Sanal Gerçeklikle Verilen Robotik Kodlama Eğitiminin Uzamsal Görselleştirme ve Kodlama Becerilerine Etkisi

Year 2022, Volume: 18 Issue: 2, 68 - 84, 31.12.2022

Emre Çam , Kerem Kılıçer

https://doi.org/10.17244/eku.1198556

Cited By: 2

Abstract

Bu çalışmanın amacı; robotik kodlama eğitiminde kullanılan farklı bir platform olan sanal gerçeklik teknolojisi tabanlı robotik kodlama eğitiminin uzamsal görselleştirme ve kodlama becerisine etkisini incelemektir. Bu amaca ulaşmak için ön-test son-test kontrol gruplu yarı deneysel desene göre bir araştırma desenlenmiştir. İlköğretim Matematik Öğretmenliği programında öğrenim gören 56 ikinci sınıf öğrencisi deney ve kontrol grubuna ayrılmıştır. Toplam 4 hafta süren deneysel uygulamada deney grubuna 8 saatlik sanal gerçeklik tabanlı robotik kodlama eğitimi verilmiştir. Öğrenciler LEGO® Mindstorms EV3 robot setlerinin sanal gerçeklik versiyonlarını kullanarak hem robotları oluşturmuş hem de robotları kodlamışlardır. Kontrol grubunda ise aynı konuları öğrenciler LEGO® Mindstorms EV3 robot setlerini fiziksel olarak kullanmış ve hazırladıkları robotları kodlamışlardır. Öğretim öncesinde ve sonrasında deney ve kontrol grubundaki katılımcıların uzamsal görselleştirme ve kodlama becerileri ölçülerek süreç sonundaki değişimleri incelenmiştir. Araştırma sonucunda sanal gerçeklik teknolojisi kullanarak robot tasarlayan ve kodlayan İlköğretim Matematik Öğretmenliği programındaki öğretmen adaylarının kodlama becerileri ile uzamsal oluşturma, uzamsal döndürme ve uzamsal görünüm becerilerinde anlamlı artışın olduğu belirlenmiştir. Buna göre, robotik kodlama eğitimlerinde kullanılan fiziksel setler yerine sanal gerçeklik teknolojisinin kullanımının öğrencilerin kodlama becerilerinde benzer etkiye neden olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Keywords

Sanal gerçeklik, robotik kodlama, uzamsal görselleştirme, kodlama

Supporting Institution

Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi

Project Number

2020/114

The Effect of Virtual Reality Assisted Robotics Coding Teaching on Spatial Visualization and Coding Skills

Abstract

The aim of this study is to examine the effect of virtual reality (VR) assisted robotic coding teaching, which is a different platform used in robotic coding education, on spatial visualization and coding skills. In order to achieve this aim, a research was designed according to the quasi-experimental design with pre-test post-test control group. 56 sophomore students studying in the Elementary Mathematics Teaching program were divided into experimental and control groups. In the experimental application, which lasted for 4 weeks in total, 8 hours of VR assisted robotic coding teaching was given to the experimental group. Students both created and coded the robots using virtual reality versions of the LEGO® Mindstorms EV3 robot sets. In the control group, the students physically used the LEGO® Mindstorms EV3 robot sets and coded the robots they prepared. Before and after the instruction, the spatial visualization and coding skills of the participants in the experimental and control groups were measured and their changes at the end of the process were examined. As a result of the research, it was determined that there was a significant increase in the coding skills and spatial development, spatial rotation and spatial view skills of the pre-service teachers in the Elementary Mathematics Teaching program, who designed and codes robots using virtual reality technology. Accordingly, it was concluded that the use of virtual reality technology instead of the physical sets used in robotic coding teaching had a similar effect on students' coding skills.

Keywords

Virtual reality, robotics coding, spatial visualization, coding.

Project Number

2020/114

References

• 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, 4(1), 170-181. https://doi.org/10.14527/pegegog.2014.004
• Al-Ayyoub, A.E. (2004). BİT’e dayalı öğrenme üzerine bir literatür araştırması. Retrieved from CISN. http://cisn.odtu.edu.tr/ayyoub.php
• Alimisis, D. (2013). Educational robotics: Open questions and new challenges. Themes in Science and Technology Education, 6(1), 63-71. https://files.eric.ed.gov/fulltext/EJ1130924.pdf
• Anwar, S., Bascou, N. A., Menekse, M., & Kardgar, A. (2019). A Systematic review of studies on educational robotics. Journal of Pre-College Engineering Education Research (J-PEER), 9(2) Article 2. https://doi.org/10.7771/2157-9288.1223
• Aşkar, P. (2004). Eğitimin yeniden kavramsallaştırılması ve matematik öğretimine yansımaları. Matematikçiler Derneği. Retrieved from http://www.matder.org.tr/bilim/paeyk.asp?ID=67
• Ateş, A. (2018). 7. sınıf fen ve teknoloji dersi “maddenin tanecikli yapısı ve saf maddeler” konusunda artırılmış gerçeklik teknolojileri kullanılarak oluşturulan öğrenme materyalinin akademik başarıya etkisi (Unpublished master’s thesis) Niğde Ömer Halisdemir University, Türkiye.
• Atman Uslu, N., Yavuz, G. Ö., & Koçak Usluel, Y. (2022). A systematic review study on educational robotics and robots. Interactive Learning Environments, 1-25. https://doi.org/10.1080/10494820.2021.2023890
• Baysan, E., & Uluyol, Ç. (2016). Arttırılmış gerçeklik kitabının (ag-kitap) öğrencilerin akademik başarılarına etkisi ve eğitim ortamlarında kullanımı hakkında öğrenci görüşleri. Eğitim ve İnsani Bilimler Dergisi: Teori ve Uygulama, 14(7), 55-78. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/306630
• Benitti, F. B. V. (2012). Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review. Computers & Education, 58(3), 978-988. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.10.006
• Boz, M. S. (2019). Eğitimde artırılmış gerçeklik uygulamalarının değerlendirilmesi. MEB Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü.
• Branoff, T. J., & Dobelis, M. (2012, June). Engineering graphics literacy: Spatial visualization ability and students’ ability to model objects from assembly drawing information. In 2012 ASEE Annual Conference & Exposition (pp. 25-548).
• Bryson, S. (1996). Virtual reality in scientific visualization. Communication of the ACM, 39(5), 62-71. http://papers.cumincad.org/data/works/att/029b.content.pdf
• Burdea, G. C., & Coiffet, P. (2003). Virtual reality technology. John Wiley & Sons.
• Büyüköztürk, Ş., Akgün, Ö. E., Demirel, F., Karadeniz, Ş. & Çakmak, E. K. (2015). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Akademi.
• Cam, E., & Kiyici, M. (2022). The impact of robotics assisted programming education on academic success, problem solving skills and motivation. Journal of Educational Technology and Online Learning, 5(1), 47-65. http://doi.org/10.31681/jetol.1028825
• Çavaş, B., & Çavaş, H, P. (2005). Teknoloji tabanlı öğrenme: “robotics club”. Akademik Bilişim Konferansı’nda sunuldu. Gaziantep Üniversitesi.
• Çavaş, B., Huyugüzel Çavaş, P., & Taşkın Can, B. (2004). Eğitimde sanal gerçeklik. The Turkish Online Journal of Educational Technology (TOJET), 3(4), Article 15. http://www.tojet.net/articles/v3i4/3415.pdf
• Çevik, G., Yılmaz, R. M., Göktaş, Y., & Gülcü, A. (2017). Okul öncesi dönemde artırılmış gerçeklikle İngilizce öğrenme. Journal of Instructional Technologies & Teacher Education, 6(2), 50-57. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/347160
• Chang, C. W., Lee, J. H., Chao, P. Y., Wang, C. Y., & Chen, G. D. (2010). Exploring the possibility of using humanoid robots as instructional tools for teaching a second language in primary school. Journal of Educational Technology & Society, 13(2), 13- 24. https://www.jstor.org/stable/jeductechsoci.13.2.13
• Chen, G. D., & Wang, C. Y. (2011). A survey on storytelling with robots. In International Conference on Technologies for E-Learning and Digital Entertainment (pp. 450-456). Springer
• Chen, Y. C. (2008). Peer learning in an AR-based learning environment [Paper Presentation]. 16th International Conference on Computers in Education, Taipei, Taiwan. https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=dc136f5887863a92df6ea73dd5d6814aa3be2724
• 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(4), 449-462. http://dx.doi.org/10.1007/s10956-012-9405-9
• Davenport, D., & Erarslan, E. (2006). Eğitimde internet: eğitime destek olarak internet. Retrieved from http://www.cs.bilkent.edu.tr/~david/desymposium/VirtuallyThereTur.doc
• Delello, J. A. (2014). Insights from pre-service teachers using science-based augmented reality. Journal of computers in education, 1(4), 295-311. https://doi.org/0.1007/s40692-014-0021-y
• Demir, R. (2019). Sanal gerçeklik gözlüğüne dayalı din öğretimine yönelik öğretmen adaylarının tutumu. Manas Sosyal Araştırmalar Dergisi, 8 (Ek Sayı 1), 847-861. https://doi.org/10.33206/mjss.498303
• Demirer, V., & Sak, N. (2016), Dünyada ve Türkiye’de programlama eğitimi ve yeni yaklaşımlar. Eğitimde Kuram Ve Uygulama, 12(3), 521-546. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/262355
• Erbaş, Ç., & Demirer, V. (2014). Eğitimde artırılmış gerçeklik uygulamaları: Google glass örneği. Journal of Instructional Technologies & Teacher Education, 3(2), 8-16. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/231319
• Erdogan, N., Sencer Corlu, M., & Capraro, R. M. (2013). Defining innovation literacy: Do robotics programs help students develop innovation literacy skills? International Online Journal of Educational Sciences, 5(1), 1-9. http://yoksis.bilkent.edu.tr/pdf/?doi512113
• Erenay, O., & Hashemipour, M. (2003). Virtual reality in engineering education: A CIM case study. Turkish Online Journal of Educational Technology-TOJET, 2(2), 51-56. https://files.eric.ed.gov/fulltext/EJ1101944.pdf
• Erkuş, A. (2003). Psikometri üzerine yazılar. Türk Psikologlar Derneği Yayınları.
• Fraenkel, J., & Wallen, N. (2006). How to design and evaluate research in education (6th ed.). New York: McGraw Hill.
• Ganesh, T., Thieken, J., Baker, D., Krause, S., Roberts, C., Elser, M., …Kurpius, S. R. (2010). Learning through engineering design and practice: Implementation and impact of a middle school engineering education program. In 2010 Annual Conference & Exposition. Louisville, Kentucky. Retrieved from https://peer.asee.org/16970
• Guay, R. B. (1976). Purdue spatial visualization test. West Lafayette, Indiana: Purdue Research Foundation.
• Güngördü, D. (2018). Artırılmış gerçeklik uygulamalarının ortaokul öğrencilerinin atom modelleri konusuna yönelik başarı ve tutumlarına etkisi (Unpublished master’s thesis). Kilis 7 Aralık University, Türkiye.
• Harada, Y., Nosu, K., & Okude, N. (1999). Interactive and collaborative learning environment using 3D virtual reality content, multi-screen display and PCs, In Proceedings of IEEE 8th International Workshops on Enabling Technologies: Infrastructure for Collaborative Enterprises (WET ICE'99) (s. 238-244), https://doi.org/10.1109/ENABL.1999.805207
• Huk, T. (2006). Who benefits from learning with 3D models? The case of spatial ability. Journal of computer assisted learning, 22(6), 392-404. https://doi.org/10.1111/j.1365-2729.2006.00180.x
• Kara, A. (2018). Artırılmış gerçeklik uygulamalarının eğitimde kullanılmasına yönelik araştırmaların incelenmesi (Unpublished master’s thesis). Atatürk University, Türkiye.
• Karademir, C., & Demir B. (2020). Eğitimde sanal gerçeklik uygulamaları üzerine: “Sınıfta Ben De Varım” projesi. The Turkish Online Journal of Design, Art and Communication (TOJDAC), 10(4), 339-354. https://doi.org/10.7456/11004100/002
• Karasar, N. (2013). Bilimsel araştırma yöntemleri (25. baskı). Nobel Yayıncılık.
• Karasar, Ş. (2004). Eğitimde yeni iletişim teknolojileri: Internet ve sanal yüksek eğitim. The Turkish Online Journal of Educational Technology (TOJET), 3(4), Article 16. http://tojet.net/articles/v3i4/3416.pdf
• Karataş, H. (2021). 21. yy. becerilerinden robotik ve kodlama eğitiminin Türkiye ve dünyadaki yeri. 21. Yüzyılda Eğitim ve Toplum, 10(30), 593-729. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/2200579
• Klassner, F., & Anderson, S. D. (2003). LEGO MindStorms: Not just for K-12 anymore. IEEE Robotics & Automation Magazine, 10(2), 12-18. https://doi.org/10.1109/MRA.2003.1213611
• Konyaoğlu, C. (2019). Robotik kodlama eğitiminin ortaokul öğrencilerinin problem çözme becerilerine etkileri ve öğrencilerin robotik kodlama etkinliklerine ilişkin görüşleri (Unpublished master’s thesis). Bolu Abant İzzet Baysal University, Türkiye.
• Kuzgun, H. (2019). Artırılmış gerçeklik teknolojisinin okul öncesi dönemde kullanımı: durum çalışması (Unpublished master’s thesis) Afyon Kocatepe University, Türkiye.
• Kösa, T., & Karakuş, F. (2018). The effects of computer-aided design software on engineering students’ spatial visualisation skills. European Journal of Engineering Education, 43(2), 296-308.
• Liang, W.Y., & O’Grady, P. (2003). The internet and medical collaboration using virtual reality. Computerized Medical Imaging and Graphics, 27, 525-534. https://doi.org/10.1016/s0895-6111(03)00042-9
• Lye, S. Y., & Koh, J. H. L. (2014). Review on teaching and learning of computational thinking through programming: what is next for k-12? Computers in Human Behavior, 41, 51-61. https://doi.org/10.1016/j.chb.2014.09.012
• Mac Iver, M. A., & Mac Iver, D. J. (2014). ‘‘STEMming’’ the swell of absenteeism in urban middle grade schools: Impacts of a summer robotics program. Society for Research on Educational Effectiveness. 54(1), 65–88. https://doi.org/10.1177/0042085915618712
• Maeda, Y., & Yoon, S. Y. (2013). A meta-analysis on gender differences in mental rotation ability measured by the Purdue spatial visualization tests: Visualization of rotations (PSVT: R). Educational Psychology Review, 25(1), 69-94.
• Metcalfe, T. (2018). What is VR? The devices and apps that turn the real world virtual. Retrieved from https://www.nbcnews.com/mach/science/what-vr-devices-apps-turn-real-world-virtual-ncna857001
• Mitnik, R., Nussbaum, M., & Recabarren, M. (2009). Developing cognition with collaborative robotic activities. Journal of Educational Technology & Society, 12(4), 317-330. https://eric.ed.gov/?id=EJ860454
• Mubin, O., Stevens, C. J., Shahid, S., Al Mahmud, A., & Dong, J. J. (2013). A review of the applicability of robots in education. Journal of Technology in Education and Learning, 1(1), 1-7. https://doi.org/10.2316/Journal.209.2013.1.209-0015
• National Research Council, (2011). Successful K-12 STEM education: Identifying effective approaches in science, technology, engineering, and mathematics. National Academies Press.
• Olkun, S., & Altun, A. (2003). İlköğretim öğrencilerinin bilgisayar deneyimleri ile uzamsal düşünme ve geometri başarıları arasındaki ilişki. The Turkish Online Journal of Educational Technology, 2(4), 86-91. Retrieved from http://www.tojet.net/volumes/v2i4.pdf#page=86
• Orion, N., Ben-Chaim, D., & Kali, Y. (1997). Relationship between earth-science education and spatial visualization. Journal of Geoscience Education, 45(2), 129-132. https://doi.org/10.5408/1089-9995-45.2.129
• Özdemir, O., Erbaş, D., & Yücesoy-Özkan, Ş. (2019). Özel eğitimde sanal gerçeklik uygulamaları. Ankara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Fakültesi Özel Eğitim Dergisi, 20(2), 395-420. https://doi.org/10.21565/ozelegitimdergisi.448322
• Özer Şanal, S., & Erdem, M. (2017). Kodlama ve robotik çalışmalarını problem çözme süreçlerine etkisi: sesli düşünme protokol analizi [Paper Presentation]. 11th International Computer and Instructional Technologies Symposium, İnönü University.
• Papert, S. (1980). Mindstorms: children, computers, and powerful ideas. Basic Books, Inc.
• Rafi, A., Samsudin, K. A., & Said, C. S. (2008). Training in spatial visualization: The effects of training method and gender. Journal of Educational Technology & Society, 11(3), 127-140. Retrieved from https://www.jstor.org/stable/pdf/jeductechsoci.11.3.127.pdf
• Resnick, M. (2013). Learn to code - code to learn. Retrieved from https://goo.gl/K5EN0v
• Sahin, A., Ayar, M. C., & Adiguzel, T. (2014). STEM-related after-school program activities and associated outcomes on student learning. Educational Sciences: Theory and Practice, 14(1), 309–322. https://doi.org/10.12738/estp.2014.1.1876
• Sarısakal, M. N. (2003). VRML kullanılan bir uzaktan eğitim modeli. Retrieved from: http://egitim.emo.org.tr/semp03/bildiriler/bildiri_36.doc
• Sevimli, E. (2009). Matematik öğretmen adaylarının belirli integral konusundaki temsil tercihlerinin uzamsal yetenek ve akademik başarı bağlamında incelenmesi (Unpublished master’s thesis). Marmara University, Türkiye.
• Simpson, R. L. (2002). The virtual reality revolution: technology changes nursing education. Nurse Manage, 33(9), 14-15. https://doi.org/10.1097/00006247-200209000-00007
• Singhal, S., Bagga, S., Goyal, P., & Saxena, V. (2012). Augmented chemistry: interactive education system. International Journal of Computer Applications, 49(15), 1-5. https://doi.org/1010.5120/7700-1041
• Sırakaya, M. (2015). Artırılmış gerçeklik uygulamalarının öğrencilerin akademik başarıları, kavram yanılgıları ve derse katılımlarına etkisi. (Unpublished doctoral dissertation). Gazi University, Ankara, Türkiye.
• Sokhanych, A. (2021). What is VR and how does it work? Retrieved from https://thinkmobiles.com/blog/what-is-vr/
• Sorby, S. A., & Baartmans, B. J. (2000). The development and assessment of a course for enhancing the 3‐D spatial visualization skills of first year engineering students. Journal of Engineering Education, 89(3), 301-307. https://doi.org/10.1002/j.2168-9830.2000.tb00529.x
• Spolaôr, N., & Benitti, F. B. V. (2017). Robotics applications grounded in learning theories on tertiary education: A systematic review. Computers & Education, 112, 97-107. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2017.05.001
• TDK. (2022). Güncel Türkçe sözlük. Retrieved from https://sozluk.gov.tr/
• Tomi, A. B., & Rambli, D. R. A. (2013). An interactive mobile augmented reality magical playbook: Learning number with the thirsty crow. Procedia computer science, 25, 123- 130. https://doi.org/10.1016/j.procs.2013.11.015
• Toplu, D. (2020). A Descriptive Investigation of Turkish High School Students’ Spatial Visualization Ability (Unpublished master’s thesis). Bilkent University, Türkiye.
• Uygan, C. (2011). Katı cisimlerin öğretiminde google sketchup ve somut model destekli uygulamaların ilköğretim matematik öğretmeni adaylarının uzamsal yeteneklerine etkisi. (Unpublished doctoral dissertation). Eskisehir Osmangazi University, Eskişehir, Türkiye.
• Williams, D. C., Ma, Y., Prejean, L., Ford, M. J., & Lai, G. (2007). Acquisition of physics content knowledge and scientific inquiry skills in a robotics summer camp. Journal of Research on Technology in Education, 40(2), 201–216. https://doi.org/10.1080/15391523.2007.10782505
• Yalabık, N., Onay, P., & Çağıltay, K. (2006). Sanal üniversite sanal mı? gerçek mi?. Elektrik Mühendisleri Odası Dergisi, 419, 37-40.
• Yolcu, B., & Kurtuluş, A. (2010). 6. sınıf öğrencilerinin uzamsal görselleştirme yeteneklerini geliştirme üzerine bir çalışma. İlköğretim Online, 9(1), 256-274. https://dergipark.org.tr/en/pub/ilkonline/issue/8596/106967
• Yolcu, V., & Demirer, V. (2017). Eğitimde robotik kullanımı ile ilgili yapılan çalışmalara sistematik bir bakış. SDU International Journal of Educational Studies, 4(2), 127-139.
• Yoon, S., Anderson, E., Lin, J., & Elinich, K. (2017). How augmented reality enables conceptual understanding of challenging science content. Journal of Educational Technology & Society, 20(1), 156-168. https://www.jstor.org/stable/10.2307/jeductechsoci.20.1.156
• Yuen, S., Yaoyuneyong, G., & Johnson, E. (2011). Augmented reality: an overview and five directions for AR in education. Journal of Educational Technology Development and Exchange, 4(1), 119–140. https://doi.org/10.18785/jetde.0401.10
• Zeidler, D. L. (2016). STEM education: a deficit framework for the twenty first century? Sociocultural socioscientific response. Cultural Studies of Science Education, 11(1), 11-26. https://doi.org/10.1007/s11422-014-9578-z