Yaşadığımız dünyada öğrencilerin 21 yy becerilerine sahip bireyler olarak kazanmış oldukları bilgi ve becerileri karşılaştıkları yeni durumlara tasarım sürecin içinde transfer ederek (Nargund-Joshi,  Liu, Chowdhary, Grant, & Smith, 2013)) işbirliği içinde uyumlu bir şekilde kazanmaları beklenmektedir. Bu nedenle bu nitelikleri kazanabilmesi için birçok disiplinin entegre edildiği eğitim ortamlarının düzenlenmesi gerekmektedir (Beane, 1991). Bu eğitim ortamlarından biride Mühendislik Tasarım Temelli Fen Eğitimidir (MTTFE). Mühendislik tasarım temelli fen eğitimine bakıldığında, araştırma sorgulamayı içinde barındıran, birçok bilimsel süreç becerisinin ve bilimsel araştırma-tasarım aktivitelerinin birlikte eş güdümlü olarak kullanıldığı, merkezinde tasarımın olduğu (Fortus, 2005) mühendislik, fen, matematik ve teknoloji alanlarının bir arada olduğu süreç temelli bir yapı olduğu görülmektedir. Bu döngü fen eğitimi için farklı araştırmacılar tarafından çeşitli kademelere özgü olarak şekillenmiş ve yapılandırılmıştır (Barnett, Connolly, Jarvin, Marulcu, Rogers, Wendell, & Wright, 2008; Hynes, Portsmore, Dare, Milto, Rogers, Hammer, & Carberry, 2011; Wendell, Connolly, Wright, Jarvin, Rogers, Barnett, & Marulcu, 2010).

Şekil 1. Mühendislik tasarım döngüsü süreci basamakları ekseninde yapılandırılan fen eğitimi döngüsü (Barnett, et all, 2008; Hynes et al., 2011; Wendell, et al., 2010).

Barnett ve arkadaşları (2008) ve Wendell ve arkadaşları (2010) tasarım temelli bir derste mühendislik tasarım süreci etkinliklerinin nasıl bir döngü süreci içinde, ders planında nasıl yürütüleceğini modellemişledir. Şekil 1 incelendiğinde; tasarım döngüsünün ortasında mühendislik tasarım süreci gösterilmişken, etrafında ise mühendislik tasarım süreci çerçevesinde nasıl bir fen dersi sürecinin yapılması gerektiği açıklanmıştır. Fakat Hynes ve arkadaşları (2011) yaşça daha büyük gruplar için beş aşamalı mühendislik tasarım süreci döngüsünü daha da detaylandırarak 9 aşamalı bir döngü haline getirmişlerdir. Burada şeklin merkezindeki döngüde bir mühendisin nasıl tasarım yaptığı ve hangi yolları izlediği ile ilgili bilgilere ulaşılırken etrafındaki döngüde bir ünite boyunca fen dersleri işlenirken mühendislik tasarım döngüsünün nasıl entegre edileceğine yönelik açıklamalar yer almaktadır. Bu döngü daha da ayrıntılı açıklanacak olursa; MTTFE etkinliklerini gerçekleştirmek için öncelikle, tasarım probleminin ortaya çıkabilmesi için gerekli olan yaşam içinden bir bağlamın oluşturulması ve bu bağlama yönelik olarak öğrencileri problem durumunu, çözüme götürecek olan kriterleri ve çözüme yönelik kısıtlamaları tanımlamaları, probleme yönelik gerekli kaynak araştırmalarını yapılmaları ve olası çözüm önerilerini oluşturmalıdır. Daha sonra önerilen çözüm önerilerinin problemin kıstas ve sınırlılıkları dikkate alınarak değerlendirmeleri ve problemin çözümüne yönelik en uygun çözümün belirlemelidir. En uygun çözüme yönelik prototip yapılmalı ve test edilmelidir. Devam eden süreç içerisinde iletişim gerçekleşmelidir. Sonunda tasarım sürecini de ortaya konan problemin çözümü ile sonuçlanmalıdır. Süreç boyunca uygulanan işlemler aşamalı olsa da aşamalar arasında geriye dönük geçişler gerçekleşebilir.

MTTFE uygulamalı fen dersleri genel anlamda değerlendirildiğinde toplumu ileriye götürecek nitelikli insan gücüne sahip, yaratıcı, problem çözebilen, etkili iletişim yollarını kullanabilen ve karar verme becerisi gelişmiş bireylerin yetişmesinde etkili olduğu görülmektedir. Ayrıca ortaokul düzeyinde fen derslerindeki kavramların genel olarak soyut olması, birçok kavram yanılgısı bulundurması, öğrenciler tarafından anlaşılması zor olarak görülmesi ve duyuşsal anlamda olumlu duygular uyandırmaması nedeniyle bu dersin öğrenciler tarafından kabul görmesi çok önemlidir. Çünkü gelecek fen bilimlerindedir. Bu nedenle literatür incelendiğinde MTTFE ile yürütülen fen bilimleri dersi bir çok alanı birleştirmesine, anlamlı öğrenmenin gerçekleşmesine (Apedoe, Reynolds, Ellefson, & Schunn, 2008; Felix, 2010), yaratıcılığı (Hacıoğlu, Yamak ve Kavak, 2016) ve fen başarılarını artırmasına (Doppelt, Mehalik, Schunn, Silk, & Krysinski, 2008; Fortus, Dershimer, Krajcik, Marx, & Mamlok-Naaman, 2004), psiko-motor becerilerini geliştirmesine, derse ve mühendislik bilimine karşı olumlu yönde ilgi, motivasyon ve tutum gelişmesine (Bozkurt, 2014; Ercan, 2014; Harkema, Jadrich, & Bruxvoort, 2009; Marulcu, 2010; Schunn, 2009) olanak vermesi açısından önemli hale gelmektedir (Apedoe, Reynolds, Ellefson, & Schunn, 2008; Roth, 2001; Tal, Krajcik, & Bluemenfeld, 2006; Ercan, 2014).

Bu doğrultuda önerilen projenin genel amacı, fen bilimleri öğretmelerinin bu tür uygulamaları fen içerikli etkinliklerde kullanabilme becerilerini geliştirmesi ve uygulama örneklerinin tanıtılması amacı ile yapılacak olan projede MTTFE tanıtılması ve STEM, robotik kodlama ve bilimin doğası etkinliklerinin MTTFE ile nasıl tasarlanabileceği, etkinliklerin nasıl kuramsal çerçevelerinin oluşturulacağı ve kendilerinin verilen problem yönelik olarak nasıl döngüyü kullanacakları, ders planlarına nasıl entegre edecekleri ve zaman planlamasının nasıl yapılacağı ve etkili sınıf yönetimini nasıl kazanacakları hakkında deneyim sahibi olmaları amaçlanmaktadır. Bu amaçların gerçekleşmesi için bu proje ile öğretmenlerin fen eğitiminde MTTFE uygulamalarının STEM, robotik kodlama ve bilimin doğası konusunda uygulama örneklerini tanıtabilecek uzman kişi/eğitimcilere ulaşmalarını sağlamaktır.

          (1) 2018 Fen Bilimleri Öğretim Programında yer alan mühendislik tasarım süreci ile ilgili robotik ve kodlama, STEM ve bilimin doğasına yönelik örnek uygulamaları gerçekleştirmek ve örnek ders planları oluşturarak derslerde zaman planlaması ve etkili sınıf yönetimi yapabilmelerini sağlamak,

          (2) Mühendislik tasarım sürecinin fen eğitiminde kullanımına yönelik olarak gerçekleştirilebilecek proje örneklerini tanıtmak ve ulusal düzeyde ortaokul öğrencilerine yönelik düzenlenen yarışmalar hakkında bilgilendirme yaparak bu yarışmalara yönelik örnek proje taslakları oluşturmak,

          (3) Katılımcıların bu tür uygulamalara yönelik olarak tanıtımını üstlenmelerini sağlamak ve bu yönde örnek tanıtıcı afiş, poster ve sunumlar hazırlamak,

          (4) Fen bilimleri öğretmenlerinin ilgili fen eğitimi ile ilgili mühendislik tasarım döngüsü sürecinin kullanıldığı yaratıcılığın ön planda olduğu robotik kodlama, STEM ve bilimin doğası uygulamalarına yönelik olarak çalışmalar yapan uzman kişi/eğitimcilere veya eğitim/projelere ulaşmalarını sağlamak,

Önerilen projenin sonunda çalışmaya katılan lisansüstü öğrenim gören fen bilimleri öğretmenleri;

• Robotik kodlama, STEM ve bilimin doğası ile ilgili genel bilgilere sahip olacaklar ve bu tür uygulamalara yönelik farkındalık sağlayacaklardır.
• Mühendislik tasarım döngüsü süreci ile ilgili genel bilgilere sahip olacaklar ve bu sürecin fen bilimleri dersi kapsamına nasıl uyarlanacağına dair bilgi sahibi olacaklardır.
• Robotik kodlama, STEM ve bilimin doğası ile ilgili bilgilerini mühendislik tasarım döngüsü sürecine nasıl entegre edeceklerine dair bilgi sahibi olacaklardır.
• Fen bilimleri derslerinde robotik kodlama, STEM ve bilimin doğası ile ilgili etkinlikleri mühendislik tasarım döngüsü süreci ile birlikte kullanmayı öğreneceklerdir.
• Fen bilimleri derslerine mühendislik tasarım döngüsü sürecinin kullanıldığı robotik kodlama, STEM ve bilimin doğası ile ilgili etkinlik uygulamalarının ders planları hazırlayabileceklerdir.
• Mühendislik tasarım döngüsü sürecinin kullanıldığı fen bilimleri dersi ile ilişkili proje çalışmalarını yönlendirebilecek ve öğrencilere rehberlik edebileceklerdir.
•  İlgili atölyede diğer öğretmenlerle disiplinler arası çalışmalar yapabileceklerdir.
• Lisansüstü öğrenim gören katılımcılar, tez konularının belirlenmesinde fen eğitiminde mühendislik tasarım döngüsü sürecinin kullanımına yönelik bir konu seçiminde deneyim elde edebileceklerdir.
• Ortaokul düzeyinde gerçekleştirilen ulusal proje yarışmalarını tanıyacak ve bu yarışmalarda ortaokul öğrencilerine fikir vermede, fikirlerini tasarlamada ve uygulamada danışmanlık yapabileceklerdir.