Ortaokul düzeyi programlama öğretiminde blok ve çerçeve temelli uygulamaların etkilerinin karşılaştırılması
Comparing the effects of block and frame based applications in programming education at secondary school level
Yazar: MURAT SELÇUK
Danışman: PROF. DR. SEVİNÇ GÜLSEÇEN ; PROF. DR. SERHAT BAHADIR KERT
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enformatik Ana Bilim Dalı / Enformatik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Bilgisayar programlama = Computer programming ; Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Bölümü = Department of Computer Education and Instructional Technology ; Blok temelli programlama = Blok based programming ; İlköğretim öğrencileri = Primary education students

Özet:
Bu tez çalışması, programlama öğretiminde çerçeve ve blok temelli uygulamaların etkilerini nicel ve nitel yöntemlerle araştırmaktadır. Çalışmanın odaklandığı başlıca sorular, çerçeve ve blok temelli uygulamaların öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme becerisi ve algoritma başarıları üzerindeki etkisi, gruplar arasındaki farklılıkları ve metin temelli ortamlarda programlama becerilerini nasıl etkilediğidir. Ayrıca, bu uygulamaların kullanımına yönelik öğretmen ve öğrenci görüşlerinin ne olduğu da incelenmiştir.
Bu çalışma yakınsayan paralel karma desen kullanılmıştır. Nicel ve nitel veriler eş zamanlı toplanmış, ayrı ayrı değerlendirilmiş ve sonuçlar karşılaştırılarak veya ilişkilendirilerek yorumlanmıştır. Bilgi işlemsel düşünme ve algoritma becerilerinin ölçülmesi için tek bir veri kaynağının yetersiz olduğu durumlar için bu desen tercih edilmiştir.
Nicel boyutunda, gerçek deneysel yöntemlerden solomon 4 grup modeli kullanılmıştır. Çalışma dört gruptan oluşmuştur; iki deney ve iki kontrol grubu. Deney gruplarına çerçeve temelli, kontrol gruplarına ise blok temelli programlama etkinlikleri uygulanmıştır. Bilgi işlemsel düşünme öz yeterlilik algısı ölçeği ve akademik başarı testi, bir kontrol ve bir deney grubuna ön test-son test şeklinde, diğer iki grup ise sadece son test şeklinde uygulanmıştır.
Tezin uygulama süreci, 5 aşamada ele alınmış ve her aşamanın gerekli testler ve etkinlikler uygulanmıştır. Bu aşamalar, deneysel uygulama öncesi 2 hafta, Deneysel Uygulama (Blok ve Çerçeve Temelli) 8 hafta, Deneysel Uygulama Sonrası 2 hafta, Deneysel Uygulama (Metin Temelli) 3 hafta, Deneysel Uygulama Sonrası (Metin Temelli) 1 hafta olmak üzere toplam 16 hafta olarak gerçekleşmiştir.
Bu araştırmanın sonuçlarına göre, çerçeve ve blok temelli uygulamalarla programlama öğretimi yapılan öğrencilerin programlamaya yönelik algoritma başarıları ve bilgi işlemsel düşünme becerisine yönelik öz yeterlilik algıları, gruplar arasında farklılık göstermektedir. Bu uygulamaların her ikisinin de algoritma başarısı ve bilgi işlemsel düşünme becerileri öz yeterlilik algılarına katkısı olduğu düşünülmektedir. Ancak sonuçlara göre Scratch ile blok temelli programlama öğretiminin bilgi işlemsel düşünme becerisine yönelik öz yeterlilik algıları ve algoritma başarı testi açısından daha etkili olduğu ortaya çıkmıştır. Programlama projesi geliştirme açısından çerçeve temelli programlama öğretiminin, blok temelli programlama öğretimine kıyasla daha düşük performans gösterdiği ortaya çıkmıştır. Hem çerçeve temelli hem de blok temelli programlama öğretimlerinin, öğrencilerin metin temelli programlama becerilerini geliştirmede etkili olduğu gözlemlenmiştir. Gruplar arasında belirgin bir fark gözlemlenmemiş olsa da, Scratch ile öğretim yapılan grupların Python Başarı Testi puanlarına göre daha yüksek performans gösterdiği ortaya çıkmıştır. Her iki yaklaşım da öğrencilerin programlama becerilerini, yaratıcılıklarını ve problem çözme yeteneklerini geliştirmiş, teknoloji ve bilgi işlemsel düşünmeye olan ilgilerini artırmıştır. Ayrıca, her iki yaklaşımda da öğrencilerin bazı zorluklar yaşadığı ve bu zorlukların öğrencilerin öğrenme sürecine etkisi belirgin bir şekilde görülmektedir. Bu sonuçlar, programlama öğretimindeki farklı yaklaşımların öğrencilerin öğrenme deneyimleri ve beceri gelişimlerinde önemli etkileri olduğunu göstermektedir.

Abstract:
This thesis study investigates the effects of frame and block-based applications in programming education using both quantitative and qualitative methods. The study's main focus is on that how these applications impact students' computational thinking abilities and algorithmic successes, the differences between groups, and how they affect programming skills in text-based environments. Additionally, the perspectives of teachers and students on the use of these applications were also examined.
This study was conducted using a convergent parallel mixed-methods design. Quantitative and qualitative data were collected simultaneously, evaluated separately, and then interpreted through comparison or correlation. This design was chosen for situations where a single data source was insufficient to measure computational thinking and algorithm skills.
In the quantitative aspect, the Solomon four-group model, one of the real experimental methods, was used. The study consisted of four groups: two experimental and two control groups. Frame-based programming activities were applied to the experimental groups, while block-based programming activities were applied to the control groups. Computational thinking self-efficacy scale and academic achievement test were applied as pre-test and post-test to one control and one experimental group, while the other two groups were applied only in the form of the post-test.
The thesis's application process was handled in five stages, the necessary tests and activities were applied at each stage. These stages which included 2 weeks before the experimental application, 8 weeks of Experimental Application (Block and Frame-Based), 2 weeks post Experimental Application, 3 weeks of Experimental Application (Text-Based), and 1 week post Experimental Application (Text-Based) for a total of 16 weeks.
According to the results of this research, there are differences between groups in algorithmic success and self-efficacy perceptions regarding computational thinking abilities among students who are taught programming with frame and block-based applications. Both of these applications are thought to contribute to algorithm success and computational thinking skills self-efficacy. However, the results have been revealed that block-based programming education with Scratch is more effective in terms of self-efficacy perceptions related to computational thinking skills and algorithm achievement test scores. It has been found that frame-based programming education has showed lower performance in developing programming projects compared to block-based programming education. It has been observed that both frame-based and block-based programming education are effective in developing students' text-based programming skills. Although no significant difference was observed between the groups, the groups taught with Scratch performed better in terms of Python Achievement Test scores. Both approaches have improved students' programming skills, creativity, problem-solving abilities, and interest in technology and computational thinking. Furthermore, students faced certain challenges in both approaches, and the impact of these challenges on their learning process is clearly observed. These results show that different approaches in programming education have important effects on students' learning experiences and skill development.