The Effect of Lego Robotic Applications on Academic Achievement in Science Teaching

Abstract

In this study, the aim was to examine the effects of teaching the 6th grade science course "Force and Motion" unit with Lego Robotics applications on student’s academic achievement. A quasi-experimental design with a pretest-posttest control group was used. The sample consisted of 48 students (experimental group N=24 and control group N=24) who were studying in the 6th grade of a state school affiliated with the Ministry of National Education in Erzurum province. The achievements in the "Force and Motion" unit, determined by the Ministry of National Education served as the basis for the study. The science lesson was carried out with activities in the control group as specified in the curriculum, and with the students in the experimental group, it was supported by Lego Robotics applications. To collect research data, the "Academic Achievement Test" (ABT) developed by Bozdoğan and Kavcı (2016), consisting of 24 multiple-choice questions, was used. This measurement tool was administered to both groups at the beginning and end of the study. The data obtained from the groups were analyzed using the SPSS package program. Descriptive statistics of the data such as frequency, mean, and percentage were calculated. Additionally, the t-test, one of parametric test, was used to analyze the normally distributed data. In cases where a significant difference was found, the effect value was calculated in order to comment on the size of the difference. The analysis of the pre-tests revealed that the study was conducted with two groups with similar academic achievement levels. It was concluded that additionally supporting the experimental group with Lego Robotics applications caused the academic success of the students to increase further. This study revealed the necessity of using lego robotic applications effectively in science lessons.

Keywords

• Academic achievement
• Lego Robotics applications
• Science education.

Fen Öğretiminde Lego Robotik Uygulamalarının Akademik Başarıya Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, 6. sınıf fen bilimleri dersi "Kuvvet ve Hareket" ünitesinin Lego Robotik uygulamaları ile işlenmesinin öğrencilerin akademik başarılarına etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Öntest-sontest kontrol gruplu yarı deneysel desen kullanılmıştır. Araştırmanın örneklemini Erzurum ilinde Milli Eğitim Bakanlığı'na bağlı bir devlet okulunun 6. sınıfında öğrenim gören 48 öğrenci (deney grubu N=24 ve kontrol grubu N=24) oluşturmaktadır. Çalışmada Milli Eğitim Bakanlığı tarafından belirlenen "Kuvvet ve Hareket" ünitesindeki kazanımlar temel alınmıştır. Fen bilimleri dersi, kontrol grubundaki öğrencilerle öğretim programında belirtildiği şekilde etkinliklerle, deney grubundaki öğrencilerle ise Lego Robotik uygulamaları ile desteklenerek yürütülmüştür. Araştırma verilerini toplamak için Bozdoğan ve Kavcı (2016) tarafından geliştirilen ve 24 çoktan seçmeli sorudan oluşan "Akademik Başarı Testi" (ABT) kullanılmıştır. Bu ölçme aracı her iki gruba da çalışmanın başında ve sonunda uygulanmıştır. Gruplardan elde edilen veriler SPSS paket programı kullanılarak analiz edilmiştir. Verilerin frekans, ortalama ve yüzde gibi tanımlayıcı istatistikleri hesaplanmıştır. Ayrıca normal dağılım gösteren verilerin analizinde parametrik testlerden t-testi kullanılmıştır. Anlamlı bir farkın bulunduğu durumlarda, farkın büyüklüğü hakkında yorum yapabilmek için etki değeri hesaplanmıştır. Ön testlerin analizi sonucunda, çalışmanın benzer akademik başarı düzeyine sahip iki grupla yürütüldüğü anlaşılmıştır. Deney grubunun ek olarak Lego Robotik uygulamaları ile desteklenmesinin öğrencilerin akademik başarılarının daha da artmasına neden olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bu çalışma, lego robotik uygulamalarının fen derslerinde etkin bir şekilde kullanılmasının gerekliliğini ortaya koymuştur.

Keywords

• Akademik başarı
• Lego Robotik uygulamaları
• Fen eğitimi.

References

1. Akçay, S. (2018). Robotik FeTeMM uygulamalarının fen bilgisi öğretmen adaylarının akademik başarı, bilimsel süreç becerileri ve motivasyon üzerine etkileri (Tez No. 607518) [Yüksek lisans tezi, Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
2. Akkoyunlu, B. (2002). Educational technology in Turkey: Past, present and future, Educational Media International, 39 (2), 165-174.
3. Aksu, F. N. (2019). Bilişim teknolojileri öğretmenleri gözünden robotik kodlama ve robotik yarışmaları (Tez No. 613670) [Yüksek lisans tezi, Muğla Balıkesir Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
4. Arslan, A., & Zengin, R. (2016). İşbirlikli öğrenme yönteminin fen öğretimi laboratuar uygulamaları dersine yönelik öğrencilerin tutumlarına etkisi. İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 17(2).https://doi.org/10.17679/iuefd.17245785
5. Atal, D. ve Usluel, Y. K. (2011). İlköğretim öğrencilerinin okul içinde ve dışında teknoloji kullanımları. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 41, 24-35.
6. Aydede, M. N., & Matyar, F. (2009). Aktif öğrenme yaklaşımının fen bilgisi dersindeki akademik başarı ve kalıcılığa etkisi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 17(1), 137-152.
7. Baptista, R. M. (2009) Utilização de um sistema robótico em experiências de Física, Departamento de Física, Faculdade De Cıêncıas Unıversıdade Do Porto, Junho. Bilişim Şurası Raporu, (2003). Türkiye Bilişim Vakfı, Ankara.
8. Barker, B. S., ve Ansorge, J. (2007). Robotics as means to increase achievement scores in an informal learning environment. Journal of research on technology in education, 39(3), 229-243.

9. Benitti, F. B. V. (2012). Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review. Computers & Education, 58(3), 978-988.
10. Bolat, Y. İ., & Gülcü, A. (2022). Stem Temelli Matematik Uygulamaları. Efe Akademi Yayınları.
11. Bozdoğan, A. E., & Kavcı, A. (2016). Sınıf dışı öğretim etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin fen bilimleri dersindeki akademik başarılarına etkisi. Gazi Eğitim Bilimleri Dergisi, 2(1), 13-30. https://dergipark.org.tr/en/pub/gebd/issue/35204/390649
12. Büyüköztürk Ş (2008). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı. Ankara: Pegem.
13. Cameron, R. G. (2005). Mindstorms Robolab: Developing science concepts during a problem based learning club. The Master Thesis, Department of Curriculum, Teaching and Learning, The University of Toronto, Canada.
14. Çam, E. (2019). Robotik destekli programlama eğitiminin problem çözme becerisi, akademik başarı ve motivasyona etkisi (Tez No. 605232) [Doktora tezi, Sakarya Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
15. Çayır, E. (2010). Lego-Logo ile desteklenmiş öğrenme ortamının bilimsel süreç becerisi ve benlik algısı üzerine etkisinin belirlenmesi (Tez No. 265835) [Yüksek lisans tezi, Sakarya Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
16. Çukurbaşı, B. (2016). Ters yüz edilmiş sınıf modeli ve lego-logo uygulamaları ile desteklenmiş probleme dayalı öğretim uygulamalarının lise öğrencilerinin başarı ve motivasyonlarına etkisi (Tez No. 448207) [Doktora tezi, Sakarya Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
17. Dönmez, İ. (2017). STEM eğitimi çerçevesinde robotik turnuvalara yönelik öğrenci ve takım koçlarının görüşleri (bilim kahramanları buluşuyor örneği). Eğitim Bilim ve Teknoloji Araştırmaları Dergisi, 2(1), 25-42.
18. Durmaz, H. (2004). Nasıl bir fen eğitimi istiyoruz? Yaşadıkça Eğitim Dergisi, (83/84), 38- 40
19. Erdoğan, Ö. (2019). Robotik lego uygulamaların fen bilgisi öğretmen adaylarının 21. yüzyıl becerileri üzerindeki etkilerinin incelenmesi (Tez No. 557789) [Yüksek lisans tezi, Amasya Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
20. Erdoğan, Ö., Toy, M., & Kurt, M. (2020). Robotik uygulamaların fen bilgisi öğretmen adaylarının bazı 21. Yüzyıl becerileri üzerindeki etkisinin incelenmesi. Avrasya Sosyal ve Ekonomi Araştırmaları Dergisi, 7(4), 117-137.
21. Erten, E. (2019). Kodlama ve robotik öğretimi üzerine bir durum çalışması (Tez No. 614009) [Yüksek lisans tezi, Balıkesir Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
22. Eyüboğlu, I. S. K. (2021). Fen bilgisi öğretmen adaylarının bakış açılarından uygulama öğretmenlerinin öğretim stratejisi, yöntem ve teknikleri. Ulusal Eğitim Akademisi Dergisi, 5(1), 131-147.https://doi.org/10.32960/uead.877242
23. Fidan, U., & Yalçın, Y. (2012). Robot eğitim seti lego nxt. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(1), 1-8.
24. Göksoy, S., & Yılmaz, İ. (2018). Bilişim teknolojileri öğretmenleri ve öğrencilerinin robotik ve kodlama dersine ilişkin görüşleri. Düzce Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 8(1), 178-196.
25. Gündoğdu, B. (2020). Meslek lisesi öğrencilerine lego robotikle algoritma öğretiminin bilgisayarca düşünme, bilişsel yük ve başarıya etkisi (Tez No. 626701) [Yüksek lisans tezi, Atatürk Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
26. Holland, M., Courtney, M., Vergara, J., McIntyre, D., Nix, S., Marion, A., & Shergill, G. (2021, August). Homework and children in grades 3–6: Purpose, policy and non-academic impact. In Child & Youth Care Forum (Vol. 50, pp. 631-651). Springer US.
27. Karadağ, M., Zalluhoğlu, A. E., Günal, G. G., Dayıoğlu, O., & Kışla, T. (2019). Derslerde teknoloji kullanımına yönelik motivasyon ölçeğinin geliştirilmesi. Ege Sosyal Bilimler Dergisi, 2(2), 146-157.
28. Kert, S. B., Erkoç, M. F., & Yeni, S. (2020). The effect of robotics on six graders’ academic achievement, computational thinking skills and conceptual knowledge levels. Thinking Skills and Creativity, 38, 100714.
29. Kılınç, A. (2014). Robotik teknolojisinin 7. sınıf ışık ünitesi öğretiminde kullanımı (Tez No. 382061) [Yüksek lisans tezi, Erciyes Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
30. Kirschner, P., & Selinger, M. (2003). The state of affairs of teacher education with respect to information and communications technology. Technology, Pedagogy and Education, 12(1), 5-17.
31. Koç, A. & Böyük, U. (2013). Fen ve teknoloji eğitiminde teknoloji tabanlı öğrenme: Robotik uygulamaları. Journal of Turkish Science Education, 10(1), 139-155.
32. Koç Şenol, A. (2012). Robotik destekli fen ve teknoloji laboratuvar uygulamaları: Robolab (Tez No. 323455)[Yüksek lisans tezi, Erciyes Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
33. Koka, V. (2018). Sosyal bilgiler dersinde kullanılan bilgisayar destekli eğitsel oyunların öğrencilerin ders başarısına olan etkisi (Tez No. 505026) [Yüksek lisans tezi, İnönü Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
34. Korkmaz, Ö. (2016). Lego Mindstorms Ev3 Tabanlı Tasarım Etkinliklerinin Öğrencilerin Bilgisayar Programlamayı Öğrenmeye Yönelik Tutumlarına, Öz-Yeterlik İnançlarına ve Akademik Başarı Düzeylerine Etkisi. Çevrimiçi Başvuru, 4 (4), 994-1007.
35. Kuş, M. (2016). Ortaokul öğrencilerinin kuvvet ve hareket ünitesinin öğretiminde robotik modüllerin etkisi (Tez No. 451986) [Yüksek lisans tezi, İstanbul Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
36. Lewis, T. (2006). Design and Inquiry: Bases for an Accommadition between Science and Technology Education in the Curriculum? Journal of Research in Science Teaching, 43(3), 255-281.https://doi.org/10.1002/tea.20111
37. Okur, N., & Ünal, İ. (2010). Fen öğretiminde bilgisayar destekli öğretimin önemi. Eğitim Teknolojileri Araştırmaları Dergisi, 1(3), 1-12.
38. Öner, S. (2022). İşbirlikli Öğrenme Yönteminin Coğrafya Dersinde Kullanılması: Konu Jigsawı Uyarlaması. Journal of Kirsehir Education Faculty, 23(1).
39. Özdoğru, E. (2013). Fiziksel olaylar öğrenme alanı için lego program tabanlı fen ve teknoloji eğitiminin öğrencilerin akademik başarılarına, bilimsel süreç becerilerine ve fen ve teknoloji dersine yönelik tutumlarına etkisi (Tez No. 342333) [Yüksek lisans tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
40. Özel, M. (2018). Robotik biliminin orta okul 8. sınıf fen bilimleri dersine entegrasyonu (Tez No. 534927)[Yüksek lisans tezi, İstanbul Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
41. Say, M. (2005). Fen bilgisi öğretmenlerinin öz-yeterlilik inanışları(Tez No. 189037) [Yüksek lisans tezi, Marmara Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
42. Sever, S. (1993). Türkçe öğretiminde uygulanan tam öğrenme kuramı ilkelerinin, öğrencilerin okuduğunu anlama ve yazılı anlatım becerilerindeki erişiye etkisi. Ankara University Journal of Faculty of Educational Sciences (JFES), 27(1), 121-171.
43. Silik, Y. (2016). Eğitsel robotik uygulamalarının fen bilgisi öğretmen adaylarının problem çözme becerilerine etkisi (Tez No. 449493)[Yüksek lisans tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
44. Silva, J. (2008) Tese de Mestrado. Robótica no ensino de Físicaí. [Online] 4 de Fevereiro de 2008. http://hdl.handle.net/1822/8069.
45. Sullivan, F. V. (2008). Robotics and science literacy: Thinking skills, science process skills and systems understanding. Journal of Research in Science Teaching, 45(3), 373-394.
46. Sünkür, M. , Şanlı, Ö. ve Arabacı, İ. B. (2011). Akıllı tahta uygulamaları konusunda ilköğretim ıı. kademe öğrencilerinin görüşleri (Malatya ili örneği).5th International Computer & Instructional Technologies Symposium, 22-24 September 2011, Fırat University, Elazığ.
47. Şimşek, K. (2019). Fen bilimleri derslerinin madde ve ısı biriminde robotik uygulamalarının 6. sınıfın akademik başarısı ve gözden geçirilmesi sonucunda 6. sınıf öğrencilerinin fen dersi madde ve ısı ünitesindeki robotik kodlama uygulamasının fen başarısı ve bilimsel süreç becerilerine etkilerinin incelenmesi (Tez No. 608796)[Yüksek lisans tezi, Marmara Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
48. Talan, T. (2020). Eğitsel robotik uygulamaları üzerine yapılan çalışmaların incelenmesi. Yaşadıkça Eğitim, 34(2), 503-522. https://doi.org/10.33308/26674874.2020342177
49. Türksoy, E., & Taşlıdere, E. (2016). Aktif öğrenme teknikleri ile zenginleştirilmiş öğretim yönteminin 5. sınıf öğrencilerinin fen ve teknoloji dersi akademik başarı ve tutumları üzerine etkisi. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 17 (1), 57-77. https://dergipark.org.tr/en/pub/kefad/issue/59448/854032
50. Uğuz, H. (2019). Lego robotikle programlamanın ortaokul öğrencilerinin problem çözme becerilerine ve başarılarına etkisi (Tez No. 584836) [Yüksek lisans tezi, Atatürk Üniversitesi ].https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
51. Uşengül, L. (2019). Lego wedo 2.0 eğitiminin öğrenenlerin fen bilimlerine yönelik akademik başarı ve tutumları ile bilgi işlemsel düşünme becerilerine etkisi (Tez No. 575739) [Yüksek lisans tezi, Fırat Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
52. Wong, K. W. (2001, November). Teaching programming with LEGO RCX robots. In Proceedings of ISECON (Vol. 18, pp. 1-3).
53. Wood D. F. (2003). Problem based learning. BMJ (Clinical research ed.), 326 (7384), 328–330.
54. Yalçın, N., & Akbulut, E. (2021). Stem eğitimi ve stem perspektifinde robotik kodlama eğitimlerinin incelenmesi: Kızılcahamam kodluyor örneği. Türkiye Sosyal Araştırmalar Dergisi, 25(2), 469-490.https://dergipark.org.tr/en/pub/tsadergisi/issue/64726/780211
55. Yeşilyurt, E. (2020). Tam öğrenme yaklaşımı. İnsan ve Toplum Bilimleri Araştırmaları Dergisi, 9(2), 1548-1580.https://doi.org/10.15869/itobiad.695755
56. Yıldırım, B., & Selvi, M. (2017). STEM uygulamaları ve tam öğrenmenin etkileri üzerine deneysel bir çalışma. Eğitimde Kuram ve Uygulama,13, 183-210.https://hdl.handle.net/20.500.12428/1737
57. Yıldırım, M.T. (2020). Sinir sistemi'nin öğretiminde FeTeMM tabanlı arduino robotik etkinliklerinin akademik başarı ve mühendislik tasarım süreci üzerine etkileri (Tez No. 641677) [Yüksek lisans tezi, Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
58. Yılmaz, N. (2021). İmam Hatip liselerinde Kur’an-ı Kerim öğretiminde yeni yöntemler ve materyal kullanımı (Tez No. 664105) [Yüksek lisans tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
59. Yolcu, V. (2018). Programlama eğitiminde robotik kullanımının akademik başarı, bilgi-işlemsel düşünme becerisi ve öğrenme transferine etkisi (Tez No. 509835) [Yüksek lisans tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi ]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
60. Yolcu, V. & Demirer, V. (2017). A review on the studies about the use of robotic technologies in education. SDU International Journal of Educational Studies, 4(2), 127-139.https://dergipark.org.tr/en/pub/sduijes/issue/32846/340897
61. Zimmerman, B. J. (1994). Dimensions of academic self-regulation: A conceptual framework for education. Self-regulation of learning and performance: Issues and educational applications, 1, 33-21.
62. Zimmerman, B. J. (1998). Developing self-fulfilling cycles of academic regulation: An analysis of exemplary instructional models. In D. H. Schunk & B. J. Zimmerman (Eds.), Self-regulated learning: From teaching to self-reflective practice (pp. 1–19). Guilford Publications.
63. Zimmerman, B. J., & Martinez-Pons, M. (1992). Perceptions of efficacy and strategy use in the self-regulation of learning. Student perceptions in the classroom, 185-207.