Robot programlama eğitiminin öğrencilerin matematik başarısına, matematik kaygısına, programlama özyeterliğine ve STEM tutumuna etkisi
Effect of robot programming education on students' mathematical achievement, maths anxiety, programming self-efficacy and STEM attitude
Yazar: MEHMET EMİN HANGÜN
Danışman: PROF. DR. YALIN KILIÇ TÜREL
Fırat Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Bilgisayar destekli eğitim = Computer assisted education ; Matematik başarısı = Mathematics achievement ; Matematik dersi = Mathematics lesson ; Matematik eğitimi = Mathematics education ; Programlama = Programming ; Programlama öğretimi = Programming instruction ; Robot sistemleri = Robot systems ; STEM eğitim yöntemi = STEM training method ; Öz yeterlilik = Self-efficacy ; Öz yeterlilik algısı = Self-efficacy belief

Özet:
Bu araştırmanın amacı robot programlama eğitiminin öğrencilerin matematik başarı, matematik kaygı, programlama özyeterlik ve STEM tutum değişkenleri üzerindeki etkisini incelemektir. Çalışma deneysel araştırma modellerinden ön-test son-test kontrol gruplu desen olarak yapılmıştır. Çalışmaya 2017-2018 eğitim-öğretim döneminde Elazığ ili merkezinde bulunan bir ortaokuldaki 117 6. sınıf öğrencisi katılmıştır. Çalışma kapsamında nicel veriler ölçek aracılığıyla toplanmıştır. Ayrıca deney grubu öğrencilerinin süreçteki duyuşsal özelliklerinin belirlenmesi için etkinlik görüşme formu hazırlanmış ve uygulanmıştır.
Çalışma kapsamında öncelikle matematik dersine yönelik başarı testi geliştirilmiş ve pilot olarak uygulanmıştır. Pilot çalışma sonunda geçerliği ve güvenirliği test edilen başarı testi veri toplama araçlarından biri olarak kullanılmıştır. Yapılan alan yazın taraması ile araştırma sorularına uygun ölçeklere ulaşılmıştır. Matematik kaygısı için beş alt boyutta 22 maddeden oluşan Matematik Kaygı Ölçeği (MKÖ) kullanılmıştır. Programlama özyeterlik için tek boyutta 31 maddeden oluşan Programlama Özyeterlik Ölçeği (PÖÖ) kullanılmıştır. STEM tutumu için dört alt boyutta 37 maddeden oluşan STEM Tutum Ölçeği (STÖ) kullanılmıştır. Çalışmada eğitsel robot seti olan 12 adet mBot Eğitsel STEM robotu kullanılmıştır. Deney grubu öğrencileriyle üçer ve dörder kişilik gruplar oluşturulmuştur. Çalışma, robot uygulamaları sekiz hafta, ön-test ve son-test veri toplama süreci iki hafta olmak üzere toplam 10 haftalık bir zamanda gerçekleşmiştir. 
Verilerin analizi sonucunda robot programlama eğitiminin öğrencilerin matematik kaygısı, programlama özyeterliği ve STEM tutumu üzerinde anlamlı bir farklılık oluşturduğu sonucuna ulaşılmıştır. Robot uygulamalarının öğrencilerin matematik başarıları üzerinde anlamlı bir farklılık oluşturmadığı bulunmuştur. Öğrencilerin matematik kaygısının beş alt boyutunda da deney ve kontrol grupları arasında anlamlı farklılık bulunmuştur. STEM tutumunun dört alt boyutunda da deney ve kontrol grupları arasında anlamlı farklılık bulunmuştur. Deney grubu öğrencilerinin cinsiyet açısından matematik kaygıları üzerinde kız öğrenciler lehine anlamlı farklılık bulunmuştur. Cinsiyet açısından öğrencilerin matematik başarısı, programlama özyeterliği ve STEM tutumları arasında anlamlı bir farklılık bulunmamıştır. Programlama özyeterlik ile matematik başarısı arasında pozitif yönlü düşük düzeyde ilişki bulunmuştur. Programlama özyeterlik ile matematik kaygısı arasında pozitif yönlü orta düzeyde ilişki bulunmuştur. Programlama özyeterlik ile STEM tutumu arasında pozitif yönlü çok yüksek bir ilişki bulunmuştur. Deney grubu öğrencilerine uygulanan etkinlik görüş formu ile nitel veriler alınmıştır. Yapılan analizde öğrenciler, robot uygulamalarını çok sevdiklerini belirtmişlerdir. Öğrenciler, matematik gibi zorlandıkları derslerde robotların faydalı olabileceğini ifade etmiştir.
Bu çalışma ile robot uygulamalarının etkili bir yöntem olduğu ve derslerin verimini arttırabileceği düşünülmektedir. Öğrencilerin STEM disiplinlerine yönelik tutumlarının ve matematik kaygılarının olumlu yönde değişmesi için robot çalışmalarının yapılması önerilmektedir.

Abstract:
The aim of this study is to examine the effect of robot programming education on mathematics achievement, math anxiety, programming self-efficacy and STEM attitude variables. The study was carried out as a pre-test post-test control group design from experimental research models. In the 2017-2018 academic year, 117 6th grade students from a secondary school in the center of Elazığ participated. Quantitative data were collected by means of scale. In addition, an activity interview form was prepared and applied to determine the affective characteristics of the experimental group students.
Within the scope of the study, the achievement test for the mathematics course was developed and applied as a pilot. At the end of the pilot study, the valid and reliable achievement test used as one of the data collection tools. Based on the literature review, appropriate questionnaires were found. Math Anxiety Scale (MAS) consisting of 22 items in five sub-dimensions was used for math anxiety. A programming self-efficacy scale (PSS) consisting of 31 items in one dimension was used for programming self-efficacy. STEM Attitude Scale (SAS), consisting of 37 items in four sub-dimensions was used for STEM attitude. In the study, 12 mBot Educational STEM robot with an educational robot set were used. Groups of three and four students were formed with the experimental group. The study was carried out for a total of 10 weeks, with robotic applications for eight weeks, pre-test and post-test data collection for two weeks.
As a result of the data analysis, it was concluded that robot programming education has a significant difference on math anxiety, programming self-efficacy and STEM attitude. It was found that robot applications did not make a significant difference on students' mathematics achievement. A significant difference was found between the experimental and control groups in five sub-dimensions of the students' math anxiety. There were significant differences between experimental and control groups in all four sub-dimensions of STEM. A significant difference was found in favor of female students on math anxiety of experimental group students. In terms of gender, there was no significant difference between students' mathematics achievement, programming self-efficacy and STEM attitudes. A positive low correlation was found between programming self-efficacy and mathematics achievement. A positive middle correlation was found between programming self-efficacy and math anxiety. A positive high relationship was found between STEM attitude and programming self-efficacy. Qualitative data were collected from the activity opinion form applied to the experimental group students. In the analysis, the students reported that they favoured robot applications. The students stated that the robots could be useful in the subjects (i.e., Mathematics) they had difficultiesin understanding.
With this study, it is acknowledged that robot applications are an effective method and increase the efficiency of the courses. It is recommended that robot studies should be carried out in order to change the attitudes of students towards STEM disciplines and their math anxiety.