Examining Pre-Service Science Teachers’ Interactions with ChatGPT During Experiment Design

Creative Commons License

Eren D. M., Türkoguz S.

IV. Uluslararası Bilim, Eğitim, Sanat ve Teknoloji Sempozyumu, İzmir, Turkey, 9 - 11 October 2025, pp.190-191, (Summary Text)

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: İzmir
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.190-191
  • Dokuz Eylül University Affiliated: Yes

Abstract

The aim of this study is to examine the interactions of pre-service science teachers, who design experiments in various sub-disciplines of science with the support of ChatGPT, an artificial intelligence-based chatbot, during the experiment process. The method of the study is a case study. The sample of the research consists of 32 pre-service science teachers studying at the Faculty of Education of a state university in İzmir during the 2024–2025 academic year. Data were collected from all participants on a voluntary basis. During sessions lasting approximately one hour and conducted without any intervention from the researchers, each participant individually designed an experiment covering a learning outcome from the 2024 Science Curriculum. The data of the study were collected qualitatively. The dataset consists of experiment reports obtained through the “Experiment Design with Artificial Intelligence Tools Form” developed by the researchers, as well as transcripts of participants’ interactions with ChatGPT. The data collection tool is a digital form designed through macros in Microsoft Excel. This tool records participants’ responses directly into cells and, through macros, automatically organizes, checks, and stores the data in a format suitable for analysis. The “Experiment Design with Artificial Intelligence Tools Form” was developed to examine the pre-service teachers’ original experiment designs and the modifications they made based on feedback from ChatGPT. The form was designed in an open-ended manner to allow participants to express their views in depth. It consists of five stages: designing a real-life scenario, identifying the problem situation(s), defining the dependent, independent, and control variables of the experiment, detailing the implementation steps, and explaining the STEM integration of the experiment. In addition to the form, participants used ChatGPT–4o Plus version during the experiment design process. Accordingly, all sessions were conducted in a computer-based environment. During the sessions, pre-service science teachers first designed their original experiments by considering a learning outcome randomly assigned from the 2024 Science Curriculum. They then evaluated the alignment of their experiment design with the learning outcome by asking ChatGPT various questions. Furthermore, they posed their own design-related questions to ChatGPT and made modifications when necessary.The data obtained were analyzed using MAXQDA 24, a computer-assisted qualitative data analysis software. The analysis was carried out through content analysis. The final version of the content analysis was produced after expert review from a specialist in science education and inter-researcher reliability checks. At the end of the study, suggestions for future research were made based on the experiment designs of the pre-service science teachers and their interactions with ChatGPT, developed with the support of the artificial intelligence tool.

Keywords: ChatGPT, experiment design , pre-service science teachers, qualitative research artificial intelligence tools.

Bu çalışmanın amacı yapay zekâ destekli bir sohbet robotu olan ChatGPT desteği ile çeşitli fen bilimleri alt disiplinlerinde deney tasarımı yapan fen bilimleri öğretmen adaylarının deney tasarımı sürecinde ChatGPT ile olan etkileşimlerinin incelenmesidir. Çalışmanın yöntemi nitel araştırma yöntemlerinden durum çalışmasıdır. Araştırmanın örneklemini İzmir’de yer alan bir devlet üniversitesinin Eğitim Fakültesinde 2024-2025 eğitimöğretim yılında öğrenim gören 32 fen bilimleri öğretmen adayı oluşturmaktadır. Veriler tüm katılımcılardan gönüllülük esasına göre toplanmıştır. Araştırmacıların herhangi bir etkisi olmadan gerçekleşen, yaklaşık bir saat süren oturumlar sırasında her bir katılımcı bireysel olarak 2024 Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı’nda yer alan bir öğretim çıktısını kapsayan bir deney tasarımı oluşturmuştur. Araştırmanın verileri nitel olarak toplanmıştır. Çalışmanın verilerini araştırmacılar tarafından geliştirilen ‘Yapay Zekâ Araçları ile Deney Tasarlama Formu’ ile elde edilen deney raporları ve katılımcıların ChatGPT ile olan konuşmalarına ait metinler oluşturmaktadır. Araştırmada kullanılan veri toplama aracı, Microsoft Excel üzerinde geliştirilen makrolar aracılığıyla tasarlanmış dijital bir formdur. Bu araç katılımcıların yanıtlarını doğrudan hücrelere kaydetmekte ve makrolar aracılığıyla verileri otomatik olarak düzenlemekte, kontrol etmekte ve analiz için uygun formatta saklamaktadır. Yapay Zekâ Araçları ile Deney Tasarlama Formu öğretmen adaylarının özgün deney tasarımlarını ve özgün deney tasarımları üzerinde ChatGPT dönütlerine göre yaptıkları değişiklikleri incelemek amacıyla geliştirilmiştir. Yapay Zekâ Araçları ile Deney Tasarlama Formu katılımcıların derinlemesine görüşlerini ifade edebilmelerini sağlamak amacıyla açık uçlu olarak geliştirilmiştir. Yapay Zekâ Araçları ile Deney Tasarlama Formu sırasıyla günlük hayat senaryosu tasarlama, problem durumu ya da durumlarını belirleme, deney tasarımının bağımlı, bağımsız ve kontrol değişkenlerini belirleme, deneyin uygulama basamaklarını detaylandırma ve deney tasarımının STEM entegrasyonunu açıklama olmak üzere beş aşamadan oluşmaktadır. Deney tasarımı sırasında ‘Yapay Zekâ Araçları ile Deney Tasarlama Formu’na ek olarak ChatGPT-4o versiyonu Plus üyelik ile katılımcılar tarafından kullanılmıştır. Bu doğrultuda oturumların tamamı bilgisayar ortamında gerçekleştirilmiştir. Uygulama oturumları sürecinde öğretmen adayları öncelikle 2024 Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı’nda yer alan öğretim çıktısını göz önünde bulundurarak özgün deney tasarımlarını gerçekleştirmişlerdir. Öğretmen adaylarının deney tasarımına ait fen bilimleri dersi öğretim çıktısı bilgisayar ortamında tesadüfi olarak belirlenmiştir. Katılımcılar deney tasarımlarının öğretim çıktısı ile olan uygunluğunu ChatGPT’ye çeşitli sorular sorarak değerlendirmiş ve ek olarak ChatGPT’ye deney tasarımı ile ilgili kendi belirlediği soruları sorup gerekli gördüğü değişiklikleri yapmıştır. Çalışma kapsamında elde edilen veriler bilgisayar destekli nitel veri analizi yazılımı olan MAXQDA 24 kullanılarak analiz edilmiştir. Araştırma kapsamında elde edilen veriler içerik analizi kullanılarak çözümlenmiştir. Fen bilimleri eğitimi alan uzmanına ait uzman görüşü doğrultusunda araştırmacılar arası uyum incelenip içerik analizinin son hali verilmiştir. Çalışma sonunda fen bilimleri öğretmen adaylarının yapay zekâ aracı desteğiyle oluşturdukları deney tasarımları ve ChatGPT ile olan etkileşimleri göz önünde bulundurularak gelecek araştırmalar için önerilerde bulunulmuştur.

Anahtar Kelimeler: ChatGPT, deney tasarımı, fen bilimleri öğretmen adayları, nitel araştırma, yapay zekâ araçları.