Yapay zeka doğal dil işleme robotu ile yürütülen argümantasyon sürecinin incelenmesi
An investigation of the argumentation process conducted with an artificial intelligence natural language processing robot
Yazar: MEHMET SERHAN KAL
Danışman: DOÇ. DR. EROL SÜZÜK ; PROF. DR. OSMAN SERHAT İREZ
Marmara Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Fizik Öğretmenliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Fizik eğitimi = Physics education

Özet:
Tezin amacı yapay zekâ doğal dil işleme robotu ile yürütülen argümantasyon sürecinin öğrencilerin kavramsal öğrenmelerine etkisini incelemek, yapay zekâ doğal dil işleme robotu ile yürütülen argümantasyon sürecine ilişkin olarak öğrencilerin deneyimlerini araştırmaktır. Bu çalışmanın önemi argümantasyon temelli öğretimin kavram yanılgılarını gidermede ve kavram oluşturmada etkili bir yöntem olduğu halde uygulamada karşılaşılan zorlukları aşmak için yapay zekadan yararlanma potansiyelini ortaya çıkarmayı hedeflemesidir. Özgün değeri, yapay zekâ büyük dil modelleri kullanılarak öğrenciler ile argümantasyon yapacak yapay zekâ argümantasyon robotu geliştirilmesi, yapay zekâ doğal dil işleme robotlarının eğitimde argümantasyon sürecinde nasıl rol alabileceğini ve bu sürecin öğrencilerin kavramsal öğrenmelerine nasıl katkı sağlayabileceğini araştırmasıdır. Argümantasyon temelli eğitim yapılandırmacı öğrenme kuramına dayalı aktiviteleri içerdiğinden düşüncelerin değişip yeni anlam oluşturması öğrencilerin bilimsel bilgileri değerlendirerek yapılandırması ve sadeleştirmesine yardımcı olur. Tezin kuramsal çerçevesi sosyo-bilişsel kuram ve yapılandırmacı kurama dayanmaktadır. Araştırmada yapay zekâ argümantasyon robotunun geliştirilmesinde, tasarım tabanlı araştırma yaklaşımı benimsenmiştir. Yapay zekâ destekli argümantasyon tasarımının lise öğrencilerinin fizik kavramlarını öğrenmelerine etkisini ve öğrencilerin bu sürece ilişkin görüşlerini deneyimlerini bütüncül bir şekilde ortaya koymak ve sonuçlarını değerlendirmek amacıyla karma araştırma yöntemi kullanılmıştır. Araştırmanın çalışma grubunu, 2023-2024 eğitim öğretim yılında bir devlet fen lisesi ve bir özel fen ve teknoloji lisesinin 11. sınıflarında öğrenim gören 73 öğrenci oluşturmuştur. Karma yöntemin nicel kısmında tek örneklem zayıf deneysel yöntem kullanılmıştır. Nitel boyutta ise, öğrencilerin yapay zekâ destekli argümantasyon uygulamalarına ilişkin görüşlerini derinlemesine keşfetmek amacıyla nitel araştırma yöntemleri benimsenmiştir. Veri toplama aracı olarak, açık uçlu soruların ağırlıkta olduğu çevrim içi öğrenci görüş formu, Yapay zekâ diyalog Metinleri, uygulama kağıtları ve öğretmen görüşleri kullanılmıştır. Nicel verilerin analizi sonucunda, yapay zekâ destekli argümantasyon tasarımının uygulanmasının ardından öğrencilerin kuvvet kavramı test puanlarında istatistiksel olarak anlamlı bir artış olduğu, yapay zekâ destekli argümantasyonun eğitimde kullanılmasına yönelik olumlu tutuma sahip oldukları ve yaygınlaştırılması gerektiğini düşündükleri görülmüştür. Öğrenci ve öğretmen görüşleri sonucunda geliştirilecek yapay zekâ eğitim ajanları için bir öneri seti oluşturulmuştur.

Abstract:
The aim of the thesis is to examine the effect of the argumentation process conducted with an artificial intelligence natural language processing robot on students' conceptual learning and to investigate what students' experiences are in relation to the argumentation process conducted with the artificial intelligence natural language processing robot. The importance of this study is that it aims to reveal the potential of utilizing artificial intelligence to overcome the difficulties encountered in practice, although argumentation-based teaching is an effective method for eliminating misconceptions and forming concepts. Its original value lies in developing an artificial intelligence argumentation robot that will engage in argumentation with students using artificial intelligence large language models, and investigating how artificial intelligence natural language processing robots can play a role in the argumentation process in education and how this process can contribute to students' conceptual learning. Since argumentation-based education includes activities based on constructivist learning theory, the change of thoughts and the formation of new meaning help students evaluate, construct, and simplify scientific knowledge. The theoretical framework of the thesis is based on socio-cognitive theory and constructivist theory. In the research, the design-based research approach has been adopted in the development of the artificial intelligence argumentation robot. A mixed research method was used to holistically reveal the effect of artificial intelligence-supported argumentation design on high school students' learning of physics concepts and their views and experiences regarding this process, and to evaluate its results. In the quantitative part of the mixed method, a single-sample weak experimental method was used. The study group of the research consisted of 73 students studying in the 11th grades of a public science high school and a private science and technology high school in the 2023-2024 academic year. In the qualitative dimension, qualitative research methods were adopted to explore students' views on artificial intelligence-supported argumentation practices in depth. As data collection tools, an online student opinion form with predominantly open-ended questions, artificial intelligence dialogue texts, application papers, and teacher opinions were used. As a result of the analysis of quantitative data, it was observed that there was a statistically significant increase in students' force concept test scores after the implementation of the artificial intelligence-supported argumentation design, that they had a positive attitude towards the use of artificial intelligence-supported argumentation in education, and that they thought it should be widespread. As a result of student and teacher opinions, a set of suggestions for artificial intelligence training agents to be developed was created.