Kimya eğitiminde atom ve molekül yapılarının öğretiminde üç boyutlu tasarım uygulamaları
Three-dimensional design applications in teaching atom and molecular structures in chemistry education
Yazar: NAZAN TOPÇUOĞLU
Danışman: PROF. DR. ZEKERİYA YERLİKAYA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ÜNAL
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Fen Bilgisi Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Atomlar = Atoms ; Kimya eğitimi = Chemistry education ; Moleküler yapı = Molecular structure ; Öğretim yöntemleri = Teaching methods ; Üç boyutlu görünümler = Three dimensional views ; Üç boyutlu tasarım = Three dimensional design ; Üç boyutlu öğretim = Three dimensional teaching

Özet:
Hızla gelişen ve değişen teknoloji hayatımızın hemen hemen her alanını etkilemektedir. Bu gelişmelerden ve değişimlerden oldukça fazla etkilenen alanların başında ise eğitim gelmektedir. Özellikle üç boyutlu (3D) tasarım ve baskı teknolojisi başta olmak üzere pek çok yeni uygulamanın eğitim alanında kullanımı her geçen gün artmaktadır. Bu durumdan hareketle, araştırmanın amacını kimya dersi kapsamında işlenen ''Atom ve Periyodik Sistem'' ile ''Kimyasal Türler Arası Etkileşimler'' ünitelerine yönelik 3D tasarım uygulamalarının kullanılacağı öğrenme ortamının tasarlanması ve uygulanması oluşturmaktadır.
Araştırmada nicel ve nitel araştırma desenlerinin bir arada kullanıldığı karma araştırma deseni kullanılmıştır. Araştırma Kastamonu Anadolu İmam Hatip Lisesi 9.sınıfta öğrenim gören 63 öğrenci ile yürütülmüştür. Hazırlanan teknoloji öğretim programı çerçevesinde ve uzaktan eğitim yoluyla, deney grubu öğrencilerine yönelik hazırlanan bir eğitim programı uygulanmış, program sonunda araştırmacı ve öğrenciler tarafından konu ile ilgili birçok 3D tasarım uygulamaları gerçekleştirilmiş ve tasarlanan atom ve molekül modellerin çıktıları 3D yazıcı ile basılmıştır. Araştırma verileri Kimya Başarı Testi, Teknoloji Öğrenimine Karşı Motivasyon ve Öz Düzenleme Ölçeği ve odak grup görüşmeleri aracılığıyla toplanmıştır. Hazırlanan başarı testi ve ölçek öğrencilere, deney öncesi ve sonrası "ön test– son test" olarak uygulanmış ve başarı testi son test olarak uygulandıktan on hafta sonra kalıcılık testi olarak tekrar uygulanmıştır. Elde edilen nicel veriler SPSS istatistik paket programı kullanılarak analiz edilmiştir. Odak grup görüşmeleri ile öğrencilerin uygulamaya yönelik görüşleri alınmış ve elde edilen nitel veriler içerik analizi yöntemiyle analiz edilmiştir.
Verilerin analizi sonucunda her iki grupta da 3D materyal destekli işlenen kimya derslerinin öğrencilerin başarısını arttırdığı, uzaktan eğitim sürecine yönelik öğrencilerin negatif bakış açıları olmasına rağmen deney grubu öğrencilerinin yapılan 3D tasarım uygulamaları sayesinde teknolojiye olan tutumlarının değişmediği görülmüştür. Ayrıca yapılan odak grup görüşmeleri sonucunda deney grubu öğrencileri uygulamadan memnun kaldıklarını, tasarım yapmayı öğrendiklerini ve birçok 3D materyal tasarladıklarını ifade etmişlerdir.
Bu çalışma 3D tasarım uygulamalarının kullanıldığı teknoloji destekli bir öğrenme ortamının eğitime ne şekilde uyarlanabileceği konusunda uygulayıcılara örnek olması bakımından da önem taşımaktadır. Ayrıca, araştırma sonuçlarından hareketle bu tür teknoloji destekli eğitim-öğretim materyal ve etkinliklerinin kimya eğitimi ve eğitimin diğer alanlarına vereceği katkılar tartışılmış ve çeşitli öneriler sunulmuştur.

Abstract:
Rapidly developing and changing technology affects almost every aspect of our lives. Education is one of the most affected areas by these developments and changes. The use of many new applications in the field of education, especially three-dimensional (3D) design and printing technology, is increasing day by day. Based on this situation, the aim of the research is to design and implement the learning environment in which 3D design applications for the units "Atomic and Periodic System" and "Interactions Between Chemical Species" will be used within the scope of chemistry course.
Mixed research design, in which quantitative and qualitative research designs are used together, was used in the research. The research was carried out with 63 9th grade students of Kastamonu Anatolian Imam Hatip High School. Within the framework of the prepared technology curriculum and through distance education, a training program prepared for the Experimental group students was implemented, at the end of the program, many 3D design applications were carried out by the researchers and students, and the outputs of the designed atom and molecule models were printed with a 3D printer. Research data were collected through Chemistry Achievement Test, Technology Learning vs. Motivation and Self-Regulation Scale, and focus group interviews. The prepared achievement test and the scale were applied to the students before and after the experiment as a "pretest-posttest" and it was applied again as a retention test ten weeks after the achievement test was applied as a posttest. The quantitative data obtained were analyzed using the SPSS statistical package program. Through focus group interviews, students' views on practice were taken and the qualitative data obtained were analyzed by content analysis method.
As a result of the analysis of the data, it was seen that the chemistry lessons taught with 3D material support in both groups increased the success of the students, and although the students had negative perspectives on the distance education process, the attitudes of the experimental group students to technology did not change thanks to the 3D design applications. In addition, as a result of the focus group interviews, the experimental group students stated that they were satisfied with the application, they learned how to design and they designed many 3D materials.
This study is also important in terms of setting an example for practitioners on how a technology-supported learning environment using 3D design aplications can be adapted to education. In addition, based on the results of the research, the contributions of such technology-supported educational materials and activities to chemistry education and other fields of education were discussed and various suggestions were presented.