FİZİK, KİMYA VE BİYOLOJİ ÖĞRETMENLERİNİN 3-BOYUTLU KATI MODEL TASARIM VE KULLANIM İHTİYAÇLARINA GENEL BİR BAKIŞ

Year 2021, Volume: 5 Issue: 3, 515 - 534, 30.12.2021

Ayşegül ASLAN Ümmü Gülsüm DURUKAN Demet BATMAN

https://doi.org/10.46519/ij3dptdi.991955

Abstract

Bu çalışma ile fizik, kimya ve biyoloji öğretmenlerinin 3B katı model tasarımına ve tasarlayacakları modellerin öğretim süreçlerinde kullanımına yönelik ihtiyaçlarının belirlenmesi amaçlanmaktadır. Tarama yöntemi ile yürütülen bu çalışmanın örneklemini 16 farklı ilde görev yapan 27 fizik, 36 kimya ve 40 biyoloji olmak üzere toplamda 103 öğretmen (66’sı kadın, 37’si erkek) oluşturmaktadır. Veri toplama aracı olarak, araştırmacılar tarafından geliştirilen çevrimiçi “Fen Öğretiminde 3-Boyutlu Modellerin Tasarımı ve Kullanımı Formu” kullanılmıştır. Veriler betimsel olarak analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular doğrultusunda; öğretmenlerin çoğunun (%86’sının), derslerinde hazır öğretim materyali veya modeli kullandığı, buna karşılık; %95’inin bu zamana kadar 3B baskı aracı ile kendilerinin geliştirdiği herhangi bir modeli derslerinde kullanmadıkları ve %97’sinin 3B katı model tasarlama deneyiminin olmadığı belirlenmiştir. Bununla birlikte, öğretmenlerin %83’ünün öğretim materyali olarak 3B katı model tasarlamak istediği tespit edilmiştir. Tüm bu sonuçlar, fizik, kimya ve biyoloji öğretmenlerinin 3B katı model tasarlama ve kullanma deneyimlerinin yetersiz olduğunu fakat gereken desteğin verilmesi neticesinde bu sürecin aktif bir şekilde yürütülebileceğini göstermektedir. Bu kapsamda, üniversiteler ile Milli Eğitim Bakanlığı işbirliğinde gerçekleştirilecek proje çalışmalarının ve hizmet içi eğitim programlarının öğretmenlere dijital yetkinlik kazandırma da etkili olacağı, bu sayede 3B öğretim modellerinin öğretmenler tarafından geliştirilerek öğretim süreçlerinde kullanımının artacağı düşünülmektedir.

Keywords

3B Katı Model, 3B Model Tasarımı ve Baskı, Fizik Öğretmeni, Kimya Öğretmeni, Biyoloji Öğretmeni, İhtiyaç Analizi

AN OVERVIEW OF THE 3D SOLID MODEL DESIGN AND USAGE NEEDS OF PHYSICS, CHEMISTRY, AND BIOLOGY TEACHERS

Abstract

This study aims to determine the needs of physics, chemistry and biology teachers for 3D solid model design and the use of these models in teaching processes. The study was carried out by survey method. The sample of the study consists of 103 teachers (66 female, 37 male) in total, 27 of whom are physics, 36 chemistry and 40 biology, working in 16 different cities. The online "Design and Use of 3-Dimensional Models in Science Teaching Form" developed by the researchers was used as a data collection tool. The data were analyzed descriptively. According to the findings obtained; most of the teachers (86%) used ready-made teaching materials or models in their lessons; On the other hand, it has been determined that 95% of them have not used any model they developed with the 3D printing tool in their classes and 97% of them have no experience in designing 3D solid models. It was determined that 83% of the teachers wanted to design 3D solid models as teaching materials. All these results show that physics, chemistry and biology teachers have insufficient experience in designing and using 3D solid models, but this process can be carried out actively as a result of providing the necessary support.

Keywords

3D Solid Model, 3D Model Design and Printing, Physics Teacher, Chemistry Teacher, Biology Teacher, Needs Analysis

References

• 1. Gürültü, E., Aslan, M., Alcı, B., “Ortaöğretim öğretmenlerinin 21. yüzyıl becerileri kullanım yeterlikleri”, Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, Cilt 35, Sayı 4, Sayfa 780-798. 2020.
• 2. Akgündüz, D., Ertepınar, H., “STEM eğitimi Türkiye raporu: Günün modası mı yoksa gereksinim mi?” İstanbul Aydın Üniversitesi, İstanbul, 2015.
• 3. Rotherham, A. J., Willingham, D. T., “21st century skills: Not new, but a worthy challenge”, American Educator, Vol 17, Issue 1, Pages 17-20, 2010.
• 4. Bell, S., “Project-based learning for the 21st century: Skills for the future”, The Clearing House, Vol 83, Issue 2, Pages 39-43, 2010.
• 5. Bellanca, J., Brandt, R., “21st century skills: Rethinking how students learn”, Solution Tree Press, Bloomington, 2010.
• 6. Saavedra, A. R., Opfer, V. D., “Learning 21st-century skills requires 21st-century teaching”, Phi Delta Kappan, Vol 94, Issue 2, Pages 8-13, 2012.
• 7. van Laar, E., van Deursen, A. J. A. M., van Dijk, J. A. G. M., de Haan, J., “The relation between 21st-century skills and digital skills: A systematic literature review Alexander”, Computers in Human Behavior, Vol 72, Pages 577-588, 2017.
• 8. Kuzu Demir, E. B., Çaka, C., Tuğtekin, U., Demir, K., İslamoğlu, H., Kuzu, A., “Üç boyutlu yazdırma teknolojilerinin eğitim alanında kullanımı: Türkiye’deki uygulamalar”, Ege Eğitim Dergisi, Cilt 17, Sayı 2, Sayfa 481-503, 2016. DOI: 10.12984/egeefd.280754
• 9. Özsoy, K., Duman, B., "Eklemeli imalat (3 boyutlu baskı) teknolojilerinin eğitimde kullanılabilirliği", International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, Vol. 1, Sayı 1, Sayfa 36-48, 2017
• 10. Ford, S., Minshall, T., “Where and how 3D printing is used in teaching and education”, Additive Manufacturing, Vol 25, Pages 131-150, 2019. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.10.028
• 11. Bardakçı, S., Kılıçer, K., Akbulut, C., Çağlar, A., Kocadağ Ünver, T., “Üç boyutlu yazıcı ve öğretim sürecinde kullanımı”, In Akkoyunlu, B., İşman, A., Odabaşı, H. F. Editors, Eğitim Teknolojileri Okumaları, Pages 530-551, 2018.
• 12. Güleryüz, H., Dilber, R., Erdoğan, İ., “STEM uygulamalarında öğretmen adaylarının 3D yazıcı kullanımı hakkındaki görüşleri”, Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, Cilt 5, Sayı 2, Sayfa 1-8, 2019.
• 13. TWI., “What are the advantages and disadvantages of 3D printing?” https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-is-3d-printing/pros-and-cons, February 18, 2021.
• 14. Blikstein, P., Kabayadondo, Z., Martin, A., Fields, D., “An assessment instrument of technological literacies in Makerspaces and Fablabs”, Journal of Engineering Education, Vol 106, Issue 1, Pages 149-175, 2017.
• 15. Lipson, H., Kurman, M., “Fabricated: The new world of 3D printing”. John Wiley & Sons, Inc, Indianapolis, 2013.
• 16. Orhan-Göksun, D., “Öğretmen adaylarının 21. yüzyıl öğrenen becerileri ve 21. yüzyıl öğreten becerileri arasındaki ilişki”, Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir, 2016.
• 17. Güleryüz, H., “3D yazıcı ve robotik kodlama uygulamalarının öğretmen adaylarının 21. yüzyıl öğrenen becerileri, Stem farkındalık ve Stem öğretmen öz yeterliğine etkisi”, Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi, Erzurum, 2020.
• 18. Çopur, S., “3D Yazıcı kalem teknolojisinin geometri derslerinde kullanımının etkililiğinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Cumhuriyet Üniversitesi, Sivas, 2019.
• 19. Makino, M., Suzuki, K., Takamatsu, K., Shiratori, A., Saito, A., Sakai, K., Furukawa, H., “3D printing of police whistles for STEM education”, Microsyst. Technol, Vol 24, Pages 745-748, 2017.
• 20. Novak, E., Wisdom, S., “Effects of 3D printing project-based learning on preservice elementary teachers’ science attitudes, science content knowledge, and anxiety about teaching science”, Journal of Science Education and Technology, Vol 27, Pages 412-432, 2018.
• 21. Chery, D., Mburu, S., Ward, J., Fontecchio, A., “Integration of the Arts and Technology in GK-12 Science Courses”, in: 2015 IEEE Front. Educ. Conf., Pages 1-4, El Paso, USA, 2015. doi:10.1109/FIE.2015.7344165.
• 22. Bagley, J. R., Galpin, A. J., “Three-dimensional printing of human skeletal muscle cells: An interdisciplinary approach for studying biological systems”, Biochem Mol Biol Education, Vol 43, Issue 6, Pages 403-407, 2015.
• 23. Trust, T., Maloy, R. W.. “Why 3D print? The 21st-century skills students develop while engaging in 3D printing projects”, Computers in the Schools, Vol 34, Issue 4, Pages 253-266, 2017.
• 24. Verner, I., Merksamer, A., “Digital design and 3D printing in technology teacher education”, Procedia CIRP, Vol 36, Pages 182-186, 2015.
• 25. Güneş, S., Yurdakul, M., Kalaycı, U., Uyanık, U., Şentürk, S., “3 Boyutlu yazıcı kullanımının öğrencilerin ar-ge yeteneklerinin gelişimine etkisinin incelenmesi: Ostim Teknik Üniversitesi Meslek Yüksekokulunda örnek bir uygulama”, International Journal of 3D Printing Technologies and Dijital Industry, Cilt 4, Sayı 1, Sayfa 1-11, 2020.
• 26. Atasoy, B., Yüksel, A. O., Özdemir, S., “3B tasarım uygulamalarının uzamsal beceriye etkisi: Hackidhon örneği”, Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, Cilt 39, Sayı 1, Sayfa 341-371, 2019.
• 27. Peels, J., “3D printing in education: How can 3D printing help students?” https://3dprint.com/165585/3d-printing-in-education/, May 23, 2021.
• 28. Horowitz, S. S., Schultz, P. H., “Printing space: Using 3D printing of digital terrain models in geosciences education and research”, Journal of Geoscience Education, Vol 62, Issue 1, Pages 138-145, 2014.
• 29. Minetola, P., Iuliano, L., Bassoli, E., Gatto, A., “Impact of additive manufacturing on engineering education–evidence from Italy”, Rapid Prototyping Journal, Vol 21, Issue 5, Pages 535-555, 2015.
• 30. Eisenberg, M., “3D printing for children: What to build next?”, International Journal of Child-Computer Interaction, Vol 1, Issue 1, Pages 7-13, 2013.
• 31. Özsoy, K., “Üç boyutlu (3B) yazıcı teknolojisinin eğitimde uygulanabilirliği: Senirkent MYO örneği”, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, Cilt 7, Sayı 2, Sayfa 111-123, 2019. doi: 10.29130/dubited.436015
• 32. Kostakis, V., Papachristou, M., “Commons-based peer production and digital fabrication: The case of a RepRap-based, Lego-built 3D printing-milling machine”, Telematics and Informatics, Vol 31, Cilt 3, Pages 434–443, 2014. doi:10.1016/j.tele.2013.09.006
• 33. Çoklar, A., Çekirge, E., “3B tasarımların fiziksel materyallerle desteklenmesinin akademik başarı, ders tutum ve motivasyonuna etkisi”, Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi, Cilt 2, Sayı 2, Sayfa 181-193, 2020.
• 34. Avinal, M., “Üç boyutlu yazıcı teknolojisiyle tasarlanan etkinliklerin vücudumuzdaki sistemler ünitesinin öğretimine etkisinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Kastamonu Üniversitesi, Kastamonu, 2019.
• 35. Tu, J. C., Chiang, Y. H., “The influence of design strategy of peer learning on 3-D software learning”, Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, Vol 12, Issue 5, Pages 1263-1271, 2016.
• 36. Jo, W., Hee I.J., Harianto, R.A., So, J.H., Lee, H., Lee, H.J., Moon, M., “Introduction of 3D printing technology in the classroom for visually ımpaired students”, Journal of Visual Impairment & Blindness, Vol 110, Issue 2, Pages 115-121, 2016.
• 37. Yüksel, A., Çetin, E., Berikan, B., “3D tasarım öğrenme deneyiminin süreç değerlendirmesi ve eğitsel çıktılarının keşfedilmesi”, Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, Cilt 9, Sayı 1, Sayfa 21-49, 2019. doi: 10.17943/etku.419386
• 38. Kostakis, V., Niaros, V., Giotitsas, C., “Open source 3D printing as a means of learning: An educational experiment in two high schools in Greece”, Telematics and informatics, Vol 32, Issue 1, Pages 118-128, 2015.
• 39. Papp, I., Tornai, R., & Zichar, M., “What 3D technologies can bring to education: the impacts of acquiring a 3D printer”. In 7th IEEE International Conference on Cognitive Infocommunications (CogInfoCom), Pages 257- 262, Wroclaw, 2016.
• 40. Schelly, C., Anzalone, G., Wijnen, B., Pearce, J. M., “Open-source 3-D printing technologies for education: Bringing additive manufacturing to the classroom”, Journal of Visual Languages & Computing, Vol 28, Pages 226-237, 2015.
• 41. Milli Eğitim Bakanlığı (MEB), “2023 eğitim vizyonu”. http://2023vizyonu.meb.gov.tr/doc/2023_EGITIM_VIZYONU.pdf March 5, 2021.
• 42. Aktaş, Y., Kasap, S., “MEB'den öğretmen eğitiminde 'dijital' dönüşüm dönemi”. https://www.aa.com.tr/tr/egitim/mebden-ogretmen-egitiminde-dijital-donusum-donemi-/1720983, December 22, 2020.
• 43. Brown, A., “3D Printing in instructional settings: Identifying a curricular hierarchy of activities”, TechTrends, Vol 59, Issue 5, Pages 16-24, 2015.
• 44. Karagöz, B., & Şahin Çakır, Ç., “Fen bilgisi öğretmen adaylarının 3 boyutlu yazıcılar hakkındaki görüşlerinin belirlenmesi”, Karaelmas Eğitim Bilimleri Dergisi, Cilt 8, Sayı 2, Sayfa 303-317, 2020.
• 45. Yıldırım. A. & Şimşek, H. “Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (11.baskı)”, Seçkin Yayıncılık, Ankara, 2018.
• 46. Canbazoğlu Bilici, S. “Örnekleme yöntemleri”, H. Özmen ve O. Karamustafaoğlu (Eds.), “Eğitimde araştırma yöntemleri (ss. 56-82)”, Pegem Akademi Yayınları, Ankara, 2019.
• 47. Miles M. B., Huberman A. M., “Qualitative data analysis”, Sage Publications, Thousand Oaks, 1994.
• 48. Lacey, G., “3D printing brings designs to life”, Tech Directions, Vol 70, Issue 2, Pages 17-26, 2010.
• 49. Smith, S., Tillman, D., “Digital fabrication playground: hands-on experimentation with design technologies to enrich learning”. In D. Rutledge & D. Slykhuis (Eds.), Proceedings of SITE 2015--Society for Information Technology & Teacher Education International Conference, Pages 133-136, Las Vegas, 2015.
• 50. Bull, G., Haj-Hariri, H., Atkins, R., Moran, P., “An educational framework for digital manufacturing in schools”, 3D Printing and Additive Manufacturing, Vol 2, Issue 2, Pages 42-49, 2015.
• 51. Özdemir, S., Çetin, E., Çelik, A., Berikan, B., Yüksel, A.O., “Furnushing new generations with productive ICT skills to make them the maker of their own future”, Journal of Education and Future, Vol 11, Issue 1, Pages 137-158, 2017.
• 52. Resnick, M., Silverman, B., “Some reflections on designing construction kits for kids”, In Proceedings of the 2005 Conference on Interaction Design and Children, Pages 117-122, ACM, 2005.
• 53. Berman, B., “3-D printing: The new industrial revolution”. Business Horizons, Pages 155-162, 2012.
• 54. Campbell, T., Williams, C., Ivanova, O., Garrett, B., “Could 3D printing change the World”. Technologies, Potential, and Implications of Additive Manufacturing”, Atlantic Council, Washington, 2011.