Blok tabanlı programlama ve bilgisayarsız bilgisayar bilimi öğretim etkinliklerinin 5. sınıf öğrencilerinin bilgi işlemsel düşünme becerileri, öz yeterlilikleri ve akademik başarıları üzerindeki etkisi
Investigation of block-based programming and unplugged coding activities' effect on 5th grade students' computational thinking skills, self-efficacy levels and academic achievements
Yazar: NİHAN ARSLAN NAMLI
Danışman: DOÇ. DR. BİRSEL AYBEK
Çukurova Üniversitesi / Sosyal Bilimler Enstitüsü / Eğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı / Eğitim Programları ve Öğretim Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training
Dizin: Akademik başarı = Academic achievement ; Bilgi işlemsel düşünme = Computational thinking ; Bilgisayarsız bilgisayar bilimi = Computer science unplugged ; Blok temelli programlama = Blok based programming ; Ortaokul öğrencileri = Secondary school students ; Ortaokullar = Secondary schools ; Ölçekler = Scales ; Öz yeterlilik = Self-efficacy

Özet:
Bu çalışmanın amacı ortaokul 5. sınıf Bilişim Teknolojileri ve Yazılım (BTY) dersinde yer alan "Problem Çözme ve Programlama" ünitesinde Bilgisayarsız Bilgisayar Bilimi (B3) temelli ve blok tabanlı programlama etkinliklerinin öğrencilerin bilgi işlemsel düşünme (BİD) öz yeterliliklerine, bilgi işlemsel düşünme becerilerine ve akademik başarılarına etkisinin olup olmadığını ortaya koymak, aynı zamanda etkinlikler hakkında öğrencileri görüşlerini almaktır.
2020-2021 eğitim ve öğretim yıllarında Milli Eğitim Bakanlığı'na (MEB) bağlı üç farklı devlet ortaokulunda öğrenimlerini sürdüren 24'ü Deney-1, 28'i Deney-2 ve 30'u kontrol grubunda olmak üzere 82 ortaokul beşinci sınıf öğrencisi araştırmanın asıl uygulamasının katılımcılarını oluşturmuştur. Araştırmanın nicel boyutu için çalışma grupları denkleştirildikten sonra, basit seçkisiz örnekleme yöntemiyle örneklem grupları belirlenmiştir. Araştırmanın ortaokul beşinci sınıf öğrencileriyle yapılmasının nedeni BTY dersinin ortaokul beşinci ve altıncı sınıflarda zorunlu olmasıdır. 
Araştırmanın asıl uygulaması 9 Kasım 2020 - 18 Aralık 2020 tarihleri arasında gerçekleştirilmiştir. Asıl uygulama 9 Kasım 2020 - 15 Kasım 2020 tarihleri arasında yüz yüze yapılmış olup, okullar pandemi sebebiyle kapatıldığından dolayı uygulamanın kalan kısımları bir toplantı sistemi olan ZOOM platformu üzerinden çevrim içi tamamlanmıştır. Öğretim tasarımı Deney-1 grubu için toplam 14 ve Deney-2 grubu için toplam 14 ders saati olmak üzere her iki grup için toplam 28 ders saati boyunca uygulanmıştır. Kontrol grubu uygulamaları ise dersin kendi BTY dersi öğretmeni tarafından uygulanmıştır. Deney-1 grubuna bilgisayarsız bilgisayar bilimi (B3) temelli programlama etkinlikleri, Deney-2 grubuna ise blok tabanlı programlama etkinlikleri uygulanmıştır. Kontrol grubuna ise mevcut BTY programı ile gerçekleştirilen uygulamalar öğretmenin kendi ders planları doğrultusunda uygulanmıştır. 
	Araştırmanın nitel boyutunda tüm öğrenciler ile görüşme yapılmasının uygulanabilir olmayacağı düşünüldüğünden Deney-1 grubundan yedi ve Deney-2 grubundan sekiz gönüllü öğrenci seçilerek bu öğrencilerle görüşme yapılmıştır.  Sınıfların içerisinden öğrenciler seçilirken kümeleme örnekleme ile seçilmiş olup her sınıf için öğrenciler akademik not ortalamalarına göre düşük orta ve yüksek düzey şeklinde ayrılmış, düzeyler içerisinden öğrenciler seçkisiz olarak seçilmiştir.
Nitel verilerin toplanması amacıyla yarı yapılandırılmış görüşme formu kullanılmıştır. Araştırmada ayrıca nicel verilerin toplanması amacıyla da Bilgi İşlemsel Düşünme Öz yeterlilik Ölçeği (BİDÖYÖ),  Uluslararası Enformatik ve Bilgi İşlemsel Düşünme Etkinliği Görev Testi (UEBİDEGT) ve araştırmacı tarafından geliştirilen Bilgi İşlemsel Düşünme Başarı Testi (BİDBT) deneysel işlem öncesinde ön-test ve deneysel işlem sonrasında son-test olarak toplanmıştır. 
Araştırmada nicel verilerin analizi parametrik ve non-parametrik uygun istatistiksel analizler belirlendikten sonra SPSS paket programı ile yapılmıştır.  Nicel verilerin analizi Kruskal Wallis H, bağımlı gruplar T testi, ANOVA ve ANCOVA  testleri ile yapılmıştır. Nitel verilerin analizinde MAXQDA Analytics Pro 2018 programı kullanılmıştır. Araştırmada elde edilen nitel verilerin analizi için tümevarımsal analiz yapılmıştır. 
	Araştırmanın nicel sonuçları incelendiğinde; BİD öz yeterlilik ölçek puanları arasında, gruplara göre anlamlı bir farklılık bulunmamıştır. Deney-1, Deney-2 ve kontrol grubu öğrencilerine uygulanan öğretim yöntemleri sonucunda BİD öz yeterliliklerinin gruplara göre farklılaşmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Deney-1 grubunun BİD öz yeterlilik ölçeğinin tamamında ve mantık yürütme, soyutlama, ayrıştırma ve genelleme alt boyutlarında anlamlı bir farklılık olduğu ortaya çıkmış Deney-2 ve kontrol grubunda ölçeğin tamamında ve alt boyutlarında anlamlı bir farklılık bulunmamıştır. Bu doğrultuda Deney-1 grubuna uygulanan B3 temelli programlama etkinliklerinin BİD öz yeterlilik ölçeğinin mantık yürütme, soyutlama, ayrıştırma ve genelleme alt boyutlarına olumlu katkısı olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Katılımcıların UEBİDEGT puanları arasında, gruplara göre, anlamlı bir farklılık Deney-2 grubu lehine bulunmuştur. Bu bulgu uygulanan blok tabanlı programlama etkinliklerinin öğrencilerin BİD becerilerini olumlu şekilde etkilediğini göstermektedir. UEBİDEGT testi sonuçları grup içi bağlamında incelendiğinde yalnızca Deney-2 grubunda anlamlı bir farklılık bulunmuş olup, öğrencilerin BİD becerilerini arttırmada olumlu etkisi olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
	Katılımcıların BİDBT puanları arasında, gruplara göre, anlamlı bir farklılık bulunmamıştır. BİDBT testi sonuçları grup içi bağlamında incelendiğinde Deney-1, Deney-2 ve kontrol grubunda anlamlı bir farklılık bulunmuş olup, her üç grubunda öğrencilerin programlama bağlamında akademik başarısını arttırmada etkili olduğu sonucuna ulaşılmıştır. 
	Araştırmanın nitel sonuçları, incelendiğinde görüşme yapılan Deney-1 ve Deney-2 gruplarındaki öğrencilerin hepsi BİD kavramını daha önce duymadıklarını ifade etmişlerdir. BİD kavramını kendi anladıkları şekilde ifade etmeleri istendiğinde öğrencilerin çoğunluğu "bilgiyi kullanarak düşünme", "kodlama" ve "matematiksel düşünme" kavramlarını kullanmışlardır. Öğrencilere programlamaya yönelik deneyimleri sorulduğunda, büyük bir çoğunluğunun ilk defa tez uygulaması ile deneyimlediği sonucuna ulaşılmıştır. Kalan çoğunluğun ise okul imkanları ile deneyimlediği sonucuna ulaşılmıştır. Öğrencilere uygulanan etkinliklerin pozitif katkılarına yönelik görüşler incelendiğinde öğrenciler algoritma, programlama ve kodlama gibi konularda kendilerini geliştirdiklerini belirtmişlerdir. Ayrıca yeni kavramlar öğrendiklerini dile getirmişlerdir. Ayrıca günlük yaşam örnekleri ile otantik öğrenme gerçekleştirdikleri sonucuna ulaşılmıştır. Öğrencilerin BTY dersine karşı tutumları incelendiğinde büyük bir kısmının zaten olumlu tutumunun olduğu ve tez uygulaması ile bu tutumun olumlu yönde daha da arttığı sonucuna ulaşılmıştır. Öğrencilere uygulanan etkinliklerde yaşanan zorluklara yönelik görüşler incelendiğinde hemen hemen yarısının bir zorluk yaşamadığı sonucuna ulaşılmış olup, belirli bir kısmı ise yavaş öğrenmeden kaynaklanan problemler yaşadığını belirtmiştir. Öğrencilerin geleceğe yönelik fikirleri incelendiğinde hemen hemen yarısı bu alanda meslek edinmek istediklerini dile getirmiştir. Önemli bir kısmı ise programlama konusunda kendini geliştirmek istediğini belirtmiştir. Öğrencilerin disiplinlerarası fikirleri incelendiğinde sırasıyla Matematik, Türkçe ve Fen derslerine programlama becerilerini transfer etmek istedikleri sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
The main purpose of the study is to reveal whether unplugged coding (B3) and block-based programming activities have an effect on students 'computational thinking self-efficacy, computational thinking skills and academic achievement, and also to get students' opinions about the activities in the "Problem Solving and Programming" unit in the 5th grade Information Technologies and Software course.
The pilot study of the research was carried out with fifth grade students attending a state secondary school affiliated to the Ministry of National Education in the fall term of the 2019-2020 academic year. In order to observe the functioning of the prepared lesson plans in practice and to identify the problems that may be encountered during the implementation, a pilot application was carried out for 3 weeks and 6 hours. The pilot implementation process was recorded with a video camera. Problems encountered during the pilot implementation process have been identified. Problems encountered in the main application were tried to be eliminated.
82 middle school fifth grade students (24 of whom are experimental 1, 28 of whom are experimental 2 and 30 of whom are in the control group) who continue their education in three different state secondary schools affiliated to the Ministry of National Education in the academic years of 2020-2021, constituted the participants of the main application of the study. For the quantitative dimension of the research, the study groups were determined by simple random sampling method after equalizing. The reason why the study was conducted with middle school 5th grade students is that the information technologies and software course is compulsory in the 5th and 6th grades of middle school.
The main application of the research was carried out between 9 November 2020-18 December 2020. The main application was made face-to-face between November 9, 2020 and November 15, 2020, and the remaining parts of the application were completed online via the ZOOM platform, a meeting system, as the schools were closed due to the pandemic. Instructional design was implemented for a total of 14 lesson hours for the experimental 1 group and 14 lessons for the experimental 2 group, for a total of 28 lessons for both groups. Control group applications were applied by the course's own Information Technologies teacher. Unplugged coding (B3) activities were applied to experimental 1 group, and block based programming activities were applied to experimental 2 group. In the control group, practices performed with traditional teaching were applied in line with the teacher's own lesson plans.
In the qualitative dimension of the study, it was thought that it would not be applicable to interview all students, so seven volunteers from the experimental 1 group and eight volunteers from the experimental 2 group were selected and interviewed with these students.While the students were selected among the classes, the students were selected by cluster sampling, and for each class, students were divided into low, middle and high levels according to their academic grade point averages, and students were randomly selected among the levels.
A semi-structured interview form was used to collect qualitative data. In order to collect quantitative data, the Computational Thinking Self Efficacy Scale (CTSES), International Challenge on Informatics and Computational Thinking Test (ICICTT) and the Computational Thinking Achievement Test (CTAT) developed by the researcher were collected as pre-tested before the experimental process and collected as post-test after the experimental process. 
Analyzes of quantitative data in the study were made with the SPSS package program after determining the appropriate parametric and non-parametric statistical analyzes. The quantitative data were analyzed using Kruskal Wallis H, dependent groups T test, ANOVA and ANCOVA tests. MAXQDA Analytics Pro 2018 program was used in the analysis of qualitative data. Inductive analysis was used to analyze the qualitative data obtained in the study.
When the quantitative results of the research are examined; No significant difference was found between the Computational Thinking Self Efficacy Scale scores according to the groups. As a result of the teaching methods applied to the experimental 1, experimental 2 and control group students, it was concluded that the Computational Thinking Self Efficacy Scale did not differ according to the groups. It was found that there was a significant difference in the whole of the Computational Thinking Self Efficacy Scale and in the sub-dimensions of reasoning, abstraction, decomposition and generalization in the experimental 1 group, and no significant difference was found in the whole scale and sub-dimensions of the experimental 2 and control group. Accordingly, it was concluded that unplugged coding activities had a positive contribution to the reasoning, abstraction, decomposition and generalization sub-dimensions of the scale.
A significant difference was found in favor of the experimental 2 group between the International Challenge on Informatics and Computational Thinking Test scores of the participants according to the groups. This finding shows that the block based programming activities applied positively affect on the computational thinking skills of the students. When the results of the International Challenge on Informatics and Computational Thinking Test test were examined within the context of the group, a significant difference was found only in the experimental 2 group, and it was concluded that it had a positive effect on increasing the computational thinking skills.
A significant difference was not found between the Computational Thinking Achievement Test scores of the participants. When the Computational Thinking Achievement Test results were examined within the context of the group, a significant difference was found in the experimental 1, experimental 2 and control groups, and it was concluded that it was effective in increasing the academic achievement of students in the programming context in all three groups.
When the qualitative results of the study were examined, all of the students interviewed stated that they had not heard of the concept of computational thinking before. Most of the students used the concepts of "thinking using information", "coding" and "mathematical thinking" when asked to express the concept of computational thinking in the way they understood it. When the students were asked about their experiences in programming, it was concluded that most of them experienced it for the first time with thesis application. It was concluded that the remaining majority experienced with school facilities. When the opinions about the positive contributions of the activities applied to the students were examined, the students stated that they improved themselves in subjects such as algorithm, programming and coding. They also stated that they learned new concepts. In addition, it was concluded that authentic learning was carried out with daily life examples. When the attitudes of the students towards information technologies and software courses were examined, it was concluded that most of them already had a positive attitude and this attitude increased further with the thesis application. When the opinions about the difficulties experienced in the activities applied to the students were examined, it was concluded that almost half of them did not experience any difficulties, and some of them had problems due to slow learning. When the ideas of the students for the future were examined, almost half of them stated that they wanted to have a profession in this field. An important part of them stated that they wanted to improve themselves on programming.  When the interdisciplinary ideas of the students were examined, it was concluded that they wanted to transfer their programming skills to mathematics, Turkish and science classes, respectively.