Doğrusal Denklemlerde Yapılan Eğitsel Robotik Uygulamalarının Cebirsel Akıl Yürütme Üzerindeki Etkileri

Year 2020, Volume: 11 Issue: 2, 492 - 527, 31.08.2020

Behiye Dinçer , Berna Cantürk Günhan

Abstract

Bu çalışmada yedinci sınıf matematik dersinde doğrusal denklemler konusunda eğitsel robotik uygulamalarının öğrencilerin cebirsel akıl yürütme üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Araştırmada nitel araştırma yaklaşımlarından öğretim deneyi seçilmiştir. Bu çalışmada altı ortaokul öğrencisine idea o-bot robotik yazılımı öğretilmiştir. Araştırma sürecinde ön test uygulamasının ardından tasarlanan üç öğretim deneyi oturumu uygulanmış, ardından son test uygulaması yapılmıştır. Süreçte problem durumları karşısında kod yazma, yazılan koddan bir algoritma oluşturma, algoritmaları simülasyonda izleme, istenilen sonuca ulaşılamadığında yeniden algoritmasını geliştirme gibi aktiviteleri yer almıştır. Geliştirilen algoritmaların içerisinde belirli örüntü ve genelleme süreçleri bulundurması nedeniyle yapılan analizler sonucunda cebirsel akıl yürütme becerilerinde ön test ile son test karşılaştırıldığında gözlenebilir bir gelişim kaydedilmiştir. Bunun yanı sıra katılımcıların çoklu temsil biçimlerini kullanma, bu temsilleri anlama ve birbirine dönüştürme becerilerinde, bilimsel süreç becerilerinde ve problem çözme becerilerinde gelişim görülmüştür.

Keywords

Robotik, cebirsel akıl yürütme, doğrusal denklemler

Supporting Institution

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ

Project Number

2018.KB.EGT.003

Thanks

Bu araştırmayı destekleyen Dokuz Eylül Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimine teşekkür ederiz.

The Effects of Educational Robotics Applications on Linear Equations about Algebraic Reasoning

Abstract

The research aims to investigate the effectiveness of the use of educational robotics applications used in linear equations unit on seventh grade students’ algebraic reasoning. Teaching experiment research design was adopted for the research. In the study, usage of idea o-bot robotics software was taught to six 7th grade students. During the research process, three teaching experiment sessions applied after pretesting. Experiment sessions involved activities such as code writing in the face of problem situations, creating algorithms from the written code, monitoring algorithms in the simulation, and improving the algorithms when the desired result is not achieved. Lastly posttesting was performed. Comparing the pretest and posttest results, the data analyses showed that an observable development has been recorded in the algebraic reasoning skills of students’ due to the fact that there are certain patterns and generalization processes in the developed algorithms. In addition, there has been an improvement in the participants' ability to use, understand and transform multiple representations in scientific process skills and problem solving skills.

Keywords

Robotics, algebraic reasoning, linear equations

Project Number

2018.KB.EGT.003

References

• Akgündüz, D., Aydeniz, M., Çakmakçı, G., Çavaş, B., Çorlu, M. S., Öner, T. ve Özdemir, S. (2015). STEM eğitimi Türkiye raporu. İstanbul: Scala Basım.
• Aksu, F. N. (2019). Bilişim teknolojileri öğretmenleri gözünden robotik kodlama ve robotik yarışmaları (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.
• Alfieri, L., Higashi, R., Shoop, R., & Schunn, C. D. (2015). Case studies of a robot-based game to shape interests and hone proportional reasoning skills. International Journal of STEM Education, 2(1), 4-16.
• Alimisis, D. (2013). Educational robotics: Open questions and new challenges. Themes in Science & Technology Education, 6(1), 63-71.
• Atasoy, E. ve Bulut, D. B. (2018). Lise 4. sınıf öğrencilerinin geometri konularındaki cebirsel düşünme süreçlerinin incelenmesi. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 12(2), 199-227.
• Barreto, F., & Benitti, V. (2012). Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review. Computers & Education, 58(3), 978-988.
• Bike-Kalkan, D. (2014). Sekizinci sınıf öğrencilerinin kavramsal anlama ve cebirsel muhakeme yapıları (Yayınlanmamış yüksek lisans tezi). Anadolu Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
• Bruciati, A. P. (2004). Robotics technologies for K-8 educators: A semiotic approach for instructional design. Journal of Systemics, Cybernetics and Informatics, 2(1), 61-65.
• Caci, B., Cardaci, M., & Lund, H. H. (2003). Assessing educational robotics by the “Robot edutainment questionnaire” (Technical report). The Maersk Mc-Kinney Moller Institute for Production Technology, University of Southern Denmark.
• Cobb, P. (2000). Conducting teaching experiment in collaboration with teachers. In A. E. Kelly & R. A. Lesh (Eds.), Handbook of research design in mathematics and science education (pp. 307-333). London: Lawrence Erlbaum Associates Publishers.
• Cobb, P., Confrey, J., Disessa, A., Lehrer, R., & Schauble, L. (2003). Design experiments in educational research. Educational Researcher, 32(1), 9-13.
• Çavaş, B., & Çavaş-Huyugüzel, P. (2005,Şubat). Teknoloji tabanlı öğrenme: “Robotics club”. 7. Akadamik Bilişim Sempozyumu’nda sunulan bildiri, Gaziantep.
• Çelik, D. (2007). Öğretmen adaylarının cebirsel düşünme becerilerinin analitik incelenmesi (Yayımlanmamış doktora tezi). Karadeniz Teknik Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
• Dinçer-Kucuş, B. ve Cantürk-Günhan, B. (2017, Mayıs). Eğitsel robotik uygulamalarının 7. sınıf öğrencilerin orantısal akıl yürütme becerilerine etkisi. 3. Türk Bilgisayar ve Matematik Eğitimi Sempozyumu’nda sunulan bildiri, Afyon.
• Dindyal, J. (2004). Algebraic thinking in geometry at high school level: Students’ use of variables and unknowns. In I. Putt, R. Faragher & M. McLean (Eds.), Proceedings of the 27th Annual Conference of the Mathematics Education Group of Australasia (pp.183-190). Townsville: MERGA.
• Driscoll, M. (1999). Fostering algebraic thinking: A guide for teachers, grades 6-10. Heinemann: Portsmouth.
• Eguchi, A. (2010). What is educational robotics? Theories behind it and practical implementation. In D. Gibson & B. Dodge (Eds.), Proceedings of Society for Information Technology & Teacher Education International Conference 2010 (pp. 4006-4014). USA: Association for the Advancement of Computing in Education.
• Erdem, E. (2011). İlköğretim yedinci sınıf öğrencilerinin matematiksel ve olasılıksal muhakeme becerilerinin incelenmesi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Adıyaman Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adıyaman.
• Freeman, A., Adams-Becker, S., Cummins, M., Davis, A., & Hall Giesinger, C. (2017). NMC horizon report: 2017 higher education edition. Texas: The New Media Consortium.
• Gennari, R., Dodero, G., & Janes, A. (2012, April). Junior university workshops for children. Paper presented at the meeting of proceedings of 3rd ınternational workshop teaching robotics, teaching with robotics ıntegrating robotics in school curriculum riva del garda. Trento, Italy.
• Gerecke, U., & Wagner, B. (2007). The challenges and benefits of using robots in higher education. Intelligent Automation and Soft Computing, 13(1), 29–43.
• Goldman, R., Eguchi, A., & Sklar, E. (2004). Using educational robotics to engage inner-city students with technology. In Y., B. Kafai, W. A. Sandoval & N. Enyedy (Eds.) Proceedings of the 6th International Conference on Learning Sciences (pp. 214-221). Santa Monica, California: Lawrence Erlbaum Associates.
• Göksoy, S. ve Yılmaz, İ. (2018). Bilişim teknolojileri öğretmenleri ve öğrencilerinin robotik ve kodlama dersine ilişkin görüşleri. Düzce Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 8(1), 178-196.
• Greenes, C., & Findell, C. (1998). Groundworks: Algebra puzzles and problems (Grades 4, 5, 6 and 7). Chicago: Creative Publications.
• Gürbüz, R. ve Şahin, S. (2015). 8. sınıf öğrencilerinin çoklu temsiller arasındaki geçiş becerileri. Kastamonu Eğitim Dergisi, 23(4), 1869-1888.
• Herbert, K., & Brown, R. (1997). Patterns as tools for algebraic reasoning. Teaching Children Mathematics, 3, 340-345.
• Hoff, E. (2006). How social contexts support and shape language development. Developmental Review, 26(1), 55–88.
• Jimoyiannis, A., & Komis, V. (2001). Computer simulations in physics teaching and learning: A case study on students’ understanding of trajectory motion. Computer and Education, 36, 183-204.
• Johnson, J. (2003, January). Children, robotics and education. Paper presented at the meeting of proceedings of 7th international symposium on artificial life and robotics. Oita, Japan.
• Kabael, T. ve Ata-Baran, A. (2016). Matematik öğretmenlerinin matematiksel iletişim becerilerinin gelişimine yönelik farkındalıklarının incelenmesi. İlköğretim Online, 15(3), 868-881.
• Kaf, Y. (2007). Matematikte model kullanımının 6. sınıf öğrencilerinin cebir erişilerine etkisi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Kaput, J. J. (1999). Teaching and learning a new algebra. In E. Fennema & T. A. Romberg (Eds.), Mathematics classrooms that promote understanding (pp. 133-155). Mahwah, NJ: Erlbaum.
• Karsan-Erbaş, S. (2014). Temel robotik uygulamalar ve bilgisayar destekli tasarım eğitimindeki yeri. Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi, 3(3), 304-312.
• Kasmer, L. (2008). The role of prediction in teaching and learning of algebra (Unpublished doctoral dissertation). Western Michigan University, Kalamazoo, the USA.
• Kaya, D. ve Keşan, C. (2014). İlköğretim seviyesindeki öğrenciler için cebirsel düşünme ve cebirsel muhakeme becerisinin önemi. International Journal of New Trends in Arts, Sports & Science Education (IJTASE), 3(2), 38-48.
• Kıran, B. (2018). Üstün yetenekli ortaokul öğrencilerinin proje tabanlı temel robotik eğitim süreçlerindeki yaratıcı, yansıtıcı düşünme ve problem çözme becerilerine ilişkin davranışlarının ve görüşlerinin incelenmesi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Başkent Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Kieran, C., & Chalouh, L. (1993). Prealgebra: The transition from arithmetic to algebra. In D. T. Owens (Ed.), Research ideas for the classroom: Middle grades mathematics (pp. 179-198). New York: Macmillan.
• Knuth, E. J. (2000). Understanding connections between equations and graphs. The Mathematics Teacher, 93(1), 48-53.
• Koç-Şenol, A. ve Büyük, U. (2015). Robotik destekli fen ve teknoloji laboratuvar uygulamaları: Robolab. Turkish Studies, 10(3), 213-236.
• Küçük, S. ve Şişman, B. (2017). Birebir robotik öğretiminde öğreticilerin deneyimleri. Ilkogretim Online, 16(1), 312-325.
• Lempp, H., & Kingsley, G. (2007). Qualitative assessments. Best Practice & Research Clinical Rheumatology, 21(5), 857-869.
• Lesh, R., & Kelly, A., (2000). Multitiered teaching experiments. In A. Kelly & R. Lesh (Eds.), Research Design in Mathematics and Science Education (pp. 197-230). Mahwah, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates.
• Lin, C., Liu, E. Z., Kou, C., Virnes, M., Sutinen, E., & Cheng, S. S. (2009). A case analysis of creative spiral instruction model and students’ creative problem solving performance in a Lego® robotics course. In Chang, M., Kuo, R., Kinshuk, Chen, G. D., Hirose M. (Eds.), Edutainment 2009 (pp. 501-505). Heidelberg: Springer.
• Liu, E. Z. H., Lin, C. H., Feng, H. C., & Hou, H. T. (2013). An analysis of teacher-student interaction patterns in a robotics course for kindergarten children: A pilot study. The Turkish Online Journal of Educational Technology, 12(1), 9-18.
• Milli Eğitim Bakanlığı [MEB]. (2018). İlköğretim matematik dersi öğretim programı (ilkokul ve ortaokul 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). Ankara: Milli Eğitim Bakanlığı Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı.
• National Council of Teachers of Mathematics [NCTM]. (2000). Principles and standards for school mathematics. Reston, VA: NCTM.
• Nilklad, L. (2004). College algebra students’ understanding and algebraic thinking and reasoning with functions (Unpublished doctoral dissertation). Oregon State University, the USA.
• Organisation for Economic Co-operation and Development [OECD]. (2013). “PISA 2012 assessment and analytical framework: Mathematics, reading, science, problem solving and financial literacy.” Retrieved June 28, 2020 from https://www.oecd-ilibrary.org/docserver/9789264190511en.pdf?expires=1593346108&id=id&accname=ocid53022151&checksum=10529135E50AC4E330347792E18241BA
• Papert, S. (1972). Teaching children thinking. Innovations in Education and Training International, 9(5), pp. 245-255.
• Papert, S. (1993). Mindstorms: Children, computers, and powerful ideas (2nd ed.). New York, NY: Basic Books.
• Pellegini, A. D., Galda, L., Flor, D., Bartini, M., & Charak, D. (1997). Close relationships, individual differences, and early literacy learning. Journal of Experimental Child Psychology, 67, 409–422.
• Pritchard, A., & Woollard, J. (2010). Psychology for the classroom: Constructivism and social learning. London and New York: Routledge.
• Ribeiro, C. (2006). RobôCarochinha:Um estudo qualitativo sobre a robótica educativa no 1º ciclo do ensino básico [RobôCarochinha: A qualitative study on educational robotics in the 1st cycle of basic education] (Unpublished master’s thesis). Universidade do Minho, Braga.
• Silik, Y. (2016). Eğitsel robotik uygulamalarının fen bilgisi öğretmen adaylarının problem çözme becerilerine etkisi (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Karadeniz Teknik Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
• Steffe, L. P., & Thompson, P. (2000). Teaching experiment methodology: Underlying principles and essential elements. In A. Kelly & R. Lesh (Eds.), Handbook of research design in mathematics and science education (pp. 267 – 306). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
• Steffe, L. P. (1991). The constructivist teaching experiment: Illustrations and implications. In E. Von Glasersfeld (Ed.), Radical constructivism in mathematics education (pp. 177-194). New York: Kluwer Academic Publishers.
• Şişman, B. ve Küçük, S. (2018). Ortaokul öğrencilerine yönelik türkçe robotik tutum ölçeğinin geçerlik ve güvenirlik çalışması. Ege Eğitim Dergisi, 19(1), 284-299.
• Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı [TTKB]. (2006a). İlköğretim fen ve teknoloji dersi (6,7 ve 8. sınıflar) öğretim programı. Ankara: Yazar.
• Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı [TTKB]. (2006b). İlköğretim teknoloji ve tasarım dersi öğretim programı ve kılavuzu (6, 7 ve 8. sınıflar). Ankara: Yazar.
• Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı [TTKB]. (2009). İlköğretim matematik dersi 1-5. sınıflar öğretim programı. Ankara: Yazar.
• Tekay, T. ve Doğan, M. (2015). İlköğretim 7. sınıf öğrencilerinin doğrusal denklemlerin grafikleri ile ilgili soruları çözme becerilerinin değerlendirilmesi. MATDER Matematik Eğitimi Dergisi, 2(1), 1-10.
• Topping, K. J., Peter, C., Stephen, P., & Whale, M. (2004). Cross-age peer tutoring of science in the primary school: Influence on scientific language and thinking. Educational Psychology, 24(1), 57-75.
• Umay, A. (2003). Matematiksel muhakeme yeteneği. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 24, 234-243.
• Uygun, T. ve Akyüz, D. (2019). Ortaokul matematik öğretmen adaylarının üçgen eşitsizliğini toplu argümantasyonla kavrayışları. İnönü Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi,, 20(1), 27-41.
• Üçgül, M. (2013). History and educational potential of lego mindstorms NXT. Mersin Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 9(2), 127-137.
• Üzümcü, Ö., ve Erdal, B. (2018). Eğitimde yeni 21. yüzyıl becerisi: Bilgi işlemsel düşünme. Uluslararası Türk Kültür Coğrafyasında Sosyal Bilimler Dergisi, 3(2), 1-16.
• Vance, J. H. (1998). Number operations from an algebraic perspective. Teaching Children Mathematics, 4, 282-285.
• Williams, D., Ma, Y., Prejean, L., Lai, G., & Ford, M. (2007). Acquisition of physics content knowledge and scientific inquiry skills in a robotics summer camp. Journal of Research on Technology in Education, 40(2), 201–216.
• Witherspoon, T., Reynolds, K., Copas, G., & Alagic, M. (2004). A model for an online, global, constructionist learning environment: Robotics around the world. In R., Ferdig, C., Crawford, R. Carlsen, N. Davis, J., Price, R., Weber & D., A., Willis (Eds.), Society for Information Technology & Teacher Education International Conference (pp. 3083-3088). Waynesville, NC USA: Association for the Advancement of Computing in Education (AACE).
• Wood, S. (2003, April). Robotics in the classroom: A teaching tool for K- 12 educators. Paper presented at the Symposium of Growing up with Science and Technology in the 21st Century, Virginia, USA.
• Yackel, E., & Cobb, P. (1994, April). The development of young children's understanding of mathematical argumentation. Paper presented at the annual meeting of the American Educational Research Association, New Orleans, USA.
• Yıldırım, A. ve Şimşek, H. (2005). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (5. baskı). Ankara: Seçkin Yayıncılık.
• Zengin, M. (2016). İlkokul, ortaokul ve lise öğrencilerin disiplinlerarası eğitim ve öğretiminde robotik sistemlerinin kullanımına yönelik görüşleri. Üstün Yetenekliler Eğitimi Araştırmaları Dergisi (UYAD),4(2), 48-70.