Soyutlama, örüntü tanımlama ve algoritma tasarımı becerilerinin ortaokul matematik dersi öğretim programı, öğretmen ve öğrenci bağlamında incelenmesi
Examination of abstraction, pattern recognition and algorithm design skills in the context of secondary school mathematics curriculum, teacher and student
Yazar: NURDAN KARSLI
Danışman: PROF. DR. ŞEREF MİRASYEDİOĞLU
Başkent Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / İlköğretim Matematik Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training ; Matematik = Mathematics
Dizin: Algoritmik tasarım = Algorithmic design ; Bilgi işlemsel düşünme = Computational thinking ; Matematik dersi = Mathematics lesson ; Matematik eğitimi = Mathematics education ; Matematik öğretimi = Mathematics teaching ; Ortaokul öğrencileri = Secondary school students ; Ortaokullar = Secondary schools ; Soyutlama = Abstraction ; Örüntü tanıma = Pattern recognition ; Öğretim programları = Teaching curriculums

Özet:
Bilgi işlemsel düşünme becerisinin alt boyutları olan soyutlama, örüntü tanımlama ve algoritma tasarımı becerisi matematik eğitiminde etkin rol almaktadır. Matematiğin bir soyutlama bilimi olması ve matematik kavramının büyük çoğunluğunun soyutlama sonucu elde edilmesi de, matematik eğitiminde soyutlamayı içeren bilgi oluşturma sürecini anlamayı ayrıca önemli kılmaktadır. Örüntü tanıma ve örüntü tanımlama becerisine sahip öğrenciler matematiksel kavramlar arasındaki ilişkiyi kolaylıkla anlayıp kavrayabilirler. Karşılaşılan problemleri analiz ederek çözüme yönelik adımları sade bir şekilde ifade etmek yani problemin çözümü için algoritma tasarımı yapmak çözüme kısa ve etkili bir yoldan ulaşmayı sağlamaktadır. Bu çalışmada soyutlama, örüntü tanımlama ve algoritma tasarımı becerilerini matematik dersi öğretim programı kazanımlarında incelemek, 7. sınıf öğrencilerinin bu üç beceri boyutunda farkındalıklarını belirlemek ve matematik öğretmenlerinin bilgi işlemsel düşünme becerisine yönelik farkındalıklarını ortaya çıkarmak amaçlanmaktadır. Bu araştırma nitel araştırma yöntemi olan çoklu durum çalışması ile yürütülmüştür. Araştırmada öğretim programı kazanımlarına yönelik belge inceleme formu, öğrencilerin soyutlama-örüntü tanımlama ve algoritma tasarımı becerilerine yönelik beceri testi, araştırmacı tarafından hazırlanan ders içi etkinlikler, öğrenci görüşme formu ve öğretmen görüşme formu veri toplama araçları olarak kullanılmıştır. Geliştirilen etkinlikler için 20 kişilik bir sınıf ile pilot uygulama yapılmıştır. Etkinlikler uzman görüşü ve pilot uygulama sonucunda son haline getirilmiştir. 20 kişilik bir sınıf ile esas uygulama yapılarak etkinlik cevap kağıtları, sınıf içindeki video kayıtları ve görüşme ses kayıtları analiz edilmiştir. Etkinlik cevap kağıtları araştırmacı tarafından hazırlanan rubrik ile puanlandırılmıştır. Öğretim programına yönelik belge inceleme formu ve öğretmenlerin farkındalıklarını belirlemek için yedi matematik öğretmenine uygulanan görüşme formu analiz edilmiştir. Sınıf seviyelerine göre soyutlama,
örüntü tanımlama ve algoritma tasarımı becerisinin incelenmesi sonucunda her sınıf seviyesi kazanımlarına üç alt becerinin denk geldiği görülmektedir. Soyutlama becerisi tüm sınıf seviyelerinde en fazla ortaya çıkarken örüntü tanımlama becerisi her sınıf seviyesinde en az şekilde ortaya çıkmaktadır. Yedinci sınıf öğrencilerinin soyutlama becerisi için etkinlik cevap kağıtlarında %55'inin sınıf ortalaması üzerinde beceri sergilediği görülürken %45'inin ortalamanın altında beceri sergilediği görülmektedir. Öğrencilerin örüntü tanımlama becerisinde %50'sinin sınıf ortalaması üzerinde beceri sergilediği görülürken %50'sinin sınıf ortalaması altında beceri sergilediği görülmektedir. Algoritma tasarımı becerisinde ise öğrencilerin %45'i sınıf ortalaması üzerinde beceri sergilerken %55'i sınıf ortalaması altında beceri sergilemektedir. Matematik öğretmenlerinin bilgi işlemsel düşünmeyi bir problem çözme becerisi olarak tanımladıkları ve geliştirebilmek için ders içeriği, öğretim programı, öğretmen, ders kitapları, sınıf ortamı ve yaş grubu için önerilerde bulunduğu görülmektedir.

Abstract:
The sub-dimensions of computational thinking skills such as abstraction, pattern recognition and algorithm design skills play an active role in mathematics education. The fact that mathematics is a science of abstraction and the majority of the concept of mathematics is the result of abstraction also makes it important to understand the knowledge creation process that includes abstraction in mathematics education. Students with pattern recognition and pattern recognition skills can easily understand and comprehend the relationship between mathematical concepts. Analyzing the encountered problems and expressing the steps for the solution in a simple way, in other words, designing an algorithm for the solution of the problem provides a short and effective way to reach the solution. This study aims to observe abstraction, pattern recognition and algorithm design skills in mathematics curricula acquisitions, to determine the awareness of 7th grade students in these three skill dimensions and to find out the awareness of mathematics teachers towards computational thinking skills. This research is conducted with a case study which is a qualitative research method. Document review form regarding the curriculum acquisitions, skills test regarding the students' abstraction-pattern recognition and algorithm design skills, in-class activities prepared by the researcher, student interview form and teacher interview form were used as data collection tools in this study. A pilot study was conducted with a class of 20 students for enhanced activities. The activities were finalized in the wake of an expert opinion and pilot scheme. By making the main practice with a class of 20 students, activity answer papers, in-class video recordings and interview audio recordings were analyzed. Activity papers were scored with a rubric prepared by the researcher. The document review form regarding the curriculum and the interview form applied to seven mathematics teachers to determine teachers' awareness were analyzed. As a result of the observation of abstraction according to grade levels, pattern recognition and algorithm design skills, it is seen that that three sub-skills correspond to each grade level acquisitions. While abstraction skill is the most common, pattern recognition skills are the least at every grade level. While it is seen that 55% of 7th grade students showed skills above the class average in activity papers for abstraction skills, 45% of them appears to have below-average skills. When it came to pattern recognition, 50% of the students exhibited skills above the class average, while the class average of 50% appears to have low-set skills. In algorithm design skills, 45% of the students demonstrate skills above the class average, while 55% perform below the class average. It is observed that mathematics teachers identify computational thinking as a problem-solving skill and to enhance that they make suggestions on course content, curriculum, teacher, textbooks, classroom environment and age group.