Mimarlık eğitiminde yapı ürünleri öğretimi için sarmalayıcı sanal gerçeklik sisteminin incelenmesi: Bir öğretim modeli yaklaşımı
Investigation of immersive virtual reality system for building products teaching in architectural education: An instructional model approach
Yazar: HASAN TAŞTAN
Danışman: DOÇ. DR. TOGAN TONG
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Ortamında Mimarlık Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training ; Mimarlık = Architecture
Dizin: Arayüz tasarımı = Interface design ; Bilgisayar destekli tasarım = Computer aided design ; Bilişsel mimari = Cognition architecture ; Eğitsel tasarım = Educational design ; Mimari tasarım = Architectural design ; Mimarlık eğitimi = Architectural education ; Yapı bilgisi öğretimi = Instruction of building construction ; Üç boyutlu öğretim = Three dimensional teaching

Özet:
Birçok uygulamalı alanda olduğu gibi mimarlık eğitiminde de sarmalayıcı sanal gerçeklik (SSG) sistemleri, etkili ve verimli bir öğretim aracı olarak kabul edilmektedir. Ancak SSG uygulamalarının mimarlık eğitimine olan etkisine ilişkin kapsamlı kanıtlara ulaşmak için (i) bu sistemlerin mevcut bilimsel çalışmalardaki etkilerini incelemek, (ii) bu incelemeler doğrultusunda kanıta dayalı yeni uygulamalar geliştirmek ve (iii) geliştirilen uygulamaların etkililiğini test etmek önemlidir. SSG uygulamaları mimarlık eğitimi ilişkisindeki güncel durumu ortaya koymak için bu doktora tezi, birden fazla amacı ve yöntemi benimser. Bölüm 2'de öğrenme teorileri/modelleri, ilgili tüm temel faktörler (pedagojik ve teknik faktörler) ve mevcut çalışmaların deneysel tasarımları dahil olmak üzere mimarlık, mühendislik, inşaat, işletme ve tesis yönetimi (MMİİ/TY) alanlarında SSG kullanım durumlarına ilişkin en son bulgular incelenir. SSG üzerine daha somut ve geniş kapsamlı literatür kanıtlarına ulaşmak için bu bölümde literatür incelemesi kapsamına, mimarlık eğitiminin yanı sıra inşai faaliyetleri ilgilendiren mühendislik, inşaat, işletme ve tesis yönetimi alanları dahil edilir. Sistematik literatür incelemesiyle 2013-2022 yılları arasındaki toplam 79 adet makale ve konferans bildirisi analiz edilir. Bölüm 3'te, mimari teknik çizim ve dokümanların belirli ölçütlere uygun olarak değerlendirilmesine olanak sunan dereceli puanlama anahtarının (rubrik) oluşturulması hedeflenir. Bu bölümde önerilen rubrik, Bölüm 5'te incelenen SSG-tabanlı yapı ürünleri öğretim modelinde öğrencilerin öğrenme çıktılarının nesnel biçimde değerlendirilebilmesine imkan tanımaktadır. Rubrik formunun geliştirilme sürecinde alan uzmanları görüşleri, değiştirilmiş Delphi metodu, açık uçlu sorular aracılığıyla üç turlu bir biçimde değerlendirilir. İki turun sonunda, rubrik formunun son hali sunulur. Bölüm 4'te yapı ürünleri öğretimi için oluşturulan SSG sisteminin teknik açıdan incelenmesi amaçlanır. Bu bölümde, oluşturulan SSG versiyon 1 sisteminin kullanılabilirliği ilgili alan uzmanlarıyla incelenir, ardından literatürdeki mevcut mimari detay tasarlama metotları ve yapı ürünleri sınıflandırmaları doğrultusunda yeni bir yapı ürünleri sınıflandırması sunulur ve sonrasında oluşturulan SSG versiyon 2'nin kullanılabilirlik çalışmaları yine uzmanlarla yürütülür. Her SSG versiyonu için ortaya çıkan bulgular doğrultusunda, SSG sisteminin geliştirme çalışmaları sürdürülür. Bölüm 5'te, SSG uygulamasının teknik yönlerine ek olarak pedagojik etkilerine odaklanılmaktadır. Öncelikle, dört bileşenli ve on adımlı öğretim modeline dayanan SSG-tabanlı yapı ürünleri öğretim modelinin içeriği sunulur. Ardından bu modelin verimliliği, öğrencilerin yüksek ve düşük uzamsal beceri düzeylerine göre kullanılabilirlik faktörü ve bilişsel/duyuşsal faktörler üzerinden araştırılır. Bu bölümdeki bulgulara göre, yüksek ve düşük uzamsal becerili öğrenciler arasında öğrenme çıktıları açısından anlamlı bir farklılık vardır. Ancak kullanılabilirlik, bilişsel yükler (dışsal, içsel ve etkili bilişsel yük) ve duyuşsal faktörler açısından (içsel motivasyon ve öz-yeterlik ön-test son-test puan farkları ile algılanan keyif) anlamlı bir farklılık yoktur.

Abstract:
As in many applied fields, immersive virtual reality (IVR) systems are recognized as an effective and efficient instructional tool in architectural education. However, to obtain comprehensive evidence regarding the impact of IVR applications on architectural education, it is important to (i) examine the effects of these systems in existing scientific studies, (ii) develop evidence-based new applications based on these examinations, and (iii) test the effectiveness of the developed applications. This doctoral thesis adopts multiple objectives and methods to present the current state of IVR applications in relation to architectural education. Chapter 2 reviews the latest findings on the use cases of IVR in the fields of architecture, engineering, construction, operation and facilities management, including learning theories/models, all relevant key factors (pedagogical and technical factors) and experimental designs of existing studies. In order to reach a more concrete and wide-ranging literature evidence on IVR, the literature review in this section includes engineering, construction, operation and facility management fields as well as architectural education that are relevant to construction activities. A systematic literature review is conducted, examining a total of 79 articles and conference papers between 2013 and 2022. In Chapter 3, the aim is to create a rubric that allows the evaluation of architectural technical drawings and documents according to specific criteria. The proposed rubric enables the objective assessment of students' learning outcomes in the IVR-based instructional model on building products discussed in Chapter 5. During the development process of the rubric form, expert opinions are evaluated through a three-round modified Delphi method using open-ended questions. At the end of the two rounds, the final version of the rubric form is presented. Chapter 4 aims to examine the technical aspects of the IVR system developed for building products teaching. In this chapter, the usability of the developed IVR version 1 system is analyzed with relevant domain experts. Then, a new building products classification is presented based on the existing architectural detail design methods and building product classifications in the literature. Subsequently, the usability of the developed IVR version 2 is evaluated with domain experts. In line with the findings of each IVR version, the IVR system is developed further. In Chapter 5, in addition to the technical aspects of the IVR application, the focus is on its pedagogical effects. Firstly, the content of the IVR-based instructional model for building products based on a four-component and ten-step instructional model is presented. Then, the efficiency of this model is investigated through the usability factor and cognitive/affective factors in terms of students' high and low spatial ability levels. According to the findings in this chapter, there is a significant difference between high and low spatial ability students in terms of learning outcomes. However, there is no significant difference in terms of usability, cognitive loads (extraneous, intrinsic, and germane cognitive loads), and affective factors (intrinsic motivation and perceived enjoyment with pre-test and post-test score differences, and perceived self-efficacy).