Orta öğretim öğrencilerinin fizik eğitiminde kullanmak amacıyla sanal gerçeklik ortamında kuvvet geribeslemeli haptik uygulamalar 
geliştirilmesi
Force feedback haptic applications development in virtual reality (VR) environment for high school students' usage in physics education
Yazar: TURHAN CİVELEK
Danışman: DOÇ. DR. ERDEM UÇAR
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Bilgisayar destekli öğretim = Computer assisted instruction ; Fizik öğretimi = Physics teaching ; Grafik modelleme = Graphic modelling ; Sanal Gerçeklik Modelleme Dili = Virtual Reality Modelling Language ; Yazılım geliştirme = Software development ; İnsan-çevre etkileşimi = Human-environment interaction

Özet:
Bu tez çalışmasında, bilgisayar mühendisliği alanında yaygın kullanım alanı bulmaya başlayan sanal gerçeklik (virtual reality) ortamlarında duyusal tepki oluşturan haptik uygulamalar tasarlandı. Uygulamalar için çeşitli algoritma adımları belirlendi. Algoritma adımlarına göre ilgili yazılım ve donanım araçlarını içeren sanal gerçeklik ortamında fizik eğitimine yönelik kuvvet geribeslemeli (force feedback) haptik uygulamalar geliştirildi. Yazılım mühendisliğini içeren uygulama geliştirme sürecinde algoritma adımları ve matematiksel özellikler kodlandı. İnsan-makine etkileşimini sağlayan çevresel birimlerin ortama katılımı sağlandı. 
Gezegenler arası kütle çekimi konusu, planlanan algoritma adımlarına göre visual studio 2010 C++ yazılım platformu üzerinde OpenGL tabanlı OpenHaptics kütüphaneleri kullanılarak tasarlandı. Uygulama, gezegenlerin büyüklükleri, yörüngeleri, yörünge hızları, kendi etrafındaki dönme hızları ve çekimi kuvvetini hesaplayacak şekilde kodlandı. Kodlama sonucunda oluşturulan yazılım araçları, bilgisayar, görüntü birimleri ve haptik cihaz birbirlerine katılımları sağlanarak yazılım ve donanım mühendisliği araçlarını içeren sanal gerçeklik laboratuvarı kuruldu.  
Çalışmada, 106 öğrenciye tasarlanan sanal gerçeklik laboratuvarında, 109 öğrenciye geleneksel yöntemlerle sınıfta 15 gün boyunca aynı fizik konuları anlatıldı. Ders anlatımları sonunda gruplara ayrı ayrı 38 sorudan oluşan iki anket uygulandı ve 8 soruluk sınav yapıldı. Anket verilerinin ve sınav sonuçlarının istatistiksel çözümlemesi yapıldı. Verilerin istatistiksel analizinde sonucunda, sanal gerçeklik ortamında kuvvet geri beslemeli haptik uygulamalı ders anlatımı, geleneksel ders anlatımına göre daha verimli olduğu belirlendi.

Abstract:
In this study, the researcher desiged haptic applications for emotional response in a virtual reality environment which is becoming widely applied in computer engineering. Various blocks of algorithms are identified for the applications. According to these algorithms blocks, force feedback haptic applications for physics education by using some virtual reality software and hardware tools are designed. At the time of the application development process of software engineering, algorithm blocks and mathematical properties are coded before the peripheral units are integrated.
The subject of planetary gravitational attraction is designed by using OpenGL based OpenHaptics libraries on Visual Studio 2010 C++ , according to the planned algorith blocks.  The coding process allowed the end-user to calculate, manipulate the masses, orbital speed, rotation period and gravitational force of the planets. At the end of the coding process,  the software tools,  computer,  monitors and haptic tools are integrated to build a virtual reality laboratory which includes various software and hardware engineering tools. 
Two-group posttest-only randomised experimental design was used in this study. 106 students received designated physics subjects in the mentioned virtual reality laboratory while 109 students received the same subject in conventional  ways in a classroom. The course took 15 days after which the students in both groups received a questioneer of 38 questions and an exam of 8 questions. Data from both  sourses are analysed and results show that teaching physics by using the force feedback haptic applications is better than conventional methods in virtual reality environment.