Matematik öğretmenlerinin bilgi işlemsel düşünme becerileri ile matematiksel modelleme süreçlerinin ilişkilendirilmesi
Relating mathematics teachers' computational thinking skills to mathematical modeling processes
- Tez No: 952016
- Danışmanlar: PROF. DR. BERNA CANTÜRK GÜNHAN, DOÇ. DR. FİLİZ MUMCU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Eğitim ve Öğretim, Education and Training
- Anahtar Kelimeler: Computational Thinking, Mathematical Modeling, Computational Modeling, Teacher Education
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Eğitim Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İlköğretim Matematik Öğretmenliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 377
Özet
Bilgi işlemsel düşünme (BİD) ile matematiksel modelleme süreçleri arasındaki çok katmanlı ilişkiyi ortaya koymayı ve bu ilişkiden hareketle öğretmen eğitimine yönelik kuramsal ve uygulamalı bir öğretim tasarımı geliştirmeyi amaçlamaktadır. BİD, teknik ve dijital yeterliklerin ötesinde, matematiksel düşünmeyle derin bir epistemolojik bağ kurar. Matematiksel modelleme ise bu düşünme yapısını gerçek yaşam temelli problemler aracılığıyla zenginleştiren dinamik bir süreç sunar. Araştırma, Tasarım Tabanlı Araştırma (TTA) yöntemiyle üç döngüde yapılandırılmıştır. İlk döngüde, BİD ile matematiksel düşünme arasındaki epistemolojik kesişim analiz edilmiş ve öğretmen mesleki gelişim programının (MGP) ilk versiyonu geliştirilmiştir. İkinci döngüde, üç matematik ve bir bilişim öğretmeniyle yapılan pilot uygulama doğrultusunda MGP yeniden yapılandırılmıştır. Üçüncü döngüde ise MGP'nin son versiyonu ile her birinde bir bilişim teknolojileri öğretmeninin ve iki matematik öğretmeninin bulunduğu üç grup toplam dokuz öğretmenle disiplinler arası bilgi işlemsel modelleme süreci yürütülmüştür. Araştırma sürecinde öğretmenlerin gerçekleştirdiği toplam 441 bilişsel eylem, yedi temel BİD bileşenine (deneysel ve derin soyutlama, ayrıştırma, algoritma tasarımı, örüntü tanıma, genelleme, veri işleme ve hata ayıklama) göre sistematik biçimde analiz edilmiş ve bu eylemler matematiksel modelleme döngüsünün aşamalarıyla tematik olarak ilişkilendirilmiştir. Araştırmanın bulguları, (a) Soyutlama bileşeni, Piaget'nin deneysel ve yansıtıcı soyutlama kuramı bağlamında ele alındığında, matematiksel düşünmenin daha iyi kavranmasını desteklemiştir. (b) BİD bileşenlerinin eş zamanlı, ardışık veya iç içe geçmiş biçimde işlemeye başladığı görülmüş; süreç boyunca öğretmenlerin modelleme problemi çözme sürecinde BİD bileşenleri ile doğrusal sıralar yerine bağlama duyarlı, dönüşümlü ve tetikleyici biçimde bilişsel geçişler gerçekleştirdiği belirlenmiştir. (c) BİD bileşenlerinin birbirini karşılıklı olarak desteklediği ve bilişsel olarak birbirini tetiklediği gözlemlenmiştir. Özellikle bir bilişsel eylemi birden fazla BİD bileşeni ile ilişkilendiren öğretmenler, BİD bileşenlerini kar topu etkisiyle nasıl bütünleşik bir şekilde çalıştığını göstermiştir. (d) BİD, yalnızca bir problem çözme aracı değil; aynı zamanda bireylerin bilişsel/ üstbilişsel düşünme becerilerini geliştirmeye yönelik güçlü bir çerçeve sunmuştur. (e) Süreçte özellikle veri işleme bileşeninin merkezde olduğu örneklerde, çok katmanlı bir yapı ortaya çıkmış; algoritma tasarımı ve hata ayıklama bileşenlerinin niteliğini arttırmıştır. Örüntü tanıma ve ayrıştırma gibi bileşenlerin ise yalnızca çözüm aracı değil, matematiksel düşünmeyi kuran öncül bilişsel eylemler olarak da işlev gördüğü saptanmıştır. Bu bulgular doğrultusunda, BİD ile modelleme süreçlerinin zihinsel düzeyde bütünleştirildiği“bilgi işlemsel modelleme”kavramsal çerçevesi sunulmuştur. Bu süreçte açığa çıkan çok katmanlı kamaşık bilişsel eylemleri tanılayabilmek için her modelleme aşamalarına duyarlı BİD bileşenleri göstergeleri geliştirilerek bu bütünleşmenin izlenebilirliği sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlar, bilgi işlemsel modellemeye yönelik bir kavramsal çerçeve, öğretmen eğitimi programı ve bu sürecin izlenebilmesi için geliştirilen göstergeler ile BİD'in eğitimdeki dönüşüm potansiyelini somutlaştırmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study explores the layered relationship between computational thinking (CT) and mathematical modeling processes and proposes an instructional design framework for teacher education informed by this relationship. While CT includes technical and digital competencies, it is also conceptually connected to mathematical thinking. Mathematical modeling, in turn, offers a meaningful context to support this connection through real-world problem-solving experiences. The research was conducted using a Design-Based Research (DBR) methodology over three iterative cycles. In the first cycle, the epistemological connection between CT and mathematical thinking was examined, leading to the initial version of a professional development program (PDP). The second cycle involved a pilot implementation with three mathematics teachers and one computer science teacher, during which the program was revised. In the third cycle, the finalized version of the PDP was implemented with three interdisciplinary groups, each including one computer science and two mathematics teachers (nine teachers in total), focusing on CT-integrated modeling practices. During the process, a total of 441 cognitive actions were analyzed and classified according to seven CT components: empirical and reflective abstraction, decomposition, algorithm design, pattern recognition, generalization, data processing, and debugging. These actions were also linked thematically to different phases of the mathematical modeling cycle. Findings indicate that (a) Abstraction, when examined through Piaget's distinction between empirical and reflective forms, helped clarify aspects of mathematical thinking. (b) CT components often interacted in flexible and iterative ways, rather than following fixed sequences. (c) Certain cognitive actions were associated with multiple CT components, suggesting that these elements can support one another within problem-solving contexts. (d) CT offered opportunities not only for procedural thinking but also for engaging with higher-order cognitive and metacognitive processes (e) data processing played a central role where teachers used CT components in interconnected ways, and components like pattern recognition and decomposition also contributed to the development of mathematical thinking. Based on these insights, the study presents a conceptual approach termed computational modeling, in which CT components are meaningfully connected with mathematical modeling stages. To support the interpretation of complex cognitive processes observed throughout, indicator sets were developed for each modeling phase. The study contributes to the understanding of CT integration in mathematics education and offers a structured example of how this integration may inform teacher learning and instructional design.
Benzer Tezler
- Soyutlama, örüntü tanımlama ve algoritma tasarımı becerilerinin ortaokul matematik dersi öğretim programı, öğretmen ve öğrenci bağlamında incelenmesi
Examination of abstraction, pattern recognition and algorithm design skills in the context of secondary school mathematics curriculum, teacher and student
NURDAN KARSLI
Doktora
Türkçe
2023
Eğitim ve ÖğretimBaşkent ÜniversitesiMatematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEREF MİRASYEDİOĞLU
- Ortaokul matematik öğretmenlerinin kareköklü ifadeler konusuna ilişkin öğretimsel açıklamaları
Secondary school mathematics teachers' instructional explanations on square root expressions
ÜMARE ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Eğitim ve Öğretimİstanbul Medeniyet ÜniversitesiFen ve Matematik Eğitimi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA YILDIZ
- Harezmi Eğitim Modeli'nin hayat boyu öğrenme anahtar yetkinliklerinden; Matematik, fen ve dijital okuryazarlık yetkinliklerine etkisi: Karma bir çalışma
The effect of Harezmi Education Model on the lifelong learning key competencies; Mathematics, science and digital literacy competencies: A mixed study
FİLİZ KÖK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Eğitim ve ÖğretimMarmara ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİBEL CENGİZHAN
- İlköğretim matematik öğretmenlerinin ölçme ve değerlendirme okuryazarlıklarına ilişkin sınıf içi uygulamaları
Classroom applications of primary mathematics teachers regarding assessment literacy
ZEYNEP NATIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Eğitim ve ÖğretimTrabzon Üniversitesiİlköğretim Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA ÇELİK
- Fen temelli eleştirel okuma etkinliklerinin geliştirilmesi ve öğretmenler tarafından değerlendirilmesi
Developing science-based critical reading activities and evaluation by teachers
GAMZE YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Eğitim ve ÖğretimZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiMatematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM KORAY