Development, implementation and assessment of the effect augmented reality on geometry teaching materials for geometry classes

Bu araştırmanın amacı, geometri öğretiminde artırılmış gerçekliğin kullanımının, öğrencilerin başarı ve tutumlarına etkisini incelemektir. Bu amaçla 6. sınıf matematik ders kitabındaki geometrik cisimler ünitesinde yer alan üç boyutlu statik çizimlerin daha dinamik ve etkileşimli bir şekilde görüntülenebilmesi için artırılmış gerçeklik teknolojisi kullanılarak ARGE3D yazılımı geliştirilmiştir. Araştırmada yarı deneysel karma araştırma yöntemi kullanılmıştır. Araştırmanın çalışma grubunu, 2012-2013 Eğitim Öğretim Yılında Gazi Paşa Ortaokulu (n=54) ile Mustafa Yazıcı Ortaokulu'nda 6. sınıfta öğrenim gören öğrenciler (n=46) oluşturmaktadır. Araştırma her iki okulda da bir deney ve bir kontrol grubu olmak üzere toplam dört grupla yürütülmüştür. Her iki okuldaki deney gruplarına dört hafta boyunca ARGE3D ile, kontrol gruplarına ise sadece basılı ders kitabıyla öğretim yapılmıştır. Veri toplama araçları olarak araştırmanın nicel aşamasında Geometri Başarı Testi (GBT), Geometrik Düşünme Testi (GDT), Matematiğe Yönelik Tutum Ölçeği (MYTA) ve öğrencilerin 2012-2013 I. dönemine ait matematik ders notları; nitel aşamasında ise öğretmen ve öğrencilerle yapılan yarı yapılandırılmış görüşmeler ve uygulamalar esnasında çekilmiş video kayıtları kullanılmıştır. Araştırma süresince elde edilen nicel verilerin betimsel istatistikleri SPSS 20.0 paket programında yapılırken; nitel veriler, nicel verilerle karşılaştırılarak verilmiştir. Bulgularda ARGE3D ile yapılan geometri öğretiminin, Gazi Paşa Ortaokulu'ndaki deney ve kontrol gruplarının akademik başarılarında istatistiksel açıdan farklılık oluşturmamasına rağmen Mustafa Yazıcı Ortaokulu'ndaki deney ve kontrol gruplarında deney grubu lehine anlamlı farklılıklar oluşturduğu tespit edilmiştir. Nitel veriler dikkate alındığında Mustafa Yazıcı Ortaokulu'ndaki öğretmenin bilgisayar öz yeterlilik düzeyinin yüksek olmasının, ARGE3D yazımını etkili kullanmasının ve buradaki deney grubunda yer alan öğrencilerin bilgisayar destekli matematik eğitimine alışık olmalarının onların akademik başarılarına daha fazla katkı sağlamış olabileceği söylenebilir. ARGE3D ile yapılan geometri öğretiminin; öğrencilerin deney öncesinden deney sonrasına matematiğe yönelik olumsuz tutuma sahip olan öğrencilerin matematiğe yönelik tutumları üzerinde daha etkili olduğu, korku ve endişelerin azaltılmasına destek sağladığı bulunmuştur. Ancak, matematiğe karşı olumlu yönde tutuma sahip olan öğrencilerin korku ve endişelerine bir etkisi olmadığı gözlemlenmiştir. İşaretleyici algılamasında kullanılan yazılım algoritmalarının ise benzer işaretleyicileri karıştırdığı ve kamera pozlaması sırasında oluşan parlaklık nedeniyle işaretleyici algılamasının zayıfladığı görülmüştür.The aim of this study is to investigate the effect of in-class and laboratory use of augmented reality learning objects in teaching and learning geometry in considering the cognitive and affective development of students. ARGE3D program was developed in order to display the static 3D objects included in the geometrical shapes unit in the sixth grade mathematics book. Quasi-experimental mixed research method was utilized in the study. The sample consisted of sixth grade students enrolled in Gazi Paşa Secondary School (n=54) and Mustafa Yazıcı Secondary School (n=46) located in Aksaray during 2012-2013 educational year. One control and one experimental group were established in each school. The experimental groups received four weeks of instruction via ARGE3D and the control groups received standard text-book instruction. Geometry Achievement Test, Van Hiele Geometry Readiness Test, Maths Attitude Test and students' Fall term grades were used to collect the quantitative data. On the other hand, semi?structured interviews with both the students and the teachers, and video captures during the implementation were used to collect qualitative data. All quantitative data were analyzed with SPSS 20.0 and qualitative data were analyzed via cross-comparisons with quantitative data. The results showed that although geometry instruction via ARGE3D did not yield statistically significant results in terms of cognitive learning levels in Gazi Paşa Secondary School, a statistically significant positive effect was found favoring the experimental group in Mustafa Yazıcı Secondary School. However; examination of the qualitative data might indicate that higher self-efficacy levels of the teacher in Mustafa Yazıcı Secondary School, and that the students in the experimental groups were used to computer-assisted math teaching and the teacher's effective use of ARGED3D program might had positively added to cognitive learning outcomes. Moreover; geometry instruction trough ARGE3D did not significantly affect students' computer-skills self-efficacy and computer skills attitudes in pre- and post tests. Yet; ARGE3D geometry instruction seemed that it was effective in increasing positive attitudes of students who did not previously receive computer-assisted math instruction, or who did not have positive attitudes towards math, and it helped reducing fear and frustrations. Nevertheless; it did not effect fear or frustrations of students with present positive attitudes. As well; the algorithms used by the program were found to misidentify similar markers, and that marker detections were weakening because of the increasing lighting during camera posing