Development of an AI-Supported Augmented Reality Chemistry Assistant and Investigation of Its Effect on Students' Attitudes toward Augmented Reality Technology

Abstract

The primary aim of this study is to classify chemicals used in chemical depots and laboratories and to develop a database/AG application, while scientifically evaluating the impact of the AG application on students’ attitudes toward AG technology to generate meaningful data for the use of AG technologies in education. To this end, the ADDIE instructional design model and artificial intelligence tools were employed to classify chemicals by application area, and an AG application and a website were developed. The effect of the developed AG application on the attitudes toward AG technology of 20 students aged 10, 11, and 12 in the study sample was examined using a one-group pretest–posttest design. Data from the pretest and posttest were analyzed with a paired-samples t-test, and the statistical significance of the results was assessed. Additionally, the effects of age and gender on attitude scores were examined using ANOVA and independent-samples t-tests. The data were analyzed using the JASP software. The analyses indicated that the AG application increased the study group’s attitudes toward AG, and these attitude scores were not influenced by gender or age. The developed chemistry assistant AG application, website, and mobile app positively influenced AG attitudes with a large effect size, and the use of QR codes facilitated quick access to information, supporting user adoption and providing an educational experience overall. The AG application, as a chemistry assistant, is considered important for helping students understand abstract concepts in chemistry in a more concrete manner and for making the experimental process safer and more effective.

Keywords

• Augmented reality
• artificial intelligence
• chemistry education
• VR application

Yapay Zeka Destekli Artırılmış Gerçeklik Kimya Asistanı Geliştirilmesi ve Öğrencilerin Artırılmış Gerçeklik Teknolojisine Yönelik Tutumlarına Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın temel amacı, kimya depoları ve laboratuvardaki kimyasalları sınıflandırarak veri tabanı/AG uygulaması geliştirme ve AG uygulamasının öğrencilerin AG teknolojisine yönelik tutumları üzerindeki etkisini bilimsel yöntemlerle değerlendirerek eğitimde AG teknolojilerinin kullanımına dair önemli veriler elde etmektir. Bu amaçla yola çıkılarak ADDIE öğretim tasarım modeliyle yapay zekâ araçlarından yararlanılarak kimyasallar kullanım alanlarına göre sınıflandırılmış ve AG uygulaması ile internet sayfası geliştirilmiştir. Geliştirilen AG uygulamasının çalışma grubundaki 10, 11 ve 12 yaşlarındaki 20 öğrencinin AG teknolojisine yönelik tutumları üzerindeki etkisi tek gruplu ön-test/son-test tasarımı ile incelenmiştir. Ön test son testlerden elde edilen veriler, bağımlı gruplar t-testi ile analiz edilerek elde edilen verilerin istatistiksel anlamlılık düzeyleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca tutum puanlarında yaş ve cinsiyet değişkeninin etkisine ANOVA ve bağımsız örneklem t-testiyle bakılmıştır. Elde edilen veriler, JASP programıyla analiz edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda AG uygulaması ile çalışma grubunun AG tutumlarının arttığı görülmüştür. AG tutum puanları cinsiyet ve yaştan etkilenmemiştir. Geliştirilen kimya asistanı olan AG uygulaması, web sitesi ve mobil uygulama AG tutumlarını olumlu yönde ve büyük etki derecesinde etkilediğini göstermiştir. Kullanıcıların QR kodlar aracılığıyla bilgiye hızlı erişimi, uygulamanın kullanıcılar tarafından benimsenmesini kolaylaştırmış ve genel anlamda öğrencilere eğitici bir deneyim sunmuştur. Geliştirilen AG uygulaması bir kimya asistanı olarak kullanılarak hem öğrencilerin kimya gibi soyut kavramları daha somut bir şekilde anlamalarına yardımcı olmak hem de deney yapma süreçlerini daha güvenli ve etkili hâle getirmek amacıyla tasarlanması açısından önemli görülmektedir.

Keywords

• Artırılmış Gerçeklik
• yapay zeka
• kimya eğitimi
• AR uygulaması

References

1. Abdullah, N., Baskaran, V. L., Mustafa, Z., Ali, S. R., & Zaini, S. H. (2022). Augmented reality: The effect in students’ achievement, satisfaction and interest in science education. International Journal of Learning, Teaching and Educational Research, 21(5), 326-350. https://doi.org/10.26803/ijlter.21.5.17
2. Adams, C., Pente, P., Lemermeyer, G., Turville, J., & Rockwell, G. (2022). Artificial intelligence and teachers’ new ethical obligations. The International Review of Information Ethics, 31(1). https://doi.org/10.29173/irie483.
3. Castro, R. R. (2025). The effects of chemistry virtual laboratories in academic achievement of secondary level learners: A meta-analysis. International Scientific Education Journal, 6(1), 1–17. https://doi.org/10.37251/isej.v6i1.1379
4. Arslan, K. (2020). Eğitimde yapay zekâ ve uygulamaları. Batı Anadolu Eğitim Bilimleri Dergisi, 11(1), 71-88. https://dergipark.org.tr/en/pub/baebd/issue/55426/690058
5. Ayyıldız, Y., & Çubukçu, E. (2022). 9. sınıf kimya konularındaki yanlış kavramalar üzerine bir içerik analizi. Turkiye Kimya Dernegi Dergisi Kısım C: Kimya Egitimi, 7(1), 73-124. https://doi.org/10.37995/jotcsc.1079793
6. Baraa Albishri, Karen L. Blackmore; Duality in barriers and enablers of augmented reality adoption in education: A systematic review of reviews. Interactive Technology and Smart Education. 22(2): 167–191.
7. Bazie, H., Lemma, B., Workneh, A., & Estifanos, A. (2024). The effect of virtual laboratories on the academic achievement of undergraduate chemistry students: Quasi-experimental study. JMIR Formative Research, 8(1). doi: 10.2196/64476
8. Becker, N. M., & Lande, S. H. (2023). Supporting active learning through immersive mixed and virtual reality Technologies. Master Thesis, Universty of Agder, Norway. https://hdl.handle.net/11250/3075119

9. Bower, M., Howe, C., McCredie, N., & Bower, J. (2014). Augmented reality in education – cases, places, and potentials. Educational Media International, 51(1), 1-15. https://doi.org/10.1080/09523987.2014.889400
10. Buluş, B., & Elmas, R. (2024). Yapay zekâ uygulamalarının kimya eğitiminde kullanımı alternatif araçlar. Türkiye Kimya Derneği Dergisi Kısım C: Kimya Egitimi, 9(1), 1-28. https://doi.org/10.37995/jotcsc.1366999
11. Bülbül, H., & Ersöz, B. (2022). Eğitimde yapay zekâ sanal gerçeklik ve sanal evren (Metaverse). İçinde Ş. Sağıroğlu, & M. Umut Demirezen (Ed.), Yapay zekâ ve büyük veri kitap serisi (4. baskı, s. 149-183). Nobel Akademik Yayıncılık.
12. Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2024). Eğitimde bilimsel araştırma yöntemleri (36. baskı). Pegem Akademi.
13. Ceylan, N. & Seçken, N. (2019). 5E öğrenme modeline dayalı bilgisayar animasyonları destekli öğretim materyali tasarlama: “tepkimelerde hız ve denge” ünitesi örneği. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 39(3), 1181-1202. https://doi.org/10.17152/gefad.565305
14. Challenor, J. & Ma, M. (2019). A review of augmented reality applications for history education and heritage visualisation. Multimodal Technologies and Interaction, 3(2), 39. https://doi.org/10.3390/mti3020039
15. Chang, H. Y., Binali, T., Liang, J. C., Chiou, G. L., Cheng, K. H., Lee, S. W. Y., & Tsai, C. C. (2022). Ten years of augmented reality in education: A meta-analysis of (quasi-) experimental studies to investigate the impact. Computers & Education, (191), 104641. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2022.104641
16. Chen, L., Chen, P., & Lin, Z. (2020). Artificial intelligence in education: A review. IEEE Access, 8, 75264–75278. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2980470
17. Chen, X., et al. (2023). Application of flipped classroom teaching method based on ADDIE concept in clinical teaching for neurology residents. BMC Medical Education, 23. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10988803/
18. Chiu, W. K. (2021). Pedagogy of emerging technologies in chemical education during the era of digitalization and artificial ıntelligence: A systematic review. Education Sciences, 11(11), 709. https://doi.org/10.3390/educsci11110709
19. Coşkun, F., & Gülleroğlu, H. D. (2021). Yapay zekânın tarih içindeki gelişimi ve eğitimde kullanılması. Ankara University Journal of Faculty of Educational Sciences (JFES), 54(3), 947- 966. https://doi.org/10.30964/auebfd.916220
20. Crompton, H., & Burke, D. (2022). Artificial intelligence in K-12 education. SN Social Sciences, 2(7), 1–14. https://doi.org/10.1007/s43545-022-00425-5
21. Çiloğlu, T. (2022). Artırılmış gerçeklik temelli öğrenme ortamı: artırılmış gerçekliğin lise öğrencilerinin biyoloji eğitiminde motivasyonu, tutumu ve öz yeterliği üzerindeki etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Bartın Üniversitesi, Bartın. http://hdl.handle.net/11772/16058
22. Çolak Yazıcı, S. (2023). Kimya eğitimine teknolojinin entegrasyonu. İçinde A. Akpınar (Ed.), Matematik ve fen bilimleri üzerine araştırmalar (s. 41-59). Özgür Yayınları. https://doi.org/10.58830/ozgur.pub81
23. Dubé, A. K. and Wen, R. (2021). Identification and evaluation of technology trends in k-12 education from 2011 to 2021. Education and Information Technologies, 27(2), 1929-1958. https://doi.org/10.1007/s10639-021-10689-8
24. Dunleavy, M., & Dede, C. (2014). Augmented reality teaching and learning in higher education. International Journal of Educational Technology in Higher Education, 11(1), 1-11. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4614-3185-5_59
25. Ekici, B. (2019). Lise fizik ve kimya dersleri için artırılmış gerçeklik uygulaması tasarımı. Yüksek lisans tezi, Düzce Üniversitesi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/tezDetay.jsp?id=e3my3mZMtfjCQaW2N8AxzA&no=nfTthQSAQNfCKK0GkG4IUQ
26. Elkoumitti, H., Laanaoui, M. D., Lachgar, M., & Selmaoui, S. (2025). The influence of augmented reality and virtual reality on science education. In SHS Web of Conferences. 214, p. 01003. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/shsconf/202521401003
27. Fidan, M. (2018). Artırılmış gerçeklikle desteklenmiş probleme dayalı fen öğretiminin akademik başarı, kalıcılık, tutum ve öz-yeterlik inancına etkisi. Yüksek lisans tezi. Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Bolu. https://acikbilim.yok.gov.tr/handle/20.500.12812/582312
28. George, D., & Mallery, P. (2010). SPSS for Windows Step by Step: A Simple Guide and Reference. 17.0 Update (11th ed.). Pearson. https://www.researchgate.net/publication/234827666_SPSS_for_Windows_Step-by-Step_A_Simple_Guide_and_Reference_140_update_7th_Edition
29. Groenewald, E. S., Kumar, N., Avinash, S. I., & Yerasuri, S. (2024). Virtual laboratories enhanced by AI for hands-on informatics learning. Journal of Informatics Education and Research, 4(1), 1-21. https://doi.org/10.52783/jier.v4i1.600
30. Güçlü, H. (2021). Müzik eğitiminde artırılmış gerçeklik teknolojisi ve örnek uygulaması. Yüksek lisans tezi, Necmettin Erbakan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
31. Gül, F. Ö. (2024). Eğitimde yapay zekâ: Eğitim fakültesi akademisyenleri için fırsatlar ve riskler. Medeniyet Eğitim Araştırmaları Dergisi, 8(2), 71-97. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/4476789
32. Hinojo-Lucena, F., Díaz, I. A., Reche, M. d. P. C., & Rodríguez, J. M. R. (2019). Artificial intelligence in higher education: a bibliometric study on its impact in the scientific literature. Education Sciences, 9(1), 51. https://doi.org/10.3390/educsci9010051
33. Hookveld, A.W.M., Paas, F., Jochems, W.M.G., & Van Merrienboer, J.J.G. (2002). Exploring teachers‟ instructional design practices from a systems perspective. Instructional Science, 30, 291- 305. https://www.proquest.com/openview/4e1f1077f591b09552ac891340d31244/1?pq-origsite=gscholar&cbl=2026366&diss=y
34. Huda, M., et al. (2022). Instructional design with ADDIE and rapid prototyping for blended learning. Education and Information Technologies, 27, 11471–11496. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11471-0
35. Ibáñez, M. B., de Castro, A. J., & Kloos, C. D. (2017, July). An empirical study of the use of an augmented reality simulator in a face-to-face physics course, 17th International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT), pp. 469-471. https://doi.org/10.1109/ICALT.2017.105
36. Ibáñez, M. B., & Delgado-Kloos, C. (2018). Augmented reality for STEM learning: A systematic review. Computers & Education, 123, 109-123. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2018.05.002
37. Idowu, J. A. (2024). Debiasing education algorithms. International Journal of Artificial Intelligence in Education, 34(4), 1510-1540. https://doi.org/10.1007/s40593-023-00389-4
38. İncemen, S., & Öztürk, G. (2024). Farklı eğitim alanlarında yapay zekâ: Uygulama örnekleri. International Journal of Computers in Education, 7(1), 27-49. https://doi.org/10.5281/zenodo.12600022
39. Küçük, S. (2015). Mobil artırılmış gerçeklikle anatomiyi öğreniminin tıp öğrencilerinin akademik başarıları ile bilişsel yüklerine etkisi ve öğrencilerin uygulamaya yönelik görüşleri. Doktora tezi, Atatürk Üniversitesi, Erzurum. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/tezDetay.jsp?id=CXvg8A1IseJdOvaa93kGEg&no=YtvYhY3Ujfo9fAGnXHVoNA
40. Küçük, S., Yılmaz, R., Baydaş, Ö., & Göktaş, Y. (2014). Ortaokullarda artırılmış gerçeklik uygulamaları tutum ölçeği: Geçerlik ve güvenirlik çalışması. Eğitim ve Bilim, 39, 383-392. doi: 10.15390/EB.2014.3590
41. Kamarainen, A. M., met al. (2013). EcoMOBILE: Integrating augmented reality and mobile technologies in environmental education. Computers & Education, 68, 50-60. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2013.02.018
42. Khairani, R. N., & Prodjosantoso, A. K. (2023). Application of Augmented Reality on Chemistry Learning: A Systematic Review. Jurnal Penelitian Pendidikan IPA, 9(11), 1221–1228. https://doi.org/10.29303/jppipa.v9i11.4412
43. Lidiastuti, A. E., Suwono, H., Sueb, S., & Sulisetijono, S. (2024). A review of augmented reality ımplications and challenges for science education: Current and future perspective. Pakistan Journal of Life & Social Sciences, 22(2). https://doi.org/10.57239/PJLSS-2024-22.2.001486
44. Luo, R., Li, J., Zhang, X., Tian, D., & Zhang, Y. (2024). Effects of applying blended learning based on the ADDIE model in nursing staff training on improving theoretical and practical operational aspects. Frontiers In Medicine, 11. https://doi.org/10.3389/fmed.2024.1413032
45. Ma, C. W., Cheng, P. S., Chan, Y. S., & Tipoe, G. L. (2023). Virtual reality: a technology to promote active learning of physiology for students across multiple disciplines. Advances in Physiology Education, 47(3), 594-603. https://doi.org/10.1152/advan.00172.2022
46. Mansour, N., Aras, C., Staarman, J. K., & Alotaibi, S. B. M. (2025). Embodied learning of science concepts through augmented reality technology. Education and Information Technologies, 30(6), 8245-8275. http://dx.doi.org/10.1007/s10639-024-13120-0
47. MEB, (2025). Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli. Öğretim Programları Ortak Metni. https://tymm.meb.gov.tr/upload/brosur/ortak_metin.pdf
48. Morrison, G. R., Ross, S. J., Morrison, J. R., & Kalman, H. K. (2019). Designing effective instruction. John Wiley & Sons.
49. Mundilarto, M. & Ismoyo, H. (2017). Effect of problem-based learning on improvement physics achievement and critical thinking of senior high school student. Journal of Baltic Science Education, 16(5), 761-779.
50. Özaltun, G., & Kahraman, M. E. (2024). Artırılmış Gerçeklik (AG) teknolojisinin tasarım eğitiminde etkileşimli öğrenmeye katkısı. Art-e Sanat Dergisi, 16(32), 669-700. https://doi.org/10.21602/sduarte.1367153
51. Özbudak Kılıçlı, Z. (2024). Fen bilimleri programında yer alan hücre bölünmesi ve kalıtım ünitesinin öğretim tasarımı ve uygulanması. Yayımlanmamış doktora tezi. Uludağ Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü. http://hdl.handle.net/11452/1476
52. Özmen, E. (2019). Artırılmış gerçekliğe dayalı öğretim materyali kullanımının öğrencilerin akademik başarısına ve görüşlerine etkisi. Yayımlanmamış yüksek lisans tezi. Fırat Üniversitesi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/tezDetay.jsp?id=lLw9wjfkJF3U9hG_xZrxDA&no=B5DUieYXm_n_VPdJNjBoCg
53. Rahmat, A. D., Kuswanto, H., Wilujeng, I., & Perdana, R. (2023). Implementation of mobile augmented reality on physics learning in junior high school students. Journal of Education and E- Learning Research, 10(2), 132–140. https://doi.org/10.20448/jeelr.v10i2.4474
54. Rossoni, M., Spadoni, E., Carulli, M., Barone, C., Colombo, G., & Bordegoni, M. (2024). Virtual reality in education to enable active learning and hands-on experience. Computer-Aided Design and Applications, 21(2), 258-269. https://doi.org/10.14733/cadaps.2024.258-269
55. Ruijia, Z., Wenling, L., & Xuemei, Z. (2025). The impact of Information and Communication Technology (ICT) on learning outcomes in early childhood and primary education: a meta-analysis of moderating factors. Frontiers in Psychology, 16. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2025.1540169
56. Sevil, Ş., & Gökoğlu, S. (2024). Yapay zeka uygulamalarının eğitimdeki rolü ve etkileri. In 17th International Computer and Instructional Technologies Symposium (ICITS 2024). https://icits2024.kastamonu.edu.tr/tr/ Sinap, V. (2024). Eğitimde makine öğrenmesi: Bir bilim haritalama çalışması. Baskent University Journal of Education, 11(1), 10-25. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/3050879
57. Şimşek, A. (2014). Öğretim tasarımı. Nobel Akademik Yayıncılık.
58. Şimşek, M. (2022). Makine öğrenmesinin eğitimde kullanımı ile ilgili örnekler. İçinde S. Karabatak (Ed.), Eğitim & Bilim 2022-III (s. 39-48). Efeakademi Yayınları.
59. Tarmidzi, T., Andari, K. D. W., Sari, A., Nuryanti, M., Arfiyanti, R., & Noto, M. S. (2025). Augmented reality and ıts use in elementary school education: a systematic literature review. Jurnal Prima Edukasia, 13(1), 128–145. https://doi.org/10.21831/jpe.v13i1.75094
60. Temur, S. (2025). Eğitimde yapay zekâ kullanımı: Etik sorunlar ve çözümler. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 74, 568-595. https://doi.org/10.21764/maeuefd.1516576
61. Tetik, E. G., & Akın, Z. (2023). Kamu politikası bağlamında dijital eğitim sunumu ve fırsat eşitliği: Ülke karşılaştırmaları. Kuram ve Uygulamada Sosyal Bilimler Dergisi, 7(1), 23-40. https://doi.org/10.48066/kusob.1200594
62. Ünlü, M. (2023). Matematik Eğitiminde Etkinlik Geliştirmede QR Kod Uygulamaları. Yükseköğretim Ve Bilim Dergisi, 13(2), 164-179. https://doi.org/10.5961/higheredusci.1248351
63. Wojciechowski, R., & Cellary, W. (2013). Evaluation of learners’ attitude toward learning in ARIES augmented reality environments. Computers & Education. 68, 570-585. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2013.02.014
64. Yağcı, A., & Şentürk, C. (2023). Fen bilimleri (fizik-kimya-biyoloji) eğitiminde metaverse. Educatione, 2(2), 262-288. https://doi.org/10.58650/educatione.1299434
65. Yıldız, S., & Zengin, R. (2025). Eğitimde yapay zeka: Temelleri, kullanım alanları ve yapay zeka okuryazarlığı. İksad Yayınevi. https://dx.doi.org/10.5281/zenodo.15207187
66. Yörük, T. (2024). Eğitimde yapay zekâ ve kişiselleştirilmiş öğrenme. İçinde S. Karataş (Ed). Eğitim bilimleri alanında uluslararası araştırmalar XXIII, (s. 21-34). Eğitim Yayınevi.
67. Yu, J., Denham, A.R. & Searight, E. (2022). A systematic review of augmented reality game-based learning in STEM education. Education Tech Research, 70, 1169–1194. https://doi.org/10.1007/s11423-022-10122-y
68. Zhang, K., & Aslan, A. B. (2021). AI technologies for education: Recent research & future directions. Computers & Education: Artificial Intelligence, 2, Article 100025. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2021.100025
69. Zorluoğlu, S.L., & Sözbilir, M. (2017). Görme yetersizliği olan öğrencilerin öğrenmelerini destekleyici ihtiyaçlar. Trakya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 7(2), 659-682. doi: 10.24315/trkefd.279369.