Bibliyometrik araştırma incelemesi

CiteSpace Tabanlı Küresel Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik Eğitimi Bilgi Haritalama Analizi

Dördüncü sanayi devriminin getirdiği küresel dönüşüm, geleneksel tek disiplinli eğitim anlayışının ötesine geçerek öğrencilerin disiplinlerarası problem çözme, yaratıcılık ve yenilikçilik becerilerini geliştiren STEM eğitimi modelini ön plana çıkarmıştır.

Makalenin anahtar kelimeleri

Yazar: Duo Yang et al.
Yayın: Frontiers in Psychology
Tarih: 2023-01-10
DOI: 10.3389/fpsyg.2022.1094959

Makalenin Kapsamı ve Akademik İçeriği

Küreselleşen bilgi ekonomisinde geleneksel tek disiplinli öğretim modellerinin öğrencilerin karmaşık sorunları çözme ve yaratıcı düşünme becerilerini geliştirmede yetersiz kalması, bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik (STEM) eğitiminin disiplinlerarası bir yaklaşım olarak öne çıkmasına zemin hazırlamıştır. Amerika Birleşik Devletleri başta olmak üzere Çin, Birleşik Krallık, Finlandiya ve Avustralya gibi gelişmiş ülkelerin ulusal strateji ve politika belgeleriyle desteklediği STEM eğitimi, uluslararası eğitim araştırmalarında merkezi bir inceleme alanı haline gelmiştir. Buna karşın, alanın yirmi yılı aşkın gelişim sürecinde yayımlanan devasa yazın hacmi, araştırmacıların STEM eğitiminin genel gelişim patikasını, küresel işbirliği ağlarını ve dönemsel eğilimlerini bütüncül bir biçimde görmesini zorlaştırmaktadır. Yürütülen bu bibliyometrik çalışma, küresel STEM eğitimi araştırmalarındaki yapısal dönüşümleri, öne çıkan anahtar temaları ve geleceğe yönelik araştırma cephelerini görselleştirerek yazındaki bu boşluğu doldurmayı hedeflemektedir.

Çalışmanın temel amacı, WoS (Web of Science) çekirdek koleksiyonunda yer alan SCI-E ve SSCI veri tabanlarından elde edilen 2004-2022 yılları arasındaki 1.420 akademik yayını nicel ve görsel tekniklerle analiz etmektir. Nicel veri analizi ve bilgi haritalama sürecinde CiteSpace (5.8.R3) yazılımı kullanılmış; zaman aralığı yıllık dilimlere (Years Per Slice = 1) bölünerek yıllık yayın hacmi, yazar işbirlikleri, ülke ve kurum dağılımları incelenmiştir. Araştırma alanındaki odak noktalarını ve tematik evrimi belirlemek amacıyla anahtar kelime eş-zamanlı görünümü (co-occurrence) ve zaman bölgesi (time zone) haritalaması uygulanmıştır. Araştırma cephelerini ve geleceğe dönük entelektüel eğilimleri tespit etmek adına ise ortak atıf kümelemesi (co-citation clustering) ve yüksek frekanslı terminoloji patlaması (burst-detection) algoritmaları kullanılarak veri seti derinlemesine çözümlenmiştir.

Elde edilen bibliyometrik bulgular, STEM eğitimi araştırmalarının filizlenme (2004-2010), yavaş gelişme (2011-2018) ve hızlı yükseliş (2019-2022) olmak üzere üç temel evreden geçtiğini göstermektedir. ABD 632 yayınla küresel alana açıkça liderlik etmekte, onu Çin (70) ve Avustralya (60) takip etmektedir. En üretken kurumlar Texas A&M Üniversitesi ve Michigan State Üniversitesi olarak belirlenmiştir. Yazar işbirliği yoğunluğunun düşük (Yoğunluk = 0,003) olduğu ve araştırmaların genellikle küçük çalışma gruplarınca yürütüldüğü tespit edilmiştir. Tematik analizler; mühendislik eğitimi, öğretmenlerin mesleki gelişimi, cinsiyet farklılıkları ve öğrencilerin duyusal deneyimlerinin (öz yeterlik, tutum, öğrenme motivasyonu) en sıcak araştırma alanları olduğunu ortaya koymaktadır. 2018 sonrası süreçte ise yapay zekâ ve büyük veri destekli öğrenme analitiği ile STEM okuryazarlığının öne çıkan yeni araştırma cepheleri haline geldiği anlaşılmaktadır.

Çalışmada elde edilen sonuçlar, ulusal düzeydeki destekleyici eğitim politikalarının ve stratejik planlamaların STEM eğitimi araştırmalarının nitel ve nicel büyümesinde belirleyici rol oynadığını doğrulamaktadır. Yazarın tartışmasında vurgulandığı üzere, küresel yazında kurumlar ve araştırmacılar arası işbirliği bağlarının henüz istenen seviyede olmaması, alanın parçalı yapısını korumasına neden olmaktadır. Sonuç bölümünde öne çıkarılan çıkarımlar, erken çocukluk döneminde yaratıcılığın teşviki, 21. yüzyıl becerilerinin kazandırılması ve STEM alanındaki kadın temsilinin artırılması gibi stratejik temaların gelecekteki araştırmalara yön vereceğini göstermektedir. Bu bibliyometrik inceleme, Türk araştırmacılar için STEM eğitimi literatüründeki tarihsel dönüşümü, yöntemsel eğilimleri ve boşlukta kalan araştırma alanlarını sistematik biçimde sunarak özgün makale ve tez çalışmalarında kuramsal çerçevenin temellendirilmesine nitelikli bir katkı sunmaktadır.

Araştırmanın amacı

Bu araştırmanın temel amacı, CiteSpace görselleştirme yazılımı aracılığıyla SCI-E ve SSCI veri tabanlarında 2004-2022 yılları arasında yayımlanan küresel STEM eğitimi literatürünü bütüncül biçimde analiz etmek, araştırma sıcak noktalarını, işbirliği ağlarını ve geleceğe dönük araştırma cephelerini ortaya koymaktır(Yang et al., 2023).

İnceleme ve modelleme yöntemi

Araştırmada, SCI-E ve SSCI veri tabanlarında yer alan 1.420 akademik makale, CiteSpace (5.8.R3) yazılımı kullanılarak görselleştirme ve nicel analiz yöntemleriyle incelenmiştir(Yang et al., 2023).

Kuramsal ve kavramsal çerçeve

Çalışma, Chen Chaomei tarafından geliştirilen bilgi görselleştirme ve bilimsel haritalama kuramsal modeline dayanmaktadır. CiteSpace yazılımının eş-zamanlı kelime analizi (co-occurrence), ortak atıf kümelemesi (co-citation clustering) ve terim patlaması tespiti (burst detection) algoritmaları aracılığıyla bilimsel disiplinlerin entelektüel yapısı, evrimsel gelişim hatları ve araştırma cepheleri çözümlenmektedir.

Makalenin ele aldığı literatür

Makale, küresel STEM eğitimi politikalarını (ABD America COMPETES Yasası, Çin STEM 2029 Planı, Finlandiya LUMA programı vb.), STEM alanında yapılan yöntemsel ve ampirik çalışmaları, öğretmen mesleki gelişimini (Chai, 2019; Lo, 2021), 21. yüzyıl becerilerini, erken çocukluk dönemi yaratıcılığını ve STEM eğitimindeki cinsiyet farklılıklarını kapsayan geniş bir literatürü ele almaktadır.

Araştırma Tasarımı

Evren veya inceleme alanı: SCI-E ve SSCI veri tabanlarında 2004-2022 yılları arasında dizinlenen küresel STEM eğitimi literatürü.
Örneklem veya araştırma materyali: Web of Science veri tabanından filtrelenmiş, STEM veya STEAM eğitimi konulu 1.420 adet İngilizce makale.
Veri toplama süreci: Web of Science temel koleksiyon platformundan yayın yılı, başlık, yazar kurumu, özet ve anahtar kelime bilgilerinin dışa aktarılması yöntemiyle veri toplanmıştır.
Veri analiz yöntemi: CiteSpace yazılımı kullanılarak yıllık yayın dağılımı, yazar işbirliği ağları, ülke/kurum dağılımı, anahtar kelime eş-dizimi ve atıf kümeleme analizleri gerçekleştirilmiştir.

STEM eğitimiBibliyometriCiteSpace görselleştirmeBilgi haritalamaSıcak araştırma noktalarıÖğretmen mesleki gelişimiToplumsal cinsiyet farklılıkları21. yüzyıl becerileriÖğrenme analitiği

Araştırmanın Bulguları

STEM eğitimine yönelik akademik ilgi 2004 yılından itibaren üç farklı gelişim evresi göstermiş; 2004-2010 tomurcuklanma, 2011-2018 yavaş gelişim ve 2019 sonrası hızlı yükseliş aşaması olarak kaydedilmiştir. Yıllık yayın hacmindeki bu artış, konunun küresel eğitim gündemindeki artan önemini ve araştırmacıların bu alana yönelimini somut bir şekilde kanıtlamaktadır(Yang et al., 2023).

Küresel ölçekte STEM eğitimi araştırmalarına Amerika Birleşik Devletleri hem yayın sayısı hem de kurumsal ağlar açısından domine edici bir liderlik yapmaktadır. ABD merkezli kurumlar, en üretken ilk 16 araştırma merkezi arasında 12 sıra ile yer alarak, alandaki teorik ve pratik bilgi üretiminin merkez üssü olma özelliğini korumaktadır(Yang et al., 2023).

Alanın sıcak noktaları incelendiğinde; mühendislik tasarımı süreçleri, öğretmenlerin STEM algıları, cinsiyet temelli erişim farklılıkları ve öğrencilerin tutum, öz yeterlik ile motivasyon gibi duyuşsal deneyimleri ön plana çıkmaktadır. Bu konular, STEM eğitiminin sadece akademik başarı değil, aynı zamanda bütüncül bir beceri ve kimlik gelişimi süreci olarak ele alındığını göstermektedir(Yang et al., 2023).

Araştırma cepheleri ve gelecekteki eğilimler; matematiksel modelleme yoluyla 21. yüzyıl becerilerinin geliştirilmesi, erken çocukluk döneminde yaratıcılık ve yapay zeka destekli öğrenme analitiklerine odaklanmaktadır. Özellikle 2018 sonrasında veri odaklı yöntemlerin ve STEM okuryazarlığının artan popülaritesi, dijital dönüşümün alan üzerindeki etkisini vurgulamaktadır(Yang et al., 2023).

Bulguların Tartışılması ve Araştırmanın Sonucu

Bulguların Yazarlar Tarafından Yorumlanışı

Çalışma, STEM eğitimi literatüründeki yayın hacminin 2010 yılından sonra ivme kazandığını ve 2019-2021 yılları arasında yıllık ortalama 217 yayın ile zirveye ulaştığını göstermektedir. Bu eğilim, STEM'in ulusal stratejilere dahil edilmesiyle doğrudan ilişkilidir ve akademik topluluğun bu yeni paradigmayı hızla benimsediğini kanıtlamaktadır.

Araştırmada vurgulanan ABD liderliği, yazar tarafından bu ülkenin 1986'daki Neal Paneli raporundan itibaren geliştirdiği köklü politika geçmişine ve üniversitelerin sağladığı güçlü finansal desteğe bağlanmaktadır. Bu durum, bilimsel üretkenliğin sadece akademik ilgiyle değil, aynı zamanda devlet düzeyindeki stratejik yönlendirmelerle şekillendiğini göstermektedir.

Tartışma kısmında bulgular, Gil-Domenech ve Li gibi yazarların çalışmalarıyla karşılaştırılarak, STEM araştırmalarının başlangıçta fen ve matematik gibi disiplin bazlı odaklardan günümüzde öğretmen gelişimi ve öğrenci tutumları gibi daha karmaşık pedagojik boyutlara evrildiği doğrulanmaktadır. Bu paralellik, alanın metodolojik bir olgunluğa ulaştığına işaret etmektedir.

Yazarlar, mevcut literatürün üniversite odaklı ve parçalı bir yapıda olmasını, kurumlar, uzmanlar ve akademisyenler arasındaki işbirliği eksikliğine dayandırmaktadır. Sonuç olarak, küresel STEM hedeflerine ulaşmak için uluslararası ortaklıkların artırılması ve yapay zeka gibi gelişen teknolojilerin eğitim pratiklerine daha derinlemesine entegre edilmesi gerekliliği ortaya konmaktadır.

Bulguların Önceki Araştırmalarla Karşılaştırılması

Yazarların 2010 yılından sonra yayın hacminde tespit ettiği belirgin artış, Gil-Domenech ve arkadaşlarının 1991-2016 verileriyle yaptığı analizlerde ulaştığı, STEM çalışmalarının son yıllarda hızlandığı bulgusuyla tam bir uyum içindedir(Yang et al., 2023).

ABD'nin STEM eğitimi araştırmalarında en çok katkıyı sağlayan ülke olduğu bulgusu, Ozkaya tarafından 1992-2017 yılları arasındaki 2.313 makale üzerinde yapılan ve Birleşik Krallık ile Avustralya'nın ABD'yi takip ettiğini gösteren çalışma ile desteklenmektedir(Yang et al., 2023).

Öğretmen mesleki gelişiminin STEM araştırmalarında kritik bir sıcak nokta haline geldiği tespiti, Chai tarafından yapılan ve öğretmenlerin teknolojik pedagojik alan bilgilerinin başarının anahtarı olduğunu savunan incelemelerle benzerlik göstermektedir(Yang et al., 2023).

Sonuç Bölümünün Sunduğu Çıkarımlar

Yazarlar, STEM eğitiminin küresel olarak büyük ilgi gördüğünü ancak araştırmaların hala parçalı bir yapıda olduğunu ve kurumlar arası işbirliğinin geliştirilmesi gerektiğini vurgulamaktadır. Gelecekteki çalışmaların özellikle yapay zeka temelli öğrenme analitiklerine ve STEM okuryazarlığının farklı eğitim kademelerindeki etkilerine odaklanarak, öğretim süreçlerini daha verimli hale getirmesi ve cinsiyet eşitliğini sağlaması beklenmektedir(Yang et al., 2023).

Literatür Taraması İçin Sunduğu Çerçeve

Bu çalışma, küresel ölçekte fen, teknoloji, mühendislik ve matematik (STEM) eğitimi alanındaki akademik birikimi CiteSpace görselleştirme yazılımı aracılığıyla haritalandırarak literatürde sentezleyici ve yönlendirici bir işlev üstlenmektedir. 2004-2022 yılları arasındaki WoS (SCI-E ve SSCI) veri tabanı kayıtlarını inceleyen araştırma, konu alanının tarihsel evrimini üç temel evreye ayırarak araştırmacıların akademik ilgisinin odaklandığı dönemleri sistemik biçimde yapılandırmaktadır. Yıllık yayın dağılımları, yazar ve kurum işbirlikleri ile coğrafi odakların tespiti, alanın kurumsal yapılanmasını açıklığa kavuşturmaktadır. Ayrıca kilit kelime eş zamanlılığı ve atıf kümelemeleri üzerinden belirlenen tematik odaklar ve gelecekteki araştırma cepheleri, araştırmacıların literatürdeki boşlukları görmesini ve geleceğe dönük araştırmaları kavramsallaştırmasını kolaylaştıran haritacı bir işlev görmektedir.

Çalışma, daha önce yürütülen bibliyometrik ve sistematik derleme araştırmalarıyla doğrudan diyalog kurmakta ve bu alandaki bulguları genişleterek doğrulamaktadır. Gil-Doménech ve arkadaşlarının 1991-2016 yıllarını kapsayan analizi ile Özkaya'nın 1992-2017 yılları arasındaki yayınları inceleyen araştırmasının ortaya koyduğu 'STEM yayınlarındaki 2010 sonrası ivmelenme' ve 'ABD hakimiyeti' bulguları, bu çalışmanın 2022 yılına kadar uzanan güncel verileriyle yeniden teyit edilmektedir. Çalışma, önceki literatürün yayın sayısı ve ülke dağılımı odağını bir adım öteye taşıyarak, CiteSpace algoritmasıyla atıf patlamalarını ve konu kümelemelerini çözümlere kavuşturmuştur. Böylece disiplin bazlı eğilimlerin zamanla öğretmen mesleki gelişimi, cinsiyet eşitliği, 21. yüzyıl becerileri ve yapay zeka destekli öğrenme analitiklerine nasıl dönüştüğünü göstererek önceki çalışmaların bıraktığı tematik evrim boşluğunu doldurmaktadır.

Literatür taraması yapacak araştırmacılar için bu çalışma, STEM eğitimi yazınının metodolojik ve tematik haritasını sunan kapsamlı bir rehber niteliğindedir. Alandaki en üretken yazarları, öne çıkan üniversiteleri, küresel işbirliği ağlarını ve en çok atıf alan anahtar kavramları tek bir yapısal modelde bir araya getirmektedir. Taramalarda odaklanılması gereken anahtar kavram dizilimlerini (mühendislik tasarımı, öğretmen algıları, duyuşsal deneyimler, öğrenme analitikleri) tarihsel periyotlarıyla birlikte sunması, araştırmacıların kavramsal çerçeve oluşturma sürecini hızlandırmaktadır. Ayrıca mevcut araştırmaların üniversite odaklı yürütüldüğü ve kurumlar arası işbirliğinin zayıf kaldığı yönündeki tespiti, yeni araştırmaların hangi ortaklık modellerine ve hangi az çalışılmış örneklere odaklanması gerektiğine dair metodolojik bir yol haritası çizmektedir.

Kaynakça

Gil-Domenech, D., Berbegal-Mirabent, J., Merigo, J. M. (2018). STEM education: a bibliometric overview. International Conference on Modelling and Simulation in Management Sciences, 193-205.
Ozkaya, A. (2019). Bibliometric analysis of the publications made in STEM education area. Bartın Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 8, 590-628.
Chai, C. S. (2019). Teacher professional development for science, technology, engineering and mathematics (STEM) education: a review from the perspectives of technological pedagogical content (TPACK). Asia Pacific Education Researcher, 28, 5-13.

Tez ve Makale Araştırmalarında Kullanım

Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.

Tez veya makalede kullanım · Giriş

STEM eğitimi, küresel ölçekte ulusal kalkınma ve nitelikli insan kaynağı yetiştirme stratejilerinin merkezinde yer alarak 2010 sonrasında akademik yayın hacminde hızlı bir artış göstermiştir.

Tezin giriş bölümünde STEM eğitiminin tarihsel önemini ve küresel düzeyde artan akademik ilgiyi ampirik yayın istatistikleriyle gerekçelendirmek için kullanılır(Yang et al., 2023).

Öğretmen Adaylarının STEM Eğitimi Tasarım Becerilerinin ve Yaratıcılık Algılarının İncelenmesi

Araştırma sorusu: Tasarım odaklı STEM eğitimi atölyelerine katılan fen ve matematik öğretmen adaylarının disiplinlerarası ders planı hazırlama becerileri ve yaratıcılık algıları nasıl değişmektedir?
Yöntem taslağı: Karma araştırma deseni kullanılacaktır. Nicel boyutta erişilebilir evrenden seçilen ve güç analiziyle belirlenecek sayıda öğretmen adayına STEM Öz Yeterlik Ölçeği ön test-son test olarak uygulanacak; nitel boyutta ise veri doygunluğuna ulaşılana kadar odak grup görüşmeleri ve ders planı dereceli puanlama anahtarı analizleri yürütülecektir.

Makaleyle bağlantısı: Makalede öğretmen mesleki gelişiminin ve tasarım odaklı öğretimin STEM eğitiminin en önemli sıcak noktaları ve araştırma cepheleri arasında yer aldığı bulgusundan türetilmiştir(Yang et al., 2023).

Tez veya makalede kullanım · Literatür Taraması

Küresel STEM eğitimi araştırmalarında ABD kurumsal ve yayın bazında lider konumdadır; araştırmalar çoğunlukla yükseköğretim kurumlarında yürütülmekte ve kurumlar arası işbirliği sınırlı kalmaktadır.

Literatür taraması bölümünde STEM araştırmalarının coğrafi ve kurumsal dağılımındaki dengesizlikleri ve işbirliği ihtiyacını vurgulamak amacıyla referans gösterilir(Yang et al., 2023).

Ortaokul Düzeyinde Yapay Zekâ Destekli Öğrenme Analitiklerinin STEM Başarısı ve Motivasyonuna Etkisi

Araştırma sorusu: Yapay zekâ tabanlı öğrenme analitiği geri bildirim sistemlerinin ortaokul öğrencilerinin STEM derslerindeki akademik başarılarına ve duyuşsal motivasyonlarına etkisi nedir?
Yöntem taslağı: Yarı deneysel ön test-son test kontrol gruplu tasarım benimsenecektir. Deney grubuna yapay zekâ destekli öğrenme analitiği platformu üzerinden özelleştirilmiş geri bildirim sağlanacak, kontrol grubuna geleneksel öğretim uygulanacaktır. Örneklem büyüklüğü güç analiziyle tespit edilecek, veriler MANCOVA ve nitel içerik analizi ile değerlendirilecektir.

Makaleyle bağlantısı: Makalenin tartışma ve sonuç bölümlerinde 2018 sonrası en güçlü araştırma eğiliminin yapay zekâ destekli öğrenme analitikleri ve STEM okuryazarlığı olduğu yönündeki çıkarımına dayanmaktadır(Yang et al., 2023).

Tez veya makalede kullanım · Kavramsal Çerçeve

STEM eğitiminin temel amacı öğrencilerin 21. yüzyıl becerileri arasında yer alan yaratıcılık, kritik düşünme ve disiplinlerarası problem çözme yetkinliklerini geliştirmektir.

Kavramsal çerçeve bölümünde STEM eğitiminin ana hedeflerini ve öğrenci beceri modellerini teorik temellere oturtmak için kullanılır(Yang et al., 2023).

Erken Çocukluk STEM Etkinliklerinde Cinsiyet Eşitliği ve Yaratıcılık Gelişiminin Boylamsal İncelenmesi

Araştırma sorusu: Okul öncesi dönemde uygulanan bütünleşik STEM etkinlikleri kız ve erkek çocukların yaratıcılık puanlarında ve STEM meslek ilgilerinde cinsiyet temelli anlamlı bir farklılık oluşturmakta mıdır?
Yöntem taslağı: Boylamsal nicel araştırma deseni uygulanacaktır. Anaokuluna devam eden 5 yaş grubu çocuklardan güç analizi ile belirlenen örnekleme bir eğitim yılı boyunca STEM etkinlikleri uygulanacak; Torrance Yaratıcı Düşünme Testi ve resimli meslek tercih ölçeği ile veriler toplanarak tekrarlı ölçümler için ANOVA testi ile analiz edilecektir.

Makaleyle bağlantısı: Makalede erken çocukluk döneminde yaratıcılığın desteklenmesi ve STEM alanlarındaki cinsiyet farklılıklarının önlenmesi konularının temel araştırma cepheleri olarak vurgulanmasından türetilmiştir(Yang et al., 2023).