Descriptive Analysis of Studies on the Use of Scratch Programme in Mathematics Education

Abstract

The aim of this study is to descriptively analyze the studies on the use of Scratch software in mathematics education in Turkey between 2014 and 2023. With this aim, 31 documents were accessed using the PRISMA method. Document analysis, one of the qualitative research methods, was used in the research. The findings showed that the majority of the studies were conducted in 2022, mostly in the form of articles, and involved middle school students using qualitative and mixed methods. The studies were mostly process-oriented and used multiple data collection instruments. There was a notable focus on the area of numbers and operations, more so than other areas. The majority of studies found that the use of the Scratch program had a positive impact on students’ mathematical skills, academic achievement, affective characteristics, and opinions. For future research studies, conducting studies on algebra or probability learning domains where the participants are mathematics teachers is recommended.

Keywords

• Mathematics Education
• Scratch
• Coding
• Descriptive Analysis

Matematik Eğitiminde Scratch Programının Kullanımına Yönelik Gerçekleştirilen Çalışmaların Betimsel Analizi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, Türkiye’de 2014 ile 2023 yılları arasında matematik eğitimi alanında Scratch programının kullanımına yönelik gerçekleştirilen çalışmaların betimsel olarak analiz edilmesidir. Araştırma amacı doğrultusunda PRISMA yöntemi kullanılarak 31 dokümana ulaşılmıştır. Araştırmada nitel araştırma yöntemlerinden doküman analizi kullanılmıştır. İnceleme sonuçlarına göre araştırmaların en fazla 2022 yılında yapıldığı saptanmıştır. Çalışmaların büyük çoğunluğunun makale türünde olduğu, nitel ve karma yöntem kullanıldığı ve ortaokul öğrencileri ile yürütüldüğü tespit edilmiştir. Birden fazla veri toplama aracının kullanıldığı süreç odaklı çalışmaların fazla olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Sayılar ve işlemler öğrenme alanına yönelik çalışmaların sayısının diğer öğrenme alanlarına göre daha fazla olduğu görülmüştür. Çalışmaların büyük çoğunluğunda, Scratch programının kullanımının matematiksel beceri, akademik başarı, duyuşsal özellikler ve görüşler üzerine olumlu etkileri olduğu bulunmuştur. Bundan sonraki çalışmalar için, çalışma grubunu matematik öğretmenlerinin oluşturduğu, cebir ya da olasılık öğrenme alanlarına yönelik çalışmaların yapılması önerilmektedir.

Keywords

• matematik eğitimi
• scratch
• kodlama
• betimsel analiz

References

1. Akpınar, Y., & Aslan, U. (2015). Supporting childrens learning of probability throught video game programming. Journal of Educational Computing Research, 53(2), 228-259.
2. Armoni, M., Meerbaum-Salant, O., & Ben-Ari, M. (2015). From scratch to “real” programming. ACM Transactions on Computing Education (TOCE), 14(4), 1-15.
3. Avcu, S. (2023). A systematic review of digital mathematics game articles published in peer-reviewed journals in Türkiye from 2005 to 2023. Research on Education and Psychology, 7(2), 332-361. https://doi.org/10.54535/rep.1352845
4. Aydoğmuş, B. S. (2010). Matematik öğretmenlerinin öğretim yazılımlarından yararlanma konusundaki görüşleri (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Marmara Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü. İstanbul.
5. Benzer, A. İ., & Erümit, A. K. (2017). The analysis of the graduate theses related to programming instruction. Journal of Instructional Technologies and Teacher Education, 6(3), 99-110.
6. Brennan, K., & Resnick, M. (2013). Stories from the scratch community: connecting with ideas, interests, and people. In Proceeding of the 44th ACM Technical Symposium on Computer Science Education (pp. 463-464). ACM. https://doi.org/10.1145/2445196.2445336
7. Brown, Q., Mongan, W., Kusic, D., Garbarine, E., Fromm, E., & Fontecchio, A. (2008). Computer aided instruction as a vehicle for problem solving: Scratch programming environment in the middle years classroom, ASEE Annual Conference & Exposition, 22 January 2008, (Ed. J. Lohmann), Washington DC: American Society for Engineering Education, 9285-9300, USA.
8. Calao, L. A., Moreno-Le´on, J., Correa, H. E., & Robles, G. (2015). Developing mathematical thinking with scratch an experiment with 6th grade students. Design for Teaching and Learning in a Networked World, 10th European Conference on Technology Enhanced Learning, 9307, 17-27. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24258-3_2

9. Calder, N. (2010). Using Scratch: An integrated problem-solving approach to mathematical thinking. Australian Primary Mathematics Classroom, 15(4), 9-14.
10. Çatlak, Ş., Tekdal, M., & Baz, F. Ç. (2015). Scratch yazılımı ile programlama öğretiminin durumu: Bir doküman inceleme çalışması. Journal of Instructional Technologies & Teacher Education, 4(3), 13-25.
11. Çubukluöz, Ö. (2019). 6. sınıf öğrencilerinin matematik dersindeki öğrenme zorluklarının scratch programıyla tasarlanan matematiksel oyunlarla giderilmesi: Bir eylem araştırması (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Bartın Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bartın.
12. Dahotre, A., Zhang, Y., & Scaffidi, C. (2010). A qualitative study of animation programming in the wild. G. Succi, M. Morisio & N. Nagappan (Ed.), Proceedings of the 2010 ACM-IEEE International Symposium on Empirical Software Engineering and Measurement (pp. 275-284). New York: ACM.
13. Deniz, G., & Eryilmaz, S. (2019). Türkiye’de programlama eğitimi ile ilgili yapılan çalışmaların incelenmesi: bir betimsel analiz çalışması. Eğitimde Kuram ve Uygulama, 15(4), 319-338. https://doi.org/10.17244/eku.645387
14. Ergene, Ö. (2020). Matematik Eğitimi Alanında Ölçek Geliştirme ve Ölçek Uyarlama Makaleleri: Betimsel İçerik Analizi. Yaşadıkça Eğitim, 34(2), 360–383. https://doi.org/10.33308/26674874.2020342207
15. Erol, O. (2015). Scratch ile programlama öğretiminin bilişşim teknolojileri öğretmen adaylarının motivasyon ve başarılarına etkisi (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Anadolu Üniversitesi, Eskişehir.
16. Fesakis, G., & Serafeim, K. (2009). Influence of the familiarization with "Scratch" on future teachers' opinions and attitudes about programming and ICT in education. In Proceedings of the 14th Annual ACM SIGCSE Conference on Innovation and Technology in Computer Science Education, Paris, France. https://doi.org/10.1145/1562877.1562957
17. Green, T. R. G., & Petre, M. (1996). Usability analysis of visual programming environments: a cognitive dimensions framework. Journal of Visual Languages & Computing, 7(2),131–174. https://doi.org/10.1006/jvlc.1996.0009
18. Hannafin, D. R., Truxaw, M. P., Vermillion, J. R., & Liu, Y. (2008). Effects of spatial ability and instructional program on geometry achievement. The Journal of Educational Research, 101(3), 148-157 https://doi.org/10.3200/JOER.101.3.148-157
19. Hot, M. (2019). Matematik öğretiminde dinamik geometri yazılımı kullanımının öğrencilerin matematik başarısına etkisi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Akdeniz Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Antalya.
20. Iskrenovic -Momcilovic, O. (2020). Improving geometry teaching with scratch. International Electronic Journal of Mathematics Education, 15(2), 1-8. https://doi.org/10.29333/iejme/7807
21. Karahan, M., & Ergene, Ö. (2023). Analysis of Researches in the Field of Mathematics Education in the Context of SOLO Taxonomy: A Meta-Synthesis Study. Journal of Interdisciplinary Education: Theory and Practice, 5(2), 107-122. https://doi.org/10.47157/jietp.1386034
22. Ke, F. (2014). An implementation of design-based learning through creating educational computer games: a case study on mathematics learning during design and computing. Computers & Education, 73, 26–39. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2013.12.010
23. Kert, S. B., & Uğraş, T. (2009). Programlama eğitiminde sadelik ve eğlence: Scratch örneği. In the First International Congress of Educational Research, Çanakkale, Turkey.
24. Kobsiripat, W. (2015). Effects of the media to promote the scratch programming capabilities creativity of elementary school students. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 174, 227-232. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2015.01.651
25. Lee, Y. J. (2011). Scratch: Multimedia programming environment for young gifted learners. Gifted Child Today, 34(2), 26-31. https://doi.org/10.1177/1076217511034002
26. Leiva, A. J., & Salas, A. C. (2013). Practices of advanced programming: tradition versus ınnovation. Computer Applications in Engineering Education, 21(2), 237-244.
27. Malan, D. J., & Leitner, H. H. (2007). Scratch for budding computer scientists. I. Russell, S. Haller, J. D. Dougherty & S. Rodger (Ed.), Proceedings of the 38th SIGCSE Technical Symposium on Computer Science Education (pp. 223-227). New York: ACM.
28. Maloney, J., Resnick, M., Rusk, N., Silverman, B., & Eastmond, E. (2010). The scratch programming language and environment. ACM Transactions on Computing Education (TOCE), 10(4), 1-15.
29. Meerbaum-Salant, O., Armoni, M., & Ben-Ari, M. (2013). Learning computer science concepts with scratch. Computer Science Education, 23(3), 239-264 https://doi.org/10.1080/08993408.2013.832022
30. Mercan, M. (2019). 6. Sınıf matematik dersine ait “tam sayılar ve cebirsel ifadeler” konularının scratch destekli öğretiminin akademik başarı, motivasyon ve bilgilerin kalıcılığına etkisi (Yayımlanmamış Doktora Tezi). Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
31. Miles, M. B., & Huberman A. M. (1994). An expanded sourcebook qualitative data analysis. Sage Publications.
32. Mo, W., Zhang, Y., Fu, Y., Lin, J., Gao, H., & Lin, Y. (2021, August). Effects of A Scratch-based experiential learning approach on students’ math learning achievements and interest. In 2021 International Symposium on Educational Technology (ISET) (pp. 261-265). IEEE. Moher, D., Liberati, A., Tetzlaff, J., Altman, D. G. (2009). Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: the PRISMA statement. Annals of internal medicine, 151(4), 264 269. Moreno, J. (2012). Digital competition game to improve programming skills. Educational Technology & Society, 15(3), 288–297.
33. Moreno-León, J., Robles, G., & Román-González, M. (2015). Dr. Scratch: Automatic analysis of scratch projects to assess and foster computational thinking. Revista de Educación a Distancia, 46, 1-23.
34. Oh, J., Lee, J., & Kim, J. (2013). Development and application of STEAM based education program using Scratch: Focus on 6th graders’ science in elementary school. In Park J., Ng JY., Jeong HY., Waluyo B. (Eds.), Multimedia and Ubiquitous Engineering. Lecture Notes in Electrical Engineering, 240, 493-501. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6738-6_60
35. Ozoran, D., Cagiltay, N., & Topalli, D. (2012, October). Using scratch in introduction to programming course for engineering students. In 2nd International Engineering Education Conference (IEEC2012) (Vol. 2, No. 125-132).
36. Papatğa, E. (2016). Okuduğunu anlama becerilerinin SCRATCH programı aracılığıyla geliştirilmesi (Yayımlanmamış Doktora Tezi), Anadolu University, Eskişehir.
37. Pinto, A., & Escudeiro, P. (2014, June). The use of Scratch for the development of 21st century learning skills in ICT. In 2014 9th Iberian Conference on Information Systems and Technologies (CISTI) (pp. 1-4). IEEE.
38. Quan, C. G. (2015). Student teachers evaluating and assessing SCRATCH in the Applied Linguistics classroom. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 174, 1450-1456.
39. Quinn, S. (2011). An investigation into the use of Scratch to teach KS3 mathematics (Unpublished Doctoral Dissertation), StMarys Teaching College Belfast.
40. Resnick, M., Maloney, J., Monroy-Hernández, A., Rusk, N., Eastmond, E., Brennan, K., Millner, A., Rosenbaum, E., Silver, J., Silverman, B., & Kafai, Y. (2009). Scratch: Programming for all. Communications of the ACM, 52(11), 60-67. https://doi.org/10.1145/1592761.1592779
41. Sabuncu, F. H. (2019). Bilgisayar destekli matematik öğretiminin ortaokul 8. sınıf öğrencilerinin akademik başarılarına, bilgisayara ve matematiğe yönelik tutumlarına etkisi ve öğrenci görüşleri (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
42. Sáez-López, J. M., Román-González, M., & Vázquez-Cano, E. (2016). Visual programming languages integrated across the curriculum in elementary school: A two year case study using “Scratch” in five schools. Computers & Education, 97, 129-141. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2016.03.003
43. Shreeve, M. W. (2008). Beyond the didactic classroom: Educational models to encourage active student involvement in learning. Journal of Chiropractic Education, 22(1), 23-28.
44. Shin, S., & Park, P. (2014). A study on the effect affecting problem solving ability of primary students through the scratch programming. Advanced Science and Technology Letters, 59(1), 117-120. https://doi.org/10.14257/astl.2014.59.27
45. Soypak, B., & Eskici, M. (2023). Lise-ortaokul matematik, fen derslerinde robotik kodlama uygulamalarına yönelik araştırmaların incelenmesi: bir içerik analizi çalışması. Fen Matematik Girişimcilik ve Teknoloji Eğitimi Dergisi, 6(3), 214-229.
46. Su, A. Y., Huang, C. S., Yang, S. J., Ding, T. J., & Hsieh, Y. Z. (2015). Effects of Annotations and homework on learning achievement: An empirical study of scratch programming Pedagogy. Educational Technology & Society, 18(4), 331-343.
47. Talan, T. (2020). Eğitsel robotik uygulamaları üzerine yapılan çalışmaların incelenmesi. Yaşadıkça Eğitim, 34(2), 503-522.
48. Taylor, M., Harlow, A., & Forret, M. (2010). Using a computer programming environment and an interactive whiteboard to investigate some mathematical thinking. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 8, 561-570. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2010.12.078
49. Vatansever, Ö. (2018). Scratch ile programlama öğretiminin ortaokul 5. ve 6. sınıf öğrencilerinin problem çözme becerileri üzerindeki etkisinin incelenmesi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi), Uludağ Üniversitesi, Bursa.
50. Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2008). Nitel araştırma yöntemleri. Seçkin Yayıncılık.
51. Yılmaz, F. (2021). Türkiye’de scratch üzerine yayımlanan çalışmaların sistematik incelemesi ve trend analizi (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Adıyaman Üniversitesi.
52. Yükseltürk, E., & Altıok, S. (2016). Pre-service information technology teachers` perceptions about using Scratch tool in teaching programming. Mersin University Journal of the Faculty of Education, 12(1), 39-52.
53. Yünkül, E., Durak, G., Çankaya, S., & Mısırlı, Z. A. (2017). The effects of Scratch software on students’ computational thinking skills. Necatibey Faculty of Education, Electronic Journal of Science and Mathematics Education, 11(2), 502-517. https://doi.org/10.17522/balikesirnef.3