DR. VOLKAN HASAN KAYA

STEM Eğitim ile İlgili Yazı Serisi-III: STEM Alanının ve Eğitiminin Geleceği

Endüstri odaklı teknolojik gelişimlerle her geçen gün önemi artan ve günümüzün odak noktalarından biri olan STEM kavramının öneminin toplumda yaşayan bireylere aktarılması önemlidir. Eğitimdeki yatırımların son dönemde bu alana yönelmesinin nedeni toplumların endüstri alanında daha fazla söz sahibi olabilme isteğidir. Mantığı ve prensibi anlaşılmadan STEM alanındaki gelişmelere ayak uydurmak imkânsız gibi görünmektedir.

STEM eğitimi, daha nitelikli bireyler yetiştirilmesi için verilen eğitimlerden biri olan küçük parçaların yönergeler doğrultusunda bir araya getirilmesiyle oluşturulan bir üründen ya da hazır programlarla kodlama yapılmasından daha fazlasıdır. Bir diğer ifadeyle STEM eğitiminin asıl amaçlarından birisi farklı disiplinleri (makine, bilgisayar, elektrik-elektronik, temel bilimler gibi) bir araya getirerek bir ürün oluşturulmasıdır. Elbette bu ürünün bireylerin yaş düzeyine ve becerilerine uygun bir şekilde ortaya konması amaçlanmalıdır. Bu durumu somut bir metaforla açıklayacak olursak; fen alanında STEM aktiviteleri, öğrencilerin bir insan modeli üzerinde organları bir araya getirmekten ziyade organların nasıl çalıştığı ve bir organ işlevini yitirdiğinde yerine nasıl bir yapay organ takılması ve bunu yaparken nelere dikkat edilmesi gerektiğine odaklanmalıdır. Yapay bir organ yaparken süreç içerisinde bilgisayar yazılımlarının, tasarımların ve mekanik aksamların oluşturulması gibi farklı disiplinlerin bir araya getirilmesidir. Aynı zamanda STEM kavramını bir organizmaya benzeterek ifade edecek olursak, STEM’in kendi içerisinde barındırdığı disiplinler birbirleriyle uyumlu çalışan organlar gibi olmalıdır. Organizmanın her organında olduğu gibi STEM’de de her disiplin, belli bir işleve sahiptir. Eğer bu disiplinler arasında istenilen bütünlük ve uyum sağlanamazsa organizmalarda olduğu gibi doku uyumsuzluğu oluşur ve STEM kavramı işlevselliğini yitirir. Bu nedenle de STEM eğitimi, kendi içerisinde barındırdığı disiplinleri birbirleriyle bir bütünlük ve uyum sağlayacak şekilde ilişkilendirme sanatıdır.

Bir diğer taraftan STEM eğitimi aracılığıyla bireylerin kendi beklentilerini karşılayacak hazır teknolojik araçlarla bir ürün ortaya koymadan ziyade kendi beceri ve kabiliyetleri doğrultusunda kendi ihtiyaçlarını karşılayabilecek özgün bir şeyler ortaya koyması, üretken olması daha değerlidir. Fen alanına STEM kavramının entegre edilmesinden daha önemli olanı öğrencilerin STEM alanlarında özgün ve kabiliyetleri doğrultusunda ürünler ortaya koymasının teşvik edilmesidir. Toplum olarak STEM odaklı eğitimden ziyade üretim ve çevre odaklı STEM eğitimi bakış açısını benimsemek daha değerli görülmelidir.

Gelecekten İzler Taşıyan Yapay Zekâ ve Yapay Zekanın Öğretimi

Yapay zekâ, günümüzde her geçen gün önemi hissedilen ve içerisinde farklı birçok disiplini barından kavramlardan biri olan endüstri 4.0 devriminin beynine benzetilebilir. Bilginin üretimi hızlı bir şekilde gelişirken, yapay zekâ ile büyük verileri kullanarak daha işlevsel ve nitelikli teknolojik ve robotik gelişmelerin alt yapısını oluşturmaktadır. Gelecek yaşamımızda etkisi daha belirgin olacak olan yapay zekâ ve yapay zekanın öğretimi konusunda farkındalığı arttırmak ve bu alanla ilgili öneriler geliştirmek ülkelerin hem ekonomi hem de sosyal gelişimlerine katkı sağlayacaktır.

Yapay zekâ, insan aklından esinlenerek, beynin çalışma prensiplerini anlamaya çalışarak bilgisayar ve bilgisayar programları aracılığıyla makineleri kontrol etmeye imkân sağlamaktadır. Yapay zekâ araştırmaları sayesinde hayatımızdaki teknolojilerin daha faydalı hale getirilmesi için insanlara özgü davranışların makinelere yaptırıldığını söyleyebiliriz. Robotlar üzerinde uygulanan yapay zekâ sayesinde elektronik ve bilgisayar teknolojisindeki büyük gelişmeler hız kazanmıştır. Gelecek yüzyılda sanayi alanındaki gelişmelerin odak noktalarından biri olacağı öngörülen 4. Endüstri devrimi sayesinde internet ve bilgisayar teknolojilerinin entegrasyonu ile fabrikalar kendi kendine yetecek şekilde dizayn edilecektir. Gelecekte sadece sanayi alanında değil aynı zamanda günlük hayatta da insanların işlerini kolaylaştıracak gelişmelere daha fazla tanıklık edileceği de görülmektedir. İleride yapay zeka sayesinde iyi bir aşçı gibi omlet yapmayı, iyi bir forvet gibi şut çekmeyi ya da iyi bir polis gibi trafiği kontrol etmeyi becerebilen robotlar günlük yaşamımızın değişilmez parçalardan biri olabilir.

Doğal Zekâdan Yapay Zekaya: Algoritmik Düşünme Becerilerinin Önemi

Bir ülkenin eğitim hedefleri, o ülkenin gelecekte kalkınması için önemlidir. Eğer hedef teknoloji yardımı ile öğrenci başarısını arttırmaksa teknoloji öğretim sürecine etkin bir şekilde entegre edildiğinde elbette ki öğrencinin akademik başarısında artış olacaktır.  Ancak eğitimin hedefi teknolojiyi geliştiren, inovasyona yatkın bireyler yetiştirmekse o zaman da öncelikli olarak günümüzde var olan teknolojilerin mantığının anlaşılması ve sonraki adımda neler yapılabileceği konusunda bireylerin fikirler üretmesine yönelik genel anlamda teknoloji ve mühendislik öğretimine olanak tanıyan eğitim atmosferi oluşturulmalıdır.

Yapay zekâ; bilgisayar, elektronik, makine ve matematik gibi farklı disiplinleri bir arada barındırmaktadır. Bu farklı disiplinler sayesinde günlük hayatta ve(ya) endüstri alanında insan gücünün yerini alabilecek robotlar ve teknolojik araçlar geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçlara istenilen düzeyde ulaşmak için farklı disiplinlerden sistematik ya da eş zamanlı olarak yararlanılmalıdır. Bu alanda yeni gelişmeler ortaya koyabilmek için gelecek nesillerin S(is)TEM(atik) düşünme becerileri bir diğer ifadeyle algoritmik düşünme becerileri geliştirilmelidir. Hazır bir programı ya da teknolojileri kullanmak yerine, bunların mantığını anlayarak ve sistematik bir şekilde düşüncelerini uygulamaya koyarak daha kullanışlı milli programlar ve teknolojiler geliştirilmelidir. 

Sonuç olarak yapay zekâ alanında iyi bireyler yetiştirmek için yapay zekanın alt bileşenlerini de dikkate alarak hem analitik ve bütünsel (holostik) düşünme becerileri geliştirmeli hem de bütünsel düşünme becerisine algoritmik düşünme entegre edilmelidir.

Bilim Tarihimizden Geleceğe Zihinsel Yolculuk: Algoritmik Düşünme

Tarihi derinliklerinden günümüze ulaşan algoritmik düşünme, gelecekte farklı isimlerle açıklanmaya çalışılsa da mana özünü hep koruyacağı ve geleceğe miras kalacağı görülmektedir.   Algoritma kavramı, IX. yüzyılda Orta Asya`da Harizm bölgesinde yaşamış matematikçi Muhammed bin Musa Al-Harizmi`nin adından gelen, Harizmi yolu olarak da ifade edilen terimdir. Çözüm yolu ve işlem zinciri olarak ifade edilen algoritma, iyi tanımlanmış kuralların ve işlemlerin adım adım uygulanması anlamına gelmektedir. Tarihi değeri olan bu kavramı Bilim tarihimizde yer edinmiş ve Osmanlı Dönemi’nde birçok güzel eserde imzası olan Mimar Sinan’ın inşa ettiği Süleymaniye Cami ile açıklamaya çalışalım. Mimar Sinan, Süleymaniye Cami’yi inşa ederken öngörülü, planlı, ardışık ve aşamalı (algoritmik) soyut düşüncelerini ilmik ilmik işlemesiyle somut bir eser ortaya koymuştur. Mimar Sinan’ın, camiyi inşa etmeden önce cami içinde yanacak yüzlerce kandilden çıkacak islerin hattatlara zarar vermemesi için caminin içinde is odasını düşünmesi, islerin is odasında toplanması için hava akımını dikkate alması ve buna göre inşa etmesi, inşa edilen bu yerde toplanan islerin belirli işlemlerden geçtikten sonra mürekkep olarak kullanılması aslında düşüncelerinin ve fikirlerinin geleceği öngören, detaycı, ince ve sistematik bir şekilde hayata koymuş biçimidir.

Günümüzde geleceğin sadece mimarı alanında değil bütün alanlarda özellikle teknoloji alanında Mimar Sinan’lar yetiştirmek için öğrencilerin algoritmik düşünme dünyalarına sürekli genişleyen bir derinlik ve hacim kazandırılmalıdır. Verilecek komutun adımları aşama aşama olmalı ve karşılaşılabilecek problemlerin çözümlerine yönelik öngörüleri içeren planlamalar yapılmalıdır. Algoritmik düşünme, sadece bilgisayar programlar ile öğretilecek bir beceri olmayıp günlük hayatın içinde de kazandırılabilir.  Peki nasıl? Çocuklarımızla birlikte günlük, haftalık ve(ya) aylık planlar yapmanız da çocuklarımızın algoritmik düşünme becerisine katkı sağlayacaktır. Erken çocukluk döneminden başlanarak temel düzeyde planlamalar yapılırken, ilerleyen yaşlarda daha kapsamlı zaman dilimleri için daha ayrıntılı planlar yapılabilir. Dolayısıyla çocukların düşünsel dünyasını geliştirmek ve zenginleştirmek için birbiriyle bağlantılı, aşamalı ve ardışık görevleri planlama becerileri geliştirilmelidir. Örneğin, hafta sonu çocukla sinemaya gidilecekse çocukla birlikte o günün nasıl geçeceğini planlamakta öğrencilerin algoritmik düşüncesini geliştirecektir.

Hangi sinemaya gidilecek?

Kaçtaki seansa girilecek?

Ne kadar sürecek?

Hangi araçla sinemaya ulaşılacak?

Evden saat kaçta çıkılmalıdır?

Sinema öncesinde veya sonrasında alışveriş yapılacak mı?

Alışveriş yapılacaksa nereden neler alınacak? gibi...

İşte siz günlük hayatınızı çocuğunuzla birlikte ne kadar detaylandırır ve planlarsanız bu da sizin aile hayatınızın algoritması olacaktır. Peki mesleklerin kendi içerisinde algoritması yok mudur? Elbette vardır, örneğin öğretmenin ders planı hazırlaması güzel bir algoritmadır. Ders saati içerisinde hangi konuyu yer vermesi gerektiğini bilmesi, hangi malzemeye ihtiyacı olduğunu belirlemesi, derse hangi konuyla başlayacağını ve nerede bitireceğini planlaması ve karar vermesidir. Ayrıca, algoritmik bir düşünce öğrenciye bilişim teknolojileri dersi dışında da kazandırılabilir. Örneğin, fen bilimleri dersinde işlenen bir konuyla ilgili deney yapılacaksa öğretmenin vermiş olduğu bir hipotezden yola çıkarak küçük yaşlarda masa üzerinde karmaşık şekilde duran malzemeleri öğrencilere seçtirerek, ilerleyen yaşlarda ise doğrudan öğrencilerin hangi malzemelere ne kadar ihtiyacının olduğunu kendilerine karar verdirerek algoritmik düşünme becerileri geliştirilebilir. Bu sayede bilimsel süreç becerileri ile algoritmik düşünme becerisinin entegrasyonuna da katkı sağlayacaktır.

Sonuç olarak tarihi derinliklerinden günümüze ulaşan algoritmik düşünmenin geleceğimizin bilim tarihine ve medeniyetine kalıcı izler bırakması için algoritmik olarak cevaplandırması gereken sorularla yazıyı bitirmek istiyorum: Algoritmik düşünce becerileri gelişmiş bireylere mi kodlama öğretmeliyiz? Ve(ya)  kodlama eğitimi ile çocukların algoritmik düşünmeleri mi geliştirilmelidir?

Dr. Volkan Hasan KAYA

Kaynakça

Akın, H. L. (2008). Yapay Zeka ve Robotlar, Bilim Teknik Dergisi, 482, 36-38.

Baştemur, C. (2013). Mimar Sinan Rotasının Doğal ve Kültürel Peyzaj İzleri, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara.

Demirkol, Z. (2016). Çocuklara Programlamayı Nasıl Öğretiriz- 2? Erişim 17.01.2019 Adresi: http://www.cocuklaricinkodlama.com/makaleler/nasilOgretiriz2.html#icerik

Kaya, V.H. (2019). Science Literacy in Regard to the Environment: Issues and Challenges, Ph.D. Dissertation, University of Bremen, Bremen.

Kaya, V. H. (2017). Duygusal Zekanın Işığında Bilişim Teknolojisi ve Öğrenci Duygularının Fen Bilimleri Okuryazarlığı ile İlişkisinin Belirlenmesi. Journal of Computer and EducationResearch,5 (10), 194-217.

Kuşçu, E. (2015). Çeviride Yapay Zekâ Uygulamaları, Atatürk Üniversitesi Kazım Karabekir Eğitim Fakültesi Dergisi, 30, 45-58.

Pirim, H. (2006). Yapay Zeka, Journal of Yasar University, 1(1), 81-93.

Türk Dil Kurumu. (2019). Büyük Türkçe Sözlük, Erişim 17.01.2019 Adresi: http://www.tdk.gov.tr/index.php?option=com_bts&view=bts.