Üretken öğrenme stratejileriyle desteklenen sanal laboratuvar uygulamalarının akademik başarı, bilişsel yük ve üstbilişsel öğrenme üzerine etkisi
The impact of virtual laboratory applications supported by generative learning strategies on metacognitive awareness for learning with multimedia, academic achievement and cognitive load
Yazar: ADEM KOÇ
Danışman: PROF. DR. MUTLU NİSA ÜNALDI CORAL
Mersin Üniversitesi / Eğitim Bilimleri Enstitüsü / Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı / Fen Bilgisi Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Eğitim ve Öğretim = Education and Training

Özet:
Teknolojideki hızlı gelişmeler ve pandemi dönemi, eğitimde teknoloji kullanımını kaçınılmaz hale getirmiştir. Bu bağlamda, çalışmanın amacı üretken öğrenme stratejileriyle desteklenen masaüstü sanal gerçeklik (SG) uygulamalarının fen bilgisi eğitiminde akademik başarı, bilişsel yük ve multimedya ile öğrenmeye yönelik üstbilişsel farkındalık üzerine etkisini değerlendirmektir. Nicel araştırma yöntemlerinden ön test-son test kontrol gruplu yarı deneysel desene göre tasarlanan çalışma, 2023-2024 eğitim öğretim yılı güz döneminde Mersin Üniversitesi Eğitim Fakültesi Fen Bilgisi Öğretmenliği programında öğrenim gören deney grubunda 46 ve kontrol grubunda 45 olmak üzere toplam 91 öğretmen adayının katılımı ile gerçekleştirilmiştir. Ön testlerin uygulanmasından sonra, deney grubunda belirlenen konulardaki 5 farklı uygulama masaüstü SG uygulamaları ile gerçekleştirilirken kontrol grubunda ise geleneksel laboratuvar uygulamaları şeklinde gerçekleştirilmiştir. Süreçte her iki grupta yer alan öğretmen adayları haftalık olarak her bir uygulamayı tamamladıktan sonra üretken öğrenme stratejilerinden özetleme, haritalama ve çizim bölümlerinden oluşan formu doldurmuşlar ve formun altında yer alan ve uygulama sürecinde bilişsel olarak ne kadar zorlandıklarını sorgulayan bilişsel yük ölçeğini doldurmuşlardır. Belirlenen uygulamalar tamamlandıktan sonra son testler uygulanmış ve elde edilen veriler kaydedilerek çözümlenmiştir.  Elde edilen bulgular multimedya ile öğrenmeye yönelik üstbilişsel farkındalık ölçeği toplam puan ortalamaları açısında deney ve kontrol gruplarında istatiksel olarak bir fark olmadığını göstermektedir. Akademik başarı testi ön test toplam puan ortalamaları açısından gruplar arasında kontrol grubu lehine bir farklılık olduğu görülmüştür. Bunun üzerine ön test puan ortalamalarının etkisini kontrol altına tutarak uygulama sürecinin son test toplam puan ortalamaları üzerindeki etkisini değerlendirmek için kovaryans analizi (ANCOVA) gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen ANCOVA sonucunda deney ve kontrol grupları arasında uygulama yönteminin başarı üzerinde anlamlı bir fark oluşturmadığı görülmektedir. Bilişsel yük ölçeğinden elde edilen puan ortalamaları ise uygulama bazında bağımsız örneklemler t testi ile analiz edilmiştir. Buna göre bazı uygulamalarda deney grubunda yer alan öğretmen adaylarının, bazı uygulamalarda ise kontrol grubunda yer alan öğretmen adaylarının bilişsel olarak daha fazla yüklendikleri görülmektedir. Fakat kontrol grubunda bilişsel yük ölçeği puan ortalamalarına göre bilişsel olarak aşırı yüklenilen (5 ve üzeri puan ortalaması) bir uygulama olmadığı görülürken deney grubunda yer alan öğretmen adaylarının iki uygulamada bilişsel olarak aşırı yüklendikleri görülmektedir. Üretken öğrenme stratejileri formunun değerlendirilmesi sonucunda bazı uygulamalarda gruplar arasında kontrol grubu lehine istatistiksel olarak anlamlı bir farklılaşmanın meydana geldiği görülmektedir. Ayrıca bilişsel yük ve form puanları birlikte çok değişkenli varyans analizi (MANOVA) ile değerlendirilmiştir. Buna göre bilişsel yük puan ortalamaları açısından genellikle grup etkisinin anlamlı olduğu ve her iki grup arasında bilişsel yük ölçeği puan ortalamaları açısından anlamlı farklılıklar olduğu görülmektedir.

Abstract:
Rapid advancements in technology and the pandemic period have made the use of technology in education inevitable. In this context, the aim of the study is to evaluate the effects of desktop virtual reality (VR) applications, supported by productive learning strategies, on academic achievement, cognitive load, and metacognitive awareness of multimedia learning in science education. Designed as a quasi-experimental study with a pre-test-post-test control group design, the study was conducted during the fall semester of the 2023-2024 academic year with the participation of 91 pre-service science teachers enrolled in the Faculty of Education at Mersin University, comprising 46 participants in the experimental group and 45 in the control group. Following the pre-test administration, five different applications on predetermined topics were implemented individually through desktop VR applications for the experimental group, while the control group performed similar applications using traditional laboratory methods in groups of three. Weekly, participants from both groups completed a form composed of productive learning strategies (summarizing, mapping, and drawing sections) and rated their cognitive load on a scale included at the bottom of the form. After completing the applications, post-tests were administered, and the collected data were analyzed. The findings indicated no statistically significant difference between the experimental and control groups in terms of the total mean scores on the metacognitive awareness scale for multimedia learning. In the academic achievement test, pre-test total mean scores revealed a difference favoring the control group. Consequently, a covariance analysis (ANCOVA) was performed to control for the impact of pre-test scores and to evaluate the effect of the intervention on post-test total mean scores. The ANCOVA results showed no significant difference between the experimental and control groups in terms of the effect of the intervention method on academic achievement. Cognitive load scores were analyzed for each application using an independent samples t-test. It was observed that participants in the experimental group experienced higher cognitive load in some applications, while participants in the control group experienced higher cognitive load in others. However, none of the applications in the control group were found to impose excessive cognitive load (mean score of 5 or above), whereas participants in the experimental group experienced excessive cognitive load in two applications. The evaluation of the productive learning strategies form indicated statistically significant differences favoring the control group in certain applications. Additionally, cognitive load scores and form scores were jointly analyzed using multivariate analysis of variance (MANOVA). The results showed that group effects were generally significant in terms of cognitive load mean scores, and significant differences were found between the groups in cognitive load mean scores.