SANAL ORTAMDA ORTAOKUL ÖĞRENCİLERİNİN GÜNEŞ SİSTEMİNDEKİ GÖZLEM VE MERAKLARININ GÖZ TAKİP CİHAZIYLA İNCELENMESİ

INVESTIGATION OF SECONDARY SCHOOL STUDENTS' OBSERVATIONS AND CURIOSITIES ABOUT THE SOLAR SYSTEM WITH EYE TRACKING DEVICE IN VIRTUAL ENVIRONMENT

Abstract

Science education is a discipline that aims to enable students to question their surroundings from a scientific perspective and to comprehend natural phenomena. However, this process often involves abstract and complex concepts that can hinder conceptual understanding, particularly for middle school students. Topics such as the Solar System, which cannot be directly experienced through observation, pose significant challenges in grasping the content meaningfully. This study aimed to address these challenges by examining students’ levels of attention, focus, and curiosity in a technology-enhanced virtual learning environment using eye-tracking technology.The study was conducted during the 2023–2024 academic year with 60 students from 7th and 8th grades attending public schools in İzmir, Turkey. During the application phase, students interacted with simulation-based astronomy content in a virtual environment while their eye movements were recorded using a Tobii Eye Tracker device. Visual data such as gaze paths, fixation durations, and heatmaps were analyzed to assess visual attention. Additionally, the "Astronomy Attitude Scale" was administered as both a pre-test and post-test to evaluate changes in students’ attitudes toward astronomy. Findings revealed that students tended to focus more on visually appealing celestial bodies and spent longer observation times on planets that they could associate with prior knowledge. Furthermore, a statistically significant improvement was observed in students’ attitudes toward astronomy following the virtual learning activity. These results demonstrate that virtual reality–supported learning environments serve as effective tools not only for facilitating the comprehension of abstract scientific concepts but also for nurturing scientific curiosity and motivation in students.

Keywords: Virtual reality, eye tracking, science education, abstract concepts, attention, astronomy education, attitude scale.

Öz

Fen Bilimleri eğitimi, öğrencilerin çevresini bilimsel bakış açısıyla sorgulamasını ve doğa olaylarını anlamasını hedefleyen bir disiplin olup, bu süreci çoğu zaman soyut ve karmaşık kavramlarla yürütür. Özellikle Güneş Sistemi gibi konular, gözle doğrudan deneyimlenememesi nedeniyle öğrenciler için kavramsal öğrenmede zorluk yaratmaktadır. Bu araştırma, bu zorluğu aşmak amacıyla teknoloji destekli sanal bir öğrenme ortamında göz izleme (eye-tracking) teknolojisini kullanarak öğrencilerin dikkat, odaklanma ve merak düzeylerini incelemeyi amaçlamaktadır. Araştırma, 2023-2024 eğitim-öğretim yılında İzmir ilindeki devlet okullarında öğrenim gören 7. ve 8. Sınıfa devam eden toplam 60 öğrenci ile yürütülmüştür. Uygulama kapsamında öğrenciler, Tobii Eye Tracker cihazı ile izlenerek sanal ortamda etkileşimli içeriklerle karşılaştırılmış; öğrencilerin göz hareketleri, odaklanma süreleri ve görsel dikkat haritaları analiz edilmiştir. Ayrıca "Astronomi Tutum Ölçeği" ön-test ve son-test olarak uygulanmıştır. Bulgular, öğrencilerin özellikle görsel olarak dikkat çekici gök cisimlerine daha fazla odaklandıklarını ve ön bilgileriyle ilişkilendirebildikleri gezegenlerde daha uzun gözlemler gerçekleştirdiklerini ortaya koymuştur. Ayrıca sanal ortamda etkileşimli öğrenim sürecinin öğrencilerin astronomiye yönelik tutumlarında istatistiksel olarak anlamlı bir artış sağladığı görülmüştür. Bu çalışma, sanal gerçeklik destekli öğretim ortamlarının, soyut bilimsel kavramların anlaşılmasını kolaylaştırmada ve öğrencilerin bilimsel merakını artırmada etkili bir araç olduğunu göstermektedir.

Anahtar Terimler: Sanal gerçeklik, göz izleme, fen eğitimi, soyut kavramlar, dikkat, astronomi eğitimi, tutum ölçeği.

KAYNAKÇA

Akpınar, E., Aktamış, H., & Ergin, Ö. (2005). Fen bilgisi öğretiminde görsel araçların etkisi. Eğitim ve Bilim, 30(135), 10‑17.

Altan, T., & Çağıltay, K. (2022). Sanal gerçeklik ve eğitim: Çoklu ortam tasarımı yaklaşımları. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 12(1), 45–63.

Bacanlı, H., & Türk Kurtça, T. (2020). Merakın gücü: Eğitsel psikoloji açısından merak. Eğitim Psikolojisi Dergisi, 14(2), 112–128.

Berlyne, D. E. (1960). Conflict, arousal, and curiosity. McGraw-Hill.

Bybee, R. W. (2013). The case for STEM education: Challenges and opportunities. National Science Teachers Association.

Clark, R. C., & Mayer, R. E. (2016). E-learning and the science of instruction: Proven guidelines for consumers and designers of multimedia learning (4th ed.). John Wiley & Sons.

Dalgarno, B., & Lee, M. J. W. (2010). What are the learning affordances of 3-D virtual environments? British Journal of Educational Technology, 41(1), 10–32. https://doi.org/10.1007/978-1-84628-609-4

Duchowski, A. T. (2007). Eye tracking methodology: Theory and practice (2nd ed.). Springer.

Erdemir, N., & Bakırcı, H. (2009). Fen bilgisi öğretmen adaylarının bilgisayar destekli fen öğretimine ilişkin tutumları. Çukurova Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 3(36), 1–10.

Gülen, S., & Demirkuş, N. (2015). Görsel materyal destekli fen öğretiminin öğrenci başarısına etkisi. Kuram ve Uygulamada Eğitim Bilimleri, 15(3), 789–804.

Holmqvist, K., Nyström, M., Andersson, R., Dewhurst, R., Jarodzka, H., & van de Weijer, J. (2011). Eye tracking: A comprehensive guide to methods and measures. Oxford University Press.

İnan Kaya, G. (2016). Akademik güdülenme ve öğrenme motivasyonu ilişkisi. Eğitimde Psikolojik Araştırmalar Dergisi, 19(2), 101–110.

Jonassen, D. H. (1991). Evaluating constructivist learning. Educational Technology.

Kara, Y., & Yıldırım, H. İ. (2021). Ortaokul öğrencilerinin Güneş Sistemi konusundaki kavram yanılgılarının incelenmesi. Uluslararası Fen Eğitimi Dergisi, 13(2), 121–139.

Lai, M. L., Tsai, M. J., Yang, F. Y., Hsu, C. Y., Liu, T. C., Lee, S. W. Y., Lee, M. H., Chiou, G. L., Liang, J. C., & Tsai, C. C. (2013). A review of using eye-tracking technology in exploring learning from 2000 to 2012. Educational Research Review, 10, 90–115. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2013.10.001

Makransky, G., & Mayer, R. E. (2022). Benefits of taking a virtual field trip in immersive virtual reality: Evidence for the immersion principle in multimedia learning. Educational Psychology Review, 34, 1827–1846. https://doi.org/10.1016/j.chb.2022.107292

Mayer, R. E. (2009). Multimedia learning (2nd ed.). Cambridge University Press.

Merchant, Z., Goetz, E. T., Cifuentes, L., Keeney-Kennicutt, W., & Davis, T. J. (2014). Effectiveness of virtual reality-based instruction on students' learning outcomes in K–12 and higher education: A meta-analysis. Computers & Education, 70, 29–40. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2013.07.033

Osborne, J., Simon, S., & Collins, S. (2003). Attitudes towards science: A review of the literature and its implications. International Journal of Science Education, 25(9), 1049–1079. https://doi.org/10.1080/0950069032000032199

Özdemir, S. (2024). Eğitimde göz izleme teknolojilerinin kullanımı: Kuramsal ve uygulamalı bir bakış. Eğitim Teknolojileri Dergisi, 16(1), 33–52.

Piaget, J. (1972). Intellectual evolution from adolescence to adulthood. Human Development, 15(1), 1–12.

Rayner, K. (1998). Eye movements in reading and information processing: 20 years of research. Psychological Bulletin, 124(3), 372–422.

Renninger, K. A., & Hidi, S. (2016). The power of interest for motivation and engagement. Routledge. https://doi.org/10.4324/9781315771045

Sağlam, M., & Karaoğlan Yılmaz, F. G. (2021). The use of eye-tracking technology in educational research: Opportunities and challenges. Journal of Educational Technology & Online Learning, 4(2), 143–160.

Say, Ş. (2017). Sanal gerçeklik destekli fen öğretiminin öğrenci başarısı ve tutumlarına etkisi. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 7(2), 123–140.

Sarıoğlu, B., & Girgin, D. (2020). Fen öğretiminde sanal gerçeklik uygulamalarının öğrenci başarısına ve tutumlarına etkisi. İlköğretim Online, 19(4), 2634–2651.

Treagust, D. F., Duit, R., & Fraser, B. J. (2006). Teaching and learning science: An evidence-based practice. Springer.

Tsai, M. J., Hou, H. T., Lai, M. L., Liu, W. Y., & Yang, F. Y. (2012). Visual attention for solving multiple-choice science problem: An eye-tracking analysis. Computers & Education, 58(1), 375–385. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.07.015

Uçar, R., & Aktamış, H. (2019). Astronomi’ye yönelik tutum ölçeği ve 7. sınıf “Güneş Sistemi ve Ötesi” ünitesine yönelik başarı testi geliştirme çalışması. Batı Anadolu Eğitim Bilimleri Dergisi, 10(1), 57–79. https://doi.org/10.47214/adeder.1267535

Yıldırım, B., Yalçın, P., & Bayrak, C. (2016). Eye tracking technology for analyzing students’ visual attention in science education. Journal of Turkish Science Education, 13(Special Issue), 81–95.

Yıldırım, İ., Kaban, A., & Öztürk, M. (2016). Eğitimde göz izleme yönteminin kullanımı. Eğitim Teknolojisi Kuram ve Uygulama, 6(2), 1–20.

Yılmaz, M., & Bayraktar, Ş. (2014). Bilimsel tutumların akademik başarıya etkisi. Fen Bilimleri Eğitimi Dergisi, 12(3), 245–263.