İbrahim Evren ÖZER, Sedef CANBAZOĞLU BİLİC

Mühendislik Tasarım Temelli Algodoo Etkinliklerinin Öğrencilerin Tasarım Becerilerine ve Akademik Başarılarına Etkisi

Bu araştırmada, 6. sınıf “Kuvvet ve Hareket” ünitesinde gerçekleştirilen mühendislik tasarım temelli Algodoo etkinliklerinin, öğrencilerin tasarım becerilerine, akademik başarılarına ve öğrenmelerinin kalıcılığına etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Ön test son test deney-kontrol gruplu yarı deneysel desenin kullanıldığı çalışma, İstanbul ilinde orta sosyo-ekonomik düzeye sahip öğrencilerin öğrenim gördüğü bir devlet ortaokulunda 50 öğrenci (25 öğrenci kontrol grubu, 25 öğrenci deney grubu) ile gerçekleştirilmiştir. Araştırmanın deney grubunda dersler araştırmacı tarafından geliştirilen mühendislik tasarım temelli Algodoo etkinlikleri çerçevesinde işlenirken, kontrol grubunda fen bilimleri ders kitabı takip edilerek öğretim programının öngördüğü şekilde işlenmiştir. Kuvvet ve hareket akademik başarı testi, çalışma yaprakları, video kayıtları ve araştırmacı notları araştırmanın veri toplama araçlarını oluşturmaktadır. Elde edilen verilerin analizinde parametrik testlerden yararlanılmıştır. Deney grubundaki öğrencilerin tasarım becerilerindeki değişimi değerlendirmek amacıyla da “Mühendislik Tasarım Sürecini Değerlendirme Dereceli Puanlama Anahtarı” kullanılmıştır. Araştırma sonucunda “Kuvvet ve Hareket” ünitesinde gerçekleştirilen mühendislik tasarım temelli Algodoo etkinliklerinin, öğrencilerin akademik başarılarının artmasına katkı sağladığı tespit edilmiştir. Ayrıca araştırmada mühendislik tasarım temelli etkinliklerin öğrencilerin mühendislik tasarım süreci basamaklarından; “problemin veya ihtiyacın belirlenmesi”, “olası çözümler geliştirme”, “prototipi yapılandırma”, “çözümleri test etme ve değerlendirme” ve “çözümü sunma” aşamalarına ilişkin becerilerinin gelişmesine katkı sağladığı tespit edilmiştir

The Effect of Engineering Design-Based Algodoo Activities on Students’ Design Skills and Academic Achievemen

The aim of this study is to investigate the effect of engineering design-based Algodoo activities used in “Force and Motion” unit at 6th grade on students' design skills, academic achievement, and retention of learning. Designed as a pre-test and post-test quasi-experimental control group design, this research was conducted with 50 students (25 students in control group and 25 students in experimental group) from middle socioeconomic class attending a state middle school in Istanbul. In the experimental group, the lessons were taught according to engineering design-based Algodoo activities developed by the researchers, while in the control group the lessons were taught based on the curriculum following the science textbook. The data collection tools included an achievement test on force and motion, worksheets, video recordings and researcher notes. Independent samples t-test was used in the analysis of the data. Moreover, “Engineering Design Process Evaluation Rubric” was used in order to assess the changes in the design skills of the students in the experimental group. As a result of the research, it was found that engineering design-based Algodoo activities used in the “Force and Motion” unit contributed to the increase in students' academic achievement. In addition, it was understood that students made progress in the “identifying the problem or need”, “developing possible solutions”, “constructing the prototype”, “testing and evaluating solution(s)” and “presenting the solution(s)” stages of the engineering design process.

PDF

___

Adams, J.L. (1996). Bir mühendisin dünyası (15. Basım) (Çev. C. Soydemir). Ankara: TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları.
Akdağ, F. T. ve Güneş, T. (2015). Kuvvet ve hareket ünitesinin bilgisayar destekli öğretiminde Algodoo kullanımı. International Journal of Social Sciences and Education Research, 4(1), 138-149.
Alinak Bozkurt, H. (2018). Mühendislik tasarım temelli fen öğretiminin 7.Sınıf öğrencilerinin fen başarıları, STEM alanlarına yönelik tutumları ve STEM kariyerine yönelik algıları üzerine etkisi. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi, Kafkas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kars.
American Association for the Advancement of Science [AAAS] (1993). Benchmarks for science literacy. New York: Oxford University Press.
Apedoe, X.S., Reynolds, B., Ellefson, M.R., & Schunn, C.D. (2008). Bringing engineering design into high school science classrooms: the heating/cooling unit. Journal of Science Education and Technology, 17(5), 454-465.
Atam, O. ve Tekdal, M. (2010). Fen ve teknoloji dersi ısı-sıcaklık konusunda hazırlanan simülasyon tabanlı bir yazılımın ilköğretim 5. sınıf öğrencilerin akademik başarılarına ve kalıcılığa etkisi. Eğitim ve Teknolojileri Araştırma Dergisi, 1(2), 1-18.
Atman, C., Kilgore, D., & McKenna, A. (2008). Characterizing design learning: A mixed-methods study of engineering designlers’ use of language. Journal of Engineering Education, 97(3), 309-326.
Aydın Günbatar, S. ve Tabar, V. (2019). Türkiye’de gerçekleştirilen STEM araştırmalarının içerik analizi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 16(1), 1054-1083.
Aydoğan, B. (2019). Mühendislik tasarım temelli öğretimin 7.sınıf öğrencilerinin mühendisliğin doğası ve STEM’e yönelik tutumlarına etkisi. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
Bakır, H. ve Çalık, M. (2013). Adaptasyon ve doğal seçilim konusunda geliştirilen rehber materyallerin sekizinci sınıf öğrencilerinin alternatif kavramlarının giderilmesine etkisi. Eğitim ve Bilim, 38(168), 215-229.
Baran, E., Canbazoğlu Bilici, S. ve Mesutoğlu, C. (2015). Fen, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik (FeTeMM) spotu geliştirme etkinliği.AraştırmaTemelli Etkinlik Dergisi, 5(2), 60-69.
Baran, E., Canbazoglu-Bilici, S., Mesutoglu, C., & Ocak, C. (2019). Investigating the impact of an out-of-school STEM education program on students’ attitudes towards STEM and STEM careers. School Science and Mathematics. 119(4), 223-235.
Bender, W. N. (1997). 20 strategies for STEM instruction. Learning Sciences International.
Bergin, D., Khanna, S.K., & Lynch, J. (2007). Infusing design into the G7–12 curriculum: two example cases. International Journal of Engineering Education, 2(1), 43–49.
Bozkurt, E. (2014). Mühendislik tasarım temelli fen eğitiminin fen bilgisi öğretmen adaylarının karar verme becerisi, bilimsel süreç becerileri ve sürece yönelik algılarına etkisi. Yayınlanmamış Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
Bozkurt Altan, E., Yamak, H., ve Kırıkkaya, E.B. (2016). Hizmet öncesi öğretmen eğitiminde FETEMM eğitimi Uygulamaları: Tasarım temelli fen eğitimi. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(2), 212-232.
Brophy, S., Klein, S., Portsmore, M., & Rogers, C. (2008). Advancing engineering education in P-12 classrooms. Journal of Engineering Education, 9(3), 369-387.
Brunsell, E. (2012). The engineering design process. In E. Brunsel (Ed.) Integrating engineering science in your classroom (p.3- 5). Arlington, Virginia: National Science Teacher Association [NSTA] Press. Bunprom, S., Tupsai, J., & Yuenyong, C. (2019). Learning activities to promote the concept of engineering design process for grade 10 students’ ideas about force and motion through predict-observe- explain (POE). Journal of Physics: Conference Series, 1340. 17 Haziran 2020 tarihinde https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1340/1/012081 adresinden indirilmiştir.
Büyüköztürk, Ş. (2018). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı (24. Baskı). Ankara: Pegem Akademi Yayınları.
Da Silva, S. L., da Silva, R. L., Junior, J. T. G., Gonçalves, E., Viana, E. R., & Wyatt, J. B. (2014). Animation with Algodoo: A simple tool for teaching and learning physics. Exatas Online, 5, 28-39.
Dedetürk, A., Saylan Kırmızıgül, A. ve Kaya, H. (2020). “Ses” konusunun STEM etkinlikleri ile öğretimin başarıya etkisi. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 49, 134-161.
Demirci, N. (2003). Öğrencilerin kuvvet ve hareket konularında başarıları ve yanlış anlamaları üzerine bir web tabanlı fizik programın etkilerinin incelenmesi, Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi.
Demircioğlu, G. (2003). Lise II asitler ve bazlar ünitesi ile ilgili rehber materyaller hazırlanması ve uygulanması. Yayınlanmamış Doktora Tezi, KTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
Deveci, Ö. (2010). İlköğretim altıncı sınıf fen ve teknoloji dersi kuvvet ve hareket ünitesinde fen-matematik entegrasyonunun akademik başarı ve kalıcılık üzerine etkisi, Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Adana.
Doppelt, Y., Mehalik, M.M., Schunn, C.D., Silk, E., & Krysinski, D. (2008). Engagement and achievements: a case study of designbased learning in a science context. Journal of Technology Education, 19(2), 22-39.
Dym, C.L., Wood, W.H., & Scott, M.J. (2002). Rank ordering engineering designs: Pairwise comparison charts and borda counts. Research in Engineering Design, 13(4), 236–242.
Ercan, S. (2014). Fen eğitiminde mühendislik uygulamalarının kullanımı: Tasarım temelli fen eğitimi: Yayınlanmamış doktora tezi. Marmara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
Ercan, S. ve Şahin, F. (2015). Fen eğitiminde mühendislik uygulamalarının kullanımı: tasarım temelli fen eğitiminin öğrencilerin akademik başarıları üzerine etkisi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 9(1), 128-164.
Ergün ,A. ve Balçın, M.D. (2019). Probleme dayalı FeTeMM uygulamalarının akademik başarıya etkisi. Sınırsız Eğitim ve Araştırma Dergisi, 4(1), 40-63.
Eryılmaz, A. ve Tatlı, A. (2000). ODTÜ Öğrencilerinin mekanik konusundaki kavram yanılgıları. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(18), 93-98.
Gülhan, F. ve Şahin, F. (2016). Fen-teknoloji-mühendislik-matematik entegrasyonunun (STEM) 5. sınıf öğrencilerinin kavramsal anlamalarına ve mesleklerle ilgili görüşlerine etkisi. Ö. Demirel, & S. Dinçer (Ed.), Eğitim bilimlerinde yenilikler ve nitelik arayışı içinde (s.283-302). Ankara: Pegem Akademi.
Hırça, N. ve Bayrak, N. (2013). Sanal fizik laboratuarı ile üstün yeteneklilerin eğitimi: Kaldırma kuvveti konusu. Journal for the Education of Gifted Young Scientists, 1(1), 16-20.
Hynes, M., Portsmore, M., Dare, E., Milto, E., Rogers, C., Hammer, D., & Carberry, A. (2011). Infusing engineering design into high school STEM courses. [Çevrimiçi: https://digitalcommons.usu.edu/ncete_publications/165] Erişim tarihi: 19.11.2019. Koehler, C., Faraclas, E., Sanchez, S., Latif, S.K., & Kazerounian, K. (2005). Engineering frameworks for high school setting: Guidelines for technical literacy for high school students. ASEE Conference & Exposition.
Kurt, Ş. ve Akdeniz, A. R. (2002). Fizik öğretiminde enerji konusunda geliştirilen çalışma yapraklarının uygulanması, ODTÜ Eğitim Fakültesi V. Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi, 16-18 Eylül, Ankara.
Martı́n-Páez, T., Aguilera, D., Perales-Palacios, F. J., & Vı́lchez-González, J. M. (2019). What are we talking about when we talk about STEM education? A review of literature. Science Education, 103(4), 799-822.
Marulcu, İ. (2010). Investigating the impact of a lego-based, engineering-oriented curriculum compared to an inquiry-based curriculum on fifth graders’ content learning of simple machines. Unpublished doctoral dissertation, Lynch School of Education, Boston College.
Massachusetts Department of Elementary and Secondary Education [MDESE] (2016). Massachusetts science and technology/engineering curriculum framework. Massachusetts Department of Elementary and Secondary Education. [Çevrimiçi: http://www.doe.mass.edu/frameworks/scitech/2016-04.pdf] Erişim tarihi: 19.11.2019.
MEB (2013). İlköğretim kurumları (İlkokul ve ortaokullar) Fen Bilimleri Dersi (3, 4, 5, 6, 7 ve 8. Sınıflar) öğretim programı. Ankara: Milli Eğitim Bakanlığı
MEB (2017). Fen bilimleri dersi öğretim programı (İlkokul ve ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. Sınıflar). Ankara: Milli Eğitim Bakanlığı
MEB (2018). Fen bilimleri dersi öğretim programı (İlkokul ve ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. Sınıflar). [Çevrimiçi: http://mufredat.meb.gov.tr/ProgramDetay.aspx?PID=325] Erişim tarihi: 19.11.2019.
Mentzer, N. (2011). High school engineering and technology education integration through design challenges. Journal of STEM Teacher Education, 48(2), 103-136.
Morgan, J.R., Moon, A.M., ve Barroso L.R. (2013) . Engineering better projects. In Capraro, R.M. Capraro, M.M. ve Morgan, J., (Eds.), STEM Project-Based Learning: An Integrated Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Approach (p.29–37). Boston: Sense.
National Academy of Engineering [NAE], & National Research Council [NRC] (2009). Engineering in K-12 education understanding the status and improving the prospects. Katehi, L., Pearson, G. & Feder (Ed), M.Washington, DC: National Academies Press.
National Aeronautics and Space Administration [NASA] (2015). Let it glide: Engineering design challenge facilition guide. [Çevrimiçi: https://www.nasa.gov/glenn-edcs-let-it-glide] Erişim tarihi: 19.11.2019.
National Research Council [NRC] (2011). Successful K-12 STEM education: Identifying effective approaches in science, technology, engineering, and mathematics. Washington, DC: National Academy Press.
National Research Council [NRC] (2012). A Framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington DC: The National Academic Press.
NGSS Lead States (2013). Next generation science standards: For states, by states. National Academies Press; Washington, DC.
Nuhoğlu, H. (2008). İlköğretim öğrencilerinin hareket ve kuvvet hakkındaki bilgilerinin değerlendirilmesi. İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 9(6), 123-140.
Özer, İ.E., Canbazoğlu Bilici, S. ve Karahan, E. (2015). Fen bilimleri dersinde Algodoo kullanımına yönelik öğrenci görüşleri, Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(1), 28-40.
Petroski, H. (1996). Invention by design: How engineers get from thought to thing. Cambridge, MA: Harvard University Press.
Tal, T., Krajcik, J.S., & Blumenfeld, P.C. (2006). An observational methodology for studying group design activity. Research in Engineering Design, 2(4), 722-745.
Tozlu, İ., Gülseven, E. ve Tüysüz, M. (2019). FeTEMM eğitimine yönelik etkinlik uygulaması: Kuvvet ve enerji örneği. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 16(1),869-896.
Uzel, L. (2019). 6. Sınıf madde ve ısı ünitesinde gerçekleştirilen mühendislik tasarım temelli uygulamaların öğrencilerin problem çözme ve tasarım becerilerine etkisinin değerlendirilmesi. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi, Aksaray Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray.
Wagner, T. (2008). Rigor redefined. Educational Leadership, 66(2), 20-24.
Wendell, K.B. (2008). The theoretical and empirical basis for design-based science instruction for children. Unpublished Qualifying Paper, Tufts University.
Wendell, K.B., Connolly, K.G., Wright, C.G., Jarvin, L., Rogers, C., Barnett, M., & Marulcu, I. (2010). Incorporating engineering design into elementary school science curricula. American Society for Engineering Education Annual Conference & Exposition, Louisville, KY.
Wulf, W. (1999). The image of engineering. Issues in Science and Technology, 15(2). [Çevrimiçi: https://issues.org/wulf-2/] Erişim tarihi: 19.11.2019.
Yağbasan, R. ve Gülçiçek, Ç. (2003). Fen öğretiminde kavram yanılgılarının karakteristiklerinin tanımlanması. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 1(13), 102 – 120.
Yamak, H., Bulut, N. ve Dündar, S. (2014). 5. sınıf öğrencilerinin bilimsel süreç becerileri ile fene karşı tutumlarına FeTEMM etkinliklerinin etkisi. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(2), 249-265.
Yasak, M. T. (2017). Tasarım temelli fen eğitiminde, fen, teknoloji, mühendislik ve matematik uygulamaları: Basınç Konusu Örneği. Yüksek Lisans Tezi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Cumhuriyet Üniversitesi, Sivas, Türkiye.
Yıldız, A. ve Büyükkasap, E. (2006). Fizik öğrencilerinin kuvvet ve hareket konusundaki kavram yanılgıları ve öğretim elemanlarının bu konudaki tahminleri. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 30, 268-277.
Yin, R.K. (2011). Qualitative research from start to finish, The Guilford, New York.