Geometri öğrenme alanında matematiksel modelleme etkinliklerinin tasarımı ve uygulanabilirliğinin incelenmesi
Investigation on design and applicability of mathematical modeling activities in geometry learning domain
Yazar: MUHAMMET ŞAHAL
Danışman: PROF. DR. AHMET ŞÜKRÜ ÖZDEMİR
Marmara Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / İlköğretim Ana Bilim Dalı / İlköğretim Matematik Öğretmenliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Aday öğretmenler = Candidate teachers ; Geometri = Geometry ; Geometri öğrenme = Geometry learning ; Matematik = Mathematics ; Matematik eğitimi = Mathematics education ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Öğretim yöntemleri = Teaching methods ; Öğretmenler = Teachers

Özet:
Matematik eğitiminde matematiksel modelleme öğretmen adayları başta olmak üzere öğretmenler ve öğrenciler için büyük önem taşımaktadır. Gerçek dünya ile matematiksel dünyayı ilişkilendirmede öne çıkan araştırma alanlarından biri olan matematiksel modellemenin okul matematiği ile bütünleştirilmesi gerekmektedir. Durum temelli ve bağlamsal olarak gerçekleştirilmesi gerektiği literatürde savunulan geometri öğretimi matematiksel modelleme etkinlikleriyle zenginleştirilebilir. Bu çalışmada ilköğretim matematik öğretmeni adaylarından ortaokul öğrencilerine uzanan bir süreçte matematiksel modelleme etkinlikleriyle uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Araştırmanın ilk bölümünde ilköğretim matematik öğretmeni adaylarıyla matematiksel modelleme etkinlikleri yürütülmüş ve katılımcılar geometri öğrenme alanında matematiksel modelleme etkinlikleri tasarlamışlardır. Araştırmanın ikinci bölümünde ise tasarlanan matematiksel modelleme ekinlikleri kullanılarak ortaokul öğrencileriyle uygulama gerçekleştirilmiştir.
Çalışmanın öğretmen adaylarıyla yürütülen bölümünde nitel araştırma yöntemlerinden eylem araştırması modeli benimsenmiştir. Bu kapsamda iki eylem planı tasarlanmıştır. Birinci eylem planı dâhilinde gerçekleştirilen teorik ve uygulamalı eğitimden sonra ikinci eylem planında değişiklikler yapılarak asıl uygulama gerçekleştirilmiştir. On üç hafta süren araştırmanın ilk kısmına on dokuzu pilot, yirmi biri asıl uygulamada olmak üzere kırk ilköğretim matematik öğretmeni adayı katılmıştır. Eylem araştırmasından elde edilen sonuçlardan hareketle araştırmanın ortaokul öğrencileriyle yürütülen bölümünde nitel araştırma yöntemlerinden durum çalışması modeli benimsenmiştir. Dört hafta süren çalışmanın ortaokul öğrencileriyle yürütülen kısmına on bir ortaokul öğrencisi katılmıştır. Çalışmada bütün katılımcıların çözüm defterleri, çözüm izleme şablonları, açık uçlu anketler, problem değerlendirme rubriği, ses ve görüntü kayıtları veri toplama aracı olarak kullanılmıştır. Elde edilen veriler içerik analizi yöntemiyle çözümlenerek modelleme döngüsüne aktarılmıştır.
Matematiksel modelleme problemlerinin çözüm süreçlerinden elde edilen sonuçlara göre öğretmen adaylarının ve ortaokul öğrencilerinin modelleme döngüsünde yer alan matematiksel model oluşturma ve gerçek sonuçlara yorumlama aşamalarında güçlük yaşadıkları tespit edilmiştir. Katılımcıların çözüm sürecini kontrol etme yoluyla doğrulama yaptıkları ancak; problem durumuna alternatif çözümler önermedikleri görülmüştür. Modelleme etkinliklerinin tasarım ilkelerine uygunluğu incelendiğinde öğretmen adaylarının, dinamik bir yapıya sahip olmasından dolayı, gerçeklik ilkesini karşılamada zorlandıkları tespit edilmiştir. Uygulanan eğitim planının öğretmen adaylarının matematiksel modellemeye dair kavramsal bilgilerini geliştirmelerine, matematiksel modelleme süreç becerilerini deneyimlemelerine fırsat sağladığı ve model oluşturma etkinliklerinin tasarım süreçlerine katkıda bulunduğu sonucuna ulaşılmıştır. Çalışmada geometri öğrenme alanında tasarlanan matematiksel modelleme etkinliklerinin ortaokul öğrencilerinin modelleme döngüsünde yer alan modelleme becerilerini sergilemelerine ve matematiğe karşı bakış açılarını olumlu yönde değiştirmelerine olanak sunduğu ortaya çıkmıştır. 
Araştırmanın matematiksel modelleme etkinliklerinin yürütülmesi, değerlendirilmesi ve tasarımına ilişkin çalışmalara ışık tutması bakımından literatüre katkıda bulunması beklenmektedir. Çalışmanın literatüre farklı geometri öğrenme alanıyla ilişkili modelleme etkinliklerini kazandırmasının yanında, öğrenme alanlarına yönelik bir sınıflandırma çeşidine de kapı aralayacağı öne sürülebilir. Bunun için farklı öğrenme alanlarına hitap eden modelleme etkinliklerinin yeterliklerin gelişimine nasıl katkı sağladığı, modelleme döngüsündeki hareketleri nasıl etkilediği, hangi aşamaları kolaylaştırdığını araştıran kuramsal ve uygulamalı çalışmaların yapılması önerilebilir.

Anahtar Sözcükler: Matematiksel modelleme, model oluşturma etkinlikleri, modelleme döngüsü, geometri öğrenme alanında modelleme, eylem araştırması

Abstract:
In mathematics education, mathematical modeling has one of the great importance for teachers and students, especially for pre-service teachers. Mathematical modeling, which is one of the prominent research areas in associating the real world with the mathematical world, needs to be integrated with the mathematics curriculum in schools. Geometry teaching, which is advocated in the literature to be situation-based and contextual, can be enriched with mathematical modeling activities. In this study, applications were carried out with mathematical modeling activities in a process ranging from pre-service secondary school mathematics teachers to middle school students. In the first part of the study, mathematical modeling activities were carried out with pre-service secondary mathematics teachers, and the participants designed mathematical modeling activities in the domain of learning geometry. In the second part of the study, the activities designed by the pre-service secondary mathematics teachers were implemented with the middle school students. 
Action research was used in the first part of the study, in which pre-service secondary mathematics teachers were participants. In this context, two action plans were designed. After the theoretical and practical training was carried out within the first action plan, the actual implementation was carried out by making changes in the second action plan. Forty pre-service secondary mathematics teachers participated in the first part of the research, which lasted for thirteen weeks, nineteen of which were in the pilot study and twenty-one were in the main study. Based on the results of the action research, the case study model, which is one of the qualitative research methods, was adopted for the next part of the research that was conducted with middle school students. Eleven middle school students participated in this part of the study, which lasted four weeks. In the study, all participants' problem solution notebooks, problem solution tracking templates, open-ended questionnaires, problem evaluation rubrics, audio, and video recordings were used as data collection tools. The data were analyzed by the content analysis method and transferred to the modeling cycle.
According to the results gathered from the solution processes of mathematical modeling problems, it was determined that pre-service secondary mathematics teachers and middle school students had difficulties in the stages of creating a mathematical model and interpreting the real results in the modeling cycle. It was reached that the participants validated the solution process by checking, but did not suggest alternative solutions to the problem situation. When the compatibility of modeling activities with the design principles was examined, it was determined that the pre-service secondary mathematics teachers had difficulties in meeting the reality principle due to its dynamic structure. It was also reached that the applied plan provided opportunities for the pre-service secondary mathematics teachers to develop their conceptual knowledge about mathematical modeling, experience the mathematical modeling process, and for design processes related to model eliciting activities. In the study, it was revealed that mathematical modeling activities designed in the domain of learning geometry allow middle school students to exhibit their modeling skills in the modeling cycle and to change their perspectives towards mathematics in a positive way.
It is expected that the research will contribute to the literature in terms of conducting, evaluating, and designing mathematical modeling activities. It can also be stated that the study will not only bring different modeling activities related to geometry learning domains but also will bring a new perspective related to classification types for learning domains to the literature. For this, it can be suggested that further studies should be conducted to investigate how modeling activities that address different learning areas contribute to the development of competencies, how they affect the movements in the modeling cycle, and which stages they facilitate.

Key words: Mathematical modeling, model eliciting activities, modeling cycle, modeling in geometry learning, action research