The Effect of Argumentation-Based Science Learning Approach Supported by Augmented Reality Applications on Students' Academic Achievement and Critical Thinking

Abstract

The purpose of this studyis to investigate the effects of the Argumentation-Based Science Learning (ABI) approach supported by augmented reality (AR) applications on the academic achievement and critical thinking skills of eighth grade students. Mixed method was used in the research. The study was conducted in a secondary school in Turkey in the 2021-2022 fall semester. Three different classes were included in the study. In the first of these classes; ABI approach, in the second one; AR applications, and in the third one, both ABI approach and AR applications were used together. Academic Achievement Tests and Critical Thinking Tests were used as measurement tools at the beginning and end of the study. According to the results of quantitative data; The study found significant difference in academic achievement and critical thinking tests in favor of Experiment A and C groups between Experiment A group, in which only the ABI approach was used, and Experiment C group, in which the ABI approach supported by AR applications was used, and Experiment B group, in which only AR applications were used. No significance different was found between Experiment A and Experiment C groups in terms of academic achievement and critical thinking.

Keywords

• : Science education
• Augmented reality Applications
• ABI
• Academic achievement
• Critical thinking

Artırılmış Gerçeklik Uygulamalarıyla Desteklenmiş Argümantasyon Tabanlı Bilim Öğrenme Yaklaşımının Öğrencilerin Akademik Başarılarına ve Eleştirel Düşünmelerine Etkisi

Abstract

Bu çalışmanın amacı; artırılmış gerçeklik (AG) uygulamalarıyla desteklenmiş Argümantasyon Tabanlı Bilim Öğrenme (ATBÖ) yaklaşımının sekizinci sınıf öğrencilerinin akademik başarılarına ve eleştirel düşünme becerilerine etkisini araştırmaktır. Araştırmada karma yöntem kullanılmıştır. Çalışma 2021-2022 eğitim öğretim yılının güz yarıyılında, Türkiye’deki bir ortaokulda gerçekleştirilmiştir. Çalışmaya üç farklı sınıf dahil edilmiştir. Bu sınıflardan ilkinde; ATBÖ yaklaşımı, ikincisinde; geleneksel yaklaşımla birlikte AG uygulamaları kullanılmış, üçüncüsünde ise ATBÖ yaklaşımı ve AG uygulamaları birlikte kullanılmıştır. Etkinlikler birbirini takip eden iki ünitede gerçekleştirilmiştir. Her iki ünitenin de başlangıcında ve sonunda Ünite Tabanlı Akademik Başarı Testleri ve Eleştirel Düşünme Testi ölçme aracı olarak kullanılmıştır. Uygulamaların sonunda üç gruptan da dört öğrenci ile yarı yapılandırılmış görüşmeler gerçekleştirilmiştir. Nicel verilerin sonuçlarına göre; sadece ATBÖ yaklaşımının kullanıldığı Deney A grubu ile sadece AG uygulamalarının kullanıldığı Deney B grubu arasında akademik başarı ve eleştirel düşünme testlerinde Deney A grubu lehine istatistiksel olarak anlamlı farklılık bulunmaktadır. AG uygulamalarıyla desteklenmiş ATBÖ yaklaşımının kullanıldığı Deney C grubu ile sadece AG uygulamalarının kullanıldığı Deney B grubu arasında her iki testte de Deney C grubu lehine istatistiksel olarak anlamlı farklılık bulunmaktadır. Deney A ve Deney C grupları arasında ise akademik başarı ve eleştirel düşünme açısından anlamlı bir fark bulunmamaktadır.

Keywords

• Fen eğitimi
• Artırılmış gerçeklik uygulamaları
• ATBÖ
• Akademik başarı
• Eleştirel düşünme

References

1. Abdüsselam, M. S. & Karal, H. (2012). Fizik öğretiminde artırılmış gerçeklik ortamlarının öğrenci akademik başarısı üzerine etkisi: 11. sınıf manyetizma konusu örneği. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 1(4), 170–181.
2. Akben, N. (2015). Fen ve teknoloji ders etkinliklerindeki bilimsel süreç becerilerinin bilimsel sorgulama yöntemiyle geliştirilmesi. Eğitim ve Bilim, 40(179), 111-132.
3. Alsumait, A. & Al-Musawi, Z.S. (2013). Creative and innovative e-learning using interactive storytelling. International Journal of Pervasive Computing and Communications, 9(3), 209-226. doi:10.1108/IJPCC-07-2013-0016.
4. Angelo, T. A. (1995). Classroom assessment for critical thinking. Teaching of psychology, 22(1), 6-7.
5. Aşık, S. (2018). Biyoloji öğretmenlerinin eleştirel düşünme düzeyleri: Trabzon örneği [Yüksek Lisans Tezi]. Karadeniz Teknik Üniversitesi.
6. Azuma, R. T. (1997). A survey of augmented reality. Teleoperators & Virtual Environments, 6(4), 355-385.
7. Bal, G. & İçten, T. (2017). Artırılmış gerçeklik teknolojisi üzerine yapılan akademik çalışmaların içerik analizi. Bilişim Teknolojileri Dergisi, 10(4), 401-415.
8. Boz, M. S. (2019). Eğitimde Artırılmış Gerçeklik Uygulamalarının Değerlendirilmesi. M.E.B. Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü.

9. Bulut, A. (2020). Fen bilgisi öğretmen adaylarının eleştirel düşünme becerileri ile biyoçeşitlilik okuryazarlığı arasındaki ilişki [Yüksek Lisans Tezi]. Manisa Celal Bayar Üniversitesi.
10. Can, A. (2019). SPSS ile bilimsel araştırma sürecinde nicel veri analizi (8. Baskı). Pegem Akademi.
11. Chen, C. H., Chou, Y. Y. & Huang, C. Y. (2016). An augmented-reality-based concept map to support mobile learning for science. The Asia-Pacific Education Researcher, 25(4), 567-578.
12. Cheng, K. H. & Tsai, C. C. (2013). Affordances of augmented reality in science learning: Suggestions for future research. Journal of science education and technology, 22, 449-462.
13. Christensen, L. B., Johnson R. B., Turner, L. A. (2020). Araştırma yöntemleri desen ve analiz (3. Baskı). (A. Aypay, Çev. Eds.). Anı Yayıncılık (Orijinal eserin basım tarihi 2014).
14. Cohen, J. (1988). Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences. 2nd edn. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
15. Çakan Akkaş, B. N. (2017). Argümantasyon tabanlı bilim öğrenme (ATBÖ) yaklaşımının temel alındığı öğrenme ortamının 5. Sınıf öğrencilerinin akademik başarılarına ve eleştirel düşünme becerilerine etkisi, [Yüksek lisans tezi, Kastamonu Üniversitesi].
16. Çakan Akkaş, B. N. & Kabataş Memiş, E. (2020). Argümantasyon uygulamalarının 5. sınıf öğrencilerinin madde ve değişim ünitesi başarılarına ve bireysel değişimlerine yansıması. Kastamonu Eğitim Dergisi, 28(3), 1407-1417.
17. Çakan Akkaş, B. N. & Kabataş Memiş, E. (2021). Türkiye’de Eleştirel Düşünme Konusunda Gerçekleştirilen Tezlerin Analizi. Trakya Eğitim Dergisi, 11 (2) , 684-695. DOI: 10.24315/tred.691163
18. Çepni, S. (2018). Araştırma ve Proje Çalışmalarına Giriş. Palme Yayınevi.
19. Demirel, G. (2019). Artırılmış gerçeklik uygulamaları ile işlenen fen bilimleri dersinin 7. sınıf öğrencilerinin akademik başarılarına ve artırılmış gerçeklik uygulamalarına karşı tutumlarına etkisi [Yüksek Lisans Tezi]. Gazi Üniversitesi.
20. Eğmir, E. (2016). Eleştirel düşünme becerisi öğretim programının hazırlanması, uygulanması ve değerlendirilmesi [Doktora Tezi]. Afyon Kocatepe Üniversitesi.
21. Ennis, R. (1993). Critical thinking assesment. Theory into Practice, 32(3), 179-186.
22. Erbaş, Ç. & Demirer, V. (2014). Eğitimde artırılmış gerçeklik uygulamaları: Google Glass örneği. Öğretim Teknolojileri ve Öğretmen Eğitimi Dergisi, 3(2), 8-16.
23. Erduran, S., & Jimenez-Aleixandre, M. (2007). Argumentation in science education: an overwiev. Springer.
24. Erduran, S., Simon S., & Osborne, J. (2004). TAPping into argumentation: developments in the application of Toulmin's argument pattern for studying science discourse. Science Education, 88, 915-933.
25. Et, S. Z. (2019). Sosyobilimsel meselelerle öğrenme ve argümantasyon temelli bilim öğrenme yaklaşımlarının fen bilimleri öğretmen adaylarının bilimin doğasını anlamalarına etkisi [Doktora Tezi]. Fırat Üniversitesi.
26. Gürel, U. (2021). Artırılmış gerçeklik yardımı ile öğrenme deneyimi. Eskişehir Türk Dünyası Uygulama ve Araştırma Merkezi Bilişim Dergisi, 2(1), 42-45.
27. H. Özmen & O. Karamustafaoğlu (Eds.), Eğitimde araştırma yöntemleri (ss:69) (1. Baskı). Pegem Akademi.
28. Hand, B. (2008). Introducing the science writting heuristic approach. (B. Hand, Dü.) Sense Publisher.
29. Hand, B., Wallace, C. W. & Yang, E. M. (2004). Using a science writing heuristic to enhance learning outcomes from laboratory activities in seventh‐grade science: Quantitative and qualitative aspects. International Journal of Science Education, 26(2), 131-149.
30. Ibáñez, M. B., Di Serio, Á., Villarán, D. & Kloos, C. D. (2014). Experimenting with electromagnetism using augmented reality: Impact on flow student experience and educational effectiveness. Computers & Education, 71, 1-13.
31. İbili, E. & Şahin, S. (2015). Geometri öğretiminde artırılmış gerçeklik kullanımın öğrencilerin bilgisayara yönelik tutumlarına ve bilgisayar öz-yeterlilik algılarına etkisinin incelenmesi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 9(1), 332-350.
32. İçten, T. & Güngör, B. A. L. (2017). Artırılmış gerçeklik üzerine son gelişmelerin ve uygulamaların incelenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 5(2), 111-136.
33. İzgi Onbaşılı, Ü. (2018). Artırılmış gerçeklik uygulamalarının ilkokul öğrencilerinin artırılmış gerçeklik uygulamalarına yönelik tutumlarına ve fen motivasyonlarına etkisi. Ege Eğitim Dergisi, 19(1), 320-337.
34. Kabataş Memiş, E. (2011). Argümantasyon tabanlı bilim öğrenme yaklaşımının ve öz değerlendirmenin ilköğretim öğrencilerinin fen ve teknoloji dersi başarısına ve başarının kalıcılığına etkisi [Doktora Tezi]. Atatürk Üniversitesi.
35. Kabataş Memiş, E. (2014). İlköğretim öğrencilerinin argümantasyon tabanlı bilim öğrenme yaklaşımı uygulamalarına ilişkin görüşleri. Kastamonu Eğitim Dergisi, 22(2), 400-418.
36. Kabataş Memiş, E. (2017). Türkiye'de argümantasyon konusunda gerçekleştirilen tezlerin analizi: bir meta-sentez çalışması. International Journal of Education, 6(1), 47.
37. Kabataş Memiş, E., & Çakan Akkaş, B. N. (2020). Developing critical thinking skills in the thinking-discussionwriting cycle: the argumentation-based inquiry approach. Asia Pacific Education Review, 21(3), 441-453. https://doi.org/10.1007/s12564-020-09635-z.
38. Kabataş Memiş, E. & Kaya İ. (2021) Fen Eğitiminde Kullanılabilecek Artırılmış Gerçeklik Uygulama Örnekleri [Sözlü Bildiri]. VIIIth International Eurasian Educational Research Congress, Aksaray, Türkiye.
39. Kanat, K. (2020). Sokratik yönteme göre hazırlanan eleştirel düşünme eğitim programının çocukların eleştirel düşünme becerilerine ve ahlaki yargı düzeylerine etkisi [Doktora Tezi]. Gazi Üniversitesi.
40. Karakaş, H., & Sarıkaya, R., (2020). The effect of argumentation-based teaching performed for environment-energy ıssues on critical thinking of prospective classroom teachers. İlköğretim Online, 19(1)1, 366-383.
41. Karakaş, M. & Özerbaş, M. (2020). Fizik dersinde artırılmış gerçeklik uygulamalarının öğrencilerin akademik başarılarına etkisi. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 10(2), 452-468.
42. Karakuş, M. & Yalçın, O. (2016). Fen eğitiminde argümantasyon temelli öğrenmenin akademik başarıya ve bilimsel süreç becerilerine etkisi: Bir meta-analiz çalışması. Anadolu Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 16(4), 1-20.
43. Kaya, G. & Yılmaz, S. (2016). Açık sorgulamaya dayalı öğrenmenin öğrencilerin başarısına ve bilimsel süreç becerilerinin gelişimine etkisi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi (H. U. Journal of Education) 31(2), 300-318.
44. Kesim, M. & Ozarslan, Y. (2012). Augmented reality in education: current technologies and the potential for education. Procedia-social and behavioral sciences, 47, 297-302.
45. Koçak, K. (2014). Argümantasyon tabanlı bilim öğrenme yaklaşımının öğretmen adaylarının çözeltiler konusunda başarısına ve eleştirel düşünme eğilimlerine etkisi [Yüksek Lisans Tezi]. Hacettepe Üniversitesi.
46. Korkmaz, Z.S. (2018). Eleştirel düşünme becerileri eğitiminin öğretmenlerin ve öğrencilerin eleştirel düşünme becerilerine etkisi [Doktora Tezi]. Atatürk Üniversitesi.
47. Korucu, A. T., Gençtürk, T. & Sezer, C. (2016). Artırılmış gerçeklik uygulamalarının öğrenci başarı ve tutumlarına etkisi. In XVIII. Akademik Bilişim Conference, Türkiye.
48. Lai, Y.-S. & Hsu, J.-M. (2011). Development trend analysis of augmented reality system in educational applications. 2011 International Conference on Electrical and Control Engineering, 6527-6531.
49. Millî Eğitim Bakanlığı (2005). Fen ve Teknoloji Dersi Öğretim Programı
50. Millî Eğitim Bakanlığı (2013). Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı
51. Mecit, Ö. (2006). 7E öğrenme evresi modelinin beşinci sınıf öğrencilerinin eleştirel düşünme yeteneği gelişimine etkisi [Doktora Tezi]. Orta Doğu Teknik Üniversitesi. Millî Eğitim Bakanlığı (2018). Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı.
52. Newton, P., Driver, R., & Osborne, J. (1999). The place of argumentation in the pedagogy of school science. International Journal of science education, 21(5), 553-576.
53. NRC [National Research Council] (1996). National science education standarts, Washington, DC: National Academy Press.
54. Önder, R. (2016). Eğitimde artırılmış gerçeklik uygulamaları: Aurasma ve color mix. Akademik Bilişim Konferansı, Türkiye.
55. Özcan, R., Aktamış, H. & Hiğde, E. (2018). Fen bilimleri derslerinde kullanılan argümantasyon düzeyinin belirlenmesi. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 43(43), 93-106.
56. Ramazanoğlu, M. & Solak, M. Ş. (2020). Ortaokul öğrencilerinin artırılmış gerçeklik uygulamalarının eğitimde kullanımına yönelik tutumları: Siirt ili örneği. Kastamonu Eğitim Dergisi, 28(4), 1646-1656.
57. Sırakaya, M. & Sırakaya, D. A. (2018). Artırılmış gerçekliğin fen eğitiminde kullanımının tutum ve motivasyona etkisi. Kastamonu Eğitim Dergisi, 26(3), 887-905.
58. Singhal, S., Bagga, S., Goyal, P. & Saxena, V. (2012). Augmented chemistry: Interactive education system. International Journal of Computer Applications, 49(15), 1-5. doi: 10.5120/7700-1041.
59. Sönmez, E. (2017). Argümantasyon tabanlı bilim öğrenme yaklaşımının fen bilgisi öğretmen adaylarının eleştirel düşünmelerine ve genel kimya başarılarına etkisi [Doktora Tezi]. Kastamonu Üniversitesi.
60. Şahin, D. (2017). Artırılmış gerçeklik teknolojisi ile yapılan fen öğretiminin ortaokul öğrencilerinin başarılarına ve derse karşı tutumlarına etkisi [Yüksek Lisans Tezi]. Atatürk Üniversitesi.
61. Şahin, M. C., & Namlı, N. A. (2019). Öğretmen adaylarının eğitimde teknoloji kullanma tutumlarının incelenmesi. Türkiye Sosyal Araştırmalar Dergisi, 23(1), 95-112.
62. Timuçin, M. (2019). Eleştirel düşünme temelli biyoloji dersi modelinin öğrenci başarısına etkisi [Doktora Tezi]. Trabzon Üniversitesi.
63. Timur, B. & Özdemir, M. (2018). Fen eğitiminde artırılmış gerçeklik ortamlarının kullanımına ilişkin öğretmen görüşleri. Uluslararası Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 2018(10), 62-75.
64. Turgut, H. (2007). Herkes için bilimsel okuryazarlık. Ankara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Fakültesi Dergisi, 40(2), 232-256.
65. Windschitl, M. (2003). Inquiry projects in science teacher education: What can investigative experiences reveal about teacher thinking and eventual classroom practice?. Science education, 87(1), 112-143.
66. Yen, J. C., Tsai, C. H. & Wu, M. (2013). Augmented reality in the higher education: Students’ science concept learning and academic achievement in astronomy. Procedia-social and behavioral sciences, 103, 165-173.
67. Yılmaz, Z. A. & Batdı, V. (2016). Artırılmış gerçeklik uygulamalarının eğitimle bütünleştirilmesinin meta-analitik ve tematik karşılaştırmalı analizi. Eğitim ve Bilim, 41(188).
68. Yuen, S. C. Y., Yaoyuneyong, G. & Johnson, E. (2011). Augmented reality: An overview and five directions for AR in education. Journal of Educational Technology Development and Exchange (JETDE), 4(1), 11.
69. Zhang, J., Sung, Y. T., Hou, H. T. & Chang, K. E. (2014). The development and evaluation of an augmented reality-based armillary sphere for astronomical observation instruction. Computers & education, 73, 178-188