An Examination of The Effects of Science, Technology, Engineering, Mathematics (STEM) Applications and Mastery Learning Integrated into The 7th Grade Science Course

Bu araştırmanın amacı, ortaokul 7. sınıf fen bilimleri dersine entegre edilmiş STEM uygulamaları ve tam öğrenmenin ortaokul öğrencilerinin akademik başarılarına, sorgulayıcı öğrenme becerileri algılarına, motivasyonlarına, STEMze karşı tutumlarına ve bilginin kalıcılığına olan etkisini tespit etmektir. Araştırmada karma araştırma yöntemi desenlerinde yakınsayan paralel desen kullanılmıştır. Pilot, oryantasyon ve asıl uygulama olmak üzere üç basamakta gerçekleştirilen bu araştırmanın çalışma grubunu 2015-2016 eğitim-öğretim yılında Muş İl Milli Eğitim Müdürlüğüne bağlı bir ortaokulda öğrenim görmekte olan yedinci sınıf öğrencileri oluşturmuştur. Bu okulda bulunan yedinci sınıf öğrencilerine Akademik Başarı Testi I (ABT I) ve Akademik Başarı Testi II (ABT II) başarı testleri, Fene Yönelik Sorgulayıcı Öğrenme Becerileri Algı Ölçeği (FYSÖBAÖ), Fene Yönelik Motivasyon Ölçeği (FYMÖ) ve STEM Tutum Ölçeği (STÖ) uygulanmıştır. Yapılan testler ve ölçeklerden elde edilen ön test puan sonucuna göre üç sınıf arasında anlamlı bir fark olmadığı tespit edilmiştir. Eş olasılıklı atama yoluyla bu şubelerden ikisi deney, birisi kontrol grubu olarak belirlenmiştir. Uygulama 8 haftalık bir süreçte gerçekleştirilmiştir. Çalışma sürecinde deney ve kontrol grubu öğrencilerine uygulama sonrasında ABT I ve ABT II başarı testleri ile FYSÖBAÖ, FYMÖ ve STÖ ölçekleri ile araştırmacı tarafından geliştirilen yarı yapılandırılmış görüşme formu, STEM uygulamalarına uygun hazırlanmış kılavuzlar, STEM disiplinlerine yönelik soru formu kullanılmıştır. Araştırmada elde edilen nicel verilerin analizinde SPSS paket programından yararlanılmıştır. Nitel verilerin analizinde ise betimsel ve içerik analizinden yararlanılmıştır. Nicel verilerin normal dağılım gösterip göstermediğine Shapiro Wilk Testi ile bakılmıştır. Shapiro Wilk Testi sonucuna bağlı olarak da araştırmada parametrik testler kullanılmıştır. Araştırmada grupların ABT I, ABT II, FYSÖBAÖ ve Kalıcılık testi ile STÖ son test puanları arasındaki ilişkiyi belirlemek için Tek yönlü varyans analizi (ANOVA) uygulanmıştır. Ancak bazı verilerin homojen olmasına rağmen bazı testlerde gruplara ait varyansların homojen olmaması nedeniyle FYMÖ ölçeği için Welch testi kullanılmıştır. Grupların ön test ve son test puanları arasındaki ilişkiyi ve kontrol grubunun ön test ve son test puanları arasındaki ilişkiyi analiz etmek için ise bağımlı gruplar için t-testi yapılmıştır. Araştırma sonucunda, STEM uygulamaları, STEM uygulamaları ve tam öğrenmenin uygulandığı birinci ve ikinci deney grubu öğrencilerinin, mevcut programa göre derse devam eden kontrol grubundaki öğrencilere göre ABT I, ABT II ve Kalıcılık testi puanlarının daha yüksek çıktığı ve aradaki farkın anlamlı olduğu tespit edilmiştir. Bunun yanında STÖ ve FYSÖBAÖ son test puanları arasında birinci ve ikinci deney grubu ile kontrol grubu arasında anlamlı farklılığın olmadığı bulunmuştur. Ayrıca ikinci deney ve kontrol grubu FYMÖ son test puanları arasında ikinci deney grubu ile kontrol grubu arasında ikinci deney grubu lehine anlamlı bir farkın olduğu görülmüştür. Araştırmanın nitel verilerinden elde edilen verilerin analizleri sonucunda, uygulama öncesine göre öğrencilerin mühendisliğe karşı görüşlerinde olumlu değişikliklerin olduğu, uygulama sonrasında öğrencilerin mühendislik mesleğini düşündüğü görülmektedir. Aynı şekilde uygulama sonrasında mühendisliğin sadece erkeklere özgü bir meslek olmadığına yönelik hem erkek hem de kız öğrencilerin görüşlerinde değişiklikler meydana gelmiştir. Yine öğrencilerin STEM disiplinlerine yönelik soru formundan elde edilen bulgular doğrultusunda ise öğrencilerin fen, teknoloji ve matematiğin günlük yaşamında kullanımına ve bu disiplinlerin önemi konusunda öğrencilerin görüşlerinde uygulama öncesine göre bir farkındalık olduğu görülmüştür. Öğrencilerle yapılan odak grup görüşmelerinden elde edilen verilerin analizleri sonucunda, STEM uygulamlarının öğrencilerde anlamlı öğrenmeyi sağladığı tespit edilmiştir. Yine uygulamaların öğrencilerin 21 yüzyıl becerilerini de geliştirdiği anlaşılmıştır. Bunun yanında uygulamaların grup çalışmalarına katkı sağladığı gibi öğrencilerin mühendislik ve mühendisliğin cinsiyete bağlı olmadığı konusunda hem erkek hem de kız öğrencilerin görüşlerinde olumlu değişiklikler meydana gelmiştir. Öğretmen ile yapılan görüşmelerden elde edilen verilerin analizleri sonucunda, öğretmenlerin STEM uygulamaları konusunda yeterli bilgi ve donanıma sahip olmadığı görülmüştür. Ayrıca STEM uygulamalarının ilköğretim kademesinden itibaren zorunlu hale getirilmesinin önemli olduğu üzerinde durulmuştur. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda STEM uygulamaları üzerine önerilerde bulunulmuştur.The purpose of this study is to determine the effects of STEM applications and mastery learning integrated into the secondary school 7th grade science course on academic achievements, inquiry learning skills perceptions, motivations, their attitude towards STEM applications and permanence of information of the secondary school students. In the study, a convergent parallel design is used for the mixed study method design. The study group of this study, which has been carried out in three stages, i.e. pilot, orientation and implementation, is composed of the seventh grade students attending a secondary school affiliated to Mus Provincial Directorate of National Education in the 2015-2016 school year. Academic Achievement Test I (AAT I) and Academic Achievement Test II (AAT II) achievement tests, Scale of Inquiry Learning Skills Perception towards Science (SOILSPTS), Motivation Scale towards Science (MSTS) and STEM Attitude Scale (SAS) were administrated to the seventh grade students at this school. Based on the preliminary test score result obtained from the tests and scales, no significant difference was found among the three grades involved. By means of the assignment of equal probability, two of these grades were designated as the experimental group and one as the control group. Treatment was carried out over a period of 8 weeks. During the study, AAT I and AAT II achievements tests along with SOILSPTS, MSTS and SAS scales were administered to the students in the study and control groups, and a semi-structured interview form developed by the researcher, guides prepared for STEM applications and a questionnaire towards STEM disciplines were used after the implementation. SPSS package program was utilized to analyze the quantitative data obtained from the study. Descriptive and content analysis were used to analyze the qualitative data. Whether the quantitative data has a normal distribution was assessed by Shapiro-Wilk Test. Depending on the result from the Shapiro Wilk Test, parametric tests were used in the study. One-way variance analysis (ANOVA) was applied to determine the relationship among the AAT I, AAT II, SOILSPTS, Persistence test and SAS post-test scores of the groups. However, Welch test was used for MSTS scale since variances for the groups in some tests were not homogenous, some data was homogenous tough. "T-test for dependent groups" was performed to analyze the relationship between the pre-test and post-test scores of the groups and the relationship between the pre-test and post-test scores of the control group. As a result of the study, it was found that the students in the first and second experimental groups to whom STEM applications and complete learning were applied achieved higher AAT I, AAT II and retention test scores compared to the students in the control group who continued to be taught the existing curriculum and that the difference between them was significant. In addition, it was seen that there was not a significant difference between the first and second experimental group and the control group in terms of the SAS and SOILSPTS post-test scores. Furthermore, between the MSTS post-test scores of the the second experimental and control group, it was observed that there was a significant difference between the second experimental group and the control group, in favor of the second experimental group. As a result of the analysis of the qualitative data obtained from the study, it was observed that the studentsz views on engineering changed positively in comparison with the pre-treatment period and that the students consider engineering as a profession in the post-treatment period. Similarly, after the treatment, the views of both the male and female students with regard to the fact that engineering is not an exclusively male profession have changed. Also, in accordance with the findings obtained from the questionnaire about STEM disciplines, it was seen that studentsz awareness about the use of science, technology and mathematics in everyday life and about the importance of these disciplines in comparison with the pre-treatment period has risen. As a result of the analyses of the data obtained from the focus group interviews with the students, it was established that STEM applications ensured meaningful learning for the students. Also, it was understood that the applications developed the 21st century skill of the students. In addition, the applications contributed to group works as well as positive changes occurred in the views of both the male and female students on engineering and on the fact that engineering is not a gender-dependent occupation. As a result of the analyses of the data obtained from the interviews with the teachers, it was observed that the teachers did not possess sufficient knowledge and qualifications for STEM applications. Furthermore, it is emphasized that it is important to make STEM education compulsory beginning from the primary education stage. In accordance with the results obtained, suggestions about STEM applications are made