GRUPLA ROBOTİK PROGRAMLAMADA OTANTİK GÖREV ODAKLI UYGULAMALARIN PROBLEM ÇÖZME BECERİLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Abstract

Bu araştırmanın amacı, grupla programlama öğretiminde otantik görev odaklı uygulamaların ortaokul 5. sınıf öğrencilerinin problem çözme becerileri üzerindeki etkisini incelemektedir. Çalışmada nicel ve nitel araştırma yöntemlerinin birlikte yer aldığı çoklu metot kullanılmıştır. Araştırmanın nicel boyutunda zayıf deneysel tek grup ön test-son test modeli, nitel boyutunda ise durum çalışması kullanılmıştır. Nitel verileri toplamak amacıyla, öğrencilerin yapılandırılmamış problemleri çözerken uyguladıkları işlem adımlarını belirlemek için, 56 öğrenciye (28 grup) ölçekteki problem çözme adımlarına ilişkin problem çözme formları yöneltilmiştir. Ayrıca öğrencilerin grupla (eşli) programlama yapmaya ilişkin görüşlerini belirlemek için 6 öğrenciyle (3 grup) yarı yapılandırılmış görüşmeler gerçekleştirilmiştir. Araştırma sonuçlarına göre öğrencilerin problem çözme becerilerinde istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık bulunmamıştır. Nitel verilere ilişkin sonuçlara göre sırasıyla: Uygulamaya başlamadan önce, öğrencilerin öncelikli olarak problemi analiz ettikleri ve anlamaya çalıştıkları; uygulama esnasında, belirlenen hedefi gerçekleştirmek için çoğunlukla deneme-yanılma ve adım adım ilerleme yöntemini kullandıkları; uygulama bittikten sonra ise, fiziksel etkinlikler gerçekleştirdikleri ve sıklıkla çözüme ilişkin alternatif yollar geliştirdikleri ortaya çıkmıştır.

Keywords

• Grupla Programlama
• Robotik Programlama
• Problem Çözme Becerisi
• Otantik Öğrenme
• Otantik Görevler
• Lego Mindstorms EV3

THE EFFECT OF AUTHENTIC TASK-ORIENTED PRACTICES ON PROBLEM SOLVING SKILLS ON ROBOTIC PROGRAMMING IN GROUPS

Abstract

This study examines the effect of authentic task-oriented practices on the problem-solving skills of middle school 5th-grade students in group programming teaching. Multiple methods, including quantitative and qualitative research methods, were used in the study. In the quantitative dimension, a weak experimental single-group pre-test-post-test model was used, and in the qualitative dimension, the case study was used. To collect qualitative data, problem-solving forms related to problem-solving steps in the scale were directed to 56 students (28 groups) to determine the process steps that students applied while solving unstructured problems. In addition, semi-structured interviews were conducted with 6 students (3 groups) to determine the students' views on programming with groups (paired). According to the research results, no statistically significant difference was found in the students' problem-solving skills. According to the results related to the qualitative data, it is stated that before starting the application, students primarily analyze and try to understand the problem; During the implementation, they mostly used the method of trial and error and step by step progress to achieve the determined goal; After the application was completed, it was found that they performed physical activities and often developed alternative ways of solution.

Keywords

• Group programming
• robotics programming
• Problem-solving skills
• Authentic tasks
• Authentic learning
• Lego Mindstorms EV3

References

1. Açık, S. (2013). Lise öğrencilerinin öğrenme stilleri ve problem çözme becerileri arasındaki ilişkinin incelenmesi. (Yayın No. 336332) [Yüksek lisans tezi, Abant İzzet Baysal Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
2. Alimisis, A. D., & Kynigos, C. (2009). Constructionism and robotics in education, Teacher education on robotics-enhanced constructivist pedagogical method, 11-26. http://dide.ilei.sch.gr/keplinet/education/docs/book_TeacherEducationOnRobotics-ASPETE.pdf adresinden erişilmiştir.
3. Alina, J.A., Aboyeji, O.O., & Aboyeji, D.O. (2015). An investigation of authentic learning experience of pre-service teachers in a nigerian college of education. European Journal of Research and Reflection in Educational Sciences, 3(4), 54-63.
4. Alkan, A. (2019). Özel yetenekli öğrencilerin programlama dili öğretiminde kodu game lab yazılımının problem çözme becerileri düzeyine etkisi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 50(1), 480-493. doi:10.21764/maeuefd.486061
5. Arisholm, E., Gallis, H., Dybå, T., & Sjøberg, D. I. K. (2007). Evaluating pair programming with respect to system complexity and programmer expertise. IEEE Transactions on Software Engineering, 33(2), 65–86. doi:10.1109/TSE.2007.17
6. Aslan, S. & Duruhan, K. (2019). Bilişim teknolojileri ve yazılım dersinde probleme dayalı öğrenme yaklaşımının öğrencilerin akademik başarılarına etkisi. Çukurova Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 48(1), 32-72. doi: 10.14812/cufej.468432
7. Atmatzidou, S., Markelis, I. & Dimitriadis, S. (2008, November). The use of Lego Mindstorms in elementary and secondary education: Game as a way of triggering learning (pp. 22-30). In Workshop Proceedings of Simpar 2008 Intl. Conf. on Simulation, Modeling and Programming for Autonomous Robots, Italy.
8. Balcı, A. (2001). Sosyal bilimlerde araştırma: Yöntem, teknik ve ilkeler. Pegem A Yayıncılık.

9. Barab, S., Thomas, M., Dodge, T., Carteaux, R., & Tuzun, H. (2005). Making learning fun: Quest atlantis, a game without guns. ETR and DETR&D, 53 (1), 86–107.
10. Basawapatna, A. (2016). Alexander meets michotte: A simulation tool based on pattern programming and phenomenology. Journal of Educational Technology & Society, 19(1), 277-291.
11. Berenson, S. B., Slaten, K. M., Williams, L., & Ho, C. W. (2004). Voices of women in a software engineering course: reflections on collaboration. Journal on Educational Resources in Computing (JERIC), 4(1), 3. doi:10.1145/1060071.1060074
12. Büyüköztürk, Ş. (2005). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı: İstatistik, araştırma deseni, spss uygulamaları ve yorum. Pegem Akademi
13. Büyüköztürk, Ş., Çakmak, E. K., Akgün, Ö. E., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2017). Bilimsel araştırma yöntemleri. Pegem Akademi.
14. Büyüköztürk, Ş., Kılıç Çakmak, E., Akgün, Ö., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2016). Bilimsel Araştırma Yöntemleri (21. Baskı). Pegem Akademi.
15. Byrne, J., & Humble, A. M. (2007). An introduction to mixed method research. Atlantic Research Centre for Family-Work Issues
16. Calder, N. (2010). Using Scratch: An ıntegrated problem-solving approach to mathematical thinking. Australian Primary Mathematics Classroom, 15(4), 9-14.
17. Cameron, R. G. (2005). Mindstorms Robolab: Developing science concepts during a problem based learning club. (MSc thesis), The University of Toronto.
18. Can, A. (2013). SPSS ile bilimsel araştırma sürecinde nicel veri analizi. Pegem Akademi.
19. Cliburn, D. C. (2003). Experiences with pair programming at a small college. Journal of Computing Sciences in Colleges, 19(1), 20-29. Retrieved from http://dl.acm.org/citation.cfm?id=948741&CFID=380881129&CFTOKEN=42051081
20. Coşar, M. (2013). Problem temelli öğrenme ortamında bilgisayar programlama çalışmalarının akademik başarı, eleştirel düşünme eğilimi ve bilgisayara yönelik tutuma etkileri. (Yayın No. 349113) [Doktora tezi, Gazi Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
21. Coşkun, M. (2004). Coğrafya öğretiminde proje tabanlı öğrenme yaklaşımı. (Yayınlanmamış Doktora Tezi). Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
22. Creswell, J. W. (2017). Karma yöntem araştırmalarına giriş (M. Sözbilir, Çev. Ed.). Pegem Akademi.
23. Çetinkaya, L., & Keser, H. (2014). Öğretmen ve öğrencilerin tablet bilgisayar kullanımında yaşadıkları sorunlar ve çözüm önerileri. Anadolu Journal of Educational Sciences International, 4(1), 13-34.
24. Dalton, D. W. (1986). A Comparison of the Effects of LOGO Use and Teacher-Directed Problem-Solving Instruction on the Problem-Solving Skills, Achievement, and Attitudes of Low, Average, and High Achieving Junior High School Learners. Paper presented at the Annual Convention of the Association for Educational Communications and Technology, Las Vegas, NV, USA.
25. Demirer, V. & Sak, N. (2016). Programmıng Education And New Approaches Around The World And In Turkey. Journal of Theory and Practice in Education, 12(3), 521-546.
26. Denner, J., Werner, L., & Ortiz, E. (2012). Computer games created by middle school girls: Can they be used to measure understanding of computer science concepts?. Computers & Education, 58(1), 240-249. DOI:10.1016/j.compedu.2011.08.006
27. Dongo, T., Reed, A. H., & O'Hara, M. (2016). Exploring pair programming benefits for MIS majors. Journal of Information Technology Education: Innovations in Practice, 15, 223–239. Doi:10.28945/3625
28. Duran, M., Özdemir, F., & Kaplan, A. (2015). A research on the use of problem based learning approach: teaching of probability sample. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education (TURCOMAT), 6(2), 250-284.
29. Fidan, A. (2016). Scratch ile programlama eğitiminde oyunlaştırmanın öğrenci katılımına etkisi. (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Bursa Uludağ Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
30. Ge, X. (2001). Scaffolding students' Problem-solving processes on an Ill-structured task using question prompts and peer interactions. (Doctoral dissertation), The Pennsylvania State University, Pennsylvania.
31. Gomes, A. & Mendes, A. J. (2007, September). Learning to program – Difficultiesand Solutions. Paper presented at International conference on Engineering Education, Coimbra/ Portugal. Retrieved from http://icee2007.dei.uc.pt/proceedings/papers/411.pdf, (Retrieved November 12, 2018).
32. Gomes, A., & Mendes, A. J. (2007). Learning to Program-difficulties and solutions. C. S. Furtado & M. d. G. Rasteiro (Ed.), Proceedings of the International Conference on Engineering Education (pp. 411). International Network on Engineering Education and Research.
33. Göksoy, S., & Yılmaz, İ. (2018). Bilişim teknolojileri öğretmenleri ve öğrencilerinin robotik ve kodlama dersine ilişkin görüşleri. Düzce Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 8(1), 178-196.
34. Grant, N. S. (2003). A study on critical thinking, cognitive learning style, and gender in various information science programming classes. The 4th Conference On Information Technology'nda sunulmuş bildiri, Indiana, USA.
35. Grout, Vic and Houlden, Nigel (2014) Taking computer science and programming into schools: The Glyndŵr/BCS Turing project. Procedia - Social and Behavioural Sciences, 141. pp. 680-685. ISSN 1877-0428
36. Gundurao, H. K., Manjunath, N. S., & Nachappa, M. N. (2010). Computer technology and computerpProgramming. Global Media.
37. Gündoğan, A., & Gültekin, M. (2018). The reflection of the attitudes and learning processes to learning environments with authentic tasks in life science class. Pegem Eğitim ve Öğretim Dergisi, 8(4), 771-832. http://dx.doi.org/10.14527/pegegog.2018.030
38. Hwang, W. Y., Shadiev, R., Wang, C. Y., & Huang, Z. H. (2012). A pilot study of cooperative programming learning behavior and its relationship with students' learning performance. Computers & Education, 58(4), 1267–1281. doi:10.1016/j.compedu.2011.12.009
39. Isong, B., Moemi, T., Dladlu, N., Motlhabane, N., Ifeoma, O., & Gasela, N. (2016). Empirical confirmation of pair programming effectiveness in the teaching of computer programming. 2016 International Conference on Computational Science and Computational Intelligence (CSCI). Doi:10.1109/csci.2016.0060
40. Jonassen, D. H. (1997). Instructional Design Models for Well-Structured and Ill-Structured Problem-Solving Learning Outcomes. Educational Technology Research and Development, 45(1), 65-94.
41. Kabatova, M., Pekarova, J. (2010, Agust). Lessons learnt with LEGO Mindstorms: From beginner to teaching robotics. Paper presented at the 1st Slovak-Austrian International Conference on Robotics in Education, Bratislava.
42. Kalelioğlu, F. (2015). A new way of teaching programming skills to K-12 students: Code.org. Computers in Human Behavior, 52, 200–210.
43. Kalelioğlu, F., & Gülbahar, Y. (2014). The effects of teaching programming via scratch on problem solving skills: A discussion from learners' perspective. Informatics in Education, 13(1), 33-50.
44. Karaoğlu, H. (2018). Programlamada eşli programlama tekniğinin ortaokul öğrencilerinin özgüven ve başarısına etkisi. (Yayın No. 503649) [Yüksek lisans tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
45. Karaoğlu, H. (2018). The influence of pair-programming technique on secondary school students' confidence and achievement in computer programming (Yayın No. 503649) [Master thesis, Middle East Technical University]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
46. Kasımoğlu, T. (2013). Öğretmen adaylarında eleştirel düşünme, mantıksal düşünme ve problem çözme becerilerinin çeşitli değişkenler açısından değerlendirilmesi. (Yayın No. 333418) [Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
47. Kelleher, C., & Pausch, R. (2005). Lowering the barriers to programming. ACM Computing Surveys, 37(2), 83–137. doi:10.1145/1089733.1089734
48. Kinay, İ., & Bağçeci, B. (2015). Otantik değerlendirme yaklaşımının öğretmen adaylarının öğrenmeye ve katılımcı değerlendirmeye yönelik inançlarına etkisinin incelenmesi. Dumlupınar Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 52, 16-32.
49. Koç, B. (2015). İşbirlikli öğrenme yönteminin matematik dersindeki erişiye, kalıcılığa ve sosyal beceriye etkisi. (Yayın No. 384728) [Yüksek lisans tezi]. YÖK. https://tez.yok.gov.tr
50. Kukul, V., & Gökçearslan, Ş. (2014). Investigating the problem solving skills of students attended scratch programming course. 8th International Computer & Instructional Technologies Symposium, Trakya University Edirne.
51. Kukul, V. (2018). Programlama öğretiminde farklı yapılandırılan süreçlerin öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerilerine, öz yeterliliklerine ve programlama başarılarına etkisi. (Doktora tezi). Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi’nden edinilmiştir. (Tez No. 527581)
52. Kurebayashi, S., Kamada, T., & Kanemune, S. (2009). Learning computer programming with autonomous robots. International Conference on Informatics in Secondary Schools - Evolution and Perspectives içinde (ss. 138–149).
53. Liu, A., Newsom, J., Schunn, C. & Shoop, R. (2013). Students learn programming faster through robotic simulation. Tech Directions, 72(8), 16-19.
54. Luo, T., Murray, A. & Crompton, H. (2017). Designing authentic learning activities to train pre-service teachers about teaching online. International Review of Research in Open and Distributed Learning, 18(7).
55. McMillan, J. H., & Schumacher, S. (2014). Research in education: Evidence-based inquiry. Pearson Higher Ed. Michaelson, G. (2015). Teaching programming with computational and informational thinking. Journal of Pedagogic Development, 5(1), 51-66.
56. Mojica, K. D. (2010). Ordered effects of technology education units on higher-order critical thinking skills of middle school students. Eisenhower.
57. Nagappan, N., Williams, L., Ferzli, M., Wiebe, E., Yang, K., Miller, C., & Balik, S. (2003). Improving the CS1 experience with pair programming. ACM SIGCSE Bulletin, 35(1), 359-362. DOI:10.1145/611892.612006
58. Nam, D., Kim, Y., & Lee, T. (2010). The effects of scaffolding-based courseware for the Scratch programming learning on student problem solving skill. ICCE2010, 723-727.
59. Öndeş, Ö., (2016, 29 Şubat). İngiltere ve ABD’de kodlama eğitimi. Hürriyet. Web: http://www.hurriyet.com.tr/egitim/ingiltere-ve-abdde-kodlama-egitimi-40061604.
60. Patterson, R. (2011). Teaching computer programming using educational robots. Masters' Thesis, Information Systems, Athabasca University.
61. Pillay, N., & Jugoo, V. R. (2005). An investigation into student characteristics affecting novice programming performance. ACM SIGCSE, 37(4), 107 - 110.
62. Reeves, T., Herrington, J., & Oliver, R. (2002, July). Authentic activities and online learning. Paper presented at Proceedings of the 25th HERDSA Annual Conference, Perth, Western Australia, 562-567. Retrieved from https://ro.ecu.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?article=4899&context=ecuworks, (Retrieved December 12, 2018).
63. Riberio, C. (2006). RobôCarochinha: Um estudo qualitativo sobre a robótica educativa no 1º ciclo do ensino básico. 22 Haziran 2019 tarihinde http://hdl.handle.net/1822/6352. adresinden erişilmiştir. Schools. The Glyndwr/BCS Turing Project. Procedia – Social and Behavioral Sciences, 141(25), 680–685.
64. Sırakaya, M. (2018). Kodlama eğitimine yönelik öğrenci görüşleri. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 37(2), 79-90.
65. Silva, J. (2008). Robótica no ensino de Físicaí. Temmuz 2019 tarihinde http://hdl.handle.net/1822/8069. adresinden erişilmiştir.
66. Strawhacker, A., & Bers, M. (2015). "I want my robot to look for food": Comparing kindergartner's programming comprehension using tangible, graphic, and hybrid user interfaces. International Journal of Technology and Design Education, 25, 293-319.
67. Şişman, B., & Küçük, S. (2018). Öğretmen adaylarıinıin robotik programlamada akış, kaygı ve bilişsel yük seviyeleri. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 8(2), 108-124.
68. Tashakkori, A., & Teddlie, C. (Eds.). (2010). Sage handbook of mixed methods in social & behavioral research. Sage.
69. Tatlısu, M. (2020). Eğitsel robotik uygulamalarda probleme dayalı öğrenmenin ilkokul öğrencilerinin problem çözme becerilerine etkisi. (Yüksek Lisans Tezi). Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi’nden edinilmiştir. (Tez No. 610702)
70. Tse, S.B. (2009). MINDSTORMS controls toolkit: Hands-on, project- based learning of controls. (Master dissertation) Tufys University. Retrieved June 28, 2020 from https://www.learntechlib.com/p/129615
71. TTKB (2017). Bilgisayar bilimi dersi öğretim programı. http://ttkb.meb.gov.tr/program2.aspx/program2.aspx?islem=1&kno=196 adresinden alınmıştır.
72. TTKB (2018). Bilgisayar bilimi dersi (kur1-2) öğretim programı. http://mufredat.meb.gov.tr/ProgramDetay.aspx?PID=335 adresinden alınmıştır.
73. Uğuz, H. (2019). Lego robotikle programlamanın ortaokul öğrencilerinin problem çözme becerilerine ve başarılarına etkisi. (Yüksek Lisans tezi). Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi’nden edinilmiştir. (Tez No. 584836)
74. Üstündağ, S., & Beşoluk, S. (2012). Fen bilgisi öğretmen adaylarının problem çözme becerilerinin çeşitli değişkenler açısından incelenmesi. 10. Ulusal Fen Bilimleri Kongresi, (s. 1-8). Niğde.
75. Vatansever, Ö., & Baltacı Göktalay, Ş. (2018). How does teaching programming through scratch affect problem-solving skills of 5th and 6th grade middle school students?, International Journal of Eurasia Social Sciences, 9(33), 1778-1801.
76. Voss, J. F., & Post, T. A. (1988). The nature of expertise. In M. T. H. Chi, C. R. Glaser & M. J. Farr (Eds.), On the solving of Ill-structured problems (pp. 261-285). Psychology Press.
77. Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2008). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri, (6. Baskı). Seçkin Yayıncılık.
78. Yıldırım, K., & Tarım, K. (2008). Using multiple intelligence activities and cooperative groups to improve academic achievement and retention. Elementary Education Online, 7(1), 174-187.
79. Yıldızlar, M. (2013). Öğretim ilke ve yöntemleri. Pegem Akademi.
80. Yükseltürk, E., & Altıok, S. (2016). Bilişim teknolojileri öğretmen adaylarının programlama öğretiminde Scratch aracının kullanımına ilişkin algıları. Mersin Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 12(1), 39-52.