Fostering spatial abilities of seventh graders through augmented reality environment in mathematics education: A design study

Abstract

Bu çalışmada, ortaokul öğrencilerinin uzamsal zekalarının geliştirmeye yönelik artırılmış gerçeklik tabanlı bir öğretim aracının tasarımı ve geliştirilmesi ile yedinci sınıf öğrencilerinin bu araç ile yaptıkları farklı uygulamalardaki uzamsal anlayışlarındaki değişimler bildirilmektedir. Bu çalışma eğitsel tasarım araştırması olarak tasarlanmıştır. Genel olarak, ön çalışma evresi ve prototip geliştirme evresi olmak üzere iki evreli bir eğitsel tasarım araştırması yapılmıştır. İlk iki prototip geliştirme döngülerinde artırılmış gerçeklik tabanlı öğretim aracı, iki matematik eğitimi uzmanı ve iki yedinci sınıf öğrencisinin çalışmalarından elde edilen veriler ışığında revize edilmiştir. Son döngüde ise bu öğretim aracı ile yapılan eğitimin uzamsal zeka ve öğrenme fırsatları açısından olası katkıları, çeşitli uzamsal zeka seviyelerinden seçilmiş olan sekiz yedinci sınıf öğrencisi ile araştırılmıştır. Bu çalışmanın bulguları, öğrencilerin uzamsal zekalarını desteklemek için tasarlanan bir artırılmış gerçeklik tabanlı öğretim aracının ve uzamsal etkinliklerin temel özelliklerini ve tasarım ilkelerini ortaya çıkarmıştır. Bu öğretim aracı ile yedinci sınıf öğrencileri uzamsal stratejiler için bütünsel – çözümsel yaklaşımlar sürekliliğinde yer alabilecek stratejiler belirlemiş, uygulamış ve gerektiği durumlarda etkinliğe özel olarak uyarlayabilmişlerdir. Çalışmanın bulgularına göre, tasarlanan öğretim aracının öğrencilerin uzamsal zekalarını işe dökebilmeleri ve geliştirebilmeleri için fırsatlar sağladığı görülmektedir. Bunun yanında, öğrenciler artırılmış gerçeklik temelli öğrenme ortamına kolayca uyum sağlamışlardır. Bu sebeple, bu çalışma kapsamında tasarlanan öğretim aracı uygulanabilir bir eğitim aracı olduğunu kanıtlamıştır. Bu çalışmada tasarlanan artırılmış gerçeklik tabanlı öğretim aracı, öğrenciler ve öğretmenler için matematiği öğrenirken ve öğretirken mobil cihazları kullanmanın yeni bir yolunu sunmaktadır. Bu çalışmada ele alınan ve tasarlanan öğretim aracını öğretmenler matematiksel kavramları görselleştirmek için yeni bir araç olarak öğrencilere ders esnasında sunabilirler.

In this study, design and development of an augmented reality learning toolkit for fostering spatial ability of seventh graders and their spatial understanding with this tool among different trials on mobile devices were reported. This study was conducted within two phases as preliminary and prototyping phases. The designed toolkit was evaluated, revised and redesigned throughout prototyping iterations with two mathematics education experts and two seventh grade students. Finally, possible contributions of intervention with this toolkit in terms of spatial ability and learning opportunities for seventh graders were investigated at the last prototyping iteration with eight seventh graders from various spatial ability levels.Findings guided characteristics for designing an augmented reality learning toolkit with set of spatial tasks for seventh grade students. Findings also showed that students found, used or adapt spatial strategies with this toolkit among continuum of holistic – analytic approaches in order to accomplish given tasks. In the light of these results, it can be inferred that students could perform and improve their spatial ability with this toolkit. Students did not encounter any technical difficulty with the last prototype of the toolkit, and they could use this toolkit, fluently. Therefore, this toolkit have showed practical usability in this study.To conclude, augmented reality seemed helpful in enhancing the usage mobile devices, for not only just reading books or playing games but also learning mathematics. Thus augmented reality toolkit in this study presented a new way to use mobile devices for students or teachers in learning and teaching mathematics.