Measuring the effect of outdoor education on cognitive load with a mobile EEG device

Year 2024, Volume: 14 Issue: 3, 1013 - 1032, 30.09.2024

Selvihan Sarı , Erdem Kaya

https://doi.org/10.48146/odusobiad.1431180

Abstract

In this study, the 8th grade Simple Machines unit was designed using out-of-class educational activities and the effect of this application on the cognitive load of 8th grade students was examined. The sample of the study consists of 19 8th grade students studying at a public school in Giresun city center. Post-test control group design, one of the quantitative research methods, was used in the research. The data of the study were the Simple Machines Achievement Test (BMBT) prepared by the researcher and whose validity and reliability analysis was performed, the Cognitive Load Scale (BYÖ) developed by Paas and van Merriënboer (1993) and adapted into Turkish by Kılıç and Karadeniz (2004) and Mobile EEG. was obtained using the device. The data obtained by ACO was entered into the Excel program and then transferred to the SPSS program and subjected to the Mann-Whitney U Test. Emotiv PRO software was provided for the data obtained with the Mobile EEG device and data entry was provided through EEGLAB. MATLAB program was used to calculate cognitive load from systematically recorded data. Mann-Whitney U Test was performed by taking the average of the obtained cognitive loads. As a result of the research, a significant difference was detected in terms of cognitive load between the students of the experimental group, where out-of-class educational activities were applied, and the students of the control group, where lessons were carried out with the current curriculum, according to the ACO data, while no significant difference was observed according to the Mobile EEG device data. This study showed that objective measurements provide more precise and accurate results than subjective measurements in measuring cognitive load.

Keywords

Cognitive Load, Mobile EEG, Outdoor Education

Sınıf dışı eğitimin bilişsel yüke etkisinin mobile EEG cihazı ile ölçülmesi

Abstract

Bu çalışmada 8. sınıf Basit Makineler ünitesi, sınıf dışı eğitim etkinlikleri kullanılarak tasarlanmış ve bu uygulamanın 8. sınıf öğrencilerinin bilişsel yüklerine etkisi incelenmiştir. Çalışmanın örneklemini Giresun il merkezinde bir devlet okulunda öğrenim gören 19 8. sınıf öğrencisi oluşturmaktadır. Araştırmada nicel araştırma yöntemlerinden son test kontrol gruplu desen kullanılmıştır. Araştırmanın verileri, araştırmacı tarafından hazırlanan ve geçerlik güvenirlik analizi yapılan Basit Makineler Başarı Testi (BMBT), Paas ve van Merriënboer (1993) tarafından geliştirilen, Türkçe’ye uyarlaması Kılıç ve Karadeniz (2004) tarafından yapılan Bilişsel Yük Ölçeği (BYÖ) ve Mobile EEG cihazı kullanılarak elde edilmiştir. BYÖ ile elde edilen veriler Excell programına girilmiş ve sonrasında SPSS programına aktarılarak Mann-Whitney U Testine tabii tutulmuştur. Mobile EEG cihazıyla elde edilen veriler için Emotiv PRO yazılımı temin edilmiş ve veri girişi EEGLAB üzerinden sağlanmıştır. Sistemsel olarak kaydedilen verilerden bilişsel yükün hesaplanması sırasında MATLAB programı kullanılmıştır. Elde edilen bilişsel yüklerin ortalaması alınarak Mann-Whitney U Testi yapılmıştır. Araştırma sonucunda sınıf dışı eğitim etkinliklerinin uygulandığı deney grubu öğrencileri ile mevcut öğretim programıyla derslerin yürütüldüğü kontrol grubu öğrencileri arasında bilişsel yüklenme açısından BYÖ verilerine göre anlamlı bir fark tespit edilirken Mobile EEG cihazı verilerine göre anlamlı bir fark görülmemiştir. Bu çalışma, bilişsel yük ölçümünde nesnel ölçümlerin öznel ölçümlere göre daha kesin ve doğru sonuçlar verdiğini göstermiştir.

Keywords

Bilişsel Yük, Mobil EEG, Sınıf Dışı Eğitim

References

• Abbasova, N. (2021). Sinemada yeni bir boyut: Nörosinema ve "Molly's Game" filminin analizi (Yayın No. 682961) [Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Aydemir, Ö. & Kayıkçıoğlu, T. (2009). EEG tabanlı beyin bilgisayar arayüzleri. Akademik Bilişim, 9, 11-13.
• Başoğlu, S. (2017). Klasik ve teknoloji destekli tanılayıcı allanmış ağaç tekniğinin öğrencilerin akademik başarılarına, kavram yanılgılarına ve bilişsel yüklerine etkisi (Yayın No. 494991) [Yüksek Lisans Tezi, Ordu Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Bayır, T. (2016). Marka kişiliği algısının ölçümünde anket ve nöropazarlama yöntemlerinin karşılaştırılması (Yayın No. 438209) [Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Bercea, M. D. (2012). Anatomy of methodologies for measuring consumer behavior in neuromarketing research. In Proceedings of the Lupcon Center for Business Research (LCBR) European Marketing Conference. Munih Germany.
• Braund, M. & Reiss, M. (2004). The nature of learning science outside the classroom. In M. London: Routledge Falmer, UK, 205pp.
• Boyraz, C. (2015). Oyun ve fiziki etkinliklere dayalı fen eğitimi: disiplinler arası öğretim uygulaması (Yayın No. 395179) [Yüksek Lisans Tezi. Anadolu Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, ÖE., Karadeniz, Ş. & Demirel, F. (2016). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Akademi Yayınları, Ankara, 350s.
• Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, ÖE., Karadeniz, Ş. & Demirel, F. (2016). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Akademi Yayınları, Ankara, 350s.
• Carter, R., Aldridge, S., Page, M. &Parker, S. (2013). Beyin Kitabı. Alfa Yayınları, İstanbul, 256 pp.
• Chittleborough, G. D., Treagust, D. F. & Mocerino, M. (2002). Constraints to the development of first year university chemistry students’ mental models of chemical phenomena. Focusing on the student, 43-50.
• Çetin, E. (2020). Mobil eeg tabanlı açlık ve tokluk sınıflandırılması (Yayın No. 621432) [Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Çobanoğlu, E. O., & Gül, A. C. (2017). İlkokul 4. sınıf müfredatında yer alan cümlenin öğeleri konusunun sınıf dışı (outdoor) etkinliklerle desteklenerek öğretilmesi. Uluslararası Türk Eğitim Bilimleri Dergisi, 2017(9), 521-531.
• Darıcı, S. (2019). Tüketici marka tercihinin eşik altı görsel uyaranlar ile manipülasyonu (Yayın No. 619286) [Doktora Tezi, İstanbul Gelişim Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Donmuş, S. (2018). Banka reklamlarındaki ünlülere tüketici tepkilerinin EEG ile ölçülmesi (Yayın No. 534489) [Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Erdoğan, B. (2009). Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ile eş zamanlı kaydedilen elektroensefalogram üzerinde oluşan artefaktların giderilmesi. [Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Eyice Başev, S. (2015). TV reklamlarının, çocukların seçme, algı / tutum, beğeni ve tavsiye etme davranışlarına etkisi: Geleneksel ve yeni araştırma yöntemlerinin karşılaştırılması (Yayın No. 408589) [Doktora Tezi, Bahçeşehir Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Figen, A.G. (2022). Kültürel öğeler içeren reklamların, nöropazarlama ile incelenmesi ve bir karar destek sistemi geliştirilmesi (Yayın No. 760373) [Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Gez, K. (2017). Mizahi televizyon reklamlarına yönelik dikkatin incelenmesinde nörobilimsel yöntemlerin kullanımı (Yayın No. 486277) [Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Hill, N. J., Lal, T. N., Schröder, M., Hinterberger, T., Widman, G., Elger, C. E., ... & Birbaumer, N. (2006, September). Classifying event-related desynchronization in EEG, ECoG and MEG signals. In Joint Pattern Recognition Symposium (pp. 404-413). Springer, Berlin, Heidelberg.
• İkiz, Y., D. (2021). Otomobil imalatında artırılmış gerçeklik gözlüğü kullanımının çalışan üzerindeki bilişsel yük etkisinin araştırılması (Yayın No. 678773) [Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Jensen, E. (1998). Teaching with the Brain in Mind. Alexandra, Virginia: Association for Supervision and Curriculum Development.
• Karakış, Ş. (2019). Ürün paketlerinin algılanmasına yönelik bir nöropazarlama araştırması: Göz izleme çalışması (Yayın No. 556533) [Doktora Tezi, Manisa Celal Bayar Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Kaya, E. (2015). Güneş sistemi ve ötesi: Uzay Bilmecesi" ünitesi için bilişsel yük kuramı ilkelerine göre geliştirilen teknoloji destekli rehber materyallerin etkililiğinin belirlenmesi (Yayın No. 407694) [Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Kelepçe, O. (2021). Fen bilimleri dersinde zihin haritası kullanımının 4. sınıf öğrencilerinin başarılarına, bilimsel süreç becerilerine, tutumlarına ve bilişsel yüklerine etkisi (Yayın No. 657588) [Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi
• Kılıç, E. ve Karadeniz, Ş. (2004). Hiper ortamlarda öğrencilerin bilişsel yüklenme ve kaybolma düzeylerinin belirlenmesi. Kuram ve Uygulamada Eğitim Yönetimi Dergisi, 40, 562-579.
• Kuduz, B. (2023). Etkileşimli kitap okuma programının işitme yetersizliği olan 6 yaş grubu çocukların dikkat ve anlama seviyelerine etkisinin mobil eeg cihazı kullanılarak ölçülmesi (Yayın No. 786194) [Yüksek Lisans Tezi, KTO Karatay Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Motamedi-fakhr, S., Moshrefi-torbati, M., Hill, M., Hill, C. M., and White, P. R. (2014).‘Signal processing techniques applied to human sleep EEG signals - a review Biomedical Signal Processing and Control Signal processing techniques applied to human sleep EEG signals — A review’, Biomedical Signal Processing and Control, 10(June), 21–33.
• Nunez, P. L., & Srinivasan, R. (2006). Electric fields of the brain: the neurophysics of EEG. Oxford University Press, USA. 611pp.
• Okur-Berberoğlu, E. O. B., & Uygun, S. (2013). Sınıf dışı eğitimin dünyadaki ve Türkiye’deki gelişim durumunun örgün ve yaygın eğitim kapsamında incelenmesi. Mersin Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 9(2), 32-42.
• Oyman, T. (2019). Televizyon reklamlarının tüketicilerde oluşturduğu davranışsal tepkilerin elektroensefalografi (EEG) aracılığı ile belirlenmesine yönelik bir araştırma (Yayın No. 560126) [Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Öztaş. D. (2019). Reklam filmleri ve bireysel tercihler arasındaki ilişkinin nöropazarlama yöntemleri ile ölçümlenmesi üzerine deneysel bir çalışma (Yayın No. 598488) [Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Paas, F., Renkl, A. ve Sweller, J. (2003) Cognitive load theory and instructional design: Recent developments, Educational Psychologist, 38, 1-4.
• Parasuraman, R., Sheridan, T. B., Wickens, C. D. 2008. Situation Awareness, Mental Workload, and Trust in Automation: Viable, Empirically Supported Cognitive Engineering Constructs. Journal of Cognitive Engineering and Decision Making, 2(2): 140-160. https://doi.org/10.1518/155534308X284417.
• Pion-Tonachini, L., Kreutz-Delgado, K., & Makeig, S. (2019). The ICLabel dataset of electroencephalographic (EEG) independent component (IC) features. Data in brief, 25, 104101.
• Sazgar, M., Young, M. G., Sazgar, M., & Young, M. G. (2019). EEG artifacts. Absolute Epilepsy and EEG Rotation Review: Essentials for Trainees, 149-162.
• Sertkaya, Ö.F. (2018). 8.sınıf fen bilimleri dersi basit makineler ünitesinde algodoo yazılımı ile desteklenen 5e modelinin öğrenci başarı ve tutumuna etkisinin incelenmesi (Yayın No. 503643) [Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Sinanoğlu, K. (2017). Kavram karikatürleri ve kavramsal değişim metinlerinin 6. sınıf öğrencilerinin bilişsel yüküne, akademik başarısına ve kalıcılığına etkisi (Yayın No. 478404) [Yüksek Lisans Tezi, Ordu Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Smith, Ezra E., Reznik, Samantha J., Stewart, Jennifer L., Allen, John J.B., Assessing and Conceptualizing Frontal EEG Asymmetry: An Updated Primer on Recording, Processing, Analyzing, and Interpreting Frontal Alpha Asymmetry, International Journal of Psychophysiology (2016), doi:10.1016/j.ijpsycho.2016.11.005
• Sweller, J., van Merrienboer, J.&Paas, F. (1998). Cognitive architecture and instructional design. Educational Psychology Review, 10(3), 251-296.
• Şahan, Y. (2016). Turizm pazarlamasında tüketicilerin turistik satın alma kararı üzerinde etkili olan web sitesi tasarım özelliklerinin nörogörüntüleme yöntemlerinden elektroensefalografi (EEG) ve göz izleme yöntemleriyle belirlenmesine dair deneysel bir çalışma (Yayın No. 431424) [Yüksek Lisans Tezi, Hitit Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Şahin, E. (2019). Menü dizaynı ve restoran ambiyansının menüden yemek seçimine etkisi (Yayın No. 535262) [Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Şimşek, A. İ. (2016). Tüketicilerin otomobil markaları üzerindeki algılarının nöropazarlama açısından ölçülmesi: Elazığ ilinde yapılan deneysel bir çalışma (Yayın No. 435077) [Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Takaç, N.H. (2019). Farklı yazma aktivitelerinin kullanımının 8. sınıf basit makineler konusunda öğrenci başarı ve tutumuna etkisinin belirlenmesi (Yayın No. 577934) [Yüksek Lisans Tezi, Giresun Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Takır, A. (2011). Bilişsel yük kuramı ilkelerine göre geliştirilmiş bir öğretimin 7. sınıf öğrencilerin cebir başarısına ve bilişsel yüklerine etkisi (Yayın No. 300705) [Doktora Tezi, Ortadoğu Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Tavşancıl. E. (2006). Tutumların Ölçülmesi ve SPSS ile Veri Analizi, Ankara: Nobel Yayın Dağıtım.
• Tunç, F. (2018). Reklamlarda kullanılan görsellerin farkındalık yaratma etkisinin nöropazarlama açısından incelenmesi (Yayın No. 488561) [Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Uçar, Ö. (2013). Ankara ili üniversite öğrencileri koku profilinin belirlenmesi (Yayın No. 356670) [Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Ulusoy, G. (2018). Gıda perakendeciliği sektöründe tüketicilerin yeniden satın alma kararları üzerinde mağaza atmosferi unsurlarının etki düzeyi farklılıklarının belirlenmesi: EEG ve göz izleme yöntemlerine dayalı deneysel bir araştırma (Yayın No. 506661) [Yüksek Lisans Tezi, Hitit Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Ural, G. (2019). Nöroelektriksel beyin görüntüleme teknikleri kullanılarak tüketicilerin bilinç dışı tepkilerinin ve elektrofizyolojik aktivitelerinin değerlendirilmesi (Yayın No. 578532) [Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Vijayalakshmi, K., Sridhar, S., & Khanwani, P. (2010, May). Estimation of effects of alpha music on EEG components by time and frequency domain analysis. In International Conference on Computer and Communication Engineering (ICCCE'10) (pp. 1-5). IEEE.
• Yeşiltaş, H.M. (2019). Animasyon ve sanal gerçekliğe dayalı rehber materyallerin bazı öğrenme ürünlerine etkisi: Dolaşım sistemi örneği (Yayın No. 616983) [Yüksek Lisans Tezi, Ordu Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Yılmaz, A. (2019). TV reklamlarına yönelik nörofizyolojik tepkiler üzerine bir araştırma (Yayın No. 567731) [Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Yorgancılar, F. N. (2014). Tüketici davranışı nörolojisi: Nöroekonomi-EEG yöntemi ile nöromarketing uygulaması (Yayın No. 377793) [Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi.
• Yücel, A., & Çubuk, F. (2014). Bir nöropazarlama araştırmasının deneysel yolculuğu ve araştırmanın ilk ipuçları. Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 2, 133-149. https://www.amazon.de/-/en/Emotiv-EPOC-Mobile-Channel-Headset/dp/B07SRYY8ZX 26.01.2024