Eğitimde dijital dönüşümde giyilebilir teknolojilerin kullanılması: Konum ve davranış temelli karar destek sistemi tasarımı ve geliştirilmesi
Using wearable technologies for digital transformation in education: Design and development of a location and behavior based decision support system
- Tez No: 979529
- Danışmanlar: PROF. DR. ERSİN KARAMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Science and Technology, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Eğitimde dijital dönüşüm, Kapalı alan konumlandırma, Ciddi oyun, Öğrenme analitiği, Karar destek sistemi, Digital transformation in education, Indoor positioning, Serious games, Learning analytics, Decision support system
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Sosyal Bilimler Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Yönetim Bilişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu araştırmanın amacı, eğitimde dijital dönüşümde giyilebilir teknolojiler kullanılarak öğrencilerin konum ve davranış temelli örüntülerini ortaya çıkaracak karar destek sisteminin tasarlanması ve geliştirilmesidir. Araştırma sürecinde üç uygulama gerçekleşmiştir. Birinci uygulama kapalı alan konumlandırma sistemidir. Fiziksel ortamda çalışan UWB (Ultra Geniş Bant) sensörleri kullanılarak geliştirilmiş web ortamında sinyalin görüntülenmesi sağlanarak bir model önerisi olarak sunulmuştur. İkinci uygulamada, fiziksel bir ortamda öğrencilerin giyilebilir teknolojiler (akıllı saat ve UWB sensör) kullanılarak konum ve fizyolojik verilerinin toplanmasının bütçe, etik, zaman ve katılımcı geri dönüşleri açısından oldukça zor ve riskli bir süreç olabileceği düşünülmüştür. Bu nedenle ikinci uygulamada alternatif olarak ciddi oyun simülasyon ortamı geliştirilerek veri toplama işlemi sağlanmıştır. Üçüncü uygulamada ise öğrenme analitikleri uygulanarak ciddi oyun ortamından elde edilen verilerin analiz süreçleri takip edilerek araştırmanın temel çerçeve oluşturulmuştur. Araştırmanın genel tasarımında Tasarım Tabanlı Araştırma Yönteminden yararlanılarak üç disiplinin bir araya getirilmesiyle bütünleşik bir sistem geliştirilmiştir. Web tabanlı karar destek sistemi oluşturulmasında ve kapalı alan konumlandırma sisteminin geliştirilmesinde“Scrum”, ciddi oyun geliştirme sürecinde“D6 Oyunlaştırma Modeli”, öğrenme analitiği sürecinde ise karma araştırma yöntemlerinden biri olan“Açıklayıcı Ardışık Desen”kullanılarak araştırma süreci yönetilmiştir. Kapalı alan konumlandırma sisteminde, UWB sensörlerden gerçek zamanlı sinyal yoluyla fiziksel bir ortamda konum tespitinde bulunmak amaçlı web tabanlı bir uygulamada veri akışının izlenebilirliği sağlanmıştır. Ciddi oyun tasarımı için, öğrencilerin davranışlarını temsil eden simülasyon temelli bir ciddi oyun geliştirilmiştir. Unity oyun motoru ile geliştirilen bu ortamda, öğrencilerin cinsiyet, ajan tipi, kalp atışı, oksijen seviyesi, adım sayısı, harcanan kalori ve ortam gürültüsü gibi metrikler dört farklı mekânda (sınıf, kantin, bahçe ve wc) izlenmiştir. Ciddi oyun, altı teneffüs periyodunu kapsayacak şekilde tasarlanmış ve 30 öğrenci ajan üzerinden veri toplanmıştır. Öğrenme analitiği için nicel analiz yöntemleri kullanılarak python programlama dili ile zaman serisi, akademik gruplara göre öğrenci davranışları, Isolation Forest ve Kümeleme analizleri gerçekleştirilerek eğitim ortamında keşfedilmemiş örüntülerin ortaya çıkarılması sağlanmıştır. Analiz sonuçları, Google Locker Studio üzerinden web ortamına aktarılarak görselleştirilmesi sağlanmıştır. Nicel sonuçların uzman görüşü alınarak anlamlandırılmasında ve betimlenmesinde ise nitel araştırma yöntemlerinden tümevarımcı analiz kullanılarak veriler tema-kod ve alt kod kategorilerine ayrılarak veriler içerisindeki anlam örgüsü detaylandırılmıştır. Bu araştırmanın sonuçları erişim sağlanabilen alanyazın ile karşılaştığında öğrenme analitiklerinin eğitim ortamlarında öğrenci konum ve biyometrik verilerinden davranışsal sonuçlara ulaşılarak öğrencileri tanımak amaçlı eğitim yöneticilerinin proaktif müdahalede bulunması yönünden benzer sonuçlara ulaşıldığı görülmüştür. Araştırmanın uzun vadede, eğitimde giyilebilir teknolojilerin karar destek sistemlerine entegrasyonuna yönelik uygulama modelleri geliştirilmesine öncülük etmesi beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
The purpose of this research is to design and develop a decision support system that utilizes wearable technologies in the digital transformation of education to reveal students' location- and behavior-based patterns. During the research process, three main implementations were carried out. The first implementation is an indoor positioning system. By using Ultra-Wideband (UWB) sensors operating in a physical environment, a web-based interface was developed to visualize the signals and presented as a model prototype. In the second implementation, it was determined that collecting students' location and physiological data using wearable technologies (smartwatches and UWB sensors) in a physical environment could be a challenging and risky process in terms of budget, ethics, time, and participant feedback. Therefore, as an alternative, a serious game simulation environment was developed to enable data collection. In the third implementation, learning analytics techniques were applied; the analysis process of the data obtained from the serious game environment was followed to construct the main research framework. The overall research design adopted the Design-Based Research Method, integrating three different disciplines to create a comprehensive system. The process was managed through“Scrum”for the development of the web-based decision support and indoor positioning system, the“D6 Gamification Model”for the serious game development, and the“Explanatory Sequential Design,”one of the mixed research methods, for the learning analytics process. In the indoor positioning system, real-time data flow was monitored in a web-based application to detect positions in a physical space using signals from UWB sensors. For the serious game design, a simulation-based serious game was created to represent student behaviors. In this Unity-based environment, metrics such as gender, agent type, heart rate, oxygen level, step count, calories burned, and ambient noise were tracked across four different spaces (classroom, cafeteria, garden, and restroom). The serious game was designed to cover six recess periods, and data were collected from 30 student agents. For learning analytics, quantitative analysis methods were applied using Python programming, including time series analysis, student behavior analysis across academic groups, Isolation Forest, and clustering analyses, to uncover previously undiscovered patterns in the educational setting. The analysis results were visualized via Google Looker Studio and transferred to a web-based platform. To interpret and contextualize the quantitative results, inductive analysis, a qualitative research method, was employed to categorize the data into themes, codes, and subcodes, providing a deeper understanding of the meaning structure within the data. When compared with the available literature, the findings of this study show similarities in enabling educational administrators to proactively intervene by deriving behavioral insights from students' location and biometric data. In the long term, the research is expected to guide the development of practical models for integrating wearable technologies into decision support systems in education.
Benzer Tezler
- Taxonomy and visualization of digital architecture knowledge: Proposal for a scientific online encyclopedia
Dijital mimarlık bilgisinin taksonomisi ve görselleştirilmesi: Bilimsel bir çevrim içi ansiklopedi önerisi
ESRANUR KARACİF
- Mariot: an authoring framework for creating iot applications with mobile augmented reality
Marıot: mobil artırılmış gerçeklik ile nesnelerin interneti uygulamaları üretmek için bir yapılandırma çerçevesi
MERAL KUYUCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN İNCE
- Üretimde kullanılan operatör destek odaklı artırılmış gerçeklik teknolojilerinin kullanılabilirlik kavramı kapsamında değerlendirilmesi
Evaluation of operator support-based augmented reality technologies used in production within the concept of usability
OSMAN ER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALP ÜSTÜNDAĞ
- İş kazaları ve meslek hastalıklarının önlenmesinde yapay zekâ kullanımı
Use of artificial intelligence in preventing work accidents and occupational diseases
ADNAN KARABULUT
Doktora
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriAnkara Yıldırım Beyazıt Üniversitesiİş Güvenliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BARAN
- Алуу жана колдонуучулардынканааттануусун баалоо:бишкек шаарындаэмпирикалык изилдөө
E-devletin benimsenmesi ve kullanıcı memnuniyetinin değerlendirilmesi: Bişkek şehrinde ampirik bir araştırma
ACAR ŞARŞENKADIROVA
Yüksek Lisans
Kırgızca
2024
İşletmeKırgızistan-Türkiye Manas Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AZAMAT MAKSÜDÜNOV