The Effect of The Use Of Educational Robots in Coding Education on The Computational Thinking Skills of Gifted Students

Abstract

In this study, it was aimed to examine the effect of the use of educational robots in coding education on the computational thinking skills of gifted students. In the research, the pre-test post-test quasi-experimental design with a control group, which is among the experimental methods, was used. The study group of the research consisted of gifted 5th grade students attending Science and Art Center in Selçuklu district of Konya province in the 2021-2022 academic year. A total of 110 students, including 55 in the control group and 55 in the experimental group, participated in the study. In order to determine the computational thinking levels of the students in the research, the computational thinking levels scale which was developed by Korkmaz, Çakır & Özden (2015) was used as a pre-test and post-test in the experimental and control groups. During the implementation process, the coding training was carried out with the experimental group students using the block-based coding tool mBlock and the educational robot set mBot. In the control group, on the other hand, the coding training was carried out using the block-based coding tool mBlock. The same block-based coding software, mBlock, was preferred both in the experimental and control groups. The findings obtained from the research are as follows: 1. It was observed that the computational thinking skills of the students in the experimental group, who used educational robots in coding education, increased at the end of the application. 2. It was observed that there was also an increase in the post-test scores of computational thinking skills of the control group students, who did not use educational robots in their coding training, at the end of the application. 3. When the computational thinking achievements of the experimental and control group students were compared, it was seen that the difference was in favour of the experimental group students who used educational robots in coding education. During the implementation process, the coding training was carried out with the experimental group students using the block-based coding tool mBlock and the educational robot set mBot. In the control group, on the other hand, the coding training was carried out using the block-based coding tool mBlock. The same block-based coding software, mBlock, was preferred both in the experimental and control groups. The findings obtained from the research are as follows: 1. It was observed that the computational thinking skills of the students in the experimental group, who used educational robots in coding education, increased at the end of the application. 2. It was observed that there was also an increase in the post-test scores of computational thinking skills of the control group students, who did not use educational robots in their coding training, at the end of the application. 3. When the computational thinking achievements of the experimental and control group students were compared, it was seen that the difference was in favour of the experimental group students who used educational robots in coding education.

Keywords

• Gifted Students
• Computational Thinking
• Educational Robot
• Coding.

Kodlama Eğitiminde Eğitsel Robot Kullanımının Özel Yetenekli Öğrencilerin Bilgi İşlemsel Düşünme Becerilerine Etkisi

Öz

Bu araştırmada kodlama eğitiminde eğitsel robot kullanımının, özel yetenekli öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerisine etkisini incelemek amaçlanmıştır. Araştırmada deneysel yöntemler içerisinde yer alan kontrol gruplu ön test son test yarı deneysel desen kullanılmıştır. Araştırmanın çalışma grubu 2021-2022 eğitim öğretim yılında Konya ili Selçuklu ilçesinde bulunan bir Bilim ve Sanat Merkezine devam eden özel yetenekli 5. Sınıf öğrencileri oluşturmuştur. Araştırmaya kontrol grubunda 55 ve deney grubunda 55 olmak üzere toplam 110 öğrenci katılmıştır. Araştırmada öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme düzeylerini belirlemek amacıyla, deney ve kontrol gruplarında ön test ve son test olarak, Korkmaz, Çakır ve Özden (2015) tarafından geliştirilen Bilgisayarca Düşünme Beceri Düzeyleri Ölçeği kullanılmıştır. Uygulama sürecinde deney grubu öğrencileri ile kodlama eğitimi blok tabanlı kodlama aracı mBlock ve eğitsel robot seti mBot kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kontrol grubunda ise, kodlama eğitimi blok tabanlı kodlama aracı mBlock kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deney ve kontrol grubunda aynı blok tabanlı kodlama yazılımı olan mBlock blok tabanlı kodlama yazılımı tercih edilmiştir. Araştırmadan elde edilen bulgular şu şekildedir: 1.Kodlama eğitiminde eğitsel robot kullanılan deney grubu öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerilerinde uygulama sonunda artış olduğu görülmüştür. 2. Kodlama eğitimlerinde eğitsel robot kullanılmayan kontrol grubu öğrencilerinin de bilgi işlemsel düşünme becerileri son test puanlarında uygulama sonunda artış olduğu görülmüştür. 3.Deney ve kontrol grubu öğrencilerinin bilgi işlemsel düşünme erişleri karşılaştırıldığında meydana gelen farkın kodlama eğitiminde eğitsel robot kullanılan deney grubu öğrencilerinin lehine olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Özel Yetenekli Öğrenci
• Bilgi İşlemsel Düşünme
• Eğitsel Robot
• Kodlama.

References

1. Aho, A. V. (2012). Computation and Computational Thinking. The Computer Journal, 55(7), 832-835. https://doi:10.1093/comjnl/bxs074
2. Alkan, A. (2019). Özel Yetenekli Öğrencilerin Programlama Dili Öğretiminde Kodu Game Lab Yazılımının Problem Çözme Becerileri Düzeyine Etkisi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, (50), 480-493. https://doi:10.21764/maeuefd.486061
3. Angeli, C. & Valanides, N. (2020). Developing Young Children’s Computational Thinking with Educational Robotics: An Interaction Effect Between Gender and Scaffolding Strategy. Computers in Human Behavior, 105, 105954. https://doi.org/10.1016/j.chb.2019.03.018
4. Apostolellis, P., Stewart, M., Frisina, C. & Kafura, D. (2014). Rabit Escape: A Board Game for Computational Thinking. Paper presented at the Interaction Design and Children Conference, Denmark.
5. Ardito, G., Czerkawski, B. & Scollins, L. (2020). Learning Computational Thinking Together: Effects of Gender Differences in Collaborative Middle School Robotics Program. TechTrends, 64(3), 373-387. https://doi.org/10.1007/s11528-019-00461-8
6. Atiker, B. (2019). Programlama Öğretiminde Ortaokul Öğrencilerinin Bilgi İşlemsel Düşünme Becerilerinin Başarıya Etkileri. Yayımlanmamış Doktora Tezi. İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
7. Atmatzidou, S. & Demetriadis, S. (2016). Advancing Students Computational Thinking Skills Through Educational Robotics: A Study on Age and Gender Relevant Differences. Robotics and Autonomous Systems, 75, 661–670. https://doi.org/10.1016/j.robot.2015.10.008
8. Avcu, Y. E., & Ayverdi, L. (2020). Examination of the Computer Programming Self-Efficacy’s Prediction Towards the Computational Thinking Skills of the Gifted and Talented Students. International Journal of Educational Methodology, 6(2), 259-270.

9. Barr, D., Harrison, J. & Conery, L. (2011). Computational Thinking: A Digital Age Skill for Everyone. Learning & Leading with Technology, 38(6), 20-23.
10. Beginner's Guide to mBot (2022). Erişim Adresi: https://support.makeblock.com/hc/en-us/articles/12822859943959, Erişim tarihi: 01.10.2022.
11. Bers, M.U., Flannery L., Kazakoff E.R. & Sullivan A. (2014). Computational Thinking and Tinkering: Exploration of An Early Childhood Robotics Curriculum. Computures & Education, 72, 145-157. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2013.10.020
12. Bildiren, A. (2018). Özel Eğitimin Üstün Yetenekli Çocuklar Üzerinde Benlik Algısına Etkisi. Kastamonu Education Journal, 26(5), 1489-1496. https://doi.org/10.24106/kefdergi.397345
13. Brennan, K. & Resnick, M. (2012). New Frameworks for Studying and Assessing the Development of Computational Thinking. Proceedings of the 2012 Annual Meeting of the American Educational Research Association, Vancouver, Canada.
14. Bulut, A. E. & Yılmaz, M. (2021). Fen Lisesi Öğrencilerinin Bilgi İşlemsel Düşünme Beceri Düzeylerinin Belirlenmesi. Gazi Eğitim Bilimleri Dergisi, 7(1), 80-91.
15. Büyüköztürk, Ş., Aygün, Ö., Kılıç-Çakmak, E. & Karadeniz, Ş. (2016). Bilimsel Araştırma Yöntemleri. Pegem Akademi Yayıncılık.
16. Chalmers, C. (2018). Robotics and Computational Thinking in Primary School. International Journal of Child-Computer Interaction, 17, 93-100. https://doi.org/10.1016/j.ijcci.2018.06.005
17. CS Unplugged (2023). Computational Thinking and CS Unplugged. Erişim adresi: https://www.csunplugged.org/en/computational-thinking/
18. Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı [ÇSGB] (2021). Ulusal Genç İstihdam Stratejisi (2021-2023). Erişim adresi https://www.csgb.gov.tr/media/86869/ulusal-genc-istihdam-stratejisi-ve-eylem-plani-2012-2023.pdf
19. Çatlak, Ş., Tekdal, M. & Baz, F. (2015). Scratch Yazılımı ile Programlama Öğretiminin Durumu: Bir Doküman İnceleme Çalışması. Öğretim Teknolojileri ve Öğretmen Eğitimi Dergisi, 4(3), 13-25.
20. Çoşkunserçe, O. (2021). Eğitimde Robot Programlama. Pegem Akademi Yayıncılık.
21. Demir, Ö. & Seferoğlu, S. S. (2017). Yeni Kavramlar, Farklı Kullanımlar: Bilgi-İşlemsel Düşünmeyle İlgili Bir Değerlendirme, H. F. Odabaşı, B. Akkoyunlu & A. İşman (Ed.). Eğitim Teknolojileri Okumaları 2017 içinde, (41. Bölüm, ss. 468-483). Sakarya Üniversitesi, Sakarya.
22. Dinci, D. (2021). Farklı Programlama Öğretim Uygulamalarının Ortaokul Öğrencilerinin Bilgi-İşlemsel Düşünme Becerilerine Etkileri. Yayınlanmamış yüksek Lisans Tezi. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Van.
23. Doğruluk, S. (2022). Disiplinlerarası Öğretim Yaklaşımına Dayalı Olarak Geliştirilen Algoritma ve Programlama Dersi Öğretim Programının Öğrencilerin Akademik Başarısına, Bilgi İşlemsel Düşünme Algısına ve Becerisine Etkisi. Yayımlanmamış Doktora Tezi. Çukurova Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Adana.
24. Earle, M. T. (2011). Group Collaborative Computer Programming with the Aid of A Robot: Discovery-Based Learning. University of Houston.
25. European Schoolnet (2015). Computing Our Future. Erişim adresi http://www.eun.org/documents/411753/817341/Computing+our+future_final_2015.pdf/d3780a64-1081-4488- 8549-6033200e3c03
26. Fronza, I., Ioini, N. E. & Corral, L. (2017). Teaching Computational Thinking Using Agile Software Engineering Methods: A Framework for Middle Schools. ACM Transactions on Computing Education (TOCE), 17(4), 1-28. https://doi.org//10.1145/3055258
27. Gena, C., Mattutino, C., Perosino, G., Trainito, M., Vaudano, C. & Cellie, D. (2020). Design and Development of A Social, Educational and Affective Robot. IEEE Conference on Evolving and Adaptive Intelligent Systems, Larnaca, Cyprus.
28. Gülbahar, Y., Kalelioğlu, F. & Karataş, E. (2017). Ortaöğretim Bilgisayar Bilimi Ders Kitabı Kur 1. Millî Eğitim Bakanlığı.
29. Hamelburg, N. (2019). Coding, Collaboration and Computational Thinking. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Hofstra University, USA.
30. İmal, N. & Eser, M. (2009). Programlama dili öğrenmedeki zorluklar ve çözüm yaklaşımları. Elektrik Elektronik Bilgisayar Biyomedikal Mühendislikleri Eğitimi IV. Ulusal Sempozyumu, 10.
31. Imberman, S. P. (2003). Teaching Neural Networks Using LEGO Handy Board Robots in An Artificial İntelligence Course. In Proceedings of the 34th SIGCSE technical symposium on Computer Science Education, 312-316.
32. ISTE & CSTA (2011). Operational Definition Of Computational Thinking For K–12 Education. Erişim adresi: https://cdn.iste.org/www-root/Computational_Thinking_Operational_Definition_ISTE.pdf
33. Kalik, G. & Kırındı, T. (2022). Fen Bilimleri Dersinde Okul Dışı Stem Etkinliklerinin Üstün/Özel Yetenekli Öğrencilerin Stem’e Karşı Tutumlarına ve Girişimcilik Becerileri Üzerine Etkisi. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 10 (1), 38-63. https://doi.org/10.56423/fbod.1058632
34. Kalkınma Bakanlığı (2013). Onuncu Kalkınma Planı 2014–2018. Erişim adresi: https://dspace.ceid.org.tr/xmlui/bitstream/handle/1/114/ekutuphane3.4.1.6.pdf?sequence=1&isAllowed=y
35. Karaahmetoğlu, K. (2019). Proje Tabanlı Arduino Eğitsel Robot Uygulamalarının Öğrencilerin Bilgisayarca Düşünme Becerileri ve Temel STEM Beceri Düzeyleri Algılarına Etkisi. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Amasya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Amasya.
36. Karahoca, D., Karahoca, A. & Uzunboylu, H. (2011). Robotics Teaching in Primary School Education by Project Based Learning for Supporting Science and Technology Courses. Procedia Computer Science, 3, 1425-1431. https://doi.org/10.1016/j.procs.2011.01.025
37. Kasım, B. (2022). Programlama Eğitiminde Kullanılan Eğitsel Robotik Uygulamalarının Ortaokul Öğrencilerinin Akademik Başarı, Bilgi İşlemsel Düşünme Becerileri, Ders Motivasyonları ve Robotik Tutumlarına Etkisi. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Bahçeşehir Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
38. Kaya, M., Korkmaz, Ö. & Çakır, R. (2020). Oyunlaştırılmış Robot Etkinliklerinin Ortaokul Öğrencilerinin Problem Çözme ve Bilgi İşlemsel Düşünme Becerilerine Etkisi. Ege Eğitim Dergisi, 21 (1), 54-70. https://doi.org/10.12984/egeefd.588512
39. Kirmit, Ş., Dönmez, İ., & Çataltaş, H. E. (2018). Üstün Yetenekli Öğrencilerin Bilgisayarca Düşünme Becerilerinin İncelenmesi. Journal of STEAM Education, 1(2), 17-26.
40. Korkmaz, Ö., Çakır, R. & Özden, M. Y. (2015). Bilgisayarca Düşünme Beceri Düzeyleri Ölçeğinin (Bdbd) Ortaokul Düzeyine Uyarlanması. Gazi Eğitim Bilimleri Dergisi, 1(2), 143-162.
41. Lee, I., Martin, F. & Apone, K. (2014). Integrating Computational Thinking Across the K--8 Curriculum. Acm Inroads, 5(4), 64-71.
42. Lye, S. Y. & Koh, J. H. L. (2014). Review On Teaching and Learning of Computational Thinking Through Programming: What İs Next for K-12? Computers in Human Behavior, 41, 51-61. https://doi.org/10.1016/j.chb.2014.09.012
43. Maloney, J., Resnick, M., Rusk. N., Silverman. B. & Eastmond, E. (2010). The Scratch Programming Language and Environment. ACM Trans. Comput. Educ., 10(4), 16-15. https://doi.org/ 10.1145/1868358.1868363
44. Millî Eğitim Bakanlığı (2018). Bilişim Teknolojileri Dersi (5, 6. Sınıflar) Bilişim Teknolojileri Dersi Öğretim Programı. Ankara.
45. Mladenovic, M., Krpan, D. & Mladenovic, S. (2016). Introducing Programming to Elementary Students Novices by Using Game Development in Python and Scratch. Edulearn Proceedings, 1622-1629.
46. Numanoğlu, M. & Keser, H. (2017). Programlama Öğretiminde Robot Kullanımı-Mbot Örneği. Bartın Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 6(2), 497. https://doi.org/10.14686/buefad.306198
47. Pakman, N. (2018). 8-10 Yaş Grubu Öğrencilerine Uygulanan Temel Düzey Kodlama, Robotik, 3D Tasarım ve Oyun Tasarımı Eğitiminin Problem Çözme ve Yansıtıcı Düşünme Becerilerine Etkisi. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Bahçeşehir Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
48. Perkovic, L. & Settle, A. (2010). Computational Thinking Across the Curriculum: A Conceptual Framework. College of Computing and Digital Media Technical Report, 10-001.
49. Resnick, M., (2007). Creative Society, Electronics and Power, 20(5), s. 220.
50. Resnick, M., (2012). Let’s Teach Kids to Code. TED talks. Erişim adresi: https://www.ted.com/talks/mitch_resnick_let_s_teach_kids_to_code?language=tr
51. Saygıner, Ş. & Tüzün, H. (2017). İlköğretim Düzeyinde Programlama Eğitimi: Yurt Dışı ve Yurt İçi Perspektifinden Bir Bakış. Akademik Bilişim Konferansı, 1-5.
52. Sayın, Z. & Seferoğlu, S. S. (2016). Yeni Bir 21. Yüzyıl Becerisi Olarak Kodlama Eğitimi ve Kodlamanın Eğitim Politikalarına Etkisi. Akademik Bilişim Konferansı, 2016, 3-5.
53. Secer, M. (2020). Bilişim Teknolojileri ve Yazılım Dersinde Arduıno Kodlama ile Kâğıt-Kalem Kodlama Uygulamalarının Öğrencilerin Bilgi İşlemsel Düşünme Becerileri, Problem Çözme Becerileri ve Stem Tutumları Üzerine Etkisi. Yayınlanmamış Doktora Tezi. Mersin Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Mersin.
54. Selby, C. & Woollard, J. (2013). Computational Thinking: The Developing Definition. In J. Carter, I. Utting, & A. Clear, Proceeding Of 18th Annual Conference On İnnovation And Techology İn Computer Science Education (P.6). Canterbury: University of Southampton.
55. Shin, S. & Park, P. (2014). A Study on the Effect Affecting Problem Solving Ability of Primary Students Through the Scratch Programming. Advanced Science and Technology Letters, 59, 117-120.
56. Şabanoviç, A. & Yannier, S. (2003). Robotlar: Sosyal Etkileşimli Makineler. TÜBİTAK Bilim Teknik Dergisi.
57. Sen, C., Ay, Z. S. & Kiray, S. A., (2021). Computational Thinking Skills of Gifted and Talented Students in Integrated STEM Activities Based on the Engineering Design Process: The Case of Robotics and 3D Robot Modeling. Thinking Skills and Creativity, 42, 100931.
58. Şenol, Ş. (2019). İlkokulda Kodlama Eğitimi: Sınıf Öğretmenleri Örneği. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Süleyman Demirel Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
59. Şişman, B. (2016) Eğitimde Robot Kullanımı, A. İşman, H. F. Odabaşı, B.Akkoyunlu içinde, Eğitim de Teknoloji Okumaları 2016 (s300-314) Tojet Yayınlar.
60. Tekin, A. & Özdemir, A. (2018). Programlama Öğretimine İlişkin İlkokul, Ortaokul ve Lise Düzeylerinde Yapılan Araştırma, Y. Gülbahar ve H. Karal içinde, Kuramdan uygulamaya programlama (s 160-188). Pegem Akademi Yayıncılık.
61. Tekinarslan, E. & Çetin, I. (2018). Bilişsel, Duyuşsal ve Sosyal Açıdan Programlama Öğretimi, Y. Gülbahar ve H. Karal içinde, Kuramdan uygulamaya programlama (s 68-89). Pegem Akademi Yayıncılık.
62. Tospaa. (2017). Tospaa.Erişim adresi: http://tospaa.org/, Erişim tarihi:10.04.2023.
63. Türk, E. F. & Korkmaz, Ö. (2023). Eğitsel Robot Setleri ile Gerçekleştirilen STEM Etkinliklerinin Etkililiği: Deneysel Bir çalışma. Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi (AKEF) Dergisi, 5(1), 92-118.
64. Uzunboylar, U. (2017). Ortaokul Düzeyinde Kodlama Öğretimine İlişkin Öğretmen ve Öğrenci Görüşleri. Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Ege Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
65. Üçgül, M. (2017). Eğitsel Robotlar ve Bilgi İşlemsel Düşünme, Y. Gülbahar içinde, Bilgi İşlemsel Düşünmeden Programlamaya (s1-417). Pegem Akademi Yayıncılık.
66. Ünsal, L. (2019). Okul Öncesi ve İlkokul Yöneticilerinin Kodlama Eğitimine Yönelik Görüşlerinin İncelenmesi (Bağcılar İlçesi Örneği). Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Sabahattin Zaim Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, İstanbul.
67. Üzümcü, Ö. & Bay, E. (2018). Eğitimde Yeni 21. Yüzyıl Becerisi: Bilgi İşlemsel Düşünme. Uluslararası Türk Kültür Coğrafyasında Sosyal Bilimler Dergisi, 3(2), 1-16.
68. Van-Roy, P. & Haridi, S. (2004). Concepts, Techniques, and Models of Computer Programming. MIT press.
69. Weinberg E.A., (2013). Computatıonal Thınkıng: An Investıgatıon of The Exıstıng Scholarshıp and Research. Yayınlanmamış Doktora Tezi. Colorado State University, USA.
70. Wing, J. M. (2006). Computational Thinking. Communications of the ACM, 49(3), 33-35.
71. Wing, J. M. (2008). Computational Thinking and Thinking about Computing. Philosophical Transactions of Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 366(1881), 3717-3725.
72. World Economic Forum (WEF). (2018) Eight Futures of Work: Scenarios and Their İmplications. Geneva, Switzerland: World Economic Forum.
73. Yolcu, V. (2018). Programlama Eğitiminde Robotik Kullanımının Akademik Başarı, Bilgi-İşlemsel Düşünme Becerisi ve Öğrenme Transferine Etkisi. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Süleyman Demirel Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
74. Yükseltürk, E. & Altıok, S. (2017). Blok Tabanlı Programlama, Y. Gülbahar içinde, Bilgi İşlemsel düşünmeden programlama (s 241-263). Pegem Akademi Yayıncılık.
75. Yünkül, E., Durak, G., Çankaya, S. & Mısırlı, Z. A. (2017). Scratch Yazılımının Öğrencilerin Bilgisayarca Düşünme Becerilerine Etkisi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 11(2), 502-517.