Examining Research on Robotic Coding Applications in High-Secondary School Mathematics and Science Courses: A Content Analysis Study

Yıl 2023, Cilt: 6 Sayı: 3, 214 - 229, 30.09.2023

Beste Soypak , Menekşe Eskici

Öz

The aim of this study is to conduct a content analysis of scientific publications on robotic coding in high school and secondary school mathematics and science education. 24 studies were examined using the content analysis technique. The sub problems were determined as how is the distribution of the 24 studies considered according to science and mathematics courses, according to years, according to the robotic coding applications used, according to the concepts associated with robotic coding, according to the sample group, and according to the methods used in the studies? Robotic coding applications are used more in the mathematics course than in the science course, while an equal number of studies were carried out in 2019, 2020 and 2022, the number of studies conducted decreased in 2021, scratch is the most used in the mathematics course, and Arduino robotic coding applications are used in the science course, code.org., mblock, IDEA, Minecraft, Lego Mindstorms applications were also used, and the studies were mostly associated with the concepts of academic success and problem-solving skills in mathematics lessons, and with the concepts of meaningful learning and attitudes towards science lessons in science lessons. In addition to these concepts, it has been determined that they are associated with the concepts of algorithmic thinking, cooperative learning, use of technology, critical thinking, creative idea generation, and attitude towards mathematics course. It was concluded that robotic coding applications were used more in secondary school than in high school and that more studies were conducted with qualitative methods.

Anahtar Kelimeler

Robotic coding, Mathematics education, Science education, Content analysis

Lise-Ortaokul Matematik, Fen Derslerinde Robotik Kodlama Uygulamalarına Yönelik Araştırmaların İncelenmesi: Bir İçerik Analizi Çalışması

Öz

Bu çalışmada amaç lise ve ortaokul matematik ve fen eğitiminde robotik kodlama ile ilgili yapılan bilimsel yayınların içerik analizini yapmaktır. 24 çalışma içerik analizi tekniği ile incelenmiştir. Alt problemler, ele alınan 24 çalışmanın fen ve matematik derslerine göre, yıllara göre, kullanılan robotik kodlama uygulamalarına göre, robotik kodlama ile ilişkilendirilen kavramlara göre, örneklem grubuna göre, çalışmalarda kullanılan yöntemlere göre dağılımı nasıldır? olarak belirlenmiştir. Matematik dersinde robotik kodlama uygulamalarının fen bilimleri dersine göre daha çok kullanıldığı, 2019, 2020, 2022 yıllarında eşit sayıda çalışma yapılırken 2021 yılında yapılan çalışma sayısının azaldığı, matematik dersinde en çok scratch, fen dersinde ise arduino robotik kodlama uygulamaları kullanılırken code.org, mblock, İDEA, Minecraft, Lego Mindstorms uygulamalarının da kullanıldığı, çalışmaların en çok matematik dersinde akademik başarı ve problem çözme becerisi kavramlarıyla fen dersinde ise anlamlı öğrenme ve fen dersine yönelik tutum kavramlarıyla ilişkilendirildiği görülmüştür. Bu kavramların yanında algoritmik düşünme, işbirlikli öğrenme, teknoloji kullanımı, eleştirel düşünme, yaratıcı fikir üretme, matematik dersine yönelik tutum kavramlarıyla ilişkilendirildiği tespit edilmiştir. Robotik kodlama uygulamalarının ortaokulda liseye göre daha çok kullanıldığı ve daha çok çalışmaların nitel yöntemle yapıldığı sonuçlarına ulaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Robotik Kodlama, Matematik Eğitimi, Fen Eğitimi, Sistematik Derleme

Kaynakça

• Akkaş, E. N., & Toluk Uçar, Z. (2020). Toplumun matematik hakkındaki düşünceleri. Batı Anadolu Eğitim Bilimleri Dergisi, 11 (2), 473-491.
• Aladağ, Y. (2019). Kodlamanisa projesinin fen bilimleri dersi öğretim programı, proje danışmanları ve öğrenci görüşleri açısından değerlendirilmesi: Manisa ili örneği. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Manisa Celal Bayar Üniversitesi.
• Bennison, A., & Goos, M. (2010). Learning to teach mathematics with technology: A survey of professional development needs, experiences and impacts. Math Ed Res, 22, 31–56.
• Bile, A. (2022). Development of intellectual and scientific abilities through game-programming in Minecraft. Education and Information Technologies, 27(5), 7241-7256. https://doi.org/10.1007/s10639-022-10894-z.
• Buenrostro, P. M., & Radinsky J. (2019). Looking at my (real) world through mathematics: memories and ımaginaries of math and science learning. Cognition and Instruction, 37, 390-407. http://dx.doi.org/10.1080/07370008.2019.1624546.
• ChanLin, L. (2008). Technology integration applied to project-based learning in science. Innovations in Education and Teaching International, 45 (1), 55–65.
• Chen, H., Lin, M., & Liu, K., (2017) A Study of the Effects of Digital Learning on Learning Motivation and Learning Outcome. Eurasıa J Math Sci Tech Ed, Vol. 13 (7), 3553-3564. https://doi.org/10.12973/eurasia.2017.00744a.
• Çubukluöz, Ö., (2019). 6. Sınıf öğrencilerinin matematik dersindeki öğrenme zorluklarının Scratch programıyla tasarlanan matematiksel oyunlarla giderilmesi: Bir eylem araştırması. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Bartın Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Anabilim Dalı Matematik Eğitimi Bilim Dalı.
• Durası, E., (2021). Akademik başarısı yüksek 6. sınıf öğrencilerin Scratch programı ile tamsayılar konusunda algoritma üretme süreçleri ve yapılarının incelenmesi. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Marmara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Anabilim Dalı Matematik Öğretmenliği Bilim Dalı.
• Eken, M. S., (2022). Mantık ve kodlama eğitimi alan öğrencilerin başarılarının belirlenmesi. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Bursa Uludağ Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı Matematik Eğitimi Bilim Dalı.
• Ekiz, D. (2009). Bilimsel araştırma yöntemleri, Anı Yayıncılık.
• Erdoğan, Ö., Toy, M., & Kurt, M. (2020). Robotik uygulamaların fen bilgisi öğretmen adaylarının bazı 21. yüzyıl becerileri üzerindeki etkisinin incelenmesi. Avrasya Sosyal ve Ekonomi Araştırmaları Dergisi, 7(4)., 117-137. https://dergipark.org.tr/tr/pub/asead/issue/54055/713508.
• Eroğlu, G., & Hamzaoğlu, E. (2021). Kuvvet ve enerji ünitesinde robotik kodlama etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin fene yönelik tutumlarına etkisi. Anadolu Kültürel Araştırmalar Dergisi, 5(2), 161-169. https://doi.org/10.15659/ankad.v5i2.135.
• Erol, R., & Eskici, M. (2022). Examination of scales developed/adapted on distance Education. Journal of Educational Technology & Online Learning, 5(4), 93 6-951. http://doi.org/10.31681/jetol.1149215.
• Eskici, M., & Ilgaz, G. (2019). Tutum, başarı ve cinsiyet ışığında lise öğrencileri ve matematik. Anemon Muş Alparslan Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 7 (1), 335-345. https://doi.org/10.18506/anemon.422161
• Fanchamps, N., Slangen, L., Specht, M., & Hennissen P. (2023). Effect of SRA-programming on computational thinking through different output modalities. Journal of Computers in Education., 10, 433-462. https://doi.org/10.1007/s40692-022-00236-w.
• Gezgin, D. M., Azaz, E., & Atabay, E. (2022). Ortaokul öğrencilerinin robotik ve kodlama eğitimi başarılarına işbirlikli öğrenme tutumu, problem çözme becerisi algısı ve kişilik tiplerinin etkisi: bir nedensel karşılaştırma araştırması. Öğretim Teknolojileri ve Öğretmen Eğitimi Dergisi, 11(2). ISSN: 2149-4495. https://doi.org/10.51960/jitte.1165083
• Göhner, M., & Krell, M., (2022). Preservice science teacher’s strategiesin scientific reasoning: the case of modeling. Research in Science Education, 52, 395–414. https://doi.org/10.1007/s11165-020-09945-7
• Güngör Babaoğlu, M., Durmaz, K. K., & Öztekin, M. E., (2020). Arduino ile yer çekim ivmesinin hesaplanması. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 8(1)., 92-100. https://dergipark.org.tr/tr/pub/fbod/issue/71986/1158013.
• Güngör Babaoğlu, M., & Özcan, H., (2020). Fizik öğretimine yönelik Arduino destekli bir STEM etkinliği: Doppler Etkisi. STEM Eğitimi Dergisi, 1(1)., 21-46.
• Güven, E., (2020). Ortaokul 5. Sınıf fen öğretiminde Arduino destekli robotik kodlama etkinliklerinin kullanılması. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Anabilim Dalı Fen Bilgisi Eğitimi Bilim Dalı.
• Haleem, A., Javaid, M., Qadri, M. A., & Suman R., (2022). Understanding the role of digital technologies in education: A review. Sustainable Operations and Computers, 3, 275-285. https://doi.org/10.1016/j.susoc.2022.05.004
• Hangün, M. E., (2019). Robot programlama eğitiminin öğrencilerin matematik başarısına, matematik kaygısına, programlama özyeterliğine ve STEM tutumuna etkisi. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Fırat Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Ana Bilim Dalı.
• Hangün, M. E., Kalınkara, Y., Bayer, H., & Tekin, A., (2022). Eğitimde robotik kullanımına yönelik araştırmaların incelenmesi: bir içerik analizi çalışması, Erzincan Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi. 24(3), 558-578. DOI: 10.17556/erziefd.944933
• Karasar, N. (2022). Bilimsel araştırma yöntemi: Kavramlar ilkeler teknikler, Nobel Yayıncılık.
• Karataş, Z. (2015). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Manevi temelli sosyal hizmet araştırmaları dergisi, 1(1), 62-80. https://dergipark.org.tr/tr/pub/tushad/issue/31792/350444
• Karaşahin, A. (2022). Maddenin hal değişimini incelemek için Arduino deneyi. Fen Bilimleri Öğretimi Dergisi, 10(1), 208-226. DOI: 10.56423/fbod.1108976
• Kocaman Karoğlu, A., Çetinkaya, K., & Çimşir, E., (2020) Toplum 5.0 Sürecinde Türkiye’de Eğitimde Dijital Dönüşüm. Üniversite Araştırmaları Dergisi, 3 (3), s. 147-158.
• Konanç, S., (2022). Fen bilgisi, bilişim teknolojileri ve ortaokul matematik öğretmenlerinin kodlama öğretimine yönelik görüşleri. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Artvin Çoruh Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Anabilim Dalı.
• Köroğlu, M. N. (2023). Matematik eğitiminde tasarım odaklı düşünme ve bilgi işlemsel düşünme. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Hacettepe Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı Matematik Eğitimi Programı.
• Martin, S., & Jacobsen, M. (2018). Coding and computational thinking in math and science. Alberta Science Education Journal, 45 (2)., 17-27.
• Meço, G., & Arı, A. G., (2021). Arduino destekli STEM etkinliklerine yönelik ortaokul öğrencilerinin görüşleri. Journal of International Social Research, 14 (76).
• Mercan, M., & Aktaş, M., (2018). 6. Sınıf matematik dersine ait cebirsel ifadeler konusunun Scratch destekli öğretiminin öğrenci başarısına etkisi. Social Sciences Studies Journal. 4 (28), 2587-1587. http://dx.doi.org/10.26449/sssj.1134
• Noh, J., & Lee, J. (2020). Effects of robotics programming on the computational thinking and creativity of elementary school students. Education Tech Research Dev 68, 463–484. https://doi.org/10.1007/s11423-019-09708-w
• Okuducu, A. (2020). Scratch destekli matematik öğretiminin 6. sınıf öğrencilerinin cebirsel ifadeler konusundaki akademik başarılarına ve tutumlarına etkisi. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Anabilim Dalı.
• Önal, N. (2017). Artırılmış gerçeklik eğitim uygulamaları ilköğretim matematik öğretmen adaylarının akademik motivasyonlarını etkiler mi?. İnsan ve Toplum Bilimleri Araştırmaları Dergisi. 6(5), 2847-2857. https://dergipark.org.tr/tr/pub/itobiad/issue/31500/347510
• Parlak, B. (2017). Dijital çağda eğitim: Olanaklar ve uygulamalar üzerine bir analiz. Süleyman Demirel Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi. 22(15), 1741-1759. https://dergipark.org.tr/tr/pub/sduiibfd/issue/53208/708302
• Popat S., & Starkey, L. (2019). Learning to code or coding to learn? A systematic review. Computers & Education, 128, 365-376.
• Ryan, E., & Poole, C. (2019). Impact of virtual learning environment on students’ satisfaction, engagement, recall, and retention. Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences, 50(3),408-415.
• Savard, A., & Highfield, K. (2015). Teacher’s talk about robotics: Where is the mathematichs?, Proceedings of the 38th annual conference of the Mathematics Education Research Group of Australasia. 540-546.
• 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.
• Sophokleous A, Christodoulou P, Doitsidis L, & Chatzichristofis S. A. (2021). Computer vision meets educational robotics. Electronics, 10(6), 730. https://doi.org/10.3390/electronics10060730.
• Şimşek, K. (2019). Fen bilimleri dersi madde ve ısı ünitesinde robotik kodlama uygulamalarının 6. sınıf öğrencilerinin akademik başarı ve bilimsel süreç becerileri üzerine etkisinin incelenmesi. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Marmara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı Fen Bilgisi Öğretmenliği Bilim Dalı.
• Taylan Koparan, E., Yüksel, B., & Koparan, T. (2021). Arduino ile programlamanın öğrencilerin fen bilimlerine yönelik başarı, öz yeterlilik ve tutumlarına etkisi. Yükseköğretim ve Bilim Dergisi, 11(1), 118-127. https://dergipark.org.tr/tr/pub/higheredusci/issue/62177/897767
• Tekin, Y. (2020). Matematik öğretiminde robotik etkinliklerin öğrencilerin derse yönelik güdülenme, tutum ve başarılarına etkisi ve bir eğitim ortamı önerisi. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Ankara Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Anabilim Dalı Eğitim Teknolojisi Programı.
• Tewes, A. (2019). The effects of ıncorporating coding on student experience and understanding of middle school mathematical concepts. [Unpublished master tesis] St. Catherine University.
• Turan, S. B. (2022). İlköğretim matematik öğretmen adaylarının blok tabanlı programlamayı kullanma süreçleri ve tasarlanan öğrenme ortamlarının incelenmesi. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Necmettin Erbakan Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Anabilim Dalı Matematik Eğitimi Bilim Dalı.
• Udvaros, J., & Forman, N. (2023). Artificial intelligence and education 4.0, 17th International Technology, Education and Development Conference, 6309-6317, 10.21125/inted.2023.1670.
• Uz, M., & Tarım, K. (2019, Nisan). 7. Sınıf yüzdeler konusunda Scratch blok kodlama kullanımına ilişkin bir örnek. Çukurova II. Uluslararası Multidisipliner Çalışmalar Kongresi Tam Metin Kitabı. ISBN: 978-605-7875-82-2.
• Yayla Eskici, G., Mercan, S., & Hakverdi, F., (2020). Robotik kavramına yönelik ortaokul öğrencilerinin zihinsel imajları. Amasya Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 9(1), 30-64. https://dergipark.org.tr/tr/pub/amauefd/issue/54731/631034
• Yıldırım, E. N. M., (2022). Fen bilgisi öğretmen adaylarının eğitimde dijitalleşmeye yönelik tutumları ve robotik kodlamaya yönelik yenilikçilik düzeylerinin incelenmesi. [Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi] Necmettin Erbakan Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Anabilim Dalı Fen Bilgisi Eğitimi Bilim Dalı.