Fen bilimleri dersinde sanal laboratuvar uygulamalarıyla zenginleştirilmiş beyin temelli öğrenme yaklaşımının ortaokul öğrencilerinin akademik başarıları, motivasyonları ve 21. yüzyıl becerileri üzerine etkisinin incelenmesi - Balcı Çömez, Ceyda (My University, 2025)
Teknolojik araçlar ve modern yaklaşımlar, bireysel öğrenme hızına uygun içerikler sunarak öğrencilerin ilgisini çekmekte ve 21. yüzyıl becerilerini geliştirmelerine yardımcı olmaktadır. Bu bağlamda, fen eğitiminde yenilikçi yaklaşımların ve teknolojilerin kullanımının önemli olduğu düşünülmektedir. Beyin temelli öğrenme yaklaşımı, öğrenmenin nörolojik temellerine dayalı olarak bireysel farklılıkları gözeten ve öğrencilerin öğrenme sürecini daha etkili hale getirmeyi amaçlayan bir model sunmaktadır. Bunun yanı sıra, sanal laboratuvar uygulamaları, öğrencilerin fen bilimleri derslerinde soyut kavramları somutlaştırmasına ve deneyerek öğrenmesine olanak tanıyan etkili teknolojik araçlar olarak değerlendirilmektedir. Bu araştırmada, yedinci sınıf Işığın Maddeyle Etkileşimi ünitesinde farklı öğretim yöntemlerinin öğrenciler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sanal ve gerçek laboratuvar uygulamaları, beyin temelli öğrenme yaklaşımı, bu iki yöntemin birleşimiyle zenginleştirilmiş beyin temelli öğrenme modeli ve mevcut öğretim kullanılarak; öğrencilerin akademik başarıları, fen öğrenimine yönelik motivasyonları, 21. yüzyıl becerileri, öğrenme ortamlarına bakışları ve öğrenme süreçlerine ilişkin görüşleri değerlendirilmiştir. Araştırmada nicel ve nitel araştırma yöntemlerinin bir arada kullanıldığı karma araştırma desenlerinden gömülü (iç içe geçmiş) desen kullanılmıştır. Araştırmanın çalışma grubunu, 2021- 2022 eğitim öğretim yılında İstanbul ili Sultangazi ilçesindeki bir ortaokulda öğrenim gören dört yedinci sınıf oluşturmaktadır. Uygulamanın yapıldığı sınıflar belirlenirken seçkisiz olmayan örnekleme yöntemlerinden uygun örnekleme yöntemi kullanılmıştır. Araştırmada dört ayrı deney grubu oluşturulmuştur. Birinci deney grubunda sanal laboratuvar uygulamalarıyla zenginleştirilmiş beyin temelli öğrenme yaklaşımı (BTÖS); ikinci deney grubunda gerçek laboratuvar uygulamalarıyla zenginleştirilmiş beyin temelli öğrenme yaklaşımı (BTÖL); üçüncü deney grubunda sanal laboratuvar uygulamalarıyla zenginleştirilmiş öğretim deney grubunda ise gerçek laboratuvar uygulamalarıyla zenginleştirilmiş öğretim kullanılarak dersler işlenmiştir. Araştırmada nitel ve nicel veri toplama araçları kullanılarak veri toplanmıştır. Nicel veri toplama aracı olarak Işık konusuna yönelik akademik başarı testi, fen öğrenmeye yönelik motivasyon ölçeği ve fen öğreniminde 21.yüzyıl becerileri ölçeği kullanılmıştır. Nitel veri toplama aracı olarak yarı-yapılandırılmış görüşmeler formu ve öğrenci günlükleri kullanılmıştır. Araştırmada beyin temelli öğrenme yaklaşımının ilkeleri doğrultusunda, Jensen’in yedi aşamalı beyin temelli öğrenme planlaması esas alınarak çalışma yaprakları ve ders planları hazırlanmıştır. Işık konusu ile ilgili deneyler, BTÖS ve ÖPS uygulamalarının yapıldığı gruplarda sanal laboratuvar ortamın, BTÖL ve ÖPL uygulamalarının yapıldığı gruplarda ise gerçek malzemelerle laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir. Veri toplama araçlarının ön test ve son test uygulamaları ile görüşmelerin yapılması süreci araştırma kapsamında 10 hafta sürmüştür. Veri toplama araçlarından elde edilen nicel verilerin analizinde, bir istatistik paket kullanılarak betimsel ve istatistiksel analizler yapılmıştır. Nitel verilerin analizinde ise içerik analizi yönteminden yararlanılmıştır. Elde edilen bulgulara göre, beyin temelli öğrenmenin akademik başarı, fen öğrenmeye yönelik motivasyon (özellikle araştırma, performans ve iletişime yönelik motivasyon alt boyutları) ve 21. yüzyıl becerileri üzerinde olumlu etkileri olduğu belirlenmiştir. Sanal laboratuvar uygulamalarının ise akademik başarı üzerinde anlamlı bir fark yaratmadığı, ancak 21. yüzyıl becerileri ölçeğinin bilgi işlem teknolojilerini kullanarak anlamlı öğrenme alt boyutuna ve fen öğrenmeye yönelik motivasyon ölçeğinin araştırma, performans ve iletişime yönelik motivasyon alt boyutlarına olumlu etkiler sağladığı tespit edilmiştir. Gruplar arası karşılaştırmalarda ise, akademik başarı, fen öğrenmeye yönelik motivasyon ve 21. yüzyıl becerilerine yönelik en etkili uygulamanın sanal laboratuvar uygulamalarıyla zenginleştirilmiş beyin temelli öğrenme yaklaşımı olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca, sanal ve gerçek laboratuvar uygulamalarıyla zenginleştirilmiş beyin temelli öğrenme yaklaşımına ilişkin öğrenci görüşlerinin olumlu yönde olduğu belirlenmiştir. Araştırma kapsamında sanal laboratuvar uygulamalarıyla zenginleştirilmiş beyin temelli öğrenme yaklaşımının fen bilimleri derslerinde kullanılması önerilebilir.

Technological tools and modern approaches capture students' interest by offering content tailored to individual learning speeds and help them develop 21st-century skills. In this context, it is considered important to use innovative approaches and technologies in science education. The brain-based learning approach presents a model that aims to make the learning process more effective by considering individual differences based on the neurological foundations of learning. Additionally, virtual laboratory applications are regarded as effective technological tools that allow students to concretize abstract concepts and learn through experimentation in science courses. This research examines the effects of different teaching methods on students in the seventh grade Interaction of Light with Matter unit. By using virtual and hand-on laboratory applications, the brain-based learning approach, a brain-based learning model enriched by combining these two methods, and the current teaching program; students' academic achievements, motivations towards learning science, 21st-century skills, views on learning environments, and opinions about the learning process were evaluated. A mixed research design combining quantitative and qualitative research methods, specifically the embedded design, was used in the study. The study group consisted of four seventh-grade classes in a middle school in the Sultangazi district of Istanbul during the 2021-2022 academic year. While determining the classes where the application was carried out, the non-random sampling method of purposive sampling was used. Four separate experimental groups were created in the study. In the first experimental group, the brain-based learning approach enriched with virtual laboratory applications (BBLV); in the second experimental group, the brain-based learning approach enriched with real laboratory applications (BBLH); in the third experimental group, the teaching program enriched with virtual laboratory applications (TPV); and in the fourth experimental group, the teaching program enriched with hands-on laboratory applications (TPH) were used to conduct the lessons. Both qualitative and quantitative data collection tools were used to collect data in the research. Quantitative data collection tools included an academic achievement test on the topic of light, a motivation scale for learning science, and a 21st-century skills scale in science learning. Qualitative data collection tools included semi-structured interview forms and student diaries. In the research, in line with the principles of the brain-based learning approach, study sheets and lesson plans were prepared based on Jensen's seven-stage brain-based learning planning. Experiments related to the topic of light were conducted in virtual laboratory environments in the BBLV and TPV groups, and in laboratory environments with real materials in the BBLH and TPH groups. The process of pre-test and post-test applications of the data collection tools and conducting interviews lasted 10 weeks within the scope of the research. Descriptive and statistical analyses were performed using a statistical software package for analyzing the quantitative data obtained from the data collection tools. For the analysis of qualitative data, the content analysis method was used. According to the findings, it was determined that brain-based learning had positive effects on academic achievement, motivation towards learning science (especially in the sub-dimensions of research, performance, and communication motivation), and 21st-century skills. It was found that virtual laboratory applications did not create a significant difference in academic achievement but had positive effects on the sub-dimension of meaningful learning through the use of information technology in the 21st-century skills scale and on the sub-dimensions of research, performance, and communication motivation in the motivation scale for learning science. Comparisons between groups revealed that the most effective application for academic achievement, motivation towards learning science, and 21st-century skills was the brain-based learning approach enriched with virtual laboratory applications. Additionally, it was determined that students' opinions about the brain-based learning approach enriched with virtual and hands-on laboratory applications were positive. It is recommended that activities based on the brain-based learning approach enriched with virtual laboratory applications can be used in science classes.
Investigation of the impact of the brain-based learning approach enriched with virtual laboratory applications in science lessons on Middle school students' academic achievement, motivation and 21st century skills
Keywords: 21. yüzyıl becerileri; 21st-century skills; beyin temelli öğrenme; Bilim; brain-based learning; fen öğretimi; laboratory; laboratuvar; motivasyon; motivation; Öğrenim ve öğretim (Ortaokul); Sanal laboratuvar; Science; science teaching; Study and teaching (Middle school); Turkey; Türkiye; Virtual laboratory