Perceptions of Secondary Education Students Towards Problem Solving Stages with Algorithmic Thinking Processes

Year 2024, Volume: 44 Issue: 1, 243 - 272, 30.04.2024

Beytullah Ömer Dumlu , Necla Turanlı

https://doi.org/10.17152/gefad.1313545

Abstract

The aim of the study is to examine the effect of algorithmic thinking processes on students' problem solving stages. In this context, the difficulties encountered by students while solving problems, the stages, strategies they use, their proficiency and the memorability of problem-solving results are discussed. The case study approach, one of the qualitative research methods, was used in the study. The study group of the research consisted of ten 12th grade students studying at a Private Education Course in Çorlu district of Tekirdağ in the spring semester of the 2020-2021 academic year. The data of the study were collected through a general achievement test prepared by the researchers, an algorithmic thinking test created with flow charts and a semi-structured interview form. The students were evaluated based on four criteria and divided into two homogeneous groups, and two applications were carried out with each group. At the end of the applications, interviews were conducted with a semi-structured interview form, and the other two tests were evaluated based on the questions in this form. Voice recordings were taken from the students in each application. After collecting the data with three data collection tools, content analysis was performed on the data with the MAXQDA program in accordance with the purpose of the study. As a result, it has been determined that secondary school students have positive opinions about finding appropriate strategies and methods for solving algorithmic thinking processes, ensuring memorability and gaining solving competence. Thus, it can be said that algorithmic thinking processes positively affect problem-solving skills in terms of making logical inferences on the problem encountered, sequential and systematic thinking, establishing a solution method and strategy, thinking inquisitively and critically on the problem, and being able to associate the results with the given ones.

Keywords

Math education, Algorithmic thinking, Problem solving, Algorithm, Flowcharts

Ortaöğretim Öğrencilerinin Algoritmik Düşünme Süreçleriyle Problem Çözme Aşamalarına Yönelik Algıları

Abstract

Çalışmanın amacı, algoritmik düşünme süreçlerinin öğrencilerin problem çözme aşamaları üzerindeki etkisini incelemektir. Bu çerçevede, öğrencilerin problem çözme sırasında karşılaştıkları zorluklar, kullandıkları aşamalar, stratejiler, yeterlilikleri ve problem çözme sonuçlarının akılda kalıcılığı ele alınmıştır. Çalışmada nitel araştırma yöntemlerinden durum çalışması yaklaşımı kullanılmıştır. Araştırmanın çalışma grubu, 2020-2021 eğitim-öğretim yılının bahar döneminde Tekirdağ’ın Çorlu ilçesinde yer alan bir Özel Öğretim Kursunda öğrenim gören on 12. sınıf öğrencisi oluşturmaktadır. Çalışmanın verileri araştırmacılar tarafından hazırlanan genel başarı testi, akış şemaları ile oluşturulmuş algoritmik düşünme testi ve yarı yapılandırılmış görüşme formu üzerinden toplanmıştır. Öğrenciler, dört ölçüt üzerinden değerlendirilip homojen olacak şekilde iki gruba ayrılmış her grup ile iki uygulama yapılmıştır. Yapılan uygulamaların sonunda yarı yapılandırılmış görüşme formuyla beraber görüşmeler yapılmış olup diğer iki testte bu formdaki sorular üzerinden değerlendirilmiştir. Her uygulamada öğrencilerden ses kaydı alınmıştır. Hazırlanan üç veri toplama aracı ile veriler toplandıktan sonra yapılan çalışmanın amacına uygun olarak veriler üzerinde MAXQDA programı ile içerik analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, ortaöğretim öğrencilerinde algoritmik düşünme süreçlerinin çözüme yönelik uygun strateji ve yöntem bulunması, akılda kalıcılık sağlanması ve çözme yeterliliği kazandırılması konularında olumlu görüşlerin olduğu belirlenmiştir. Böylelikle algoritmik düşünme süreçlerinin karşılaşılan problem üzerinde mantıksal çıkarımlar yapabilme, sıralı ve sistematik düşünme, çözüm yöntemi ve strateji kurabilme, problem üzerinde sorgulayıcı ve eleştirel düşünme, verilenler ile sonuçları ilişkilendirebilme konularında problem çözme becerilerini olumlu etkilediği söylenebilir.

Keywords

Matematik eğitimi, Algoritmik düşünme, Problem çözme, Algoritma, Akış şemaları.

References

• Akay, H. (2006). Problem kurma yaklaşımı ile yapılan matematik öğretiminin öğrencilerin akademik başarısı, problem çözme becerisi ve yaratıcılığı üzerindeki etkisinin incelenmesi (Yayımlanmamış doktora tezi). Gazi Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Akkan, Y., Çakıroğlu, Ü., & Güven, B. (2009). İlköğretim 6. ve 7. Sınıf öğrencilerinin denklem oluşturma ve problem kurma yeterlilikleri. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 9 (17), 41-55.
• Altun, M., & Arslan, Ç. (2006). İlköğretim öğrencilerinin problem çözme stratejilerini öğrenmeleri üzerine bir çalışma. Uludağ Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 19 (1), 1-21.
• Aydoğdu, E. (2019). Bilgisayarsız etkinlikler sürecinde öğrencilerin algoritmik düşünme becerilerinin incelenmesi (Yüksek lisans tezi). Trabzon Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Trabzon.
• Aytekin, A., Çakır, F. S., Yücel, Y. B., & Kulaözü, İ. (2018). Algoritmalarınhayatımızdaki yeri ve önemi. Avrasya Sosyal ve Ekonomi Araştırmaları Dergisi (ASEAD), 5 (7), 151-162.
• Baykul, Y. (1999). İlköğretimde matematik öğretimi. Ankara: Milli Eğitim Bakanlığı Yayınları.
• Brown, W. (2015). Introduction to algorithmic thinking. 02 01, 2021 tarihinde https://raptor.martincarlisle.com/Introduction%20to%20Algorithmic%20Thinking.doc adresinden erişilmiştir.
• Chmiliar, l. (2010). Multiple-case designs. In A. J. Mills, G. Eurepas & E. Wiebe (Eds.), Encyclopedia of case study research (pp 582-583). USA: SAGE Publications.
• Csizmadia, A., Curzon, P., Dorling, M., Humphreys, S., Ng, T., Selby, C., et al. (2015). Computational thinking: A guide for teachers. 02 19, 2021 tarihinde Computing at School: https://community.computingatschool.org.uk/resources/2324/single adresinden erişilmiştir.
• Demir, Ü., & H.Cevahir. (2020). Algoritmik düşünme yeterliliği ile problem çözme becerisi arasındaki ilişkinin incelenmesi: Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi örneği. Kastamonu Education Journal, 28 (4), 1610-1619.
• Doğan, A. (2020). Algorithmic thinking in primary education. International Journal of Progressive Education, 16 (4), 286-301.
• Duverger, M. (1973). Metodoloji açısından sosyal bilimlere giriş, (Çev. Ü. Oskay). İstanbul: Bilgi Yayınevi.
• Eker, M. (2011). Algoritmayı anlamak. Ankara: Nirvana Yayınları.
• Erdem, A. R., & Genç, G. (2014). Lise öğrencilerinin problem çözme becerilerine ilişkin görüşleri. Turkish Journal of Educational Studies, 1 (2).
• Ersoy, E., & Güner, P. (2014). Matematik öğretimi ve matematiksel düşünme. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 3 (2), 102-112.
• Hromkovič, J., Kohn, T., Komm, D., & Serafini, G. (2016). Examples of algorithmic thinking in programming education. Olympiads in Informatics, 10 (1-2), 111-124.
• Ismail, M. N., Ngah, N. A., & Umar, I. N. (2010). Instructional strategy in the teaching of computer programming: A need assessment analyses. TOJET: The Turkish Online Journal of Educational Technology.
• Kantek, F., Öztürk, N., & Gezer, N. (2010). Bir sağlık yüksekokulunda öğrencilerin eleştirel düşünme ve problem çözme becerilerinin incelenmesi. International Conference on New Trends in Education and Their Implications. Antalya, Turkey.
• Karaer, H. (2020). Nicel analiz problemlerinin öğretiminde akış şemalarının kullanılmasına yönelik öğretmen adaylarının görüşleri. Pamukkale Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi (50), 201-225.
• Karataş, İ. (2011). Experiences of student mathematics-teachers in computerbased mathematics learning environment. International Journal for Mathematics Teaching and Learning, 27.
• Kilpatrick, J. (1987). Where do good problems come from?. In A. H. Schoenfeld, (Ed), Cognitive science and mathematics education, (pp. 123-148). USA: Lawrence Erlbaum Associates, Inc., Publishers.
• Küçükkara, M. F. (2019). Etkinlik temelli algoritma eğitiminin 5-6 yaş çocuklarının problem çözme becerisine etkisi (Yüksek lisans tezi). Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Bolu.
• Kükey, E., Aslaner, R., & Tutak, T. (2019). Matematiksel düşünmenin varsayımda bulunma bileşeni kapsamında ortaokul öğrencilerinin kullandıkları problem çözme stratejilerinin incelenmesi. Journal of Computer and Education Research, 7 (13), 146-170.
• Maddrey, E. (2011). The effect of problem-solving ınstruction on the programming self-efficacyand achievement of introductory computer science students (Doctoral dissertation). Nova Southeastern University, Florida.
• MEB. (2011). Milli Eğitim Bakanlığı 21.Yüzyıl öğrenci profili. 01 29, 2021 tarihinde http://www.meb.gov.tr/earged/earged/21.%20yy_og_pro.pdf adresinden erişilmiştir.
• MEB. (2013). Ortaöğretim matematik dersi (9, 10, 11 ve 12. sınıflar) öğretim programı. Ankara: TTKB.
• MEB, Y. (2018). 5. ve 6. Sınıf bilişim teknolojileri ve yazılım dersi kodlama kılavuzu. Ankara: MEB- Yenilik ve Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü.
• Michael, A., & Omoloye, A. (2014). Improving structural designs with computer programming in building construction. IOSR Journal of Computer Engineering (IOSR-JCE), 10-16.
• Miles, B. M.,&Huberman, A. M. (1994). Qualitative data analysis: An extended sourcebook (2nd ed.). Sage. NCTM. (2000). Principles and standards for school mathematics. Reston/VA.: National Council of Teachers of Mathematics (NCTM) Pub.
• Olgun, K. B. (2014). Programlamanın ortaokul öğrencilerinin düşünme stilleri üzerine etkisi (Yüksek lisans tezi). İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Psycharis, S., & Kallia, M. (2017). The effects of computer programming on high school students’ reasoning skills and mathematical self-efficacy and problem solving. Instructional Science, 45 (5), 583-602.
• Tepgeç, M. (2017). Algoritma öğretiminde çözümlü örnek kullanımının öğrenci başarısına ve bilişsel yüke etkileri (Yüksek lisans tezi). Hacettepe Üniversitesi Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Anabilim Dalı, Ankara.
• Totan, T. (2011). Problem çözme becerileri eğitim programının ilköğretim 6. Sınıf öğrencilerinin sosyal duygusal öğrenme becerileri üzerine etkisi (Yayımlanmamış doktora tezi). Dokuz eylül Üniversitesi: Eğitim Bilimleri Enstitüsü: İzmir.
• Turhan, B., & Güven, M. (2014). Problem kurma yaklaşımıyla gerçekleştirilen matematik öğretiminin problem çözme başarısı, problem kurma becerisi ve matematiğe yönelik görüşlere etkisi. Çukurova Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 43 (2), 217-234.
• Yıldırım, A., & Şimşek, H. (2008). Sosyal Bilimlerde Nitel Araştırma Yöntemleri (6. Baskı). Ankara: Seçkin Yayıncılık.
• Yıldırım, A.,& Şimşek, H. (2016). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri. Seçkin Yayıncılık.
• Yıldız, M., E.Çiftçi, & Karal, H. (2017). Bilişimsel düşünme ve programlama. Eğitim Teknolojileri Okumaları, TOJET.
• Yin, R. K. (2003). Case study research: Design and methods. United Kingdom: Sage Publications Ltd.
• Ziatdinov, R., & Musa, S. (2012). Rapid mental computation system as a tool for algorithmic thinking of elementary school students development. European researcher, series A (7), 1105-1110.