Scratch's Impact on Technological Pedagogical Content Knowledge, Computational Thinking Skills, and Computing Attitudes of Prospective Elementary Mathematics Teachers

Öz

The purpose of this study is to examine the impact of the Scratch program on prospective elementary mathematics teachers Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK), Computational Thinking Skills, and Computing Attitudes. The study involved 73 prospective elementary mathematics teachers. Among various experimental models, a single-group pretest-posttest experimental design was chosen for this study. Before and after the Scratch training, the Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) Scale, the Computational Thinking Skills Scale and the Computing Attitude Scale were administered to the prospective teachers. The Wilcoxon signed-rank test and the dependent groups t-test were utilized for data analysis. The study found that the trainin process of the Scratch program had no significant effect on the Computational Thinking Skills and Computing Attitudes of the prospective teachers. However, it was found that the process had a moderate effect only on the CK and TPACK sub-dimensions of prospective teachers TPACK development.

Anahtar Kelimeler

• Scratch
• Technological Pedagogical Content Knowledge
• Computational Thinking Skills
• Computing Attitude
• Distance Education

Scratch’in İlköğretim Matematik Öğretmen Adaylarının Teknolojik Pedagojik Alan Bilgileri, Bilgi İşlemsel Düşünme Becerileri ve Bilgisayar Bilimi Tutumları Üzerine Etkisi

Öz

Bu çalışmanın amacı; Scratch programının ilköğretim matematik öğretmen adaylarının Teknolojik Pedagojik Alan Bilgileri, Bilgi İşlemsel Düşünme Becerileri ve Bilgisayar Bilimi Tutumları üzerindeki etkisini incelemektir. Çalışma 73 ilköğretim matematik öğretmen adayı ile yürütülmüştür. Çalışmada deneme modellerinden tek grup öntest-sontest zayıf deneysel desen tercih edilmiştir. Öğretmen adaylarına Scratch eğitimi verilmeden önce ve verildikten sonra Teknolojik Pedagojik Alan Bilgisi (TPAB) Ölçeği, Bilgi İşlemsel Düşünme Becerileri Ölçeği ve Bilgisayar Bilimi Tutum Ölçeği uygulanmıştır. Verilerin analizi için Wilcoxon işaretler sıralı testi ve bağımlı gruplar t - testi kullanılmıştır. Çalışmanın sonucunda, Scratch programı eğitim sürecinin öğretmen adaylarının Bilgi İşlemsel Düşünme Becerileri üzerinde ve Bilgisayar Bilimi Tutumlarında bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Sürecin öğretmen adaylarının Teknolojik Pedagojik Alan Bilgisi (TPAB) gelişimleri üzerine etkisi ise sadece AB ve TPAB alt boyutlarına orta düzeyde etkisinin olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Scratch
• Teknolojik Pedagojik Alan Bilgisi
• Bilgi Işlemsel Düşünme Becerileri
• Bilgisayar Bilimi Tutumu
• Uzaktan Eğitim

Kaynakça

1. Admiraal, W., Louws, M., Lockhorst, D., Paas, T., Buynsters, M., Cviko, A., ... & Kester, L. (2017). Teachers in school-based technology innovations: A typology of their beliefs on teaching and technology. Computers & Education, 114, 57-68.
2. Akçay, A. & Çoklar, A. N. (2016). Bilişsel becerilerin gelişimine yönelik bir öneri: Programlama eğitimi [A proposal for the development of cognitive skills: Programming training]. In A. İşman, H. F. Odabaşı & B.
3. Akkoyunlu (Eds.), Eğitim teknolojileri okumaları 2016 (pp. 121- 140). TOJET-Sakarya University.
4. Allen, J. P., & van der Velden, R. K. W. (2012). Skills for the 21st century: implications for education. Researchcentrum voor Onderwijs en Arbeidsmarkt, Faculteit der Economische Wetenschappen. ROA Research Memoranda No. 11 https://doi.org/10.26481/umaror.2012011
5. Alsancak Sırakaya, D. (2019). Programlama öğretiminin bilgi işlemsel düşünme becerisine etkisi. [The effect of programming teaching on computational thinking]. Turkish Journal of Social Research, 23(2), 575-590.
6. Arslan, K., & Akçelik, M. (2019). Programlama eğitiminde Scratch’in kullanılması: öğretmen adaylarının tutum ve algıları [Using scratch in programming language: teacher candidates’ attitudes and perceptions]. Ulusal Eğitim Akademisi Dergisi 3(1), 41-61. https://doi.org/10.32960/uead.455502
7. Avcu, S. (2023). Matematik Öğretmen Adaylarının Scratch ile Tasarlanan Dijital Matematik Oyunlarıyla İlgili Farkındalıkları [Prospective mathematics teachers’ awareness about digital mathematics games designed with scratch]. Van Yüzüncü Yıl University Journal of Education, 20(1), 126-149. https://doi.org/10.33711/yyuefd.1178451
8. Aydoğdu, Ş. (2020). Blok tabanlı programlama etkinliklerinin öğretmen adaylarının programlamaya ilişkin öz yeterlilik algılarına ve hesaplamalı düşünme becerilerine Etkisi. [The effect of block-based programming activities on pre-service teachers’ computer programming self-efficacy and computational thinking skills]. Educational Technology Theory and Practice, 10 (1), 303-320. https://doi.org/10.17943/etku.649585

9. Aytekin, A., Sönmez Çakır, F., Yücel, Y.B., & Kulaözü, İ. (2018). Geleceğe yön veren kodlama bilimi ve kodlama öğrenmede kullanılabilecek bazı yöntemler [Coding science directed to future and some methods to be available and coding learned]. Eurasian Journal of Social and Economic Research, 5(5), 24-41.
10. Baki, A. (2018). Matematiği öğretme bilgisi [The knowledge of teaching maths]. Pegem Akademi.
11. Baykul, Y. (1998). İlköğretim birinci kademede matematik öğretimi. Milli Eğitim Basımevi.
12. Büyükkarcı, A. (2019). Kodlama ile zenginleştirilmiş 5E modelinin 4. sınıf matematik başarısına, kalıcılığına ve tutumuna etkisi [The effect of 5E model enriched with coding on 4th grade mathematics achievement, permanence and attitude] (Doctoral thesis). Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi.
13. Büyüköztürk, Ş. (2012). Sosyal bilimler için veri analizi el kitabı [Data analysis for social sciences hand book]. Pegem Akademi.
14. Büyüköztürk, Ş., Çakmak, E. K., Akgün, Ö. A., Karadeniz, Ş., & Demirel, F. (2020). Eğitimde bilimsel araştırma yöntemleri [Scientific research methods in education]. Pegem Akademi.
15. Calder, N. (2018). Using Scratch to facilitate mathematical thinking’. Waikato Journal of Education, 23(2), 43-58. https://doi.org/10.15663/wje.v23i2.654
16. Ceylan, V. K. (2020). Senaryo temelli Scratch öğretim programının öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerilerine, problem çözme ve programlama ünitesi erişilerine etkisi [The effect of scenario based learning scratch curriculum on students’ computational thinking skills and learning outcomes of problem solving and programming unit] (Doctoral thesis). Adnan Menderes Üniversitesi.
17. Coşar, M. (2013). Problem temelli öğrenme ortamında bilgisayar programlama çalışmalarının akademik başarı, eleştirel düşünme eğilimi ve bilgisayara yönelik tutuma etkileri [Effects of computer programming studies on academic success, critical thinking skills and programming-based attitudes in problem-based learning environment] (Doctoral thesis). Gazi Üniversitesi.
18. Creswell, J. W. (2003). Research design gualitative, quantitative and mixed methods approaches. Sage publications.
19. Çetin, İ. & Erdoğan, A. (2018). Development, validity and reliability study of technological pedagogical content knowledge (TPACK) efficiency scale for mathematics teacher candidates. International Journal of Contemporary Educational Research, 5(1), 50-62.
20. Doğan, S. (2014). Eğitimin işlevleri. In C.T. Uğurlu (Ed.), Eğitim bilimine giriş (pp.39-53). Eğiten Kitap.
21. Erdoğan, T. ve Şimşek, A. (2018). Programlama öğretimi ve drama. In Y. Gülbahar & H. Karal (Eds.), Kuramdan uygulamaya programlama öğretimi (pp. 237-269). Pegem Akademi.
22. Erol, O. (2015). Scratch ile programlama öğretiminin bilişim teknolojileri öğretmen adaylarının motivasyon ve başarılarına etkisi [The effects of teaching programming with Scratch on pre-service information technology teachers' motivation and achievement] (Doctoral thesis). Anadolu Üniversitesi.
23. Erümit, A. K. (2020). Effects of different teaching approaches on programming skills. Education and Information Technologies, 25(2), 1013-1037.
24. Erümit, A. K. & Berigel, M. (2018). Programlama dillerinin tarihi ve programlama öğretimi. In Y. Gülbahar & H. Karal (Eds.), Kuramdan uygulamaya programlama öğretimi (pp. 2-36). Pegem Akademi.
25. Feurzeig, W., Papert, S., Bloom, M., Grant, R., & Solomon, C. (1970). Programming languages as a conceptual framework for teaching mathematics. ACM SIGCUE Outlook, 4(2), 13-17. https://doi.org/10.1145/965754.965757
26. Förster, E. C., Förster, K. T., & Löwe, T. (2018, April). Teaching programming skills in primary school mathematics classes: An evaluation using game programming. In 2018 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON) (pp. 1504-1513). IEEE.
27. Fullan, M. G. (1991). The new meaning of educational change. New York: Teachers College Press.
28. Gabriele, L., Bertacchini, F., Tavernise, A., Vaca-Cárdenas, L., Pantano, P., & Bilotta, E. (2019). Lesson planning by computational thinking skills in Italian pre-service teachers. Informatics in Education, 18(1), 69-104.
29. Genç, Z. & Karakuş, S. (2011, Eylül). Learning through design: using scratch in instructional computer games design [Conference presentation]. 5th International Computer & Instructional Technologies Symposium, Elazığ.
30. Gültepe, A. (2018). Kodlama öğretimi yapan bilişim teknolojileri öğretmenleri gözüyle öğrenciler kodluyor [Make coding teaching by ıct teachers eye "students are encoding”]. International Journal of LeadershipTraining, 2(2), 50-60.
31. Güleryüz, H., Dilber, R. & Erdoğan, İ. (2020). STEM uygulamalarında öğretmen adaylarının kodlama eğitimi hakkındaki görüşleri [Prospective teachers' views on coding training in stem applications]. Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi 6 (1), 71-83. https://doi.org/10.31463/aicusbed.610909
32. Günbaş, N. (2020). Prospevtive mathematics teachers’ technological pedagogical content knowledge improvement via creating technology-based mathematics stories. International Journal of Psychology and Educational Studies, 7 (3), 209-222.
33. Holl, A. (2016). Code girl [Mater’s theses]. Santa Clara University.
34. Hu, Y., Chen, C. H., & Su, C. Y. (2021). Exploring the effectiveness and moderators of block-based visual programming on student learning: A meta-analysis. Journal of Educational Computing Research, 58(8), 1467-1493.
35. Khoja, S., Wainwright, C., Brosing, J., & Barlow, J. (2012). Changing girls’ attitudes towards computer science. Journal of Computing Sciences in Colleges, 28(1), 210-216.
36. Kim, H., Choi, H., Han, J. & So, H.J. (2012) ‘Enhancing teachers’ ICT capacity for the 21st century learning environment: Three cases of teacher education in Korea’, Australasian Journal of Educational Technology, 28(6), 965-982. https://doi.org/10.14742/ajet.805
37. Kim, S. W., & Lee, Y. (2018). Development and application of the TPACK-P education program for pre-service teachers’ TPACK. International Journal of Engineering & Technology, 7(3.34), 636-643.
38. Korkmaz, Ö., Çakır, R., Özden, M. Y., Oluk, A., & Sarıoğlu, S. (2015). Bireylerin bilgisayarca düşünme becerilerinin farklı değişkenler açısından incelenmesi [Investigation of ındividuals’ computational thinking skills in terms of different variables]. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 34 (2), 68-87. https://doi.org/10.7822/omuefd.215276
39. Korkmaz, Ö., Çakır, R., & Özden, M. (2017). A validity and reliability of the computational thinking scales (CTS). Computers in Human Behavior,72,1-43. https://doi.org/10.1016/j.chb.2017.01.005
40. Köseoğlu, P., Yılmaz, M., Gerçek, C., & Soran, H. (2007). Bilgisayar kursunun bilgisayara yönelik başarı, tutum ve öz-yeterlik inançları üzerine etkisi [Effects of computer courses on achievement, attitudes and self-efficacy beliefs regarding computers]. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi 33, 203-209.
41. Mason, J. (2005). Mediating mathematical thinking with e-screens. In S. Johnston Wilder ve D. Pimm (Eds.), Teaching Secondary Mathematics with ICT. (pp. 81-100). Berkshire, UK: Open University Press.
42. Milli Eğitim Bakanlığı (MEB). (2003). Millî Eğitim Bakanlığı eğitim ve öğretim çalışmalarının plânlı yürütülmesine ilişkinyönerge. http://mevzuat.meb.gov.tr/dosyalar/284.pdf adresinden 10 Eylül 2021 tarihinde alınmıştır.
43. Milli Eğitim Bakanlığı (MEB) (2018). Matematik dersi öğretim programı (İlkokul ve Ortaokul 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). 10 Eylül 2021, https://mufredat.meb.gov.tr/ProgramDetay.aspx?PID=329
44. Mishra, P. & Koehler, M. J. (2006). Technological pedagogical content knowledge: a framework for ıntegrating technology in teacher knowledge. Teachers College Record, 108(6), 1017-1054.
45. Moraiti, I., Fotoglou, A., & Drigas, A. (2022). Coding with Block Programming Languages in Educational Robotics and Mobiles, Improve Problem Solving, Creativity & Critical Thinking Skills. International Journal of Interactive Mobile Technologies, 16(20).
46. Niess, M. L. (2011). Investigating TPACK: Knowledge growth in teaching with technology. Journal of Educational Computing Research, 44(3), pp. 299-317. doi:10.2190/EC.44.3.c
47. Pallant, J. (2001). SPSS Survival Manual. A Step-by-Step Guide to Data Analyses Using SPSS for Windows. Philadelphia, PA: Open University Press.
48. Papadakis, S., & Kalogiannakis, M. (2019). Evaluating a course for teaching İntroductory programming with Scratch to pre-service kindergarten teachers. International Journal of Technology Enhanced Learning, 11(3), 231-246.
49. Rodríguez-Martínez, J. A., González-Calero, J. A. & Sáez-López, J. M. (2020). Computational thinking and mathematics using Scratch: an experiment with sixth-grade students, Interactive Learning Environments 28(3), 316-327. https://doi.org/10.1080/10494820.2019.1612448
50. Shin, S. & Park, P (2014). A study on the effect affecting problem solving ability of primary students through the Scartch programming. Advanced Science and Technology Letters 59, 117-120.
51. Sönmez, V. (2012). Program geliştirmede öğretmen el kitabı. Anı Yayıncılık.
52. Tatlı, Z., Akbulut, H. İ., & Altınışık, D. (2016). Öğretmen adaylarının teknolojik Pedagojik alan bilgisi özgüvenlerine web 2.0 araçlarının etkisi [The Impact of Web 2.0 Tools on Pre-Service Teachers’ Self Confidence Levels About TPCK]. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education, 7(3), 659. https://doi.org/10.16949/turkbilmat.277878
53. Theodoropoulos, A., Leon, P., Antoniou, A., ve Lepouras, G. (2018, October). Computing in the physical world engages students: Impact on their attitudes and self-efficacy towards Computer Science through robotic activities. In Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education (pp.1-4). https://doi.org/10.1145/3265757.3265770
54. Turan, S. B. (2022). İlköğretim matematik öğretmen adaylarının blok tabanlı programlamayı kullanma süreçleri ve tasarlanan öğrenme ortamlarının incelenmesi [The analysis of the block based programming processes and designed learning environments by prospective elementary mathematics teachers] (Doctoral thesis). Necmettin Erbakan Üniversitesi.
55. Üzümcü, Ö. & Bay, E. (2018). Eğitimde yeni 21. yüzyıl becerisi: Bilgi işlemsel düşünme [A new 21st century skill in education: Computational thinking]. Uluslararası Türk Kültür Coğrafyasında Sosyal Bilimler dergisi 3 (2), 1-16.
56. Wing, M. J. (2006). Computational thinking. Communications of The ACM 49(3), 33-35. https://doi.org/10.1145/1118178.1118215
57. Wing, M. J. (2008). Computational thinking and thinking about computing. Philosophical Transactions of The Royal Society A 366, 3717-3725. https://doi.org/10.1098/rsta.2008.0118
58. Wong, G. K. W., & Cheung, H. Y. (2020). Exploring children’s perceptions of developing twenty-first century skills through computational thinking and programming. Interactive Learning Environments, 28(4), 438-450.
59. Yadav, A., Mayfield, C., Zhou, N., Hambrusch, S., & Korb, J. T. (2014). Computational thinking in elementary and secondary teacher education. ACM Transactions on Computing Education (TOCE), 14(1), 1-16.
60. Yıldız Durak, H. & Karaoğlan Yılmaz, F. G. (2019). Öğretmen adaylarının matematik öğretimine yönelik eğitsel dijital oyun tasarımlarının ve tasarım sürecine ilişkin görüşlerinin incelenmesi [An investigation of prospective teachers' educational digital game designs for mathematics teaching and their opinions on the design process]. Ege Eğitim Dergisi, 20(1), 262-278. https://doi.org/10.12984/egeefd.439146
61. Yıldız, M., Çiftçi E & Karal, H. (2017). Bilişimsel düşünme ve programlama. A. İşman, H. F. Odabaşı ve B. Akkoyunlu (Ed.), Eğitim teknolojileri okumaları 2017 (ss. 75-86) içinde. Ankara: TOJET-Sakarya Üniveritesi.
62. Yükseköğretim Kurulu [YÖK] (2018). İlköğretim matematik öğretmenliği lisans programı. 21.12.2021,https://www.yok.gov.tr/Documents/Kurumsal/egitim_ogretim_dairesi/Yeni-OgretmenYetistirme-Lisans Programlari/Ilkogretim_Matematik_Lisans_Programi.pdf
63. Yükseltürk, E. & Üçgül, M. (2018). Blok tabanlı programlama. In Y. Gülbahar & H. Karal (Eds.), Kuramdan uygulamaya programlama öğretimi (pp. 2-36). Pegem Akademi.
64. Yünkül, E. Durak, G. Çankaya S. & Mısırlı, Z. A. (2017). Scratch yazılımının öğrencilerin bilgisayarca becerilerine etkisi [The Effects of Scratch Software on Students’ Computational Thinking Skills]. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik fen ve Matematik Eitim Dergisi 11(2), 502-517. https://doi.org/10.17522/balikesirnef.373424