İNSAN VE ÇEVRE ÜNİTESİNE YÖNELİK GELİŞTİRİLEN YAPAY ZEKÂ DESTEKLİ ARTIRILMIŞ GERÇEKLİK UYGULAMASININ ORTAOKUL ÖĞRENCİLERİNİN BAŞARISI VE TUTUMU ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Abstract

Eğitimde kullanımı giderek artan Artırılmış Gerçeklik (AG) uygulamaları, fen konularında yer alan gerçekte görülmesi imkânsız veya öğrenilmesi zor olan içeriklerin sınıf ortamında etkileşimli ve gerçekçi bir deneyim ortamı ile sunulmasını desteklemektedir. Öğrenme ortamlarında kullanılan bir diğer teknoloji yapay zekâdır. Yapay zekânın büyük dil modelleri ile çalışan metin tabanlı etkileşimli yapısının, AG uygulamalarına entegre edilmesi, uygulamaların etkileşim boyutunu yenilikçi bir aşamaya taşıyabilmektedir. Bu araştırmada, Fen öğretiminde İnsan ve Çevre ünitesinde yer alan; Biyoçeşitlilik, İnsan-Çevre İlişkileri ve Yıkıcı Doğa Olayları konularına yönelik yapay zekâ destekli AG öğretim materyali (BioscienceAR) geliştirmek ve materyalin öğrencilerin akademik başarıları, Fen Bilimleri dersine yönelik tutumları ve AG uygulamalarına ilişkin tutumları üzerindeki etkisini araştırmak amaçlanmıştır. Bu araştırmada nicel yöntemin baskın olduğu, nitel yöntemle desteklenen karma yöntem kullanılmıştır. Araştırmada nicel verileri açıklamak amacıyla nitel verilerin toplandığı sıralı açıklayıcı desenden yararlanılmıştır. Araştırma süreci, planlama, uygulama ve değerlendirmeyi kapsayan PIE modeli ile yürütülmüştür. Araştırmanın öğretim materyali planlama ve geliştirme sürecinde ise AG geliştiricileri tarafından kullanılan beş aşamalı, dinamik bir tasarım modeli temel alınmıştır. Araştırmanın nicel boyutunda, İnsan ve Çevre Başarı Testi, Fen Bilimleri Dersi Tutum Ölçeği ve AG Uygulamaları Tutum Ölçeği ile veriler toplanmıştır. Türkiye'nin İç Anadolu bölgesinde yer alan bir devlet okulunun 5. sınıfında öğrenim gören 56 öğrenciyle sekiz haftalık deneysel süreç yürütülmüştür. Nicel verilerin analizinde öncelikle verilerin normallik varsayımını sağladığı tespit edilmiş olup normal dağılıma uygun parametrik testler kullanılmıştır. Nitel yöntemde; yarı yapılandırılmış görüşme formları dokuz öğrenci ve dersin öğretmenine v uygulanmıştır. Araştırmacı notları da nitel veri kapsamında değerlendirilmiştir. Veriler üçgenleme yöntemi ile analiz edilerek tema, kategori ve kodlara dönüştürülmüştür. Araştırmanın nicel bulgularına göre; deney ve kontrol gruplarının ön test başarı puan ortalamaları arasında anlamlı bir fark bulunmamaktadır. Bununla birlikte grupların son test başarı puanları incelendiğinde, deney grubu puan ortalamasının kontrol grubu puan ortalamasından yüksek olduğu fakat gruplar arasındaki bu farkın anlamlı düzeyde olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Diğer bir sonuç ise; uygulama başlamadan önce deney ve kontrol grubu öğrencilerinin Fen Bilimleri dersine yönelik tutum puanlarının denk olduğu, son test puanları incelendiğinde; deney grubu puan ortalamasının kontrol grubu puan ortalamasına kıyasla istatistiksel olarak anlamlı bir fark olduğu tespit edilmiştir. Araştırmanın diğer sonucu kapsamında, deney ve kontrol grubunun AG uygulamalarına ilişkin tutumları incelendiğinde; uygulama öncesi grupların AG uygulamalarına ilişkin tutum puanlarının denk olduğu, uygulama sonrasında deney grubu puan ortalamasının kontrol grubu puan ortalamasına kıyasla istatistiksel olarak anlamlı farklılık olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlarla birlikte araştırma kapsamında İnsan ve Çevre ünitesine yönelik geliştirilen BioscienceAR materyalinin, Fen Bilimleri dersine ilişkin ve AG uygulamalarına yönelik olumlu tutumların geliştirilmesinde destekleyici olarak kullanılabileceği söylenebilir. Ayrıca, bu araştırmanın 2024-2025 eğitim öğretim yılında Millî Eğitim Bakanlığı (MEB) tarafından uygulamaya başlanan, Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli'nde belirtilen amaca uygun ders kitaplarına AG içeriklerinin entegre edilmesine yönelik örnek bir çalışma olabileceği ve alanyazına önemli katkılar sunulabileceği söylenebilir.The use of Augmented Reality (AR) applications in education is steadily increasing, supporting the presentation of science content particularly topics that are impossible to observe directly or difficult to learn in an interactive and realistic classroom environment. Another technology utilized in learning environments is artificial intelligence (AI). Integrating the textbased interactive structure of AI, powered by large language models, into AR applications can elevate their level of interactivity to an innovative stage. The aim of this study was to develop an AI-supported AR instructional material (BioscienceAR) for the topics of Biodiversity, Human–Environment Interactions, and Destructive Natural Events in the Human and Environment unit of science education, and to investigate its effects on students' academic achievement, attitudes toward science, and attitudes toward AR applications. A mixed-methods approach was employed, with a dominant quantitative component supported by qualitative data. A sequential explanatory design was adopted, in which qualitative data were collected to explain the quantitative findings. The research process was conducted using the PIE model, which includes planning, implementation, and evaluation. In the planning and development of the instructional material, a five-phase dynamic design model commonly used by AR developers was used as the foundation. In the quantitative phase, data were collected through the Human and Environment Achievement Test, the Science Attitude Scale, and the AR Applications Attitude Scale. The experimental process was carried out over eight weeks with 56 fifth-grade students from a public school located in the Central Anatolia region of Türkiye. For the analysis of the quantitative data, it was first determined that the data met the assumption of normality, and parametric tests appropriate for normal distribution were applied. In the qualitative phase, semi-structured interview forms were administered to nine students and the course teacher. Researcher notes were vii also considered as part of the qualitative data. The data were analyzed using the triangulation method and were transformed into themes, categories, and codes. According to the quantitative findings of the study, there was no significant difference between the pre-test achievement mean scores of the experimental and control groups. However, when the post-test achievement scores were examined, it was found that the mean score of the experimental group was higher than that of the control group, although this difference was not statistically significant. Another finding revealed that, prior to the intervention, the experimental and control group students had equivalent scores on the science attitude scale; however, in the post-test, the experimental group's mean score was statistically significantly higher than that of the control group. Similarly, in terms of attitudes toward AR applications, the two groups had equivalent scores before the intervention, whereas post-test results indicated a statistically significant difference in favor of the experimental group. Based on these results, it can be said that the BioscienceAR material developed for the Human and Environment unit within the scope of the study can be used as a support for developing positive attitudes towards Science course and AR applications. Furthermore, it can be said that this research can serve as an exemplary study for integrating AR content into textbooks suitable for the purpose specified in the Turkey Century Education Model, which was implemented by the Ministry of National Education (MEB) in the 2024-2025 academic year, and that it can make significant contributions to the literature.