21. yüzyıl becerilerinin gelişiminde STEAM eğitimi ve yapay zeka destekli bireyselleştirilmiş öğrenmenin etkisi
The impact of STEAM education and ai-supported personalized learning on the development of 21st-century skills
- Tez No: 1023610
- Danışmanlar: PROF. DR. FATMA TAŞKIN EKİCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Eğitim ve Öğretim, Education and Training
- Anahtar Kelimeler: Disiplinlerarası eğitim, Fen bilgisi eğitimi, Lisansüstü eğitim, Interdisciplinary education, Science education, Postgraduate education
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Pamukkale Üniversitesi
- Enstitü: Eğitim Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fen Bilgisi Eğitimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu araştırmanın amacı, öğrencilerin 21.Yüzyıl becerilerinin üzerinde STEAM eğitimi ve Yapay zeka destekli bireyselleştirilmiş öğrenme ortamları değişkenlerinin etkisini ortaya koymaktır. Bu kapsamda, öğrencilerin yaratıcı düşünme, problem çözme, eleştirel düşünme ve öğrenme süreçlerine ilişkin değişkenler çok boyutlu olarak incelenmiştir. Araştırmada, PISA 2022 veri seti kullanılmıştır. Çalışma kapsamında toplam 613.744 öğrenciden elde edilen veriler analiz edilmiştir. PISA uygulamalarında anket modüllerinin rotasyonlu yapısı dikkate alınarak her bir değişken için en geniş ortak yanıt setini temsil eden kanonik veri seti oluşturulmuştur. Eksik veriler medyan doldurması yöntemi ile tamamlanmış ve tüm değişkenler z-skor normalleştirilmesine tabi tutulmuştur. Araştırmada nicel araştırma yöntemleri kullanılmış olup ilişkisel tarama modeli benimsenmiştir. Verilerin analizinde korelasyon analizi, yapısal eşitlik modellemesi ve makine öğrenmesi yöntemlerinden rasgele orman algoritması kullanılmıştır. Yapısal eşitlik modellemesi için 30.000 kişilik rastgele örneklem oluşturulurken, rasgele orman analizi için alt ve üst %33'lük başarı dilimlerinden oluşan 409.368 kişilik veri seti kullanılmıştır. Araştırma bulgularına göre, STEAM ile ilişkili değişkenler arasında yer alan yaratıcı düşünme becerileri ile akademik başarı arasında güçlü ve pozitif bir ilişki tespit edilmiştir. Ayrıca, bireyselleştirilmiş öğrenme süreçlerini temsil eden öğretim stratejileri ve öğrenci özelliklerinin başarı üzerinde anlamlı etkiler oluşturduğu belirlenmiştir. Yapay zeka destekli öğrenme ortamlarını temsil eden adaptif öğrenme ve geri bildirim süreçlerinin, öğrencilerin öğrenme performansını dolaylı olarak artırdığı görülmüştür. Makine öğrenmesi analizi sonuçları, öğrencilerin 21. yüzyıl becerilerini yordamada en önemli değişkenler arasında yaratıcı düşünme, sosyoekonomik durum ve öğrenme stratejilerinin yer aldığını göstermektedir. Ayrıca model sonuçları, öğretim süreçleri ile öğrenci duyuşsal özellikleri arasındaki etkileşimin öğrenme çıktıları üzerinde belirleyici rol oynadığını ortaya koymaktadır. Sonuç olarak, STEAM eğitimi ile yapay zeka destekli bireyselleştirilmiş öğrenme yaklaşımlarının birlikte ele alınmasının, öğrencilerin 21. yüzyıl becerilerinin geliştirilmesinde etkili ve bütüncül bir yapı sunduğu belirlenmiştir. Bu doğrultuda, eğitim politikalarının veri temelli ve adaptif öğrenme yaklaşımlarını içerecek şekilde yeniden yapılandırılması önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
The purpose of this study is to examine the effects of STEAM education and AI-supported personalized learning environments on students' 21st-century skills. In this context, variables related to students' creative thinking, problem-solving, critical thinking, and learning processes were examined from multiple perspectives. The PISA 2022 dataset was used in the study. Data obtained from a total of 613,744 students were analyzed. Considering the rotational structure of the survey modules in PISA assessments, a canonical dataset representing the widest common response set for each variable was created. Missing data were imputed using the median imputation method, and all variables were subjected to z-score normalization. Quantitative research methods were employed in the study, and a correlational survey model was adopted. Correlation analysis, structural equation modeling, and the random forest algorithm from machine learning methods were used in the data analysis. While a random sample of 30,000 was created for structural equation modeling, a dataset of 409,368 individuals comprising the bottom and top 33% performance quartiles was used for the random forest analysis. According to the research findings, a strong and positive relationship was identified between creative thinking skills—one of the variables associated with STEAM—and academic achievement. Additionally, it was determined that teaching strategies representing personalized learning processes and student characteristics have significant effects on achievement. It was observed that adaptive learning and feedback processes—which represent AI-supported learning environments—indirectly enhance students' learning performance. Machine learning analysis results indicate that creative thinking, socioeconomic status, and learning strategies are among the most important variables in predicting students' 21st-century skills. Furthermore, the model results reveal that the interaction between teaching processes and students' affective characteristics plays a decisive role in learning outcomes. In conclusion, it has been determined that the combined approach of STEAM education and AI-supported personalized learning offers an effective and holistic framework for developing students' 21st-century skills. Accordingly, it is recommended that educational policies be restructured to incorporate data-driven and adaptive learning approaches.
Benzer Tezler
- Üstün zekâlı öğrencilerin eğitiminde kullanılan güncel teknolojiler ile ilgili yapılan çalışmaların incelenmesi
Examination of studies on current technologies used in the education of gifted students
HASİBE KUZU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Eğitim ve ÖğretimSivas Cumhuriyet ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ERSOY
- Matematik dersinde uygulanan STEM etkinliklerinin sınıf öğretmeni adaylarının öğrenme ürünlerine etkileri
The effects of STEM activities in mathematics lessons on learning outcomes of pre-service elementary teachers
ÖZLEM ÖZÇAKIR SÜMEN
Doktora
Türkçe
2018
Eğitim ve ÖğretimOndokuz Mayıs Üniversitesiİlköğretim Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAMZA ÇALIŞICI
- Okul öncesi eğitimde STEAM eğitim yaklaşımından esinlenerek 5E öğrenme modeli ile fen uygulamaları: Bir eylem araştırması
Science practices implementing the 5E learning model inspired by STEAM education approach in kindergarten education: Action research
DERYA ŞAHİNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Eğitim ve ÖğretimAnadolu ÜniversitesiTemel Eğitim Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERAL ÖREN
- Türkiye'de fizik eğitimi alanında yapılan STEM çalışmalarının incelenmesi
Investigation of STEM studies conducted in physics education in Turkey
ABDULKADİR BİNGÖL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiDicle ÜniversitesiMatematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEDİNE BARAN TÜRKAN
- Probleme dayalı öğrenme ortamında STEM eğitiminin tutum, kariyer algı ve meslek ilgisine etkisi ve öğrenci görüşleri
Effect of sSTEM instruction on attitude career perception and career interest in a problem based learning environment and student opinions
MISRA ALICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Eğitim ve ÖğretimKırıkkale ÜniversitesiMatematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR SARI