Öğrenme Sürecinde Artırılmış Gerçeklik Uygulamalarının Etkililiği: Bir Meta-Analiz Çalışması

Abstract

Problem Durumu: AR’nin eğitim ortamlarında kullanımına yönelik analiz çalışmalarına rastlamak mümkündür. Fakat AR uygulamalarının öğrenme sürecindeki etkisini belirlemeye yönelik farklı ortamlarda ve zamanlarda gerçekleştirilen araştırmaların birleştirilmesini öngören kapsamlı araştırmaların sınırlı olduğu ortaya çıkmaktadır. Bunun yanı sıra, AR uygulamalarının öğrenme sürecindeki etkililiğini farklı değişkenler (ders alanları, eğitim durumları, kullanılan görüntüleme aygıtları) ile belirleyen araştırmalara gerek yurt için de gerekse yurt dışında rastlanmamıştır. Bu çerçevede araştırmanın bu değişkenler bakımından alana katkıda bulunacağı düşünülmektedir.

184 Muzaffer OZDEMIR – Cavus SAHIN - Serdar ARCAGOK - Mehmet Kaan DEMIR

Eurasian Journal of Educational Research 74 (2018) 165-186

Araştırmanın Amacı: Bu araştırmanın amacı AR uygulamalarının öğrenme sürecindeki etkisini belirlemektir.

Araştırmanın Soruları: 1. Artırılmış gerçeklik uygulamalarının öğrencilerin akademik başarıları üzerindeki etkisi nedir? 2. Araştırmaların gerçekleştirildiği ders alanları (Doğa Bilimleri ve Sosyal Bilimler) incelendiğinde, artırılmış gerçeklik uygulamalarının etki büyüklükleri arasında akademik başarı açısından anlamlı bir fark var mıdır? 3. Öğrencilerin eğitim durumları (ilköğretim, lise ve lisans) bakımından artırılmış gerçeklik uygulamalarının etki büyüklükleri arasında akademik başarı bakımından anlamlı bir fark var mıdır? 4. Öğrencilerin kullandığı görüntüleme aygıtları (mobil, tablet ve web) bakımından artırılmış gerçeklik uygulamaları arasında akademik başarı bakımından anlamlı bir fark var mıdır? 5. Araştırmanın örneklem büyüklükleriyle artırılmış gerçeklik uygulamalarının etki büyüklükleri arasında akademik başarıya göre anlamlı bir fark var mıdır?

Araştırmanın Yöntemi: AR uygulamalarının öğrenme sürecindeki etkisini belirlemek amacıyla gerçekleştirilen araştırmada meta analiz yöntemi kullanılmıştır.

Araştırma Verilerinin Toplanması: Araştırmaya artırılmış gerçeklik uygulamalarının öğrenme sürecindeki etkisini ortaya koyan çalışmalar dahil edilmiştir. Bu çerçevede şu aşamalar izlenmiştir:

Literatür Taraması: 1 Ekim 2007 ile 1 Şubat 2017 arasında eğitimde AR kullanımına yönelik yurtiçinde ve yurtdışında gerçekleştirilen nicel çalışmalar araştırmaya dâhil edilmiştir. Bu çerçevede araştırmada deney grubunda AR uygulamalarını kullanan, kontrol grubunda ise geleneksel uygulamaları kullanan makaleler ele alınmıştır. Bu makalelere ulaşmak için üç aşamalı bir yol izlenmiştir; Birinci aşamada, analiz edilecek makaleler Web of Science arama motoru yardımı ile eğitim araştırmaları, eğitim bilimsel disiplinleri, psikoloji eğitimi ve özel eğitim kategorilerinde taranmıştır. Makalelerin yayınlandığı dergiler Social Sciences Citation Index (SSCI) tarafından tarananlar arasından belirlenmiştir. Tarama terimleri olarak “augmented reality”, “augmented reality technology”, “augmented reality system”, “mixed reality”, “virtual environments”, “virtual reality” ve “virtual learning environments” şeklindeki anahtar kelimeler kullanılmıştır. Taramalar sonucunda bir akademik dergi listesi elde edilmiştir (toplam 100 adet). İkinci aşamada, birinci aşamada belirlenen dergilerin içerisinden, Google Akademik h5-endeks sıralamasında (Eğitim teknolojileri” kategorisinde) ilk 15’de yer alan akademik dergiler çalışma için değerlendirilmiştir (Tablo 1). Üçüncü ve son aşamada ise Web of Science taramasında elde edilen ilk 100 dergi arasında yer alıp da ikinci aşamada belirlenen 15 dergi arasında yer almayan fakat çalışma konusu ile ilgili en fazla makale yayınlayan altı dergi yine çalışma için ele alınacak dergiler listesine eklenmiştir (Tablo 2). Sonuç olarak SSCI tarafından taranan toplam 21 akademik dergi çalışmada değerlendirmek üzere belirlenmiştir.

Makaleleri Seçme Kriterleri ve Çalışmaların Belirlenmesi: Çalışmada analiz etmek üzere Ekim 2017’den Şubat 2017’ye kadar yayınlanmış SSCI makaleleri ele alınmıştır. Tarama sırasında sempozyum ve kongre bildirileri, kitap incelemesi, kitap bölümleri, editör yazıları, toplantı özetleri, biyografik öğeler, ulusal ya da uluslararası alanda yer

Muzaffer OZDEMIR – Cavus SAHIN- Serdar ARCAGOK- Mehmet Kaan DEMIR

Eurasian Journal of Educational Research 74 (2018) 165-186

185

alan yüksek lisans ve doktora tezleri ve İngilizce dışındaki dillerde yayınlanmış çalışmalar inceleme dışı bırakılmıştır. Yukarıda belirlenen kriterler doğrultusunda, belirlenen dergilerde Şubat 2017’ye kadar eğitimde AG kullanımı üzerine yayınlanmış olan toplam 75 makaleye ulaşılmıştır. İncelenen 75 makale içinden deneysel çalışmalara odaklanılarak özellikle ön–test ve son–test uygulanan ve gruplar arasında karşılaştırma yapılan makaleler ilgili çalışma için seçilmiştir. Meta-analiz çalışmaları için etki boyutunu hesaplamak üzere yeterince veri içermeyen araştırmalar analiz dışı bırakılmıştır. Sonuç olarak belirlenen ölçütlere göre araştırmada 16 makale analiz edilmiştir.

Araştırmanın Bulguları ve Sonuçları: Araştırmada elde edilen bulgular ile, AR uygulamalarının öğrenme sürecinde öğrencilerin akademik başarılarını geleneksel öğretime göre artırdığı sonucuna ulaşılmıştır. Bu sonuç farklı öğretim kademelerinde öğrenim gören öğrencilerle yapılan araştırma sonuçlarıyla tutarlılık göstermektedir. AR destekli öğrenme uygulamalarının öğrencilerin akademik başarılarını olumlu yönde etkilemelerinin altında yatan birçok neden olabilir. Meta-analiz kapsamında incelenen 16 araştırma bulgularının sonucu, araştırmanın gerçekleştiği eğitim alanlarına göre Doğa Bilimlerinin etki büyüklüğü Sosyal Bilimlere göre daha yüksek düzeyde ortaya çıktığını göstermektedir. Bununla birlikte her iki eğitim alanının etki büyüklüğünün orta düzeyde olduğu ve pozitif değerler aldığı belirlenmiştir. Ayrıca artırılmış gerçeklik uygulamalarının öğrenme sürecindeki akademik başarıyı eğitim alanı bakımından anlamlı olarak farklılaştırmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Hem Doğa bilimlerinde (örn., fizik, kimya biyoloji ve matematik) anlatılan derslerde genellikle soyut kavramlar ağırlıklıdır. Fakat sosyal bilimlerde (örn., Ekonomi, Siyaset Bilimi, Psikoloji ve Sosyoloji vb.) anlatılan derslerin neredeyse tamamı soyut düşünmeyi gerektirmektedir. Meta-analiz kapsamında, Doğa Bilimlerinin etki büyüklüğünün Sosyal Bilimlere göre daha yüksek düzeyde çıkmasının olası nedenleri arasında, AR teknolojisi ile Doğa Bilimlerindeki soyut kavramların Sosyal bilimlere göre daha kolay somutlaştırılabiliyor olması yer alabilir. Araştırmanın diğer bir değişkeni olan öğretim kademesine göre etki büyüklüklerinin anlamlı bir farklılık göstermediği belirlenmiştir. Araştırmada etki büyüklükleri bakımından karşılaştırma yapılan değişkenlerden biri de görüntüleme aygıtlarıdır. Buna göre en yüksek etki büyüklüğü mobil aygıtlarda, en düşük etki büyüklüğü ise web kame tabanlı görüntüleme sistemlerinde gözlemlenmiştir. Bununla birlikte söz konusu etki büyüklükleri arasında anlamlı bir fark bulunmuştur. Bu noktadan hareketle artırılmış gerçeklik ile ilgili uygulamalarda kullanılan görüntüleme aygıtlarının öğrencilerin öğrenme sürecindeki akademik başarılarını etkileyen önemli bir değişken olduğu düşünülebilir. Öyle ki AR uygulamalarını görüntülemek için mobil aygıtların kullanıldığı çoğu çalışmada AR uygulamalarının öğrenme sürecinde öğrencilerin akademik başarılarını geleneksel öğretime göre artırdığı sonucuna ulaşılırken, AR uygulamalarını web kamerası ile görüntüleyen bazı çalışmalarda ise akademik başarıda anlamlı bir farklılık gözlenmemiştir. Araştırmada ele alınan çalışmalarda büyük örneklem gruplarının etki büyüklüğünün orta düzeyde, küçük örneklem gruplarının etki büyüklüğünün küçük düzeyde olduğu bulgusuna ulaşılmıştır. Böylece örneklem büyüklüklerinin AR uygulamalarının öğrenme sürecindeki akademik başarıyı etkileyen önemli bir değişken olduğu sonucuna ulaşılmamıştır.

186 Muzaffer OZDEMIR – Cavus SAHIN - Serdar ARCAGOK - Mehmet Kaan DEMIR

Eurasian Journal of Educational Research 74 (2018) 165-186

Araştırmanın Önerileri: Bu çalışma artırılmış gerçeklik uygulamalarının öğrenme sürecindeki etkililiğini akademik başarı değişkeni bakımından ele almıştır. Farklı araştırmalar artırılmış gerçeklik uygulamalarının öğrenme sürecindeki etkililiğini tutum, kaygı, motivasyon gibi farklı değişkenler bakımından ele alınabilir. Araştırma kapsamında ele alınan bağımsız değişkenler dışında farklı bağımsız değişkenler (yaş, cinsiyet vb.) dikkate alınarak çeşitli araştırmalar gerçekleştirilebilir. Artırılmış gerçeklik çalışmaları ile ilgili ulusal ve uluslararası alanda yer alan yüksek lisans ve doktora tezleri dikkate alınarak daha büyük örneklem grupları incelenebilir.

Keywords

• Akademik başarı,yenilikçi öğrenme ortamları,tematik analiz

The Effect of Augmented Reality Applications in the Learning Process: A Meta-Analysis Study

Abstract

Purpose: The aim of this research is to investigate the effect of Augmented Reality (AR) applications in the learning process. Problem: Research that determines the effectiveness of Augmented Reality (AR) applications in the learning process with different variables has not been encountered in national or international literature. Research Methods: To determine the effect of AR in the learning process, experimental studies conducted in 2007-2017 on the use of AR in education were analyzed by the Meta Analysis Method. Analyzed articles were selected among the publications in the journals scanned in the Social Sciences Citation Index (SSCI). In this context, 16 studies were examined to identify the effect of AR applications in the learning process. Findings: Findings indicated that AR applications increase students’ academic achievement in the learning process compared to traditional methods. Implications for Research and Practice: It was concluded that AR applications do not show significant differences in academic success in the learning process. For example, the “grade level” variable of the study does not show a significant difference compared to traditional methods. When assessing AR display devices, the largest effect size was related to the use of mobile devices, while the smallest effect size was in the use of webcam-based devices. When comparing sample size in the study, it was identified that the effect size of large sample groups was affected by AR on a medium level, while small samples were affected minimally

Keywords

• Academic achievement,innovative learning environments,thematic analysis

References

1. Azuma, R. T. (1997). A survey of augmented reality. Presence (Cambridge, Mass.), 6(4), 355–385. Bacca, J., Baldiris, S., Fabregat, R., &
2. Graf, S. (2014). Augmented reality trends in education: a systematic review of research and applications. Journal of Educational Technology & Society, 17(4), 133-149.
3. Batdı, D. (2014). Etkinlik temelli öğrenme yaklaşımının akademik başarıya etkisi (Metaanalitik ve tematik bir çalışma) [The Effect of Activity-Based Learning Approach on Academic Achievement (A Meta-Analytic and Thematic Study)]. e-International Journal of Educational Research, 5(3), 39-55. DOI: 10.19160/e-ijer.12976.
4. Batdı, V. (2015). Kavram haritası tekniği ile geleneksel öğrenme yönteminin kullanılmasının öğrencilerin başarıları, bilgilerinin kalıcılığı ve tutumlarına etkisi: Bir meta-analiz çalışması [The Effect of Using the Concept-Mapping Technique and Traditional Methods on the Achievement, Retention and Attitudes of Students: A Meta-Analytic Study]. Dumlupınar Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 42(2), 93-102.
5. Batdı, V. (2017). Eğitlence Uygulamalarının Akademik Başarıya Etkisi: Meta-Analitik Bir Çalışma [The Effect of Edutainment Applications upon Academic Achievement: A Meta-Analytic Study]. Gazi Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 37(1), 47–62.
6. Billinghurst, M., Kato, H., & Poupyrev, I. (2001). The magicbook-moving seamlessly between reality and virtuality. IEEE Computer Graphics and applications, 21(3), 6-8. Cooper, H. M. (1989). Integrating research. A guide for literature reviews (Applied Social Research Methods Series, Vol. 2). London: Sage Publications.
7. Chang, H. Y., Hsu, Y. S., & Wu, H. K. (2016). A comparison study of augmented reality versus interactive simulation technology to support student learning of a socio-scientific issue. Interactive Learning Environments, 24(6), 1148-1161.
8. Chang, R. C., Chung, L. Y., & Huang, Y. M. (2016). Developing an interactive augmented reality system as a complement to plant education and comparing its effectiveness with video learning. Interactive Learning Environments, 24(6), 1245-1264.

9. Chen, C. M., & Tsai, Y. N. (2012). Interactive augmented reality system for enhancing library instruction in elementary schools. Computers & Education, 59(2), 638-652.
10. Chen, C. P., & Wang, C. H. (2015). Employing Augmented-Reality-Embedded Instruction to Disperse the Imparities of Individual Differences in Earth Science Learning. Journal of Science Education and Technology, 24(6), 835-847
11. Chiang, T. H., Yang, S. J., & Hwang, G. J. (2014). An Augmented Reality-based Mobile Learning System to Improve Students' Learning Achievements and Motivations in Natural Science Inquiry Activities. Educational Technology & Society, 17(4), 352-365.
12. Dinçer, S. (2014). Eğitim bilimlerinde uygulamalı meta-analiz. Ankara: Pegem Akademi
13. Dunleavy, M., Dede, C., & Mitchell, R. (2009). Affordances and limitations of immersive participatory augmented reality simulations for teaching and learning. Journal of Science Education and Technology, 18(1), 7-22. Ergene, T. (2003). Effective interventions on test anxiety reduction: A meta-analysis. School Psychology International, 24(3), 313-328.
14. Gavish, N., Gutierrez, T., Webel, S., Rodriguez, J., Peveri, M., Bockholt, U., & Tecchia, F. (2015). Evaluating virtual reality and augmented reality training for industrial maintenance and assembly tasks. Interactive Learning Environments, 23(6), 778-798.
15. Gözüyesil, E., ve Dikici, A. (2014). Beyin temelli öğrenmenin akademik başarıya etkisi: Bir meta-analiz çalışması [The Effect of Brain Based Learning on Academic Achievement: A Meta-analytical Study]. Educational Sciences: Theory & Practice, 14(2), 1-2. DOI: 10.12738/estp.2014.2.2103.
16. Günay, R., Kaya, Y. ve Aydın, H. (2014). Çok kültürlü Eğitim Yaklaşımının Etkililik Düzeyi: Bir Meta-Analiz Çalışması [The Effectiveness Level of Multicultural Education: A Meta-Analysis Study]. Uşak Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 7(4): 145-166.
17. Han, J., Jo, M., Hyun, E., & So, H. J. (2015). Examining young children’s perception toward augmented reality-infused dramatic play. Educational Technology Research and Development, 63(3), 455-474.
18. Hedges, L. V., & Olkin, I. (1985). Statistical methods for meta-analysis. Orlando, FL: Academic Press.
19. Hsiao, H. S., Chang, C. S., Lin, C. Y., & Wang, Y. Z. (2016). Weather observers: a manipulative augmented reality system for weather simulations at home, in the classroom, and at a museum. Interactive Learning Environments, 24(1), 205-223.
20. Huang, T. C., Chen, C. C., & Chou, Y. W. (2016). Animating eco-education: To see, feel, and discover in an augmented reality-based experiential learning environment. Computers & Education, 96, 72-82. Hunter, J. E., & Schmidt, F. L. (2004). Methods of meta-analysis: Correcting error and bias in research synthesis.
21. Hwang, G. J., Wu, P. H., Chen, C. C., & Tu, N. T. (2016). Effects of an augmented reality-based educational game on students' learning achievements and attitudes in real-world observations. Interactive Learning Environments, 24(8), 1895-1906.
22. Ibanez, M. B., Di Serio, A., Villaran, D., & Kloos, C. D. (2014). Experimenting with electromagnetism using augmented reality: Impact on flow student experience and educational effectiveness. Computers & Education, 71, 1-13. Kamarainen, A. M., Metcalf, S., Grotzer, T., Browne, A.,
23. Mazzuca, D., Tutwiler, M. S., & Dede, C. (2013). EcoMOBILE: Integrating augmented reality and probeware with environmental education field trips. Computers & Education, 68, 545-556.
24. Kaufmann, H., & Schmalstieg, D. (2003). Mathematics and geometry education with collaborative augmented reality. Computers & Graphics, 27(3), 339-345. Ke, F., & Hsu, Y. C. (2015). Mobile augmented-reality artifact creation as a component of mobile computer-supported collaborative learning. The Internet and Higher Education, 26, 33-41.
25. Lin, H. C. K., Chen, M. C., & Chang, C. K. (2015). Assessing the effectiveness of learning solid geometry by using an augmented reality-assisted learning system. Interactive Learning Environments, 23(6), 799-810.
26. Lin, T. J., Duh, H. B. L., Li, N., Wang, H. Y., & Tsai, C. C. (2013). An investigation of learners' collaborative knowledge construction performances and behavior patterns in an augmented reality simulation system. Computers & Education, 68, 314-321.
27. Liou, W. K., Bhagat, K. K., & Chang, C. Y. (2016). Beyond the Flipped Classroom: A Highly Interactive Cloud-Classroom (HIC) Embedded into Basic Materials Science Courses. Journal of Science Education and Technology, 25(3), 460-473. Lipsey, M. W., & Wilson, D. B. (1993). The efficacy of psychological, educational, and behavioral treatment: Confirmation from meta-analysis. American psychologist, 48(12), 1181.
28. Liu, T. Y. (2009). A context‐aware ubiquitous learning environment for language listening and speaking. Journal of Computer Assisted Learning, 25(6), 515-527. Miles, M. B., & Huberman, A. M. (1994). Qualitative data analysis: An expanded sourcebook. sage.
29. Ozdemir, M. (2017a). Educational Augmented Reality (AR) Applications and Development Process. In Mobile Technologies and Augmented Reality in Open Education (pp. 26-53). IGI Global. Ozdemir, M. (2017b). Artırılmış Gerçeklik Teknolojisi ile Öğrenmeye Yönelik Deneysel Çalışmalar: Sistematik Bir İnceleme [Experimental Studies on Learning with Augmented Reality Technology: A Systematic Review]. Mersin University Journal of the Faculty of Education, 13(2), 609-632.
30. Pasareti, O., Hajdin, H., Matusaka, T., Jambori, A., Molnar, I., & Tucsanyi-Szabo, M. (2011). Augmented Reality in education. INFODIDACT 2011 Informatika Szakmódszertani Konferencia.
31. Santos, M. E. C., Chen, A., Taketomi, T., Yamamoto, G., Miyazaki, J., & Kato, H. (2014). Augmented reality learning experiences: Survey of prototype design and evaluation. Learning Technologies, IEEE Transactions on, 7(1), 38-56.
32. Sommerauer, P., & Müller, O. (2014). Augmented reality in informal learning environments: A field experiment in a mathematics exhibition. Computers & Education, 79, 59-68.
33. Sotiriou, S., & Bogner, F. X. (2008). Visualizing the invisible: augmented reality as an innovative science education scheme. Advanced Science Letters, 1(1), 114-122. Sahin, M. C. (2005). İnternet tabanlı uzaktan eğitimin etkililiği: Bir meta-analiz çalışması [The effectiveness of Internet-based distance education: A meta-analysis study]. Unpublished master's thesis, Çukurova University, Social Sciences Institute, Adana, Turkey Tarım, K. (2003). Kubaşık öğrenme yönteminin matematik öğretimindeki etkinliği ve kubaşık öğrenme yöntemine ilişkin bir meta analiz çalışması [Effectiveness of cooperative learning method on teaching mathematics and meta analytic study for cooperative learning method]. Unpublished master's thesis. Çukurova University Institute of Science and Technology, Adana, Turkey.
34. Tekedere, H., & Göker, H. (2016). Examining the effectiveness of augmented reality applications in education: A meta-analysis. International Journal of Environmental and Science Education.
35. Thalheimer, W., & Cook, S. (2002). How to calculate effect sizes from published research: A simplified methodology. Work-Learning Research, 1-9.
36. Wojciechowski, R., & Cellary, W. (2013). Evaluation of learners’ attitude toward learning in ARIES augmented reality environments. Computers & Education, 68, 570-585.
37. Wu, H. K., Lee, S. W. Y., Chang, H. Y., & Liang, J. C. (2013). Current status, opportunities and challenges of augmented reality in education. Computers & Education, 62, 41-49.