Developing STEM and argumentation activities suitable for scientific reasoning styles for the astronomy course and the effect of the activities on the academic success, reasoning skills and argumentation skills of science teacher candidates

Amaç: Araştırmanın amacı, bilimsel akıl yürütme stillerine göre STEM ve Argümantasyon etkinlikleri geliştirerek, bu etkinlikler ile işlenen Astronomi dersinin 4.sınıf Fen Bilgisi Öğretmen adaylarının akademik başarılarına, akıl yürütme ve argümantasyon becerilerine etkisini ve argüman kurma becerilerindeki gelişim ile STEM ürün ve performanslarını incelemektir. Materyal ve Yöntem: Araştırma 2020-2021 eğitim öğretim yılının güz yarıyılında Ege Bölgesi'nde bulunan bir devlet üniversitesinde astronomi dersi alan 10 Fen Bilgisi Öğretmen adayı ile yürütülmüştür. Araştırmada bütüncül çoklu durum çalışması deseni kullanılmıştır. Araştırmada veri toplama aracı olarak, geliştirilen etkinliklerin öğretmen adaylarının astronomi başarısına etkisini ölçmek amacıyla geliştirilen Astronomi Başarı Testi, bilimsel düşünme becerilerine etkisini ölçmek amacıyla Lawson'nın Mantıksal Düşünme Testi ve argüman kurma becerilerini ölçmek amacıyla Bilimsel Argümantasyon Testi kullanılmıştır. Ölçekler fen bilgisi öğretmen adaylarına Astronomi dersi konularına uygun olarak geliştirilen STEM ve Argümantasyon destekli etkinlikler uygulanmadan önce ve 8 haftalık etkinliklerin uygulanma süreci sonrasında yapılmıştır. Araştırmada elde edilen veriler analiz edilmiş, ders esnasında uygulanan etkinliklere yönelik öğrenci çalışma yaprakları incelenmiştir. Bulgular: Araştırmanın bulgularında Fen Bilgisi Öğretmen adaylarının uygulanan etkinlikler sonrasında akıl yürütme becerilerinde anlamlı bir farklılık oluşmuştur ancak akademik başarı ve argümantasyon becerilerinde anlamlı farklılığa ulaşılamamıştır. Etkinliklerin uygulama sürecinin başından sonuna doğru katılımcıların STEM etkinlik performans ve ürün puanları artış göstermiştir, aynı şekilde katılımcıların Argümantasyon destekli etkinliklerde argüman puanlarında uygulama sürecinin başından sonuna doğru artış görülmüştür. Sonuç: Bilimsel Akıl Yürütme Stillerine uygun olarak geliştirilen STEM ve Argümantasyon etkinliklerinin Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının akıl yürütme becerilerine olumlu yönde etki ettiği ancak akademik başarılarına ve bilimsel argümantasyon becerilerine uygulama öncesine göre anlamlı bir fark ortaya koymadığı görülmektedir, bu çalışma için geliştirilen etkinliklerin uygulama süreci incelendiğinde ise sürecin başından sonuna doğru katılımcıların STEM ürün ve performans puanları ile argüman kurma puanlarında artış görülmüştür.Objective: The aim of the research is to develop STEM and Argumentation activities according to scientific reasoning styles, and to examine the effect of the Astronomy course taught with these activities on the academic achievement, reasoning and argumentation skills of 4th grade Science Teacher candidates, the development in their argumentation skills and STEM products and performances. Material and Methods: The research was carried out with 10 Science Teacher Candidates who took astronomy lessons at a state university in the Aegean Region in the fall semester of the 2020-2021 academic year. A holistic multiple case study design was used in the research. As a data collection tool in the research, the Astronomy Achievement Test, which was developed for the study to measure the effect of the developed activities on the astronomy success of teacher candidates, Lawson's Logical Thinking Test to measure its effect on scientific thinking skills, and the Scientific Argumentation Test to measure their argumentation skills were used. The scales were administered to prospective science teachers before the implementation of the STEM and Argumentation supported activities developed in accordance with the Astronomy course subjects and after the implementation of the 8-week activities. The data obtained in the research were analyzed and the student worksheets for the activities applied during the lesson were examined. Results: In the findings of the study, there was a significant difference in the reasoning skills of the pre-service science teachers after the applied activities, but no significant difference was reached in the academic achievement and argumentation skills. From the beginning to the end of the implementation process of the activities, the STEM performance and product scores of the participants in STEM supported activities increased, likewise, the argument points of the participants increased from the beginning to the end of the implementation process of the activities in the Argumentation supported activities. Conclusion: It is seen that STEM and Argumentation activities developed in accordance with Scientific Reasoning Styles have a positive effect on the reasoning skills of the Science Teacher Candidates, but they do not reveal a significant difference in their academic achievement and scientific argumentation skills compared to the pre-application. Towards the end, the participants' STEM product and performance scores and argumentation scores increased.İÇİNDEKİLER KABUL VE ONAY .............................................................................................................i TEŞEKKÜR ........................................................................................................................ii İÇİNDEKİLER...................................................................................................................iii SİMGELER VE KISALTMALAR....................................................................................vi ŞEKİLLER DİZİNİ...........................................................................................................vii RESİMLER DİZİNİ.........................................................................................................viii TABLOLAR DİZİNİ...........................................................................................................x ÖZET.................................................................................................................................xii ABSTRACT .....................................................................................................................xiv 1. GİRİŞ...............................................................................................................................1 1.1. Problem Durumu ..........................................................................................................1 1.2. Araştırmanın Amacı .....................................................................................................5 1.3. Problem Cümlesi ..........................................................................................................5 1.3.1. Alt Problemler ...........................................................................................................5 1.4. Araştırmanın Sınırlılıkları ............................................................................................6 1.5. Araştırmanın Varsayımları ...........................................................................................6 1.6. Kavramsal Çerçeve.......................................................................................................6 2. KAYNAK ÖZETLERİ..................................................................................................26 2.1. Astronomi ile İlgili Kaynak Özetleri..........................................................................26 2.2. Argümantasyon ile İlgili Kaynak Özetleri..................................................................27 2.3. STEM ile İlgili Kaynak Özetleri ................................................................................28 2.4. Akıl Yürütme ile İlgili Kaynak Özetleri.....................................................................29 3. MATERYAL VE YÖNTEM.........................................................................................3