Artırılmış gerçeklik ortamında hazırlanmış eğitsel bir oyun ile üniversite öğrencilerinin zihinde döndürme ve kesit alma yeteneklerinin geliştirilmesi
Developing the mental rotation and mental cutting skills of first-year design students using an educational mobile augmented reality game
Yazar: ELİF GÜRÇINAR
Danışman: PROF. DR. İPEK FİTOZ
Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İç Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İç Mimari ve Dekorasyon = Interior Design and Decoration
Dizin: Artırılmış gerçeklik = Augmented reality ; Eğitim teknolojisi = Education technology ; Tasarım eğitimi = Design education ; Zihinsel döndürme = Mental rotation ; İç mimari = Interior architecture

Özet:
Uzamsal yetenekler tasarım ile ilgili bir alanda okumaya başlayan öğrencilerin hem eğitim hem de iş yaşamları boyunca kullanacakları becerilerdir. Zihinlerinde objeleri manipüle edebilme, farklı açılardan hayal edebilme becerilerini kapsayan bu yetenekler öğrenciler arasında farklılık göstermektedir. Bu farklılıklar tasarım eğitimi sırasında, örneğin öğrencilerin ara kesitleri algılayamaması ve 2B çizimleri 3B olarak hayal edememesi olarak görülmektedir. Tasarım eğitiminin en başında iken bu yetilerin geliştirilmesi, akranlar arasında eşit bir algı ve eğitim ortamı yaratma açısından önem taşır. Bu çalışmanın amacı 1. Sınıf tasarım öğrencilerinin zihinsel döndürme ve zihinsel kesit alma yeteneklerinin geliştirilmesi için etkin bir uygulama tasarlamak ve bu uygulamayı klasik eğitim sisteminin bir parçası haline getirmektir. Bu amaç doğrultusunda en etkili yötemi bulmak adına bir literatür araştırması yapıldı ve genişletilmiş gerçeklik teknolojilerinin sunduğu olanaklar göz önünde bulundurularak SpatioAR adlı, mobil cihazlarda kullanılan bir artırılmış gerçeklik oyunu geliştirildi.
SpatioAR uygulaması 1 adet eğitim modülü ve 3 ayrı zorluk seviyesindeki puzzle modüllerinden oluşan mobil bir oyun olarak tasarlandı. Çalışmanın doğru öğrenci gruplarına uygulanabilmesi adına öncelikle, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi'nde 18 ve Arel Üniversitesi'nde 22 kişi olmak üzere 1.sınıf tasarım öğrencilerine 1 demografik anket ve 2 adet ölçüm testi yapıldı. Bu ölçüm testleri zihinsel rotasyon yetisini ölçen "MRT" ve zihinsel kesit alma yetisini ölçen "Schnitte" testleridir. SpatioAR oyununun öğrencilerin uzamsal yeteneklerinin gelişimi üzerindeki etkilerini daha etkin bir şekilde ölçmek için bu iki üniversite öğrencileri arasında kıyasla daha düşük puan alan öğrenci grubu ile çalışmaya devam edildi. 
Çalışmanın ikinci aşaması Arel Üniversitesi Mimarlık Bölümü öğrencilerinden oluşan 20 kişilik bir grup ile yapıldı. Deney ve kontrol grupları olarak ikiye ayrılan öğrencilerden deney grubuna, her hafta bir oyun olmak üzere, 4 hafta boyunca giderek zorlaşan SpatioAR oyunları oynatıldı. Kontrol grubu öğrencileri ise klasik eğitimlerine devam etti. 4 haftanın sonunda deney ve kontrol gruplarına son test ölçümleri, ek olarak deney grubuna SpatioAR ile ilgili geri dönüş almak adına kullanılabilirlik anketi uygulandı. MRT ve Schnitte sonuçları T-Testi ve 2 Related Sample test yöntemleri ile analiz edildi, kullanılabilirlik anketi ise söylem analizi ile yorumlandı.
Çalışma sonunda elde edilen veriler, hazırlanan SpatioAR oyununun tasarım eğitimine yeni başlamış olan öğrencilerde, zihinsel döndürme yeteneklerini geliştirerek hızlandırdığını gösterdi. Zihinsel kesit alma yetenekleri üzerinde anlamlı bir gelişme sağlanamadığı fakat, SpatioAR oyunu sırasında kesitler ile ilgili soruları çözmede deney grubunun zamanla kontrol grubuna göre daha başarılı olduğunu görüldü. Geliştirilen mobil artırılmış gerçeklik teknolojisinin sınıf ortamında 3 boyutlu görselleştirme ve etkileşim gerektiren tasarım çalışmaları için kullanışlı olduğu saptandı.

Abstract:
Students who study in a field related to design are using certain spatial skills throughout their education as well as in their professional life. However, studies show a gap between students concerning their ability to manipulate or visualize objects spatially. This gap between students is observed during their design education, for example, when they have difficulties understanding cross sections and spatially visualizing 2D drawings as 3D models. Developing these skills properly at the beginning of their design education is essential in terms of producing equal standards for students who display poor abilities in this area relative to their peers. This study aims to design an application for the development of mental rotation and mental cutting skills of first-year design students and to make this application a part of the current curriculum in Turkey. In order to make an effective educational application, literature research was conducted. Based on this research, an augmented reality game for mobile devices called SpatioAR was developed.

SpatioAR is a mobile game consisting of one training module and three different puzzle modules with progressively more difficult levels. To efficiently measure the effects of the SpatioAR game on the development of students' spatial skills, students from two universities were compared. Eighteen students of industrial product design and interior architecture departments from Mimar Sinan Fine Arts University and 22 students from the architecture and interior architecture departments from Arel University participated in one demographic survey and two measurement tests. These measurement tests consisted of "MRT" which measured mental rotation skills and "Schnitte" which measured mental cutting skills. 

After eliminating the highest-scoring university students who required no training in spatial skills, the second phase of the study continued with a group of 20 students from the architecture department of Arel University. While the control group students followed their current curriculum, the students from the experiment group played SpatioAR games. These students played one game per week with increasing levels of difficulty for the following four weeks. At the end of four weeks, tests were conducted for both groups, and a usability survey was applied to the experiment group to gather feedback on SpatioAR. MRT and Schnitte tests were analyzed with T-Test and 2 Related Sample test while the results from the usability survey were obtained with the discourse analysis. 

At the end of the study, collected data showed that the prepared SpatioAR game improves mental rotation skills by accelerating the reaction times of students who recently started their design education. The effect on the mental cutting skills was not statistically significant. However, the experimental group showed higher success rates during the SpatioAR game in mental cutting questions in time, compared to the control group. Usability testing showed that mobile augmented reality technology is advantageous for design studies that require 3D visualization and interaction in a classroom environment.