Bu araştırmanın ilk amacı, 7. sınıf seviyesi fen bilimleri dersinde yer alan maddenin yapısı ve özellikleri ünitesi için probleme dayalı öğrenme yaklaşımı temel alınarak 3 boyutlu (3B) sanal bir öğrenme ortamının tasarlanması ve geliştirilmesidir. İkinci amacı ise geliştirilen 3B sanal ortamın öğrencilerin kavramsal anlama, problem çözmeye dayalı öğrenme performansları ve uzamsal becerileri üzerindeki etkisinin incelenmesidir. Bunun yanında, öğrencilerin 3 boyutlu sanal ortam kullanılarak uygulanan probleme dayalı öğrenme ve çalışma kağıdıyla uygulanan probleme dayalı öğrenme yöntemleri hakkındaki görüşlerinin araştırılmasıdır. Nitel ve nicel araştırma yöntemlerinin birlikte kullanıldığı bu araştırma bir karma yöntem araştırmasıdır. Karma yöntem araştırması olarak desenlenen bu araştırmanın nicel boyutunda yarı deneysel desen, nitel boyutunda ise durum çalışmasından yararlanılmıştır. Araştırma, 3x2'lik yarı deneysel desende yürütülmüştür. Desenin birinci faktörünü iki deney bir kontrol olmak üzere üç grup oluşturmaktadır. Birinci deney grubunda, öğrenciler 3 boyutlu sanal ortamda probleme dayalı öğrenme(3BSO-PDÖ) ile öğrenim görürken, ikinci deney grubunda çalışma kâğıdıyla problem dayalı öğrenme (ÇK-PDÖ) yapılmıştır. Kontrol grubunda ise öğretmen tarafından fen bilimleri dersi öğretim programının gerekliliği ve vizyonuna uygun olarak öğretim devam ettirilmiştir. Desenin ikinci faktörü ise zamana bağlı değişim (öntest-sontest) faktörüdür. Araştırmanın çalışma grubunu, Turgutlu'daki Milli Eğitim Bakanlığına bağlı özel bir ortaokulun 7. sınıfında öğrenim gören 79 öğrenci oluşturmaktadır. Araştırma, 2015-2016 eğitim-öğretim yılının ikinci döneminde fen bilimleri dersi kapsamında gerçekleştirilmiştir. Araştırmada nicel veri toplama aracı olarak öğrencilerin problem çözmeye dayalı öğrenme performanslarını ölçen raporların yanında kavramsal anlama, zihinsel döndürme ve uzamsal görselleştirmeyi ölçen testler de kullanılmıştır. Araştırmada, nitel veri toplama aracı olarak ise yarı-yapılandırılmış görüşmelerden faydalanılmıştır. Görüşmeler için çalışma grubu içerisinden 15 öğrenci rastgele olarak seçilmiştir. Araştırmada elde edilen nicel veriler ANCOVA ve t-testi analiziyle, nitel veriler ise içerik analizi ile incelenmiştir. Yapılan analiz sonuçlarına göre, araştırmanın sonuna doğru probleme dayalı 3 boyutlu sanal ortamda öğrenim gören öğrencilerin, çalışma kâğıdıyla probleme dayalı öğrenme yapan gruba göre problem çözmeye dayalı öğrenme performanslarının arttığı görülmüştür. Edilen diğer bulgu ise 3BSO-PDÖ grubundaki öğrencilerin kavramsal anlama düzeylerinin, ÇK-PDÖ ve kontrol grubundaki öğrencilerden anlamlı olarak farklılık gösterdiği ve yüksek olduğudur. Bunun yanında, 3BSO-PDÖ grubundaki öğrencilerin uzamsal görselleştirme ve zihinsel döndürme becerilerinin, ÇK-PDÖ ve kontrol grubundaki öğrencilere göre anlamlı düzeyde farklılık gösterdiği ve yüksek olduğu görülmüştür. 3BSO-PDÖ ve ÇK-PDÖ gruplarıyla yapılan görüşme sonuçlarında ise, öğrencilerin genel olarak uygulanan yönteme karşı olumlu tutuma sahip oldukları, öğrenmelerine katkı sağladığını düşündükleri, eğlendiklerini belirttikleri ortaya çıkmıştır. Araştırma sonuçlarına göre fen dersinde öğrenmeyi arttırmak için 3 boyutlu sanal öğrenme ortamının kullanılmasının etkili olacağı görülmüştür. Ayrıca, bu ortamların öğrencilerin soyut kavramları somutlaştırmaları ve teorik bilgiyi pratiğe dönüştürmeleri açısından da faydalı olabileceği düşünülmektedir.
The first aim of this research is to design and develop a 3D virtual learning environment based on the problem-based learning approach for the structure and properties of matter unit in 7th grade science class. The second aim is to examine the effects of 3D virtual learning environment on students' conceptual understanding, learning performances based on problem solving and spatial skills. In addition, students' opinions about problem based learning methods with using 3D virtual learning environment and study paper are researched.The research is a mixed method which is the combination of qualitative and quantitative research methods. This research, which is designed as a mixed method research, utilized the quasi-experimental design in the quantative section, and the case study in the qualitative section. The research was conducted as 3x2 factorial design. The first factor of the design consists of three groups as two experimentals and one control group. While the first experimental group students were learning with problem based learning in the 3D virtual environment (3BSO-PDÖ), problembased learning with a study paper was using in the the second experimental group (ÇK-PDÖ). In the control group, teaching was continued by the teacher in accordance with the necessity and vision of the science curriculum. In the study, while the 3BSO-PDÖ abbreviation was used for the first experimental group, the ÇK-PDÖ was used for the second experimental group. The second factor of the design is the time-dependent change (pretest-posttest) factor. The study group is composed of 79 students who are educated in the seventh grade of a private secondary school in Turgutlu. The research was carried out within the scope of science course in the second semester of 2015-2016 academic years. As a means of collecting quantitative data in the research, tests were used which measure conceptual understanding, mental rotation and spatial visualization, as well as reports that measure students' problem-solving based learning performance. Semi-structured interviews were used as a qualitative data collection tool in the research. Fifteen students were selected randomly from the study group for the semi-structured interviews. The quantitative data obtained in the study were analyzed by ANCOVA and t-test, and qualitative data were analyzed by content analysis. According to the results of the analysis, it was seen that the problem-solving-based learning performance of the students are increased toward the end of the research who are in the problem based learning in the 3D virtual environment group (3BSO-PDÖ), according to the problem-based learning with the study paper group (ÇK-PDÖ). The other finding is that the level of conceptual understanding of the students in the 3BSO-PDÖ group is significantly different and high from the students in the ÇK-PDÖ and the control group. In addition, the spatial visualization and mental rotation skills of the students in the 3BSO-PDÖ group were found to be significantly different and high compared to the students in the ÇK-PDÖ and control group. According to the results of interviews conducted with 3BSO-PDÖ and ÇK-PDÖ groups, it was found out that sudents had positive attitudes towards the methods applied, they thought that the methods were contributed to their learning and they had fun. According to the results of the research, it is seen that the use of 3D virtual learning environment will be effective in increasing learning in science lessons. In addition, these environments are thought to be very beneficial to students in terms of making concrete the abstract concepts and transforming theoretical knowledge into practice.
