Moleküler biyoloji lisans eğitiminde dinamik hücresel süreçlerin anlaşılmasında üç boyutlu (3B) animasyonun etkisi

Abstract

Moleküler biyoloji lisans eğitiminde öğrenciler difüzyon, rastlantısal moleküler hareket ve moleküler bağlanma etkileşimleri gibi hücresel dinamik süreçleri anlamakta sıklıkla zorluk çekerler.

Bu çalışmanın amacı, iki farklı görsel karmaşıklığa sahip üç boyutlu animasyonların eğitsel etkinliğinin incelenmesi ve hücresel ve moleküler dinamiklerin tasviri için en uygun görselleştirme tekniklerinin belirlenmesidir.

Bu çalışmada, öğrencilerin dinamik görselleştirmelerden bilgi işlemesini test etmek amacıyla bir çinko parmak proteini ve deoksiribonükleik asit (DNA) bağlanma etkileşimini gösteren bilimsel gerçeğe uygun animasyonlar kullanılmıştır.

Öğrenciler (n=46) animasyon izletilmeden önce ve izletildikten sonra test edilmiştir. Ön testin amacı öğrencilerin geçmiş bilgi birikiminin tespit edilmesi iken; buna karşılık, son testin amacı ise animasyonların eğitsel etkinliğini belirlemektir.

Veri analizinde bir istatistik yazılımı ve programlama dili olan R 3.6.0 kullanılmıştır. Örneklemlerin ön test ve son test skorları arasında anlamlı bir farklılık olup olmadığının belirlenmesinde parametrik testlerden olan Eşleştirilmiş Örneklem t- Testi ve parametrik olmayan testlerden olan Wilcoxon İşaretlenmiş Mertebeler Testi kullanılmıştır. Öğrencilerin öğretim yılı ile geçmiş bilgi birikiminin karşılaştırılması ve ayrıca öğrencilerin geçmiş bilgi birikimlerinin rastlantısal moleküler dinamikleri öğrenme sürecine etki edip etmediğinin belirlenmesinde Tek Yönlü Varyans Analizi (ANOVA) kullanılmıştır. Tüm bulgular 05 anlamlılık düzeyinde incelenmiştir.

Araştırma sonucuna göre, görsel karmaşıklığı nispeten yüksek üç boyutlu animasyonların moleküler biyoloji lisans eğitiminde rastlantısal moleküler dinamik süreçlerin öğrenilmesinde etkili eğitsel araçlar olduğu; anlaşılırlığı artırmak için basitleştirilmiş görselleştirmelerin ise yanlış anlaşılmalara sebep olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, iki örneklem grubunun homojen olarak dağıldığı, öğrencilerin geçmiş bilgi birikimlerinin öğretim yılı ile bağlantılı olmadığı ve üç boyutlu animasyonlardan rastlantısal moleküler dinamikleri öğrenme sürecine etki etmediği belirlenmiştir.

Alternate abstract:

Students often have difficulties in understanding cellular dynamic processes such as diffusion, random molecular motion, and molecular binding events in undergraduate molecular biology education.

The purpose of this study was to examine the educational effectiveness of three dimensional animations at different levels of visual complexity and to determine the most appropriate visualization techniques to depict cellular and molecular dynamics.

In the present study, two scientifically accurate animations that represent the interaction of a zinc finger protein and deoxyribonucleic acid (DNA) at different levels of visual complexity were used to test students' processing of information. Students were tested before and after the display of animation. The aim of the pre- test is to determine the level of prior knowledge of students whereas the aim of the post-test to assess educational effectiveness of animations.

A statistics software and programming language R 3.6.0 was used in data analysis. In order to determine whether there was a statistically significant difference between the pre-test and post-test scores of the samples, the Paired Sample t-Test which is one of the parametric tests and Wilcoxon Signed Ranks Test which is one of the nonparametric tests were used. One-way Analysis of Variance (ANOVA) test were used to compare the year of study and prior knowledge of students and also to determine whether the prior knowledge of students had an effect on learning about random molecular dynamics. The results were examined using a 05 significance level.

It was concluded that relatively more complex three dimensional animations are effective instructional materials for learning random molecular dynamic processes in undergraduate molecular biology education whereas highly simplified animations in order to increase clarity cause misunderstandings. In addition, it was determined that two sample groups were distributed homogeneously. It was found that the prior knowledge of students wasn't linked to the year of study and didn't have an effect on learning random molecular dynamics from three dimensional animations.