STEM temelli matematiksel modelleme etkinliklerinin öğrencilerin matematik başarısı ve problem çözme tutumuna etkileri

Abstract

Bu çalışmanın amacı, STEM (Fen, Teknoloji, Matematik ve Mühendislik) yaklaşımına dayalı matematiksel modelleme etkinliklerinin öğrencilerin matematik başarılarına ve problem çözme tutumlarına olan etkisini ve STEM hakkında katılımcı görüşlerini belirlemektir. Araştırma hem nicel verilerin hem de nitel verilerin analiz edildiği karma yöntemli, nitel verilerin nicel verilerden sonra analiz edildiği açıklayıcı sıralı desenli bir çalışmadır. Araştırmanın örneklemini İstanbul İli, Başakşehir İlçesi’nde bulunan bir ortaokulda 2023 – 2024 eğitim ve öğretim yılının birinci döneminde yedinci sınıflarda bulunan öğrenciler oluşturmaktadır. Yedinci sınıf şubelerinden ikisi kolay ulaşılabilir örnekleme yöntemiyle belirlenerek, bu iki şubeden biri deney grubu diğeri ise kontrol grubu olarak uygulamaya dâhil olmuştur. Deney grubu ve kontrol grubuna araştırmacı tarafından geliştirilen, KR-21 güvenirlik katsayısı 0,73 olan oran orantı başarı testi ve Çanakçı (2008) tarafından geliştirilen Cronbach alpha güvenirlik katsayısı 0,89 olan matematik problemi çözme tutum ölçeği ön test olarak uygulanmıştır. Sonrasında kontrol grubundan farklı olarak deney grubuna STEM yaklaşıma dayalı matematiksel modelleme etkinleri uygulanmıştır. Daha sonra deney ve kontrol gruplarına öğrencilerin oran orantı konusunda matematik başarılarını ve problem çözme tutumlarını ölçen son testler yapılmıştır. Elde edilen nicel veriler bir istatistiksel paket programla analiz edilirken, katılımcı görüşleri ise içerik analizi yöntemine tabi tutulmuştur. Çalışmadan elde edilen bulgulara göre STEM yaklaşımına dayalı matematiksel modelleme etkinliklerinin oran orantı konusundaki akademik başarıyı olumlu yönde etkilediği, öğrencilerin matematik problemi çözme tutumları üzerinde anlamlı bir etkisinin olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Bu sonuç, uygulamanın etkisinin daha belirgin olabilmesi için etkinlik sayısının arttırılması gerektiğini göstermektedir. Bu etkinliklerin daha uzun bir süreye yayılması, tutum değişikliklerini teşvik edebilir. Özellikle bu etkinliklerin süreklilik kazanması, öğrencilerin problem çözme becerilerini geliştirerek, tutumlarındaki olumlu değişimleri destekleyebilir. Elde edilen nitel bulgulara göre ise öğrencilerin etkinlikleri günlük hayatla ilişkili, grup çalışması yapma için uygun, ilgi çekici, eğlenceli ve yararlı buldukları görülmüştür.

The aim of this study is to determine the effects of mathematical modeling activities based on STEM (Science, Technology, Mathematics and Engineering) approach on students' mathematical achievement and problem-solving attitudes and the participants' opinions about STEM. The research is a mixed-method study that employs an explanatory sequential design, where qualitative data are analyzed after quantitative data. The sample of the study consists of seventh-grade students in the first semester of the 2023-2024 academic year at a secondary school located in Başakşehir District of Istanbul Province. Two of the seventh-grade classes were determined using the convenience sampling method, and one of these two classes was included in the application as the experimental group and the other as the control group. The ratio-proportion achievement test with a reliability coefficient of 0.73 developed by the researcher and the mathematics problem solving attitude scale with a reliability coefficient of 0.89 developed by Çanakçı (2008) were applied to the experimental group and the control group as a pre-test. Then, mathematical modeling activities based on the STEM approach were applied to the experimental group, unlike the control group. Afterwards, post-tests were administered to the experimental and control groups to measure students’ mathematical achievements and problem-solving attitudes on ratio and proportion. The quantitative data obtained were analyzed with a statistical package program, while the participants’ opinions were analyzed using to the content analysis method. According to the findings obtained from the study, it was concluded that mathematical modeling activities based on the STEM approach positively affected academic achievement on ratio and proportion, and that they did not have a significant effect on students’ attitudes towards solving mathematical problems. This result shows that the number of activities should be increased in order for the effect of the application to be more apparent. Extending these activities over a longer period of time may encourage attitude changes. In particular, the continuity of these activities may support positive changes in students’ attitudes by improving their problem-solving skills. According to the qualitative findings obtained, it was observed that students found the activities related to daily life, suitable for group work, interesting, fun and useful.