Kaan KAYIKÇIOĞLU, Bilişim Teknolojileri Öğretmeni
Dr. İpek SARALAR-ARAS, Milli Eğitim Uzmanı
Özet
Edusimsteam projesi, bilgi ve iletişim teknolojilerinin yenilikçi öğrenme ortamlarında kullanılabilmesini, gelişen ve değişen uygulamaların çok-disiplinli alanlara aktarılabilmesini ve gerçek hayat problemlerine dayalı senaryoların çevrimiçi ortamda tüm eğitim paydaşlarına ulaştırılabilmesini amaçlamaktadır. Edusimsteam bir alt amacı olarak görülebilecek şekilde, STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics) eğitiminde mühendislik disiplinini kullanarak öğrencilerin etkileşimli, sanal bir ortamda öğrenmelerini destekleyen uluslararası bir projedir. Projede algoritmik düşünme becerilerinin geliştirilmesi için Simulearn adlı bir simülasyon platformunda STEAM senaryoları uygulanabilir. Simulearn, mühendislik, teknoloji ve bilim gibi disiplinlerdeki öğrencilerin becerilerini geliştirmek için tasarlanmış bir simülasyon platformudur. SimuLearn, öğrencilere gerçek hayatta karşılaşacakları sorunları sanal bir ortamda çözme fırsatı verir. Ayrıca, öğrencilerin proje tabanlı öğrenme, problem çözme, analitik düşünme, takım çalışması ve iletişim becerilerini geliştirmelerine yardımcı olur. Simulearn platformunda mühendislik disiplininin kullanımı, öğrencilerin pratik uygulama becerilerini geliştirmelerine yardımcı olur. Örneğin, bir öğrenci mekanik mühendisliği konusunda çalışıyorsa, Simulearn platformunda bir sanal mekanik parça veya makine tasarlayabilir ve bu tasarımı sanal bir ortamda test edebilir. Bu sayede, öğrenciler gerçek dünya problemleriyle karşılaştıklarında pratik uygulama becerilerini kullanarak daha etkili bir şekilde çözebilirler. Simulearn platformunun STEM eğitiminde kullanımı, öğrencilerin gelecekteki kariyerleri için hazırlanmalarına yardımcı olur. Mühendislik, teknoloji ve bilim gibi disiplinlerde çalışanlar, pratik becerileri olan ve bu becerileri gerçek dünya problemlerine uygulayabilen kişilerdir. Simulearn platformu, öğrencilere bu becerileri geliştirmeleri için gereken fırsatları sunar.
Giriş
STEM, “Science, Technology, Engineering, and Mathematics” kelimelerinin kısaltmasıdır. Bu alanda birçok yazı, makale, kitap ve diğer akademik çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmanın amacı, STEM eğitimi kapsamındaki Mühendislik disiplini hakkında kavramsal bilgilerin sağlanması ve kısaca tanıtılmasıdır. Mühendislik, doğal fenomenleri anlamak, tasarlamak, inşa etmek ve optimize etmek için bilimsel ve matematiksel ilkeleri kullanır. Mühendislik, özellikle teknoloji, imalat, ulaşım, enerji ve inşaat gibi birçok sektörde hayati bir rol oynamaktadır. Mühendislik disiplini, genellikle alt disiplinlerle de bölünmüştür. Örneğin, elektrik, makine, kimya, inşaat ve yazılım mühendisliği gibi alanlar mevcuttur. Mühendislik, yaratıcı düşünme ve problem çözme becerilerini geliştirir. Bu disiplin aynı zamanda, teknik bilgi, matematik ve bilimsel kavramlar hakkında derinlemesine bir anlayış sağlayarak öğrencileri gelecekteki kariyerleri için hazırlar. Mühendislik eğitimi, pratik deneyimlerin yanı sıra, öğrencilere yaratıcı düşünme ve analitik beceriler kazandırmak için tasarlanmıştır. Sonuç olarak, STEM eğitimi içerisindeki Mühendislik disiplini, fenomenlerin anlaşılması, tasarlanması, inşa edilmesi ve optimize edilmesinde bilimsel ve matematiksel ilkelerin kullanıldığı hayati bir alandır. Bu disiplin, yaratıcı düşünme ve problem çözme becerilerinin yanı sıra, öğrencilerin teknik bilgi, matematik ve bilimsel kavramlar hakkında derinlemesine bir anlayış kazanmasına yardımcı olur. Bu çalışma, STEM eğitiminde Mühendislik disiplininin kavramsal bilgilerinin sağlanması, eğitimde Simulasyon ortamlarının faydaları ve okuyuculara kısaca tanıtılması amacıyla hazırlanmıştır.
STEM Eğitiminin Önemi
STEAM, farklı disiplinlerin ayrı ayrı olarak değil; birlikte, kişinin günlük yaşantısında yer alan problemleri çözebilmesi için verilen bir eğitim biçimidir (Akaygün vd., 2020). İngilizce dilinde Science, Tecnology, Engineering, Arts ve Mathematics kelimelerinin baş harflerinden oluşmaktadır (Polat ve Bardak, 2019). Bu kelimelerin Türkçe karşılığı; Bilim (Fen), Teknoloji, Mühendislik, Sanat ve Matematik disiplinlerdir. STEM eğitiminde mühendislik önemli bir yer kaplamaktadır. Mühendislik; problemlerin çözümü için bilimsel bilgi ve becerilerin kullanımı anlamına gelmektedir (Ankara Üniversitesi, (b.t.)). Mühendislik kendi içerisinde; sürdürülebilirlik, biyoteknoloji, tarım, inşaat, nükleer, uzay, çevre gibi birçok farklı kategoriye ayrılmıştır (Arnold, 2020). Ülkelerin, hızla gelişen dünya ülkeleri arasında yer edinebilmesi ve geri kalmaması için yenilikçi, problemleri hızla çözen ve teknoloji üreten vatandaşlara ihtiyaçları vardır (Akgündüz, 2019). Bu anlamda STEAM eğitimi özellikle içerisinde bulundurduğu Mühendislik disiplini ile.önemli bir rol oynamaktadır. Amerika ve Avrupa’daki birçok ülkede STEM ve STEAM eğitimine ve Mühendislik uygulamalarına okul ve sınıf ortamlarında daha fazla yer verilmesi ile ilgili konular son yıllara bakıldığı zaman artış göstermiştir (Akgündüz, 2019). Geçmiş yıllarda mühendislik sadece teknik beceri ve bilgiler ile ön plana çıkan bir meslek dalı iken günümüzde bunlara ek olarak sürekli gelişen teknolojiyi takip eden, takım çalışmasına uyumlu, değişen şartlara anında adapte olabilen, bulunduğu toplumun gelişimi için çaba gösteren bir meslek dalı olmuştur (Akgül vd., 2014).
Mühendislik Süreçleri ve Bilimsel Sorgulamalar
Bir önceki çalışmamızda belirtildiği gibi (Altındağ, 2023) mühendislik tasarımı kelime anlamı olarak istenilen ihtiyaçların karşılanabilmesi için süre, bileşen veya sistem tasarlama süreci olarak ifade edilmektedir. Süreç; problemin belirlenmesi ile başlar ve ihtiyacın karşılanması veya problemin çözülmesi ile sonlanır (Özsoy, 2018). Mühendislik tasarımı ile bilimsel sorgulamalar arasında ortak benzerlikler bulunmaktadır. Bilimsel sorgulamalar “bir soru sorma” ile başlarken mühendislik tasarımı “bir problemin tanımlanması” ile başlar. Her iki süreçte son olarak “yeni soruların tartışılması” ve “yeni problemlerin tanımlanması” ile sonlanmaktadır. Bu iki sürecin ortak kullanımı ile ortaya bilimsel verilere dayalı ve problemlere çözüm olabilecek birçok farklı tasarıma dayalı sonuçlar meydana çıkabilmektedir (Akgündüz, 2019).
| Sor |
| Hayal et |
| Planla |
| Yarat |
| Geliştir |
Tablo 1. Mühendislik tasarımı basamakları (Özsoy, 2018).
Tablo 1’de görüldüğü üzere STEM eğitiminde eğiticiler Mühendislik disiplininde bu tasarım basamaklarını kullanmaktadırlar. Öğrencilere; günlük yaşantılarında karşılaştıkları bir probleme yönelik soru cümlesi verilir. Öğrenciler mühendislik tasarımı basamaklarını kullanarak çeşitli çözüm önerileri geliştirirler (Saralar-Aras, 2021). STEM eğitiminde Mühendislik disiplini içerisinde en çok robotik ve kodlama dalı yer almaktadır. Problem çözüm süreçleri içerisinde çeşitli imkansızlıklar nedeni ile ellerinde robotik araçlar olmayan kişiler simülasyon araçlarından faydalanmaktadır.
Mühendislik Süreçleri ve EDUSIMSTEAM Projesi
Millî Eğitim Bakanlığı Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü (YEĞİTEK) tarafından yürütülen Fostering STEAM Education in Schools (EDUSIMSTEAM) projesi, STEAM eğitiminin desteklenmesi ve bilgi işlemsel düşünme becerilerinin geliştirilmesi amacıyla (amacıyla tasarlanmıştır. Projenin önemli bir çıktısı olan STEAM EğitimPlatformu, https://steam.eba.gov.tr adresinde bulunmaktadır. Bunun yanında, farklı eğitim kademelerine göre gruplandırılmış öğrenme senaryolarını içeren bir simülasyon yazılımı olan SimuLearn tasarlanmıştır SimuLearn, günlük yaşamda karşılaşılabilecek problemlere yönelik olarak tasarlanmıştır ve içerisinde mühendislik, kodlama, bilim gibi disiplinleri kapsamaktadır. Bu şekilde, STEAM eğitimine uygun bir yapı sunulmaktadır.
SimuLearn içerisinde iki ana başlık altında görevler bulunmaktadır: “Akıllı Şehir” ve “Mars”. “Akıllı Şehir” görevinde, simülasyon ortamında ışığın ve elektriğin doğru kullanımı gösterilmekte ve bu kullanımın insanlara etkileri anlatılmaktadır. Ayrıca, bu eğitim sırasında blok tabanlı kodlama becerileri öğrencilere verilmektedir. Bu sayede, öğrenciler pratik uygulama yaparak, simülasyon ortamında anında sonuçlarını görebilme şansı bulmaktadırlar. Diğer görev olan “Mars” görevinde ise, öğrencilerin mühendislik, kodlama ve bilim becerilerini kullanarak Mars’ta bir robot tasarlamaları, ileriki görevde bu robotu Mars üzerinden kaya örnekleri almak üzere kodlamaları gerekmektedir. Bu görev, öğrencilerin ekip olarak çalışmalarını, problem çözmelerini ve yaratıcı fikirler üretmelerini teşvik eder.
SimuLearn, öğrencilerin STEAM eğitimi sürecinde öğrenme deneyimlerini daha ilgi çekici hale getirirken, aynı zamanda pratik uygulama becerilerini geliştirmelerine yardımcı olur. Bu sayede, öğrencilerin gelecekteki kariyerlerinde daha başarılı olmaları için gereken becerileri kazanmaları sağlanmaktadır.
Mühendislik Disiplininin Simulearn Örneği Benzeri Simulasyon Ortamlarında Kullanımının Avantajları
Simülasyon platformları ve bu aracılıkla entegre edilen mühendislik disiplini, eğitim sürecinde birçok avantaj sağlamaktadır (McCallum, 2007) ve bu avantajlar aşağıda sıralanmıştır:
- Öğretmen ve öğrencilerin süreç içerisinde yaratıcılıklarını ortaya çıkarmaya yardımcı olur (Smith, 2019).
- Araştırılan problem için birçok farklı çözüm yolu ve aracı oluşturulabilir (Mathewson, 1984).
- Öğrencilerin kariyer seçimi için farkındalık oluşturabilir (O’Connor, 2011).
- Grup çalışmasını ve grup içerisinde etkin rol almayı güdüler (Moyer vd., 2016).
- Öğrencilerin kendine ve birbirlerine olan güvenini arttırabilir (Hodges, 2008).
- Eğiticinin konu hakkında tecrübesi az ise öğrencilere yol göstermede etkisi az olabilir, ancak yine de bir fark yarattığı birçok çalışmada görülmüştür (Yang vd., 2011).
- Simülasyon platformu bazen çok fazla zaman kullanımını gerektirebilir, bu zamanın eğitim adına kullanılması ve olumlu yönlerinin değerlendirilmesi gerekir (Shepherd vd., 2010).
- Elle yapılan çalışmalarda çizim becerileri yetersiz olan öğrencilerin konudan uzaklaşması ve etkinlikten soğuması gibi durumlar oluşabilir; simülasyon ortamında ise öğrencilerin yaratıcılık becerilerini kullanmaları ve kodlama yapmaları çizimler ve tasarımlar için yeterli olmaktadır (Davis vd,. 2018).
- Okul ve sınıf ortamlarında bulunan malzemeler, araç ve gereçler üretim sürecinde yetersiz kalabilir; simülasyon ortamları bu bağlamda kaynak ihtiyacını en aza indirger (Aslantekin Özçoban vd., 2021).
- Simülasyon platformu, öğrencilerin problem çözümü için bulacakları çözümü sınırlandırabilir; bu nedenle EDUSIMSTEAM Projesinde (2022) olduğu gibi pilot uygulaması yapılmalı ve gerekli düzenlemeler sağlanmalıdır.
Bu örnekleri çoğaltmak mümkündür. Önemli olan STEM etkinliğinde simülasyon ortamlarında Mühendislik disiplininin doğru şekilde kullanılmasıdır.
Sonuç
Sonuç olarak, Edusimsteam projesi, öğrencilerin STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics) eğitiminde mühendislik disiplinini kullanarak interaktif, sanal ortamda öğrenmelerini de sağlayan bir eğitim projesidir. Bu proje, öğrencilerin mühendislik, teknoloji ve fen bilimleri gibi disiplinlerdeki becerilerini geliştirmek için tasarlanmış Simulearn adlı bir simülasyon platformu üzerinde uygulanabilir. Simulearn, öğrencilere gerçek dünya problemlerini sanal ortamda çözme, proje tabanlı öğrenme, problem çözme, analitik düşünme, takım çalışması ve iletişim becerilerini geliştirme fırsatı sunar. Günümüzde Mühendislik, Bilim, Matematik, Sanat ve Teknoloji yaşamımızda önemli bir yeri olan ve STEM’i oluşturan ana disiplinlerdir. Mühendislik disiplini ise günümüzde en çok robot tasarlamak amacı için kullanılmakta (Akarsu vd., 2020), robotların insanlar için çözülmesi zor olan matematiksel hesaplamalarda kullanılması planlanmaktadır (Jacoby, 2019). STEM eğitiminde mühendislik disiplininin süreçlerinin ve adımlarının dikkatli ve doğru uygulanması adım adım yönlendirme yapılan simülasyon platformları ile mümkündür. Mühendislik disiplinini Simulearn platformunda kullanmak, öğrencilerin pratik uygulama becerilerini geliştirmelerine yardımcı olur. Örneğin makine mühendisliği alanına ilgi duyan bir öğrenci, Simulearn platformu üzerinde sanal bir mekanik parça veya makine tasarlayabilir ve tasarımı sanal ortamda test edebilir. Bu, öğrencilerin gelecekte karşılaştıkları zaman pratik uygulama becerilerini kullanarak gerçek dünya problemlerini etkili bir şekilde çözmelerini sağlar. Simulearn’ün STEM eğitiminde kullanılması, öğrencileri gelecekteki kariyerlerine hazırlamaya yardımcı olur. Mühendislik, teknoloji ve bilim gibi disiplinlerde çalışan kişiler, pratik becerilere sahip olan ve bu becerileri gerçek dünya problemlerine uygulayabilen kişilerdir. Simulearn platformu, öğrencilere bu becerileri geliştirmeleri için ihtiyaç duydukları fırsatları sağlar. Dolayısıyla, hem öğretmenler hem de öğrencileri tarafından tecrübe edilmesi önerilmektedir.
Kaynakça
Akarsu, M., Okur Akçay, N., & Elmas, R. (2020). STEM Eğitimi Yaklaşımının Özellikleri ve Değerlendirilmesi . Boğaziçi Üniversitesi Eğitim Dergisi, 37(1), 155-175. Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/buje/issue/58376/842413
Akaygün, S., Aslan-Tutak, F., & Özel, S. (2020). Türkiye’de STEM Eğitiminde Araştırmalar ve Uygulamalar. Boğaziçi Üniversitesi Eğitim Dergisi, 37(1-2), . https://dergipark.org.tr/tr/pub/buje/issue/58376/842630
Akgül, A., Uçar, M., Öztürk, M., & Ekşi, Z. (2014). Mühendislik Eğitiminin İyileştirilmesine Yönelik Öneriler, Geleceğin Mühendisleri ve İşgücü Analizi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 17(1) , 14-18. https://dergipark.org.tr/tr/pub/sdufenbed/issue/20800/222065
Akgündüz, D. 2019. Okul Öncesinden Üniversiteye Kuram ve Uygulamada STEM Eğitimi. Ankara: Anı Yayıncılık.
Ankara Üniversitesi, (b.t.). https://acikders.ankara.edu.tr/mod/resource/view.php?id=75297, 27.04.2023 tarihinde ziyaret edildi.
Arnold N., 2020. STEM ile Çılgın Bir Mühendislik Macerası. İstanbul: Beyaz Balina Yayınları.
Aslantekin Özçoban F. , Ergün S. , Palas Karaca P. , Karadaş A. , Kaynak S. , Çalışkan T. (2021). Sağlık Bilimleri Fakültesi Öğrencilerinin Simülasyon Eğitimine İlişkin Bilgi Düzeyleri ve Farkındalıkları. OTSBD, 6(4), 583-590.
Davis, T. J., Phillips, G., & Kulm, G. (2018). Creativity and the design of music-mathematics activities in a virtual simulation learning environment. Creativity and Technology in Mathematics Education, 181-202.
EDUSIMSTEAM Projesi. (2022). EDUSIMSTEAM Nedir? https://edusimsteam.eba.gov.tr/edusimsteam
Hodges, C. B. (2008). Self‐efficacy in the context of online learning environments: A review of the literature and directions for research. Performance Improvement Quarterly, 20(3‐4), 7-25.
Jacoby, J. (2019). ROBOTBİLİM Eğlenceli Etkinlikler. İstanbul: Türkiye İş Bankası Kültür Yayınları.
Mathewson, S. C. (1984). The application of program generator software and its extensions to discrete event simulation modeling. IIE Transactions, 16(1), 3-18.
McCallum, J. (2007). The debate in favour of using simulation education in pre-registration adult nursing. Nurse Education Today, 27(8), 825-831.
Moyer, S. M. (2016). Large group simulation: Using combined teaching strategies to connect classroom and clinical learning. Teaching and Learning in Nursing, 11(2), 67-73.
O’Connor, C., Mortimer, D., & Bond, S. (2011). Blended learning: Issues, benefits and challenges. International Journal of Employment Studies, 19(2), 63-83.
Özsoy, T. (2018). Mühendislik Bölümü Öğretim Üyelerinin Mühendislik Tasarım Süreci Ve Bu Sürecin Ortaokul Öğrencilerine Öğretilmesi İle İlgili İnançları. Yüksek Lisans Tezi. Uludağ Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
Polat, Ö. & Bardak, M. (2019). Erken Çocukluk Döneminde STEM Yaklaşımı. International Journal of Social Science Research , 8 (2) , 18-41 . Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/ijssresearch/issue/51160/608627
Saralar-Aras, İ. (Ed.). 2021. Okul Öncesinden Ortaöğretime Farklı Disiplinlerde STEM Eğitimi Uygulamaları. Milli Eğitim Bakanlığı Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü, Ankara.
Shepherd, C. K., McCunnis, M., Brown, L., & Hair, M. (2010). Investigating the use of simulation as a teaching strategy. Nursing Standard, 24(35).
Yang, E., Kim, C., & Ryu, J. (2021, May). Work-in–Progress-Effects of Interactive Conversation On In-Service Teacher Experience in Classroom Simulation for Teacher Training. In 2021 7th International Conference of the Immersive Learning Research Network (iLRN) (pp. 1-3). IEEE.