzi'nin Froebel'in ilk düşünce ve uygulamalarını çok büyük çapta etkilediğini iddia etmektedir. Froebel, çocuklara simetri ve güzelliği öğretmek amacıyla tasarlanmış kutulu blok setlerinden çocuk oyuncakları oluşturmuştur (Coleman, 2008). Frank Lloyd Wright, Froebel'in bloklarıyla oynamış ve bunları geliştirici olarak anımsamıştır. Wight, Froebel bloklarının tasarım yeteneklerini geliştirmesinde kritik
öneme sahip olduğuna inanıyordu (Brosterman, 1997; Coleman, 2008). Tasarım temelli eğitim daha sonra 1900'lerin başlarında her ikisi de öğrencilerin kendi projelerini tasarlamaları gerektiğini vurgulamasıyla Frederic Bonser ve Lois Coffey Mossman tarafından da savunulmuş ve desteklenmiştir (Kelley, 2012).
Tasarım temelli öğrenme (TTÖ) STEM'e özgü profesyonel öğretmen gelişimini hizmet içi öğretmenlere online bir ortam aracılığıyla erişilebilir hale getirme sorununa en uygun yaklaşım metodolojiyi sağlamaktadır. Tasarım temelli öğrenme Brown (1992) ve Collins'in (1992) çalışmalarından oluşturulan, yeni geliştirilen, oluşusal bir araştırma metodoloji yaklaşımıdır. TTÖ ilk olarak aşağıdaki üç sebepten dolayı oluşturulmuştur:
(1) Araştırma ve laboratuvar deneylerindeki araştırmanın gerçek öğrenim bağlamı arasındaki bağlantıların yetersiz olması (Brown, 1992, Barab ve Squire, 2004), (2) okullardaki sorunlara yenilikçi çözümler oluşturma ihtiyacı (Sandoval 2014; Sandoval ve Bell, 2004) ve (3) sıklıkla göz ardı edilen köprüleme araştırma ve uygulamaları (Design- Based Research Collective, 2003).
TTÖ'yi önerenler, TTÖ'nin eğitim, araştırma ve uygulamalarına nasıl katkı sağladığına dair çok sayıda uygulamalı argüman öne sürmektedir. İlk olarak TTÖ araştırmayı okul ortamı bağlamına yerleştirerek ve okullardaki sorunlar, öğrenci öğrenimi ve profesyonel öğretmen gelişimi için yenilikçi çözümlere odaklanarak araştırma ve uygulama arasında güçlü bağlantılar sunuyor (Brown, 1992). TTÖ'nin bir başka temel özelliği ise hem araştırmacılar hem de uygulayıcılar için "kullanılabilir" bilgiler sunuyor olmasıdır (Brown, 1992). Yenilikçi öğrenim ortamları tasarımından kazanılan kullanılabilir bilgiler hem öğretim ve öğrenim hakkındaki mevcut bilgilere yeni şeyler eklemekte hem de bu gibi ortamların tasarlandıkları yerlerde nasıl çalıştıklarına dair bilgi sağlamaktadır (Cobb, Confrey, Lehrer, ve Schauble, 2003; Edelson, 2002).
TTÖ'nin gücü, mevcut araştırma (McKenny ve Reeves, 2012), açıklama gücü, ekolojik olarak konumlanmış bağlam, içten tutarlı tecrübe yaklaşımlarını düzeltme ve genişlete konusundaki ve müdahale ve teori arasında bağlantı olup olmadığı veya teori ve tasarım çıktıları hakkında gerçeği yansıtıp yansıtmadığını belirlemekteki esnekliğinden gelmektedir (Edelson, 2002). McKenney ve Reeves (2012), tasarım temelli öğrenmeyi geleneksel metodolojilerden ayıran temel özellikleri inceledikleri çalışmalarında, işlevsel tasarım temelli öğrenmenin teoriyi eyleme geçirme hedefi, ekolojik geçerlilik elde etmek
için müdahalede bulunma ve en önemlisi, geleneksel yöntemlerin aksine, TTÖ katılımcıların hem araştırmacı hem de katılımcı için yararlı bir sürekli etkileşime girmesine izin vererek katılanları işbirlikçi partnerler olarak konumlandırması sağladığı sonuçlarına ulaşmıştır.
2.7. 21. Yüzyıl Becerileri
Öğrencilerin ötesinde, dünyanın kendisi özellikle de ekonomisi açısından son yıllarda muazzam bir değişim geçirmiştir. Tarihte ilk kez bilgi ve iletişim teknolojileri (bilgisayarlar ve cep telefonları gibi) ile ilgili yıllık harcamalar, endüstriyel teknolojilerdeki (montaj hatları gibi) yıllık harcamaları aşmıştır. Trilling ve Fadel (2009) bunu "Endüstriyel Çağ’dan" "Bilgi Çağına" geçiş olarak nitelemektedir (s. 3). Bu değişim sırasında, giderek daha fazla sayıda insani işgücü teknoloji veya otomasyonla emilmekte edilmekte ve böylece insan işçilerinin kendilerini farklılaştırmaları ve eleştirel düşünme veya problem çözme gibi uygulamalı becerilere sahip olma gereksinimlerinde artışa yol açmaktadır. Kay’a (2010) göre, tüm mevcut lise öğrencileri diplomalarını almadan önce dil, matematik ve fen gibi geleneksel konuları tamamen öğrendikleri varsayılsa bile, bugünün işgücü talepleri doğrultusunda "[bu öğrenciler] yine de hazırlıksız olacaktır" (xviii). Bu sorun sadece orta öğretim için geçerli değildir, zira teknik kolejlerden ve üniversitelerden mezun olan öğrenciler bile, iletişim, eleştirel düşünme, problem çözme, iş birliği, çeşitlilik arz eden ekiplerde çalışma, teknoloji uygulama ve proje yönetimi alanlarındaki kilit becerilerden yoksun olarak tanımlanmaktadırlar (Trilling ve Fadel, 2009, s.7).
Berry (2011) gelecekte, öğrencilerin öğrenmesine yönelik ölçütlerin olgusal hatırlama üzerine değil, bilginin bulunabildiği hız ve etkinliğe dayandırılacağını ileri sürmüştür. The Partnership for 21st Century Skills (21. Yüzyıl Becerileri için Ortaklık) günümüz öğrencileri için gereksinim duyulan bilgi ve beceri çıktılarına ilişkin analizlerinde ABD'deki mevcut eğitim çıktıları ve politikaları ile kıyaslandığında yeni dünya ekonomisindeki rollerine yönelik öğrencileri daha iyi hazırlamak için gerekli becerileri ve yeterlikleri temsil ettiğine inandıkları bir çerçeve oluşturmuşlardır, (Kay, 2010).
• Temel konular: dil sanatları, dünya dilleri, sanatlar, matematik, ekonomi, fen, coğrafya, tarih, hükümet ve yurttaşlık
• 21. yüzyıl temaları: küresel farkındalık; finansal, ekonomik, işletme ve girişimcilik okuryazarlığı; yurttaşlık okuryazarlığı; sağlık okuryazarlığı; çevre okuryazarlığı
• Öğrenme ve yenilik becerileri: yaratıcılık ve yenilik, eleştirel düşünme ve problem çözme, iletişim ve işbirliği
• Bilgi, medya ve teknoloji becerileri: bilgi okuryazarlığı, medya okuryazarlığı, bilgi ve iletişim teknolojisi (BİT) okuryazarlığı
• Yaşam ve kariyer becerileri: esneklik ve uyarlanabilirlik, inisiyatif ve kişisel yönlendirme, sosyal ve kültürler arası beceriler, üretkenlik ve hesap verebilirlik, liderlik ve sorumluluk (Kay, 2010)
Kay'ın modelinin alt bölümünde gösterildiği gibi, bu önemli becerilerin desteklenmesi öğrencilerin bu bilgi ve beceri alanlarını elde etmeleri için gerekli olan sistemdir.
Öğrencileri hem yükseköğretim hem de işyeri için hazırlama gerekliliğini karşılamaya yönelik bir çalışma kapsamında müfredat değişiklikleri hâlihazırda yürürlüktedir. Örneğin, birçok eyalet lise diplomalarını alabilmek için öğrencilerin lise matematik ve fen dersini üç yıla kadar tamamlamalarını istemektedir (Editors, 2008). Buna ek olarak, müfredat boyunca öğrencilere dijital kaynaklara daha fazla erişim sağlanarak okullarının veya dersliklerinin sınırları ötesinde bir bilgi ve iletişim dünyasına kapı açılmıştır (Trilling ve Fadel, 2009). Kuenzi’ye (2008) göre, bu değişiklikler doğru yönde atılmış bir adım olmasına rağmen, "ABD öğrencilerinin matematik ve fen başarısı ve STEM derecesi erişim oranı, bilimsel yenilik konusunda dünya lideri olarak görülen bir ulusla uyumsuz görünmektedir". STEM (fen, teknoloji, mühendislik ve matematik) disiplinleri bilimsel ve ekonomik gelişmenin anahtarı olarak kabul edilmektedir.
21. yüzyıl becerileri kazanmak. Gerekli 21. yüzyıl bilgi ve kompleks düşünme
becerileri, ilkokul yıllarında başlayarak eğitimin devamlılığı içinde kazanılmaktadır. Araştırmacılar, tüm öğrencilerdeki yeni temel becerileri (bilişsel, kişisel ve sorun çözme, uzmanca düşünme ve kompleks iletişim gibi personel arası yeterlikler) geliştirmek için
bilişsel süreç uygulamalarının her bir öğrencinin eğitiminde erkenden başlatılıp teşvik edilmesi gerektiği sonucuna varmıştır. Ulusal Araştırma Konseyi raporuna göre öğrenciler eskiden düşünülenin aksine daha kompleks şeyleri çok daha erken yaşta öğrenebilmektedir (Klahr, 2005; Wieman, 2012). Dahası, öğrencilerin yaşamdaki ilgi alanlarını çok küçük yaşta oluşturduğu/belirlediği de görülmüştür (Ray ve Smith, 2010). Eğitimin ilerlemesi ana okulundan önce başlıyor olsa da, bu eğitim kendini kişinin lise ve lise sonrası eğitim döneminde ve çalışma ortamında göstermektedir (Dejarnette, 2012; Klahr, 2005; NRC, 2012).
21. yüzyıl becerileri kazanmanın önündeki engeller. STEM disiplinlerinin
öğrencilerinin öğrenimi üzerinde olumlu etkisi olduğunu gösteren kanıtlara rağmen, STEM eğitiminin çoğu, özellikle fen bilgisi, daha ilk sınıflarda ortadan kaybolmaktadır. Kanunlar İngiliz dil bilgileri ve matematik için K-12'de Yıllık İlerleme raporlarını zorunlu tutmaktadır ancak iş fen bilgilerine geldiğinde on iki yıl boyunca sadece üç kez raporlama yapılmaktadır (Judson, 2013; Lynch, 2011).
Griffith ve Scharmann (2008), NCLB kanunlarının zorunlu tuttuğu İngiliz dil bilgisi ve matematik değerlendirmelerinin öğretim zamanını bu iki alana yönlendirdiğini ancak fen ve sosyal bilgiler öğreniminin azaltıldığı veya ortadan kaldırıldığını belirten 164 ilkokul öğretmeniyle bir anket çalışması yürütmüştür (Marx ve Harris, 2006,).
21. yüzyıl becerileri kazanımını kolaylaştırma. İlkokul öğretmenleri, STEM içerik
alanları yoluyla 21. yüzyıl becerilerini öğretmekten sorumlu ilk resmi eğitimcilerdir. İçeriksel destek olsun ya da olmasın, ilkokul öğretmenleri çok geniş bir konu yelpazesinde eğitim vermesi gereken genel kültürü kapsamlı kişiler olarak eğitilmektedirler. İlkokul öğretmenleri, özellikle öğrenci öğrenimi alanında çalışmaktadır ve öğretmenlerin alan uzmanlığı etkinlik sağlanması için fazlasıyla gereklidir (Day ve Gu, 2007; Ware ve Kitsantas, 2007). Gelecek Nesil Bilim Standartlarına dayalı olarak, öğretilmek üzere hazırlanan fen içerikleri dünya ve uzay bilimleri, doğal ve sosyal bilimlerdir. İlkokul öğretmenlerinden, öğrenci sorularını alanlara ayırması, yanlış anlaşılmaları düzeltmesi ve benzersiz ve çeşitli öğrenci fikirlerine etkin şekilde yanıt verirken bir yandan da öğrencilerin doğal fenomenlere dair kendi anlayışlarını oluşturmasına yardım etmesi beklenmektedir (Nowicki, Sullivan-Watts, Shim, Young ve Pockalny, 2012). Ne yazık ki çoğu ilkokul öğretmeni kuvvetler, enerji ve topraklama sistemleri gibi en basit STEM konularını öğretirken bile kendi yeteneklerinden şüphe
duymakta (Hudson, McMahon ve Overstreet, 2002; Milner, Sondergeld, Demir, Johnson ve Czerniak, 2012; Ramey-Gassert, Shroyer ve Staver, 1996; Smolleck ve Yoder, 2008).
Öğretmen sorumluluğu ve STEM öğrenimi. Öğretimi minimuma indiren eğitim
ortamlarında fen ve mühendislik konuları öğretmek zordur. Bu durumlarda konuların anlaşılması daha da zorlaşmaktadır ve öğretmenin STEM'e bağlı olmasını gerektirmektedir. Öğretmenin kendini adaması öğretimin farklı yönlerine içten bir bağlılık şeklinde olmalıdır. Öğretmenin kendini adaması konusundaki ölçümler, bağlılığı bir okul kuruluşuna bağlılık, mesleğe bağlılık ve üretimin kişisel yönlerine bağlılık şeklinde ayırmıştır (Coladarci, 1992; Day ve Gu, 2007; Ware ve Kitsantas, 2011). Öğretmenin bağlılığı ne kadar yüksekse, öğrencinin ilgi ve öğrenimi de o derece yüksektir (Collie, Shapke ve Perry, 2011).
Day, Elliott ve Kington (2005) Avustralya ve İngiltere’deki tecrübeli sınıf öğretmenlerini incelemiştir ve öğretmenlerin bağlılığı tanımladığına inandığı dört temel faktör bulmuşlardır:
(1). Sosyal bağlamdan bağımsız olarak uygulamayı bildiren açık ve dayanıklı bir değer ve ideoloji dizisi.
(2). Standartlar konusunda açık bir anlayış: (sırf işini yapıp para kazanmak için yapılan) öğretim konusunda minimalist bir yaklaşımın aktif olarak reddedilmesi.
(3). Uygulamanın yer aldığı bağlamda tecrübelerini yansıtmak için sürekli istekli ve uyum sağlayabilir olmak.
(4). Entelektüel ve duygusal ilgi (Day, Elliot ve Kington, 2005, s. 573).
Öğretmenlerin bağlılık karakteristikleri, STEM disiplinlerinde öğrencilerine eğitim verme yeteneğine ilişkin arttırılmış algı, öğrencilerin büyüme ve STEM içerikleri ile 21. yüzyıl becerilerini öğrenme ihtimaline ışık tutmaktadır.