Bilişim teknolojileri ve yazılım dersinde arduino kodlama ile kâğıt-kalem kodlama uygulamalarının öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerileri, problem çözme becerileri ve STEM tutumları üzerine etkisi
The effects of arduino based coding and paper-pencil based coding activities on students' computational thinking skills, problem solving skills and STEM attitudes in information technologies and software lesson
Yazar: MEHMET SECER
Danışman: DOÇ. DR. FAZİLET KARAKUŞ
Mersin Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Eğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Arduino etkinlikleri = Arduino activities ; Bilgi işlemsel düşünme = Computational thinking ; Bilişim teknolojileri ve yazılım dersi = Information technology and software course ; FeTeMM = STEM ; Ortaokul öğrencileri = Secondary school students ; Ortaokullar = Secondary schools ; Problem çözme becerisi = Problem solving ability

Özet:
Bu araştırmada Arduino kodlama ile kâğıt kalem kodlama uygulamalarının bilişim teknolojileri dersinde öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerileri, problem çözme becerileri ve STEM tutumları üzerine etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Araştırma kapsamında İç Anadolu Bölgesinde yer alan bir ilimizdeki bir ortaokul ve bir imam hatip ortaokulunda 2017-2018 öğretim yılı 1. döneminde 3 deney (karma, erkek, kız sınıfları) ve 3 kontrol (karma, erkek, kız sınıfları) grubu oluşturulmuş, toplam 171 öğrenci çalışmaya katılmıştır. Deney ve kontrol gruplarında Bilişim Teknolojileri ve Yazılım dersi programı kapsamında MEB tarafından belirlenen kazanımlara yönelik hazırlanan öğretim tasarımları uygulanmıştır. Araştırmada Arduino ile uygulama yapılan grup için araştırmacı tarafından farklı özelliklerdeki bilgisayarlar ile Bilişim Teknolojileri sınıfı hazırlanmış, Arduino geliştirme kartı ve elektronik malzemelerin öğrenciler tarafından kolay elde edilebilir, düşük maliyetli olması göz önünde bulundurulmuştur. Kâğıt kalem kodlama yapılan grupta bilgisayarsız etkinlikler yapılmıştır. Araştırmada karma araştırma yöntemi kapsamında iç içe desen kullanılmıştır. Veri toplama aracı olarak Bilgisayarca Düşünme Becerileri Ölçeği, Problem Çözme Becerileri Ölçeği ve STEM'e Karşı Tutum Ölçeği kullanılmıştır. Ölçekler öntest, sontest ve kalıcılık testi olarak uygulanmıştır. Gruplar arasında anlamlı bir farklılığın olup olmadığının belirlenmesi için 6x3 karışık ölçümler için ANOVA testi ve farklılığın hangi gruplar arasında ortaya çıktığının belirlenmesi için Bonferroni testi uygulanmıştır. Ölçek uygulamalarının ardından odak grup görüşmeleri yapılmış, elde edilen veriler üzerinde içerik analizi yapılmıştır. Son aşamada deney gruplarında Arduino uygulamaları sürecinin ardından performans değerlendirme yapılmıştır. Uygulama değerlendirme aşaması için dereceli puanlama anahtarı geliştirilmiş, iki değerlendirmeci tarafından yapılan puanlama sonucunda gruplara göre öğrencilerin sorun yaşadıkları işlem adımları tespit edilmiştir. Araştırma sonunda elde edilen nitel ve nicel sonuçlar birleştirilmiştir. Deney grubunda yapılan uygulamaların öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerileri, problem çözme becerileri ve STEM'e karşı tutumlarında olumlu yönde etkiye sahip olduğu, kız deney sınıflarında elde edilen puanların erkek ve karma sınıflarına göre daha yüksek bulunduğu ortaya çıkmıştır. Odak grup görüşmeleri sonucunda öğrencilerin Arduino uygulamalarının başlangıcında endişeli oldukları, ancak ilerleyen zamanda endişenin ortadan kalktığı, uygulamaları ilgi ile takip ettikleri, matematik ve fen bilimleri derslerine katkılarının olduğunu düşündükleri belirlenmiştir.  Nitel analiz sonuçlarının nicel analiz ölçek sonuçlarını desteklediği görülmüştür. Bilişim Teknolojileri dersi kapsamında Arduino geliştirme kartı ile yapılan uygulamaların diğer sınıf seviyelerinde de kullanılmasının faydalı olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
This research was conducted to investigate the effects of Arduino based activities on computational thinking, problem solving and STEM attitudes in Information Technology and Software Course. The research applied in an elementary school and religious elementary school located in Middle Anatolia Region city during first semester of the 2017-2018 academic year. There were 6 groups (171 students) from the experimental groups (mixed class, boys' class and girls' class) and control groups (mixed class, boys' class and girls' class) enrolled the research. The lesson plans were prepared on the base of the earnings of the lesson were chosen from the Information Technology and Software lesson curriculum prepared by Ministry of Education. Computer lab was arranged by the researcher with Arduino sets and computers which has different technical specifications. Arduino platform and other electronic peripherals were chosen because of ease of obtain and low cost. Unplugged coding activities planned for the paper and pencil coding group. Embedded design, one of the mixed methods design, was used in this research. The scales used in the research were computational thinking scale, problem solving scale and STEM attitude scale. Scales' validity and reliability tests made by their researchers. Pre-test, posttest and permanence tests were applied and 6X3 repeated measures ANOVA test and Bonferroni test applied for the results of the scales. Focus group meetings were arranged to collect qualitative data. On the last stage, a rubric scale was developed for performance evaluation and combined results. At the end of the research it was found that significant difference between the within-group gain scores and permanence test scores obtained from the scale results. Also girls' groups had higher results scores from the scales compared to other groups. As result of focus group meetings, it was seen that students were worried at the beginning of Arduino applications, however, it was determined that anxiety disappeared in the future, they followed the applications with interest, and that they contributed to mathematics and science lessons. Qualitative analysis results were found to support quantitative analysis scale results. It is thought that it will be beneficial to use the applications made with the Arduino development card at other grade levels within the scope of the Information Technology and Software Course.