Bilgisayarsız bilgisayar bilimi etkinliklerinin programlama kavramları oluşumundaki etkisi
The effect of Cs unplugged activities on the formation of programing concepts
Yazar: ÖZGE BAKICI
Danışman: DOÇ. DR. POLAT ŞENDURUR
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Bilgisayar programlama = Computer programming ; Bilgisayarsız bilgisayar bilimi = Computer science unplugged ; Programlama öğretimi = Programming instruction

Özet:
Erken yaşta verilen programlama eğitimde karşılaşılan temel sorunlardan biri programlamanın içermiş olduğu soyut kavramların öğretilmesi sürecinde yaşanan zorluklardır. Bu eğitimler sırasında yaşanılan zorluklar ve programlamanın öğrenciler tarafından karmaşık bulunması nedeniyle ilgi düşüklüğü, güdülenme problemleri gibi durumlarla karşılaşılmaktadır. Bu durum eğitim sonunda verilmek istenen kazanım ve çıktıların olumsuz etkilenmesine sebep olabilmektedir. Buradan hareketle araştırmanın amacı bilgisayarsız bilgisayar bilimi etkinliklerinin programlama kavramları oluşumundaki etkisinin incelenmesidir. Bilgisayarsız bilgisayar bilimi etkinlikleri yapısı, içeriği ve pedagojik yaklaşımı açısından diğer programlama yöntemlerine göre bazı farklılıklar içermektedir. Dolayısıyla kavram oluşumunda bu durumun etkili olabileceği düşünüldüğünden bu araştırmada bilgisayarsız bilgisayar bilimi etkinliklerinin kavram oluşumları üzerinde ne gibi etkileri olacağının ortaya çıkarılmasının önemli olduğu düşünülmüştür. Araştırma nitel araştırma yöntemlerinden durum (örnek olay) çalışması üzerinde desenlenmiştir. Durum çalışması doğası gereği çoklu veri toplama gerektirir. Çalışmada nicel ve nitel veriler toplanarak durum farklı açılardan incelenmeye çalışılmıştır. Araştırma 2020-2021 eğitim öğretim yılında 5. ve 6. sınıfta öğrenim görmekte olan 168 öğrenci ile 6 haftayı kapsayan süreçte yürütülmüştür. Derslerde kullanılan örnek etkinlikler bilgisayarsız bilgisayar bilimine uygun olarak seçilmiştir. Çalışma süresince öğrencilerden algoritma, sabit-değişken, döngü, mantıksal ve matematiksel operatörler ve karar yapıları ile ilgili günlük hayattan örnekler verebilecekleri çalışmalar istenmiştir. Her bir etkinlik sonunda öğrencilerden belirli görevleri yerine getirmeleri ve bu görevleri okul saatlerinin dışında tamamlamaları beklenmiştir. Tamamlanan görevler alan uzmanlarının kontrolü eşliğinde standart rubrikler kullanılarak puanlanmış ve çalışmada kullanılan nicel veriler elde edilmiştir. Ayrıca çalışma sonunda öğrencilerin etkinliklerde üzerinde durulan kavramları tanımlamaları ve örneklendirmeleri istenmiştir. Bu veriler de içerik analizi yöntemi ile incelenmiş ve çalışmanın nitel bölümünü oluşturmuştur. Ayrıca eğitim sürecinde öğrencilerin derse katılım düzeyleri 5 hafta boyunca incelenmiştir. Öğrencilerin derse katılım durumları ile ödev gönderme davranışları arasındaki ilişki de karşılaştırılmıştır.
Elde edilen tüm bulgular ışığında öğrencilerin ders içi davranışları, derse katılım düzeyleri, ders dışı ilgileri, programlama becerileri ve programlamaya dair sahip oldukları kavramsal yapılar arasında bazı ilişkiler tespit edilmiştir. Öğrencilerin derse devam durumlarının ve katıldıkları ders içerisindeki aktif olma seviyelerinin ilgili dersin devamında beklenen ödev gönderme davranışı ile ilişkili olduğu görülmüştür. Ödev gönderen ve derse aktif katılım gösteren öğrencilerin programlama kavramlarını tanımlamada daha başarılı oldukları anlaşılmıştır. Ayrıca algoritma konusunda öğrencilerin diğer kavramlara göre daha fazla tanım üretebildikleri tespit
iv
edilmiştir. Ancak bu tanımların içerisinde ve verilen örneklerde algoritma tanımının temel bileşenlerinden biri olan "sonsuz sayıda problemi çözebilme" bileşeni genel olarak yer almamıştır.
Algoritma kavramında olduğu gibi, çalışma kapsamında değerlendirilen diğer kavramlarda da benzer durumlarla karşılaşılmıştır. Her bir programlama kavramının ders kitapları ve ilgili kaynaklardan elde edilen tanımları bileşenlerine ayrılmıştır. Ardından bu bileşenler öğrenci tanımları içeresinde aranmıştır. İnceleme soncunda tanım bileşenlerinin birçoğunun öğrencilerin tanımlarında yer almadığı anlaşılmıştır. Bu durum ilgili kavrama yönelik gerçekleştirilen etkinliklerdeki öğrenci başarısını da olumsuz yönde etkilemiştir. Doğru kavram yapılandırması sağlayamayan ve sürece bazı kavramsal yanılgılar ile devam eden öğrencilerin etkinliklerde daha başarısız olduğu görülmüştür. Buna ek olarak öğrencilerin birçoğunun etkinliği tamamlama davranışı içerisine girdiği de ayrıca tespit edilmiştir. Çalışmada elde edilen tüm bulguların ışığında öne çıkan durumlardan biri programlamaya yönelik kavram yanılgılarının azaltılması ve bilgisayar bilimlerine dair temel yapının oyun ve benzeri etkinliklerle öğrenene aktarılmasını amaçlayan bilgisayarsız bilgisayar bilimi etkinliklerinin bazı eksik yönleri olabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Pandemi koşulları nedeniyle uzaktan gerçekleştirilen bilgisayarsız bilgisayar bilimi etkinliklerinin kavram oluşumunda gözlemlenen eksikliklerin nedenlerinden biri olabilir. Ancak hem literatürde yer alan hem de çeşitli kanallar aracılığıyla bilişim öğretmenleri ve ilgili diğer branş öğretmenlerinin kullanımına sunulan bilgisayarsız bilgisayar bilimi etkinliklerinin kavram oluşumundaki etkisi gözden geçirilmelidir. Ayrıca bu etkinlikleri kullanacak eğitmenlerin etkinlikleri doğrudan kullanmak yerine öğrenci ve öğrenme ortamının ayırıcı özelliklerine göre tekrar gözden geçirerek düzenlemesi önerilmektedir.

Abstract:
One of the main problems encountered in programming education given at an early age is the difficulties experienced in the process of teaching the abstract concepts of programming. Due to the difficulties experienced during these trainings and the complexity of the programming by the students, situations such as low interest and motivation problems are encountered. These circumstances may cause negative effects on the gains and outputs expected the training. From this point of view, the aim of the research is to examine the effect of non-computer computer science activities on the formation of programming concepts. The research was designed as a case study (case study), one of the qualitative research methods. The case study inherently requires multiple data collection. In the study, quantitative and qualitative data were collected and the case was tried to be examined from different perspectives. The research was carried out in a period of 6 weeks with 168 students studying in the 5th and 6th grades in the 2020-2021 academic year. The sample activities used were selected in accordance with CS-Unplugged. During the study, students were asked to work on algorithms, constantsvariables, loops, logical and mathematical operators, and decision structures, in which they could give examples from daily life. At the end of each activity, students were expected to fulfill certain tasks and complete these tasks outside of school hours. Completed tasks were scored using standard rubrics under the control of field experts and the quantitative data used in the study were obtained by this way. In addition, the students were asked to define and exemplify the concepts emphasized in the activities. These data were also examined with content analysis methods and it formed the qualitative part of the study. In addition, the level of participation levels of the students during the education process was examined for 5 weeks. The relationship between students' attention to the course and their homework submission behavior was also compared.
In the light of all the findings obtained, some relationships were determined between the students' in-class behaviors, their level of participation in the course, their extracurricular interests, their programming skills and their conceptual structures about programming. It has been observed that the students' motivation to the course and their level of activity in the course they attended are related to the homework submission behavior in the continuation of the that course. It has been understood that students who send homework and actively participate in the course are more successful in defining programming concepts. In addition, it was determined that students were able to produce more definitions on algorithms than other concepts. However, in these definitions and in the examples given, one of the basic components of the algorithm definition, "the ability to solve an infinite number of problems", is not included in general.
vi
As in the concept of algorithm, similar situations were encountered in other concepts evaluated within the scope of the study. The definitions of each programming concept obtained from textbooks and related resources are divided into its sub-components. Then, these components were searched within the student definitions. As a result of the examination, it was understood that many of the definition components were not included in the definitions of the students. This situation also negatively affected the student achievement in the activities carried out for the related concept. It was observed that students who could not provide correct concept construction and continued the process with some misconceptions were less successful in the activities. In addition, it has also been determined that most of those students were in the behavior of not completing the activity. In the light of all the findings obtained in the study, it was concluded that there may be some shortcomings of CS Unplugged activities, although these type pf activities mainly aim to reduction of misconceptions about programming and transferring the basic structure of computer science to the learner with game like activities. Pandemic conditions may be one of the reasons for the observed shortcomings in concept formation of CS Unplugged activities. However, the effect of CS Unplugged activities, which are available on different channels for teachers, should be carefully examined for prevention for possible misconceptions. In addition, it is recommended that the instructors who will use these activities should review and organize these activities according to the distinctive features of the student and the learning environment, instead of using the activities directly.