Gömülü sistem uygulamalarının akıllı cihaz geliştirme performansına, üst bilişsel farkındalığa ve akademik başarıya etkisi
The effect of embedded system applications on intelligent device development performance, metacognitive awareness and academic achievement
Yazar: ESRA PARLAK
Danışman: DOÇ. DR. AYFER ALPER
Ankara Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Eğitim Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Akademik başarı = Academic achievement ; Akıllı malzemeler = Intelligent materials ; Bilişim teknolojileri ve yazılım dersi = Information technology and software course ; Bilişüstü farkındalık = Matacognitive awereness ; Giyilebilir teknoloji = Wearable technology ; Gömülü sistemler = Embedded systems ; Ortaokul öğrencileri = Secondary school students ; Ortaokullar = Secondary schools ; STEAM eğitimi = STEAM education ; Ürün geliştirme = Product development

Özet:
Bu araştırmada, öğrencilerin bilişim teknolojileri ve yazılım dersinde gömülü sistem uygulamalarında edindikleri deneyimlerin, akıllı cihaz geliştirme performansları, akademik başarıları ile üstbilişsel farkındalık düzeyleri üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmak amaçlanmıştır. 
Araştırma nicel ve nitel araştırma yöntemlerinin birlikte ele alındığı karma araştırma yöntemlerinden iç içe karma desen kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada üstbilişsel farkındalık ve akademik başarı bağımlı değişkenleri için nicel etkileri tespit etmek üzere eşitlenmemiş kontrol gruplu ön test son test yarı deneysel desen; akıllı cihaz geliştirme süreci performansı bağımlı değişkeni için ise son test denkleştirilmemiş gruplu desen (statik grup karşılaştırmalı desen) kullanılmıştır. Araştırmanın nitel kısmında ise odak grup görüşme yöntemi kullanılmıştır. Araştırmanın çalışma grubunu 2018-2019 Eğitim Öğretim Yılı İkinci Dönemi'nde Ankara ili Keçiören ilçesinde bulunan bir ortaokuldaki 6. sınıf öğrencileri oluşturmaktadır. Çalışmada, Arduino Lilypad seti kullanarak bağlamsallaştırma yöntemiyle giyilebilir akıllı cihaz geliştiren grup deney grubu, Arduino Uno seti ile akıllı cihaz geliştiren grup ise kontrol grubu olarak belirlenmiştir. Çalışmanın nicel boyutuna 36 deney ve 36 kontrol grubu öğrencisi katılırken, çalışmanın nitel boyutuna deney grubundan 10, kontrol grubundan 10 ve deney grubunda Arduino Lilypad donanımlarını giysilere diken öğrencilerden 6 öğrenci katılmıştır. Uygulama sürecinde deney grubuna yazılım olarak Modkit görsel programlama dili, donanım olarak Arduino Lilypad seti ile giyilebilir akıllı cihazlar geliştirme; kontrol grubuna ise yazılım olarak Modkit görsel programlama dili, donanım olarak Arduino Uno seti kullanarak akıllı cihazlar geliştirme konularında eğitimler verilmiştir. Uygulama sonunda deney ve kontrol grubu öğrencileri ile görüşmeler yapılarak öğrencilerin akıllı cihaz geliştirme süreci ile ilgili görüşleri alınmıştır. Araştırmada nicel veriler, akıllı cihaz geliştirme süreci performans rubriği, akıllı cihaz geliştirme başarı testi ve üstbilişsel farkındalık ölçeği ile nitel veriler ise görüşme formları ile toplanmıştır. Nicel veriler, ilişkisiz örneklemler için iki faktörlü ANOVA ve karışık ölçümler için iki faktörlü ANOVA ile analiz edilirken, nitel verilerin analizinde betimsel analiz kullanılmıştır.
Yapılan analizler sonucunda deney grubunda bağlamsallaştırma yöntemiyle giyilebilir akıllı cihazlar geliştiren öğrencilerin akademik başarısında ve akıllı cihaz geliştirme performanslarında anlamlı bir farklılaşma olduğu, diğer bir ifadeyle deneysel işlemin öğrenci başarısını ve performanslarını anlamlı bir şekilde artırdığı ortaya konulmuştur. Öte yandan giyilebilir teknolojilerin öğrencilerin üstbilişsel farkındalığına etkisi olmadığı belirlenmiştir. Cinsiyete göre ise öğrencilerin akademik başarısının ve akıllı cihaz geliştirme performanslarının anlamlı olarak arttığı ve bu artışın kız öğrenciler lehine olduğu, üstbilişsel farkındalığa cinsiyetin etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Gömülü sistem uygulamalarının öğrencilerin akıllı cihaz geliştirme performansları, akademik başarıları ile üstbilişsel farkındalık düzeylerini anlamlı olarak artırdığı sonuçlarına ulaşılmıştır. Çalışmanın nitel boyutunda öğrenciler gömülü sistem uygulama sürecinde keyif aldıklarını, yeni bilgiler öğrendiklerini, edindikleri deneyimleri diğer disiplinlerle bağdaştırdıklarını, kendilerine ve topluma fayda sağlayabileceklerini, yeni projeler yapmak istediklerini, işbirliği içinde çalışmanın avantaj ve dezavantajları olduğunu ifade etmişlerdir. Ayrıca bağlamsallaştırma ile gerçek dünya bağlamında giyilebilir akıllı cihazlar üreten öğrenciler yine gerçek dünya problemlerine çözüm bulmak üzere yeni projeler yapma eğiliminde olduklarını, dikiş bölümüne yönelik olarak dikerken kısa devre yapmaması, ürünün estetik ve işlevsel olması için çaba gösterdiklerini belirtmişlerdir.

Abstract:
In this study, it was aimed to reveal the effect of student experiences in embedded system applications in information technologies and software courses on their smart device development performance, metacognitive awareness and academic achievement levels.	
The research was carried out using nested mixed design, which is one of the mixed research methods in which quantitative and qualitative research methods are handled together. In the study, unequaled control group pretest-posttest quasi-experimental design was used to determine quantitative effects for metacognitive awareness and academic achievement dependent variables; for the smart device development process performance dependent variable, static group comparative design was used. In the qualitative part of the study, focus group interview method was used. The working group of the research consists of 6th grade students in a secondary school in Keçiören district of Ankara province in the second term of the 2018-2019 Academic Year. In the study, the experimental group was the group that developed a wearable smart device with the contextualization method using the Arduino Lilypad set, and the control group was the group that developed smart devices with the Arduino Uno set. While 36 experimental and 36 control group students participated in the quantitative dimension of the study; 10 students from the experimental group, 10 students from the control group and 6 students from the students who sewed in the experimental group participated in the qualitative dimension of the study. During the application process, developing wearable smart devices with the Modkit visual programming language and Arduino Lilypad set was provided as hardware for the experimental group; the control group received training on the Modkit visual programming language as software and training on developing smart devices using the Arduino Uno set as hardware. At the end of the application, interviews were made with the experimental and control group students and their opinions about the smart device development process were obtained. In the study, quantitative data were collected using smart device development process performance rubric, smart device development achievement test and metacognitive awareness scale, and the qualitative data were collected by interview forms. Quantitative data were analyzed with two-factor ANOVA for unrelated samples and two factor ANOVA for mixed measures while descriptive analysis was used in analyzing qualitative data.
As a result of the analysis, it was revealed that there was a significant difference in the academic achievement and smart device development performances of the students who developed wearable smart devices with the contextualization method, in other words, the experimental process significantly increased the student success and performance. On the other hand, it has been determined that wearable technologies have no effect on students' metacognitive awareness. It was determined that students' academic success and smart device development performance increased significantly according to gender, and this increase was in favor of female students, and; that gender had no effect on metacognitive awareness. It has been concluded that embedded system applications significantly increase smart device development performance, metacognitive awareness and academic achievement levels. In the qualitative aspect of the study, the students stated that they enjoyed the embedded system implementation process, learned new information, reconciled their experiences with other disciplines, they could benefit themselves and the society, they wanted to make new projects, and that working in collaboration had advantages and disadvantages. Besides, students who produced wearable smart devices in the context of the real stated that they tend to make new projects to find solutions to real-world problems and that they strive to prevent short circuit while sewing for the sewing department and to make the product aesthetic and functional.