Augmented Reality Applications in Mathematics and Geometry Education

Year 2017, Volume: 4 Issue: 8, 19 - 33, 22.12.2017

İlyas Akkuş , Uğur Özhan

https://doi.org/10.29129/inujgse.358421

Cited By: 13

Abstract

Purpose: In this study, academic and commercial augmented reality (AR) applications
developed in mathematics and geometry education were investigated. The
following questions have been sought for this purpose; What are commercial AR
applications developed and used in the field of mathematics and geometry and
the features of these applications? and What are the characteristics of the
applications and the results of the applications which are developed within the
scope of academic studies in the field of mathematics and geometry?

 

Design & Methodology: This study is a literature review conducted to
reveal the use of AR technology in mathematics and geometry education and the
applications developed for it. The sample of the study is composed of 6 AR
applications in the application stores and 12 academic publications suitable
for research. Descriptive analysis was done for this data in the scope of the
research.

 

Findings: The research showed that the AR applications in application stores were
developed more on geometry, with marker-based and viewable on mobile devices.
It is seen that academic applications are more developed for the field of
mathematics, there are more marker-based applications, variable spatial
intelligence development and academic success are used and the results of many
studies are positive. It is seen that the AR applications in the scope of the
research are weak in terms of interaction.

 

Conclusion & Suggestions: As a result of the study, it was seen that the AR
applications widely used in mathematics and geometry education were developed
on the spatial intelligence development more in the examined studies. Mostly,
marker-based applications and mobile imaging devices are seen to have lack of
interaction in the application used. In the studies, it was seen that the AR
applications used in academic publications generally had positive results on
the variables measured in the sample. It is proposed that the development of
wearable technologies, together with the emergence of optically-based smart
glasses, will enable innovative and interactive applications to emerge and use
different variables for this.

Keywords

Mathematics Education, Geometry Education, Augmented Reality, Use of Technology in Education

Matematik ve Geometri Eğitiminde Artırılmış Gerçeklik Uygulamaları

Abstract

Amaç: Bu çalışmada matematik ve geometri eğitiminde geliştirilmiş akademik ve
ticari artırılmış gerçeklik (AG) uygulamaları araştırılmıştır. Bu amaçla; matematik
ve geometri alanında geliştirilen/kullanılan ticari AG uygulamaları ve bu
uygulamaların özellikleri nelerdir? ve matematik ve geometri alanında akademik
çalışmalar kapsamında geliştirilen AG uygulamaları, uygulamaların özellikleri
ve çalışma sonuçları nelerdir?  sorularına
cevap aranmıştır.

 Yöntem: Bu çalışma, matematik ve geometri eğitimi alanında AG teknolojisi
kullanımını ve buna yönelik geliştirilen uygulamaları ortaya çıkarmak amacıyla
yürütülmüş bir literatür taramasıdır. Çalışmanın örneklemini, uygulama mağazalarında
bulunan 6 adet AG uygulaması ve araştırmaya uygun 12 adet akademik yayın
oluşturmaktadır. Araştırma kapsamında bulunan bu veriler için betimsel analizi
yapılmıştır.

 Bulgular: Araştırmada uygulama mağazalarında bulunan AG uygulamalarının daha çok
geometri üzerine geliştirildiği, işaretçi tabanlı olduğu ve mobil cihazlar
üzerinden görüntülenmesinin sağlandığı görülmüştür. Akademik olarak
geliştirilen AG uygulamalarının daha çok matematik alanına yönelik
geliştirildiği, işaretçi tabanlı uygulamaların fazla olduğu, değişken olarak
uzamsal zekâ gelişimi ve akademik başarının kullanıldığı ve birçok çalışmanın
sonuçlarının olumlu olduğu görülmüştür. Araştırma kapsamında bulunan AG
uygulamalarının etkileşim açısından zayıf olduğu görülmüştür.

 Sonuçlar ve Öneriler: Çalışma sonucunda matematik ve geometri eğitiminde
yaygın olarak kullanılan AG uygulamalarının, incelenen çalışmalarda daha çok
uzamsal zekâ gelişimi üzerine geliştirildiği görülmüştür. Çoğunlukla işaretçi
tabanlı uygulamaların ve mobil görüntüleme cihazlarının kullanıldığı uygulamalarda,
etkileşim eksikliği olduğu görülmüştür. Çalışmalarda akademik yayınlarda
kullanılan AG uygulamalarının örneklemde ölçülen değişkenler üzerinde genel
olarak olumlu sonuçlar ortaya çıkardığı görülmüştür. Giyilebilir teknolojilerin
gelişimi ve bununla birlikte optik tabanlı akıllı gözlüklerin ortaya çıkması
ile yenilikçi ve etkileşimli uygulamaların ortaya çıkabileceği ve buna yönelik
daha farklı değişkenlerin kullanılabileceği önerilmektedir.

Keywords

Matematik Eğitimi, Geometri Eğitimi, Artırılmış Gerçeklik, Eğitimde Teknoloji Kullanımı

References

• Abdüsselam, M., ve 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.
• Abdüsselam, M., ve Karal, H. (2015). Artırılmış Gerçeklik, Eğ itim Teknolojileri Okumaları. In: ISBN.
• Akkuş, İ. (2016). Bilgisayar destekli teknik resim dersinde artırılmış gerçeklik uygulamalarının makine mühendisliği öğrencilerinin akademik başarısına ve uzamsal yeteneklerine etkisi. Yayınlanmamış yüksek lisans tezi, İnönü Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü,
• Aksoy, H. H. (2003). Eğitim kurumlarında teknoloji kullanımı ve etkilerine ilişkin bir çözümleme. Eğitim Bilim Toplum Dergisi, 1(4), 4-23.
• Alkan, C. (2005). Eğitim teknolojisi: Anı Yayıncılık.
• Andersen, P. (2007). What is Web 2.0?: ideas, technologies and implications for education (Vol. 1): JISC Bristol.
• Azuma, R. (1997). A survey of augmented reality. Presence: Teleoperators and virtual environments, 6(4), 355-385.
• Azuma, R. (1999). The challenge of making augmented reality work outdoors. Mixed reality: Merging real and virtual worlds, 379-390.
• Azuma, R., Baillot, Y., Behringer, R., Feiner, S., Julier, S., & MacIntyre, B. (2001). Recent advances in augmented reality. IEEE Computer Graphics and applications, 21(6), 34-47.
• Bacca, J., Baldiris, S., Fabregat, R., ve Graf, S. (2014). Augmented reality trends in education: a systematic review of research and applications. Journal of Educational Technology & Society, 17(4), 133.
• Billinghurst, M., ve Duenser, A. (2012). Augmented reality in the classroom. Computer, 45(7), 56-63.
• Bower, M., Howe, C., McCredie, N., Robinson, A., ve Grover, D. (2014). Augmented Reality in education–cases, places and potentials. Educational Media International, 51(1), 1-15.
• Bujak, K. R., Radu, I., Catrambone, R., Macintyre, B., Zheng, R., ve Golubski, G. (2013). A psychological perspective on augmented reality in the mathematics classroom. Computers & Education, 68, 536-544.
• Carmigniani, J., Furht, B., Anisetti, M., Ceravolo, P., Damiani, E., ve Ivkovic, M. (2011). Augmented reality technologies, systems and applications. Multimedia Tools and Applications, 51(1), 341-377.
• Chen, Y.-C. (2006). A study of comparing the use of augmented reality and physical models in chemistry education. Paper presented at the Proceedings of the 2006 ACM international conference on Virtual reality continuum and its applications.
• Cüre, F., ve Özdener, N. (2008). Öğretmenlerin bilgi ve iletişim teknolojileri (BİT) uygulama başarıları ve BİT’e yönelik tutumları. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34(34).
• Dünser, A., Steinbügl, K., Kaufmann, H., ve Glück, J. (2006). Virtual and augmented reality as spatial ability training tools. Paper presented at the Proceedings of the 7th ACM SIGCHI New Zealand chapter's international conference on Computer-human interaction: design centered HCI, Christchurch, New Zealand.
• Erbaş, Ç., ve Demirer, V. (2014). Eğitimde artırılmış gerçeklik uygulamaları: Google Glass örneği. Journal of Instructional Technologies & Teacher Education, 3(2).
• Greenhow, C., Robelia, B., ve Hughes, J. E. (2009). Learning, teaching, and scholarship in a digital age: Web 2.0 and classroom research: What path should we take now? Educational researcher, 38(4), 246-259.
• Grubert, J., Langlotz, T., ve Grasset, R. (2011). Augmented reality browser survey. Institute for computer graphics and vision, University of Technology Graz, technical report(1101).
• Gün, E. (2014). Artırılmış Gerçeklik Uygulamalarının Öğrencilerin Uzamsal Yeteneklerine Etkisi. In: Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi. Ankara, Gazi Üniversitesi.
• Gün, E. T., ve Atasoy, B. (2017). The Effects of Augmented Reality on Elementary School Students’ Spatial Ability and Academic Achievement. Eğitim ve Bilim, 42(191).
• Hayes, P., Joyce, D., ve Pathak, P. (2004). Ubiquitous learning-an application of mobile technology in education. Paper presented at the EdMedia: World Conference on Educational Media and Technology.
• İbili, E. (2013). Geometri dersi için artırılmış gerçeklik materyallerinin geliştirilmesi, uygulanması ve etkisinin değerlendirilmesi. Gazi Üniversitesi/Eğitim Bilimleri Enstitüsü/Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Anabilim Dalı.
• Ivanova, M., ve Ivanov, G. (2011). Enhancement of learning and teaching in computer graphics through marker augmented reality technology. International Journal of New Computer Architectures and their Applications (IJNCAA), 1(1), 176-184.
• Kaufmann, H. (2011). Virtual environments for mathematics and geometry education. Themes in Science and Technology Education, 2(1-2), 131-152.
• Kaufmann, H., ve Schmalstieg, D. (2003). Mathematics and geometry education with collaborative augmented reality. Computers & Graphics, 27(3), 339-345.
• Kesim, M., ve Ozarslan, Y. (2012). Augmented reality in education: current technologies and the potential for education. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 47, 297-302.
• Kirner, T. G., Reis, F. M. V., ve Kirner, C. (2012). Development of an interactive book with Augmented Reality for teaching and learning geometric shapes. Paper presented at the Information Systems and Technologies (CISTI), 2012 7th Iberian Conference on.
• Koçoğlu, E., Akkuş, İ., ve Özhan, U. (2017). Yeni bir öğrenme ortamı olarak artırılmış gerçeklik uygulamalarıyla sosyal bilgiler öğretimi. In Alternatif Yaklaşımlarla Sosyal Bilgiler Eğitimi (Vol. 2, pp. 313-336): PEGEM.
• Küçük, S., Yılmaz, R., ve Göktaş, Y. (2014). İngilizce Öğreniminde Artırılmış Gerçeklik: Öğrencilerin Başarı, Tutum ve Bilişsel Yük Düzeyleri. Eğitim ve Bilim, 39(176).
• Lee, K. (2012). Augmented reality in education and training. TechTrends, 56(2), 13-21.
• Leighton, L. J., ve Crompton, H. (2017). Augmented Reality in K-12 Education. In Mobile Technologies and Augmented Reality in Open Education (pp. 281-290): IGI Global.
• Lin, H.-C. K., Chen, M.-C., ve 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.
• Márquez, J. O. Á., ve Ziegler, J. (2017). Improving the Shopping Experience with an Augmented Reality-Enhanced Shelf. Mensch und Computer 2017-Workshopband.
• Martin-Gutierrez, J., Luis Saorin, J., Martin-Dorta, N., ve Contero, M. (2009). Do video games improve spatial abilities of engineering students? International Journal of Engineering Education, 25(6), 1194-1204.
• Martín-Gutiérrez, J., Mora, C. E., Añorbe-Díaz, B., ve González-Marrero, A. (2017). Virtual technologies trends in education. EURASIA Journal of Mathematics Science and Technology Education, 13(2), 469-486.
• Milgram, P., ve Kishino, F. (1994). A taxonomy of mixed reality visual displays. IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems, 77(12), 1321-1329.
• Rauschnabel, P. A., ve Ro, Y. K. (2016). Augmented reality smart glasses: An investigation of technology acceptance drivers. International Journal of Technology Marketing, 11(2), 123-148.
• Salinas, P. (2017). Augmented Reality: Opportunity for Developing Spatial Visualization and Learning Calculus. In Mobile Technologies and Augmented Reality in Open Education (pp. 54-76): IGI Global.
• Seferoğlu, S. S. (2006). Öğretim teknolojileri ve materyal tasarımı: Pegem A Yayıncılık.
• Shelton, B. E., ve Hedley, N. R. (2002). Using augmented reality for teaching earth-sun relationships to undergraduate geography students. Paper presented at the Augmented Reality Toolkit, The First IEEE International Workshop.
• Smaldino, S. E., Lowther, D. L., Russell, J. D., ve Mims, C. (2008). Instructional technology and media for learning.
• Solak, E., ve Cakir, R. (2015). Exploring the Effect of Materials Designed with Augmented Reality on Language Learners' Vocabulary Learning. Journal of Educators Online, 12(2), 50-72.
• Somyürek, S. (2014). Öğretim Sürecinde Z Kuşağının Dikkatini Çekme: Artırılmış Gerçeklik. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 4(1), 63-80.
• Stearns, L., DeSouza, V., Yin, J., Findlater, L., ve Froehlich, J. E. (2017). Augmented Reality Magnification for Low Vision Users with the Microsoft Hololens and a Finger-Worn Camera. Wagner, D., ve Schmalstieg, D. (2003). First steps towards handheld augmented reality: IEEE.
• Wu, H.-K., Lee, S. W.-Y., Chang, H.-Y., ve Liang, J.-C. (2013). Current status, opportunities and challenges of augmented reality in education. Computers & Education, 62, 41-49.
• Yılmaz, R. (2014). Artırılmış gerçeklik teknolojisiyle 3 boyutlu hikaye canlandırmanın hikaye kurgulama becerisine ve yaratıcılığa etkisi. Yayımlanmamış Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
• Yuen, S., Yaoyuneyong, G., ve 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.
• Zikas, P., Bachlitzanakis, V., Papaefthymiou, M., Kateros, S., Georgiou, S., Lydatakis, N., ve Papagiannakis, G. (2016). Mixed reality serious games and gamification for smart education. Paper presented at the European Conference on Games Based Learning.