Effect of using cognitive tools on students' thinking skills in model generation activities

Year 2019, , 101 - 129, 10.04.2019

Derya Akyol Polat Şendurur

https://doi.org/10.16949/turkbilmat.354931

Abstract

The purpose of this study is to investigate the effect of
using cognitive tools on 8th grade students’ thinking skills through model
construction processes with model eliciting activities. The study was conducted
with 46 secondary school-8th grade students. Six different modeling activities
existing in literature were used as data collection tools. Students in
experimental group solved the modeling problems with the help of spreadsheets,
which was used as the cognitive tool, while control group solved the same
problems with traditional methods. Conducted mathematical operations and
letters written by students during problem-solving processes were taken into
consideration. They were analyzed under following titles that are based on
Complex Thinking Model (CTM): “Critical Thinking”, “Creative Thinking” and
“Complex Thinking”, and thus CTM scores were calculated accordingly. The
results of the analyses indicated that students identified six different
aspects of the cognitive tools, which were “facilitation, reduced effort for
computation, time saving, and concentration on the problem, accurate
information, and easy access to information”. The obtained CTM scores showed
that the cognitive tool utilized in the current study highly contributed to the
Critical Thinking skills, while it had slight contributions to the Creative
Thinking skills.

Keywords

Cognitive tool, complex thinking model, mathematical modeling

Model Oluşturma Etkinliklerinde Bilişsel Araç Kullanımının Öğrenci Düşünme Becerilerine Etkisi

Abstract

Bu araştırmanın amacı 8.sınıf öğrencilerinin model oluşturma
etkinlikleri ile model oluşturma süreçlerinde bilişsel araç kullanımının
öğrencilerin düşünme becerileri gelişimindeki etkisini ortaya çıkarmaktır.
Araştırma 46 ortaokul 8. sınıf öğrencisi ile gerçekleştirilmiştir. Temel veri
toplama aracı olarak literatürde yer alan 6 adet model oluşturma etkinliği
kullanılmıştır. Deney grubundaki öğrenciler model oluşturma etkinliklerini
bilişsel araç olarak kullanılan hesap çizelgesi yardımıyla,  kontrol grubu ise geleneksel yöntemler ile
çözmüşlerdir. Problemlerin çözüm sürecinde öğrencilerin yaptıkları işlemler ve
yazdıkları mektuplar göz önünde bulundurulup bu veriler Karmaşık Düşünme Modeli
(KDM)’ne göre “Kritik Düşünme”, “Yaratıcı Düşünme” ve “Karmaşık Düşünme” ana
başlıkları altında analiz edilmiş ve KDM puanları oluşturulmuştur. Araştırmada
elde edilen verilerden; öğrencilerin “kolaylaştırma, işlem azlığı, zamandan
tasarruf, probleme yoğunlaşma, doğru bilgi ve bilgiye kolay ulaşım” olmak üzere
bilişsel araçta altı farklı özellik buldukları tespit edilmiştir. Elde edilen
KDM puanlarından, bu çalışmada kullanılan bilişsel aracın en fazla Kritik
Düşünme becerisine olumlu katkı sağladığı tespit edilirken Yaratıcı Düşünme
becerisine katkısının beklenen düzeyde olmadığı gözlemlenmiştir.

Keywords

Bilişsel araç, karmaşık düşünme modeli, matematiksel modelleme

References

• Aksoy, N., C., Çalık, N. ve Çınar, C. (2012, Haziran). Excel ile matematik öğretiminin öğretmen adaylarının fonksiyon grafikleri çizimi üzerine etkisi. X. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi’nde sunulan bildiri, Niğde.
• Alacacı, C., & McDonald, G. (2012). The impact of technology on high school mathematics curriculum. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education, 3(1), 21-34.
• Ang, K. C. (2010, December). Teaching and learning mathematical modelling with technology. Paper presented at the 15th Asian Technology Conference in Mathematics, Kuala Lumpur.
• Argün, Z. ve Dede, Y. (2003). Matematik öğretiminde elektronik tabloların kullanımı. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 2(14), 113-131. Baki, A. (2006). Kuramdan uygulamaya matematik eğitimi. Ankara: Derya Kitapevi.
• Berry, J., & Houston, K. (1995). Students using posters as a means of communication and assessment. Educational Studies in Mathematics, 29(1), 21-27. Birgin, O., Kutluca, T. ve Gürbüz, R. (2008, Mayıs). Yedinci sınıf matematik dersinde bilgisayar destekli öğretimin öğrenci başarısına etkisi. 8. Uluslararası Eğitim Teknolojileri Konferansı’nda sunulan bildiri, Eskişehir.
• Blomhøj, M., & Jensen, T. H. (2003). Developing mathematical modelling competence: Conceptual clarification and educational planning. Teaching Mathematics and Its Applications, 22(3), 123-139.
• Blum, W., & Ferri, R. B. (2009). Mathematical modelling: Can it be taught and learnt? Journal of Mathematical Modelling and Application, 1(1), 45-58.
• Bransford, J. D., Sherwood, R. D., Hasselbring, T. S., Kinzer, C. K., & Williams, S. M. (1990). Anchored instruction: Why we need it and how technology can help. In Spiro, R. J. (Ed.), Cognition, education, and multimedia: Exploring ideas in high technology (pp. 115–141). New York, NY: Routledge.
• Bray, A., & Tangney, B. (2017). Technology usage in mathtematics education research-A systematic review of recent trends. Computers & Education, 114, 255-273.
• Creswell, J. W. (2012). Educational research: Planning, conducting and evaluating quantitative and qualitative research. Boston: Pearson.
• Crouch, R., & Haines, C. (2004). Mathematical modelling: Transitions between the real world and the mathematical model. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 35(2), 197-206.
• Eraslan, A., & Kant, S. (2015). Modeling processes of 4th-year middle-school students and the difficulties encountered. Educational Sciences: Theory and Practice, 15(3), 809- 824.
• Erbaş, A. K., Kertil, M., Çetinkaya, B., Çakıroğlu, E., Alacacı, C. ve Baş, S. (2014). Matematik eğitiminde matematiksel modelleme: Temel kavramlar ve farklı yaklaşımlar. Kuram ve Uygulamada Eğitim Bilimleri, 14(4), 1-21.
• Ersoy, Y. (2003). Teknoloji destekli matematik öğretimi-II: Hesap makinesinin matematik etkinliklerinde kullanılması. İlköğretim Online, 2(2), 35-60.
• Ertekin, E. ve Kurt, H. (2006). Kitap incelemesi: Excel ile matematik. Elemantary Education Online, 5(1), 73-74.
• Faydacı, S. (2008). İlköğretim 6. sınıf öğrencilerine geometrik dönüşümlerden öteleme kavramının bilgisayar destekli ortamda öğretiminin incelenmesi (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Ferri, R. B. (2006). Theoretical and empirical differentiations of phases in the modelling process. ZDM, 38(2), 86-95.
• Fraenkel, J., Wallen, N., & Hyun, H. (2012). How to design and evaluate research in education (8th ed.). New York: McGraw-Hill.
• Galbraith, P., & Stillman, G. (2006). A framework for identifying student blockages during transitions in the modelling process. Zentralblatt für Didaktik der Mathematik, 38(2), 143-162.
• Guerrero-Ortiz, C., Mena-Lorca, J., & Soto, A. M. (2017). Fostering transit between real world and mathematical world: Some phases on the modelling cycle. International Journal of Science and Mathematics Education, 16(8), 1-27.
• Güder, Y. (2013). Ortaokul matematik öğretmenlerinin matematiksel modellemeye ilişkin görüşleri (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Fırat Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• Gürbüz, R. ve Gülburnu, M. (2013). 8. sınıf geometri öğretiminde kullanılan cabri 3D’nin kavramsal öğrenmeye etkisi. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education, 4(3), 224-241.
• Güven, B., & Kösa, T. (2008). The effect of dynamic geometry software on student mathematics teachers' spatial visualization skills. Turkish Online Journal of Educational Technology-TOJET, 7(4), 100-107.
• Haines, C., & Crouch, R. (2007). Mathematical modelling and applications: Ability and competence frameworks. In P. L. Galbraith, H. W Henn & M. Niss (Eds.), Modelling and applications in mathematics education (pp. 417-424). Boston, MA: Springer.
• Henn, H. W. (2007). Modelling pedagogy-overview. In P. L. Galbraith, H. W. Henn, & M. Niss (Ed.), Modelling and applications in mathematics education (pp. 321-324). Boston, MA: Springer.
• Hıdıroğlu, Ç. N. (2012). Teknoloji destekli ortamda matematiksel modelleme problemlerinin çözüm süreçlerinin analizi: Yaklaşım ve düşünme süreçleri üzerine bir açıklama (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Dokuz Eylül Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
• Hıdıroğlu, Ç. N. ve Güzel, E. B. (2013). Matematiksel modelleme sürecini açıklayan farklı yaklaşımlar. Bartın Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 2(1), 127-145.
• Iowa Department of Education (1989). A guide to developing higher order thinking across the curriculum. Des Monies, IA: Department of Education.
• Isiksal, M., & Askar, P. (2005). The effect of spreadsheet and dynamic geometry software on the achievement and self-efficacy of 7th-grade students. Educational Research, 47(3), 333-350.
• Jonassen, D. H. (2000). Computer as mindtools: Engaging critical thinking. New Jersey: Prentice Hall.
• Jonassen, D. H. (2004). Modeling with technology: Mind tools for conceptual change. New Jersey: Prentice Hall.
• Kapur, J. N. (1982). The art of teaching the art of mathematical modeling. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 13(2), 185-192.
• Karalı, D. (2013). İlköğretim matematik öğretmen adaylarının matematiksel modelleme hakkındaki görüşlerinin ortaya çıkarılması (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bolu.
• Korkmaz, E. (2010). İlköğretim matematik ve sınıf öğretmeni adaylarının matematiksel modellemeye yönelik görüşleri ve matematiksel modelleme yeterlikleri (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.
• Köse, N. Y. ve Özdaş, A. (2009). İlköğretim 5. sınıf öğrencileri geometrik şekillerdeki simetri doğrularını Cabri geometri yazılımı yardımıyla nasıl belirliyorlar? İlköğretim Online, 8(1), 159-175.
• Lajoie, S. P. (2000). Computers as cognitive tools, volume two: No more walls. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
• Lajoie, S. P., & Derry, S. J. (Eds.). (1993). Computers as cognitive tools. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
• Lesh, R., & Doerr, H. (2003). Foundation of a models and modeling perspective on mathematics teaching and learning. In R. A. Lesh & H. Doerr (Eds.), Beyond constructivism: Models and modeling perspective on mathematics teaching, learning, and problem solving (pp. 9–34). Mahwah, NJ: Erlbaum.
• Lesh, R., & Zawojewski, J. S. (2007). Problem solving and modeling. In F. Lester (Ed.), The second handbook of research on mathematics teaching and learning (pp. 763–804). Charlotte, NC: Information Age Publishing.
• Mousoulides, N. (2007). A modeling perspective in the teaching and learning of mathematical problem solving (Unpublished doctoral dissertation). University of Cyprus, Cyprus.
• Özaltun, A., Hıdıroğlu, Ç., Kula, S. ve Güzel, E. B. (2013). Matematik öğretmeni adaylarının modelleme sürecinde kullandıkları gösterim şekilleri. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education, 4(2), 66-88.
• Siller, H. S., & Greefrath, G. (2010). Mathematical modelling in class regarding to technology. In V. Durand, S. Soury, & F. Arzarello (Eds.), Proceedings of the Sixth Congress of the European Society for Research in Mathematics Education (pp. 2137-2145). Lyon: INRP.
• Stillman, G., Galbraith, P., Brown, J., & Edwards, I. (2007). A framework for success in implementing mathematical modelling in the secondary classroom. Mathematics: Essential Research, Essential Practice, 2, 688- 697.
• Tezer, M., & Cumhur, M. (2017). Mathematics through the 5E instructional model and mathematical modelling: The geometrical objects. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 13(8), 4789-4804.
• Thomas, K., & Hart, J. (2010). Pre-service teachers’ perceptions of model eliciting activities. In G. Kaiser & G. Stillman (Eds.), Modeling students' mathematical modeling competencies (pp. 531-538). Boston, MA: Springer.
• Ural, A. ve Ülper, H. (2013). İlköğretim matematik öğretmeni adaylarının matematiksel modelleme ile okuduğunu anlama becerileri arasındaki ilişkinin değerlendirilmesi. Kuramsal Eğitim Bilim Dergisi, 6(2), 214-24.
• Üstün, I. ve Ubuz, B. (2005). Geometrik kavramların Geometer’s Sketchpad yazılımı ile geliştirilmesi. The Turkish Online Journal of Educational Technology – TOJET, 4(3), 14–23.
• Yıldırım, A. ve Şimşek, H. (2008). Nitel araştırma yöntemleri (7. baskı). Ankara: Seçkin Yayıncılık.
• Zeytun, Ş. A. (2013). Öğretmen adaylarının matematiksel modelleme süreçlerinin ve bu sürece etki eden faktörlere ilişkin görüşlerin incelenmesi (Yayınlanmamış doktora tezi). Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Zawojewski, J. S., Lesh, R. A., & English, L. D. (2003). A models and modeling perspective on the role of small group learning activities. In R. A. Lesh, & H. Doerr (Eds.), Beyond constructivism: Models and modeling perspectives on mathematics problem solving, learning, and teaching (pp. 337-358). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.