FİZİK ÖĞRETİMİ

YAZARLAR

Y Doç Dr Salih Çepni Doç Dr Alipaşa Ayas

Dr Derek Johnson Prof Dr M. Fuat Turgut

Panel Üyeleri

Prof Dr Mehmet Ali Çorlu Marmara Üniversitesi, İstanbul Prof Dr Ömer Ergin Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir Prof Dr Nevzat Kavcar Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir Prof Dr Mustafa Tan Gazi Üniversitesi, Ankara Prof Dr Rahmi Yağbasan Gazi Üniversitesi, Ankara Doç Dr Bahattin Düzgün Atatürk Üniversitesi, Erzurum Y Doç Dr Azmi Gençten Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Samsun Y Doç Dr Nail Özek Dicle Üniversitesi, Diyarbakır

YÖK/DÜNYA BANKASI MİLLİ EĞİTİMİ GELİŞTİRME PROJESİ

HİZMET ÖNCESİ ÖĞRETMEN EĞİTİMİ ANKARA TÜRKİYE

1997

Yükseköğretim Kurulu Milli Eğitimi Geliştirme Projesi Hizmet Öncesi Öğretmen Eğitimi 06539 Bilkent Ankara YÖK tarafından yayımlanmıştır ©YÖK 1997 Her hakkı saklıdır Bu kitap YÖK/Dünya Bankası Milli Eğitimi Geliştirme Projesi Hizmet Öncesi Öğretmen Eğitimi kapsamında Eğitim Fakültelerinde öğretmen eğitimiyle ilgili derslerde kullanılmak üzere hazırlanmıştır. Ancak, bu kitapta belirtilen görüşler, öneriler, akademik yazım kuralları, ilkeleri ve diğer krıterler açısından sorumluluk bu kitabın yazarlarına aittir. ISBN 975-7912-16-6

SUNUŞ

Bu kitap 1994 ile 1997 yılları arasında yürütülen YÖK / Dünya Bankası Milli Eğitimi Geliştirme Projesi Hizmet Öncesi Öğretmen Eğitimini Geliştirme boyutu çerçevesinde yerli ve yabancı uzmanların rehberliğinde Eğitim Fakülteleri öğretim elemanlarının katkılarıyla gerçekleştirilen panel çalışmaları sonucunda özel öğretim yöntemleri, okullarda uygulama çalışmaları ve okul yönetimi konularında kaynak öğretim materyali niteliğinde hazırlanan bir dizi kitaptan bir tanesidir. Arka sayfada listesi verilen bu kitaplar 1996-97 öğretim yılında belirli sayıda Eğitim Fakütesinde denenmiş ve deneme sonuçlarına göre gerekli görülen düzeltmeler ve eklemeler yapılmıştır. Ayrıca proje çerçevesinde 1996 ve 1997 yıllarında Eğitim Fakültelerinin ilgili öğretim elemanlarına hazırlanan kitapları tanıtmak ve uygulamaya dönük etkinliklere yer vermek amacıyla bir dizi seminer çalışması gerçekleştirilmiştir. Otuzdört Eğitim Fakültesini araç-gereçler, programlar ve öğretim elemanlarının eğitimi yönlerinden geliştirmeyi amaçlayan Hizmet Öncesi Öğretmen Eğitimini Geliştirme Projesi’nin önemli etkinliklerinden bir tanesi öğretmen eğitimiyle ilgili çeşitli konu alanlarında öğrenme-öğretme materyalleri hazırlamak olmuştur. Bu amaç çerçevesinde hazırlanan kitapların özel öğretim yöntemleri, okullarda uygulamalar ve ilgili diğer derslerde öğretimin etkililiğini ve verimliliğini arttırmasına katkıda bulunması beklenmektedir. Çeşitli derslerde çok yönlü olarak kullanılabilecek bu kitaplarda yeni öğretim yöntemleri ve teknikleri, çeşitli düzeylerde etkinlikler ve öneriler yer almaktadır. Bu kitaplar, ilgili derslerdeki pratik ihtiyaçlar dikkate alınarak hazırlandığından dolayı teorik bir ders kitabından çok, esnek ve gelişmeye açık bir kaynak kitap niteliğindedir. Proje çerçevesinde program geliştirme ve kitap hazırlama çalışmalarına katkıda bulunan danışmanlara ve panel üyelerine teşekkür eder ve bu kitabın nitelikli öğretmen yetiştirme çabalarına katkıda bulunacağını ümit ederek çalışmalarınızda başarılar dilerim. Prof. Dr. Barbaros Günçer Proje Koordinasyon Birimi Başkanı

ORTAÖĞRETİMDE FİZİK ÖĞRETİMİ

İçindekiler

Sayfa No 1 Fen Bilimleri Öğretmenlerinin Yetiştirilmesinde Değişim ve Gerekçeler

1.1 - 1.8

1.1 Giriş 1.1 1.2 Öğretmen Eğitimi Programlarının Genel Yapısı ve Ülkemizde Yapılan

Uygulamalar 1.2

1.3 YÖK/Dünya Bankası Projesi Neleri Değiştirecek 1.3 1.4 Projenin Amaçları 1.4 1.5 Metod Derslerinin Genel Amaç ve Hedefleri 1.4 1.6 Metod Dersini Öğretme ve Öğrenme Biçimleri 1.7 1.7 Öğrenci Etkinlikleri 1.8

2 Fen ve Fen Bilimleri Öğretimi 2.1 - 2.4 2.1 Giriş 2.1 2.2 Fen Bilimi Nedir ve Nasıl Gelişmektedir? 2.1 2.3 Fizik Niçin Öğretilmelidir? 2.2 2.4 Yeni Fen Programları İçin Yaklaşımlar 2.3 2.5 Öğrenci Etkinlikleri 2.4 3 Fen Bilimlerinde Öğrenme ve Başlıca Öğrenme Teorileri 3.1 - 3.12 3.1 Giriş 3.1 3.2 Öğrenme Kavramı ve Öğrenme Teorileri 3.1 3.3 Fen Bilimleri Öğretiminde Yeni Yaklaşımlar 3.10 3.4 Öğrenci Etkinlikleri 3.11 4 Kavramlar, Kavramsal Sistemler ve Kavram Haritaları 4.1 - 4.13 4.1 Giriş 4.1 4.2 Kavramlar 4.1 4.3 Kavramsal Sistemler 4.4 4.4 Düşünme ve Etkinlik Soruları 4.5 4.5 Kavram Öğretimi 4.5 4.6 Öğrenci Etkinlikleri

4.13

5 Planlama 5.1 - 5.18 5.1 Giriş 5.1 5.2 Planlamada Hedeflerin Önemi ve Belirlenmesi 5.1 5.3 Derslerin Planlanması 5.2 5.4 Yıllık Plan 5.16 5.5 Öğrenci Etkinlikleri 5.18 6 Sınıf Yönetimi ve Disiplin 6.1 - 6.8 6.1 Giriş 6.1 6.2 Sınıf Yönetimine Etki Eden Faktörler 6.1 6.3 Sınıf Yönetimi Yaklaşımları 6.5 6.4 Öğrenci Etkinlikleri 6.7 7 Bilimsel Süreç Becerileri 7.1 - 7.9 7.1 Giriş 7.1 7.2 Bilimsel Süreçler (Zihin Becerileri) 7.1 7.3 Öğrenci Etkinlikleri 7.9 8 Fen Bilimleri Eğitiminde Laboratuarın kullanımı 8.1 - 8.10 8.1 Giriş 8.1 8.2 Laboratuarın Kullanım Amaçları 8.2 8.3 Laboratuar Yaklaşımları 8.2 8.4 Deney Öncesi ve Deney Sonrası Hazırlıklar 8.6 8.5 Deney Verilerinin Kaydedilmesi, İşlenmesi ve Rapor Edilmesi 8.7 8.6 Gösteri Yöntemi 8.8 8.7 Öğrenci Etkinlikleri 8.9 9 Problem Çözme 9.1 - 9.18 9.1 Giriş 9.1 9.2 Fen Öğretiminde Problem Çözme 9.1 9.3 Problem Çözme Yeterlilikleri 9.2 9.4 Öğretim Yöntemi Olarak Problem Çözme 9.5 9.5 Problem çözme yöntemi ile ilgili örnek bir etkinlik 9.6 9.6 Güneş evi etkinlikleri 9.7 9.7 Öğrenci Etkinlikleri 9.14

10 Eğitim Teknolojisinin Fizik Öğretiminde Kullanımı 10.1 - 10.15 10.1 Giriş 10.1 10.2 Tepegözün Eğitim-Öğretimde Kullanımı 10.1 10.3 Bilgisayarın Fizik Öğretiminde Kullanılması 10.4 10.4 Diğer Teknolojik Araçlar 10.14 10.5 Öğrenci Etkinlikleri 10.15 11 Simülasyonlarla Fizik Öğretimi 11.1 - 11.21 11.1 Simülasyonlar (Canlandırma) 11.1 11.2 Bazı Simülasyon Örnekleri 11.1 11.3 Radyoaktivite ile İlgili Etkinlikler 11.3 11.4 Öğrenci Etkinlikleri 11.16 12 Ucuz Malzeme Yapımı ve Kullanımı 12.1 - 12.8 12.1 Giriş 12.1 12.2 Etkinlikler 12.1 13 Fen Bilimleri Eğitiminde Tartışma Yöntemi 13.1 - 13.27 13.1 Giriş 13.1 13.2 Tartışma Türleri 13.1 13.3 Tartışma Yönteminin Mekanikte Uygulanması 13.2 13.4 Tartışma 1: Mekanikte İncelemeler: 100 m Dünya Rekoru ile İlgili Veriler 13.4 13.5 Tartışma 2: Bir Topun (Bilyenin) Hareketi 13.10 13.6 Tartışma 3: Galile’nin Düzeneği: Hıza Giriş 13.13 13.7 Tartışma 4: Düşünce Deneyleri 13.16 13.8 Tartışma 5: Atış Hareketleri 13.20 13.9 Tartışma 6: Hayvan ve Avcı Deneyi 13.23 13.10 Tartışma 7: Kütle, Ağırlık, Eylemsizlik Dengesi 13.24 13.11 Tartışma 8: Kuvvet ve Hareketin Öğretimi Problemi 13.27 14 Fizik Öğretiminde Proje Çalışmaları 14.1 - 14.27 14.1 Giriş 14.1 14.2 Proje Yöntemi 14.1 14.3 Elektronikte Uygulamalı Araştırmalar 14.2 14.4 Basit Bir Devrede, Diyotun, Termistörün, ve LDR’nin Etkisi 14.7 14.5 Araştırma 4: Transistörün Kullanımı 14.16 14.6 Araştırma 5: Yağmur Alarmı Yapma 14.19 14.7 Araştırma 6: Işığa Duyarlı Devre Yapımı 14.21 14.8 Araştırma 7: Isı Kontrollu Cihazlar 14.23 14.9 Araştırma 8: Amplifikatörler 14.24 14.10 Araştırma 9: Radyo Alıcıları 14.25 15 Fen Bilimlerinde Öğrenci Başarılarının Ölçülmesi

Değerlendirilmesi ve Soru Hazırlama 15.1 - 15.12 15.1 Giriş 15.1 15.2 Ölçme ve Değerlendirme Kavramı 15.2 15.3 Değerlendirme Yaklaşımları ve Öğrenmenin Ölçülme Alanları 15.3 15.4 Bloom'un Taksonomisi ve Soru Hazırlama 15.6 15.5 Soru Çeşitleri 15.9 15.6 Öğrenci Etkinlikleri 15.11

1.1

ÜNİTE 1 FEN BİLİMLERİ ÖĞRETMENLERİNİN

YETİŞTİRİLMESİNDE DEĞİŞİM VE GEREKÇELER 1.1 Giriş Okul öncesi eğitimden üniversitelerdeki eğitime kadar, eğitim öğretim faaliyetlerinin etkin bir şekilde yürütülebilmesi için en önemli görev öğretmenlere düşmektedir. Ne kadar iyi bir müfredat hazırlanırsa hazırlansın neticede onu uygulayacak olan öğretmenlerdir. Bu gerçeği gören çoğu gelişmiş ülkeler, öğretmen eğitimini geliştirmek için çalışmalar yürütmektedirler. Bu kapsamda, 21. yüzyılın öğretmeni nasıl olmalı sorusunu araştıran ABD’deki Holmes grubu öğrencinin performansını yükseltmek istiyorsanız kaliteli öğretmen yetiştirmek zorundasınız görüşünü savunmaktadır. (Baki ve diğ, 1996) Geleceğin teminatı olarak görülen gençlerin daha iyi yetiştirilmeleri, kaliteli bir eğitim-öğretimden geçirilmelerine bağlıdır. Kaliteli eğitim-öğretim sağlamanın en etkin yollarından birisi öğretmen yetiştirmede kaliteyi artırmaktır. Ülkemizde de öğretmen eğitiminin çağdaşlaştırılması ve kalitenin yükseltilmesi için YÖK/Dünya Bankası işbirliği ile çalışmalar yürütülmektedir. Bu kapsamda metot dersleri ile ilgili materyaller geliştirilmiştir. Bu ünitede öğretmen eğitiminin genel durumu, ülkemizdeki uygulamalar, metot derslerinin genel amaç ve hedefleri, etkili fen öğretmeninin sahip olması gereken nitelikler ve beceriler ile metot derslerinin öğretme-öğrenme biçimleri incelenecektir. 1.1.1 Amaç Bu ünitenin sonunda öğretmen adayları • Öğretmen Eğitimi programlarının genel yapısını kavrar. • YÖK/Dünya bankası MEGP hizmet öncesi öğretmen eğitimi projesinin getirdiği öğretmen

eğitimi yaklaşımını kavrar. • Etkili bir fen öğretmeninin sahip olması gereken nitelikleri ve becerileri kavrar. • Fen öğretiminin genel amaçlarını kavrar.

1.2

1.2 Öğretmen eğitimi programlarının genel yapısı ve ülkemizde yapılan uygulamalar

Geleneksel olarak öğretmen eğitimi modelleri çoğu ülkelerde benzerdir ve üç ana bölümden oluşmaktadır 1. Alan bilgisi Öğretmen adayının öğretmeni olacağı alanla ilgili derslerden kazanacağı bilgi birikimi. 2. Genel eğitim ve kültür dersleri Öğretmene genel kültür kazandırıcı ve eğitimin genel dayanaklarını öğretici dersleri içeren

kısımdır. 3. Özel öğretim (alan eğitimi) bilgisi Öğretmen adayının öğretmeni olacağı alanda kazandığı bilgi birikimini etkili bir şekilde

hazırlayabilme ve sunabilme becerilerini geliştirdiği dersleri içeren kısımdır. Ülkemizde halen yapılmakta olan uygulamalarda öğretmen eğitimindeki bu üç alandan ilk ikisine daha çok önem verildiği görülmektedir. Diğer boyuta ise, bilen öğretir felsefesi birçok öğretmen eğitimcileri tarafından kabul edildiği için, daha az önem verilmektedir. Ancak, öğretmen adayının öğretmeni olduğu alandaki bilgi birimini aktarmayı öğrenebileceği ve uygulayabileceği en önemli dersler bu üçüncü boyutun kapsamındadır. Ülkemizde eğitim fakültelerinin çoğunda, üçüncü boyut içerisinde yer alan özel öğretim metotları dersinde öğretmen adayları öğretmeni olacakları alanda neyi, nasıl ve hangi yöntemleri kullanarak öğretebileceklerini öğrenmeleri amaçlanmaktadır. Ancak, uygulamada bu ders haftalık saat olarak (2-4 saat) yetersiz olması yanında alan derslerine kıyasla fazla ciddiye alınmamaktadır. Bununla beraber, yukarıda da vurgulandığı gibi en mükemmel müfredat programı bile iyi yetiştirilmemiş bir öğretmenin elinde fazla başarılı olamaz. Genel olarak, mevcut durumda uygulanmakta olan özel öğretim metotları dersinde öğretmen adayına kısa bazı teorik bilgiler verildikten sonra öğretmen adaylarının bir kısmına ders verme olanağı tanınmaktadır. Ders sorumlusu ve sınıf arkadaşlarınca izlenen öğretmen adayı, onların yaptığı eleştirileri dinleyerek görevini tamamlamaktadır. Her ne kadar öğretmen adayı dersini sunuşunda istediği yöntemleri kullanabilme olanağına sahip ise de, uygulamada çoğunlukla düz anlatım tekniği kullanılmaktadır. Ayrıca, öğretmen adayının verdiği dersin seviyesi, amaç ve hedeflerinin belirlenmesi ve bir bütün olarak planlanması açısından da olması gerektiği gibi yapılabildiği şüphelidir. Nasıl öğrenilirse öyle öğretilir düşüncesi göz önüne alınırsa, ortaöğretim için yetiştirilmekte olan öğretmen adayları gittikleri okullarda düz anlatım yöntemine ağırlık verecekleri bir gerçektir. Bunun bir sebebi de alınan alan derslerinde düz anlatım yönteminin çok yaygın kullanılmasıdır. Bu yöntem üniversite seviyesinde faydalı olabilir. Ancak, ortaöğretimdeki öğrenciler kendilerinin eğitim-öğretim faaliyetlerine “aktif” olarak katıldıkları yöntemlerle iyi öğrenirler. Düz anlatım yöntemi öğrenci katılımı açısından en sınırlı yöntemlerden birisidir. Bilişsel (kognitif) seviyesi yüksek olan öğrenciler her yöntemde öğrenebilmektedirler. Fakat, bilişsel seviyesi normal veya normalin altında olan öğrenciler kendilerine sunulan bilgiyi öğrenmede zorluk çekmektedirler. Bunun üstesinden gelebilmek için öğrenci-merkezli aktiviteler (aktif öğrenme yöntemi) seçilmelidir. Bir başka önemli nokta ise staj uygulamalarıdır. Staj öğretmen adayının aktif olarak mesleğine başlamasından önce bilgilerini aktarma ve değerlendirme yöntemlerini test edeceği

1.3

son aşamadır. Ancak, gelişmiş ülkelerde üniversite-okul işbirliği ile bir dönemden-4 döneme (2 yıl) kadar yapılan uygulama ülkemizde 3-4 hafta ile sınırlı kalmaktadır. Yapılan bu kısa süreli staj uygulaması da genellikle fazla ciddiye alınmamaktadır. Bütün bu problemlerin çözümüne katkıda bulunmak için YÖK/Dünya bankası milli eğitimi geliştirme projesi hizmet öncesi öğretmen eğitimi kapsamında öğretmen eğitimi programlarında bazı değişiklikler yapılmaktadır. Bu değişiklikler ve gerekçeleri aşağıdaki bölümde incelenecektir. 1.3 YÖK/Dünya bankası projesi neleri değiştirecek? Proje kapsamında yürütülmekte olan çalışmalarda özel öğretim metotları dersiyle ilgili kaynak sıkıntısının olduğu belirlenmiştir. Bu eksikliği gidermek için, panelistlerin de büyük katkılarıyla pilot çalışmalar için kaynak olarak kullanılmak üzere bu kitap hazırlanmıştır. Pilot çalışma sonuçları kitabın geliştirilmesi için kullanılmıştır. Kitabın içeriği oldukça zengin tutulmaya çalışılmıştır. Diğer bir eksiklik olarak görülen özel öğretim metotları ders saatinin yetersizliği probleminin dersin iki döneme çıkarılmasıyla çözülmesi amaçlanmıştır. Her dönemde haftada 3-4 saatlik (3 kredilik) bir zamanın bu derse ayrılması planlanmıştır. Bu, zaman darlığından çekilen sıkıntıları azaltacaktır. Yani, öğretmen adayları hem teoriyi öğrenme hem de sınıf içi pratik yapma açısından daha iyi yetişmiş olacaklardır. Elinizde bulunan bu kitaptaki dökümanlar değişik durumlara adapte edilecek esneklikte hazırlanmışlardır. Bunun sebebi, öğretmen adaylarına karşılaşabilecekleri özel durumlarda (laboratuvar ve araç-gereç eksiklikleri gibi) neler yapabilecekleri konusunda geniş bir bakış açısı kazandırılması düşüncesidir. Materyalin içeriğinde verilen örnekler yol gösterici olup değişik ortamlarda ve durumlarda alternatifleri de geliştirilip kullanılmalıdır. Kitabın içeriğinde elektrik, mekanik (fizik kitabında), gibi konuların öğretimi ile ilgili spesifik örnekler yanında modellerin ve tepegözün eğitim-öğretimde kullanımı ile ilgili örneklere de yer verilmiştir. Bütün bu örnekler kullanıcılar tarafından artırılabilir ve geliştirilebilirler. Bu yaklaşımla öğretmen adayları özel öğretim metotları derslerinin felsefesini ve gerçeklerini anlayabilir ve böylece öğrendiği alan bilgisini nasıl aktarabileceği konusunda iyi bir temel almış olur. Bu süreçten geçmiş olan öğretmen adayları mesleğe başladıklarında bulunacakları okulun özel şartlarına uygun olarak derslerini ve programlarını kolaylıkla hazırlayarak daha etkili ve öğretici hale getirebilirler. Bunun yanında eğitim fakülteleri programlarına eklenmesi önerilen Okul deneyimi I-II dersleri yoluyla da öğretmen adayları staja çıkmadan önce okullarda gözlem ve incelemeler yaparak görev yapacakları okulları daha iyi bir şekilde tanıma fırsatı bulacaklardır. Son olarak, okul deneyimini artırmış olan öğretmen adayı haftada iki günden bir dönem devam edecek bir staj programına tabi tutulacaktır. Böylece geçmişe kıyasla daha uzun süreli ve daha iyi organize edilmiş bir stajla öğretmen adayı mesleğine hazırlanmış olacaktır. Bu bölümde sözü edilen Özel öğretim metotları I ve II dersleri, Okul deneyimi I ve II programları ve staj uygulamaları hakkında daha ayrıntılı bilgiler yine bu proje tarafından hazırlanan Okullarda çalışmalar adlı yayında bulunmaktadır. 1.4 Projenin amaçları

1.4

YÖK/Dünya bankası, milli eğitimi geliştirme projesi, hizmet öncesi öğretmen eğitimi çalışmaları aralık 1994 de başlamış olup , Haziran 1997 ye kadar devam edecektir. Projenin üç temel amacı vardır: 1 Projeye dahil kurumların olanaklarını iyileştirmek, 2 Projeye dahil kurumlara burs sağlamak, 3 Projeye dahil kurumlarda metot derslerinin hedeflerini belirlemek ve programlarını hazırlamak. Bu kılavuz yukarıda belirtilen amaçlardan üçüncüsüyle ilgilidir.

1.5 Metot derslerinin genel amaç ve hedefleri Fen bilimlerinde metot dersleri, iyi ve etkili bir öğretim nasıl oluşur gibi daha geniş bir bağlam ve çerçevede ele alınmalıdır. Eğer metot derslerinin amaçları tanımlanabilir ve açıklanabilirse, etkili bir öğretmen yetiştirmeye yönelik önemli bir girdi sağlanmış olacaktır. Bu amaca ulaşmada izlenecek yolla ilgili bir dizi belge fen bilimleri panel üyelerince doküman olarak hazırlanmıştır. 1.5.1 Döküman 1 Etkili bir fen öğretmeninin nitelikleri Öğretmen eğitimcilerinin ve öğretmen eğitimi programlarının nihai hedefleri etkili öğretmenler yetiştirmektir. Bugüne kadar bu alanda yapılan araştırmalar ve sınıf deneyimleri, öğretmenin etkililiğini tanımlamaya yarayan aşağıdaki özelliklere işaret etmektedirler. Bu özellikler bütün öğretmenlerde aranmaktadır. Etkili fen öğretmenleri bu özelliklerini fen bilimlerinde bilgi edinme süreçlerinde kullanırlar. Etkili bir fen öğretmeni 1 Öğrenmeyi teşvik eden ve sınıf içinde iyi ilişkiler geliştirebilen kişilik özelliklerine sahiptir. 2 Yaratıcılık, farkında olma, sorulara şevk ve gayretle karşılık verme yeteneklerine sahiptir. 3 Fen bilimlerinin içeriğini tam olarak kavrar (yani, çok iyi bir alan bilgisine sahiptir). 4 Fen dersleri içeriğini öğrencinin ilgi ve deneyimleri ile ilişkilendirme, proje çalışmalarını geliştirme ve teşvik etme yeteneğine sahiptir. 5 Eğitim kuramlarını çeşitli öğrenme durumlarına ve sosyal davranışları sınıf içi olaylarına uygulama yeteneklerine sahiptir. 6 Mevcut öğretim uygulamaları üzerinde fikir yürütebilme, uygulamaları değerlendirebilme ve etkinlikleri bireylerin ve grupların ihtiyaçlarına uygun olarak düzenleyebilme yeteneklerine sahiptir. 7 Çok çeşitli öğretim becerilerine sahiptir. Bu becerilerden çeşitli öğrenci gruplarına uygun olanlarını seçer, bunları bazen bir gruba, bazen de aynı sınıfta birden fazla gruba uygulayabilir. 8 Doğal ve yerel çevreyi tanır, çevre olanaklarından eğitim aracı olarak yararlanır.

1.5

Etkili bir fen öğretmenin genel becerileri 1 İletişim becerileri Öğrencilerin fen içeriğini anlayabilecekleri ve fen materyalleri ile etkileşime girebilecekleri düzeyde iletişim becerilerine, 2 Denge kurabilme becerileri Sözlü, yazılı ve uygulamalı fen etkinlikleri arasında denge kurabilme yeteneğine, 3 Aktif öğrenme ortamı oluşturabilme becerileri Öğrencilere sınıf faaliyetlerim sonunda öğrendikleri doğrulara anlam verme yeteneğini kazandırabilme becerilerine, 4 Öğrenimi planlama ve sıralama becerileri Hedefleri ve konuları belirleyerek uygun sıraya koyma yeteneği, 5 Öğrenci gelişimini ölçme ve değerlendirme becerileri Öğrencilerin akademik gelişimlerini teşhis etme ve değerlendirmeye uygun ölçümler kullanma yeteneğine, 6 Bireysel ve küçük grupları öğretebilme becerileri Kalabalık sınıflarda bile küçük gruplar halinde ve bireysel öğrenme faaliyetleri düzenleyebilme yeteneğine, 7 Uygulama becerileri Dersleri kontrollü ve güvenlik içinde yürütebilme yeteneğine sahip olmalıdır. Fen öğretimi için özel sınıf içi becerileri 1 Öğrencileri sistemli inceleme ve araştırmaya yönlendirebilmek (Öğrencileri Nasıl?, Niçin?, ... ise ne olacak? tipinde sorular sormaya teşvik etmek). 2 Fen derslerinde inceleme ve araştırma yöntemlerinin (hipotez kurma gibi) öğrencilerce kullanılabilmesini sağlamak üzere, öğrencileri sistemli gözlemlere sevkedebilmek. 3 Öğrencileri olayları (neden-sonuç ilişkilerini araştırarak) açıklayabilme etkinliklerine sevkedebilmek. 4 Öğrencilere deneysel araştırmaları planlayabilecek ve laboratuarda güvenli bir şekilde uygulayabilecek beceriler kazandırabilmek. 5 Öğrencileri iletişim becerileri geliştirebilecek etkinliklere sevkedebilmek, sözel (konuşma ve yazma), sayısal (matematik) ve görsel (grafik ve veri tobloları) gibi. 6 Bilimsel bilgilerin kullanılması ve geliştirilmesi özelliklerine de vurgu yaparak, herhangi bir konudaki bilgilerin kavramsal ve açık-seçik anlaşılmasına yardım edebilmek. 7 Dersdeki fen konularını sınıf dışındaki dünya olayları ile ilişkilendirebilmek. 8 Doğal çevreyi ve yöresel özellikleri proje çalışmaları için kullanabilmek. Burada sayılan öğretmen niteliklerinin gelişimini desteklemek ve teşvik etmek için, öğretmen eğitimcileri bu davranış alanlarını yeterlilikler ve beceriler diye adlandırılan daha dar ve daha özel kategorilere ayırmaktadır. Öğretmen adayları metot derslerinde bu yeterlilik ve becerileri geliştirir, sonra özel olarak planlanmış etkinliklerle ,sınıftaki öğrenciler üzerinde uygularlar. 1.5.2 Doküman 2 Fen öğretiminin genel amaçları Bu dokümanın 1 numaralı dökümanla birlikte dikkate alınması gerekir. Değer yargıları her iki dökümanda ortaktır. Ancak, bazı noktalar ikinci dokümanda daha da geliştirilmiştir. Okullardaki ve eğitim fakültelerindeki fen öğretiminin amaçları, öğrenciye kazandırılacak davranışlar açısından şu anlama gelir.

1.6

Öğrenci 1 Fen bilimlerini bir insan etkinliği olarak takdir eder ve içinde yaşadığımız dünyayı anlamamıza yardım eden bir kaç yoldan biri olarak anlar. 2 Fen bilimlerinde kullanılan araştırma metotlarını anlar ve uygular. 3 Fen bilimlerindeki kavram ve ilkeleri bilir, anlar ve uygular. 4 Fen bilimlerini sınıf içi ve dışında kullanırken diğer kişilerle çeşitli şekillerde iletişim kurabilir. 5 Toplumdaki ve teknolojideki değişmeleri değerlendirirken fen bilimlerindeki bilgileri, kavramları ve metodları kullanabilir. 6 Bilim ve teknolojinin tarihsel gelişimini anlar ve bilim ve teknoloji tarihinden yararlı örnekleri sınıfında kullanır. Öğrenciden yukarıdakiler gibi amaçların gerçekleştirilmesi istenir. Öyleyse, fen öğretimi öğrencilerine (fen öğretmeni adaylarına) bu amaçları gerçekleştirecek eğitim ve öğretim etkinlikleri verilmesi gerekir. Bu iki belge, özel öğretim metotları derslerinin amaç ve hedeflerinin sınırlarını belirlemektedir. Her iki dokümanda da fen eğitiminin yalnızca durgun (kuru) bilgilerin aktarılmasından ibaret olmadığına, aksine etkin bir sorgulama süreci olduğuna işaret edilmektedir.

1.5.3 Doküman 3 Metot derslerinin özel amaç ve hedefleri Metot derslerinin özel amaç ve hedefleri doküman 3’ün kapsamını oluşturmaktadır. Bu doküman fiziksel bilimler panelinin 14 Haziran 1995 günü yapılan toplantısında kabul edilmiştir. Başlıca amaç ve ilkeler 1 Öğrenciyi okullardaki mevcut duruma ve öğretim programına hazırlamak. 2 Öğrenciyi okullarda yapılmakta olan öğretim programı değişikliklerine hazırlamak. 3 Özel öğretim metotları ile kendi alanının (fizik veya kimya) içeriği arasında ilişki kurmaya çalışmak. 4 Özel öğretim metotları ile staj çalışmaları arasında bağlantı kurmaya çalışmak. 5 Öğrenciyi çeşitli öğrenme yöntem ve tekniklerini kullanarak değişik öğrenme etkinliklerine katmak. 6 Öğrencilerin küçük gruplarla çalışma yeteneğini ve isteğini geliştirmek için, bu yöntem hem özel öğretim metotları derslerinde kullanılmalı hem de okullardaki uygulamalarda kullanılması teşvik edilmelidir. 7 Bireyler ve küçük gruplarca özel öğretim metotları derslerinde ve okullardaki uygulamalarda kullanılabilecek bir fen öğretimi kaynak merkezi oluşturmak. Böyle bir merkezde yabancı dilde kitaplar ve öğretim materyalleri de dahil olmak üzere, çeşitli türden basılı eğitim materyalleri toplanmalıdır.

1.6 Metot dersini öğretme ve öğrenme biçimleri 1) Öğrenci sadece düz anlatım yoluyla değil, kendi öğrenmesinden daha fazla sorumlu olacağı çeşitli etkileşim yollarını içeren öğrenme yöntem ve tekniklerine doğru yönlendirilmelidir. 2) Bu yaklaşımla özel öğretim metotları dersi aşağıdaki hususları içerecektir:

1.7

a) Öğretmen tarafından yapılacak kısa açıklama veya özet: Formal anlatım sadece istisnai bir durum olabilir, bir ölçüt olamaz. b) Çeşitli uygulama çalışmaları: Örneğin, bir aleti deneme ve kullanma ve okullarda kullanabilmek için basit aletler yapıp kullanma amacı ile bazı etkinlikler geliştirme. c) Tartışma seansları: Bu bölümde küçük gruplar oluşturularak fizik öğretimi konuları tartışılır. Tartışma sonucunda varılan önemli noktalar yazılı, sözlü veya posterlerle sınıf ortamında sunulur. d) Öğretmenlik becerilerinin çeşitli şekillerdeki uygulanmaları: Planlama, dersi tanıtma, anahtar sorular, uygulamalı dersleri organize etme ve gösterimler. e) Kütüphaneyi ve diğer bilgi merkezlerini (örneğin bilgisayar ünitesi) kullanma etkinlikleri: Fakültedeki öğrenciler verileri bilgi merkezine yükleme ve gerektiğinde merkezden bilgi alma yeterlikleri kazanırlar ve okullarda kendi öğrencilerine bu becerileri öğretirler. f) Ölçme ve değerlendirme örnekleri: Fakülte öğrencileri okul programındaki bir dersin veya ünitenin hedeflerinin nasıl analiz edileceğini, kazanılması beklenen davranışların nasıl ölçülüp değerlendirileceğini öğrenirler. 1.6.1 Tartışma yönteminin metot (özel öğretim yöntemleri) derslerinde

kullanılması Metot derslerinde öğretmen adayları genellikle aşağıdaki konulara benzer konuları tartışabilirler: 1. Etkili öğrenme nasıl olur? Fizik öğretiminde hedefler nasıl belirlenmeli? v.b. konularda

tartışmak. Bu yolla öğretmen adayları düşündüklerini sistematik ve mantıklı hale getirirler, ve bu düşünceler kalıcı olarak zihne yerleşir.

2. Fen bilimleri öğretimi sürecinde öğrenci nasıl aktif hale getirilir? Basit araç-gereçler kullanılarak fen bilimleri nasıl öğretilebilir? Öğrenciler basit deneyleri tasarlama ve deneme için nasıl teşvik edilebilir? v.b. gibi konularda tartışmak öğretmen adayının aktif öğrenme yöntemine karşı olumlu tutum geliştirmesini sağlar.

3. Öğrenme materyallerinin planlı bir şekilde nasıl sunulacağını tartışmak. Burada öğretmen adaylarına sözlü sunuşlar için şans tanınmalı ve bu sunuş sırasında asıl öğretmenmiş gibi rol yapmaları için teşvik edilmelidir.

Bu kitabın bundan sonraki ünitelerinin çoğunda tartışma yöntemi kullanılmaktadır. Fizik öğretiminde bu yöntemin kullanımı ile ilgili bir ünite ise kitabın daha ileriki kısımlarında bulunmaktadır. Metot dersinde tartışma yönteminin kullanılması ile ilgili bir etkinlik ise aşağıda verilmiştir. Etkinlik 1: Etkili fen öğretmeninin özellikleri nelerdir? Amaç Etkili bir fen öğretmeninin özelliklerini kavratmak. Organizasyon Sınıfınızı 3-4’lü gruplara ayırın (en fazla 30-35 öğrenci). Grupların üyeleri öğrencilerce belirlensin. Gruplara başkan ve sözcü seçilmesini sağlayın.

1.8

Zaman Maksimum 45 dakika süre verin. Sunuş Her grup görüşlerini sunmak için poster hazırlasın (bu posterde en önemli gördükleri on noktayı yazsınlar) veya başka bir yöntemle sınıfa sunuş yapabilirler. Özetleme Ana noktalar ders sorumlusunca özetlenir. 1.6.2 Metot dersinin sınavı Özel öğretim metotları dersinin hedef aldığı yeterlilikleri ölçmede alışılagelen yazılı yoklama ve testlerin dışındaki her türlü sınav çeşidi kullanılmalıdır. Öğrenci değerlendirilirken özellikle seminerler gibi pratik çalışmalardaki üretkenliği göz önünde bulundurulmalıdır. Bunun için öğrencilerin çalışmaları sürekli değerlendirilmeli, ders sırasında yapılan veya dersde sunulan ödevler dikkate alınmalı, öğrenci performansının profili göz ardı edilmemelidir. Bu görüş panel üyelerinin çoğunluğunun ortak kanısıdır. Ancak, yazılı yoklama ve testler gibi araçlarla ölçmeler yapılarak daha iyi bir değerlendirme yapılabileceği de ileri sürülmektedir.

1.7 Etkinlikler 1 Lise fizik müfredatını inceleyin, amaç ve hedeflerini 3-4 lü gruplarda tartışın. Tartışma sonuçlarını diğer sınıf arkadaşlarınıza sunun.

2 Tecrübeli bir fizik öğretmeni ile etkili bir fizik öğretmeninin nitelikleri konusunda bir mülakat (görüşme) yapın. Bunu 3-4 lü gruplarda arkadaşlarınızla tartışın ve öğretim elemanına sunmak üzere bir rapor hazırlayın. Kaynaklar: Baki, A., Çepni, S. ve Ayas, A.P.,1996, Türkiye’de Eğitim Fakültelerinin Yeniden Yapılandırılması. YÖK’e Sunulan Komisyon Raporu.

2.1

ÜNİTE 2 FEN VE FEN BİLİMLERİ ÖĞRETİMİ

2.1 Giriş İyi bir fen öğretmeni, fenin ne olduğunu, tabiatının nelere bağlı olduğunu ve nasıl geliştiğini açık ve net bir şekilde kavrayan kişi olarak tanımlanmaktadır. Bu nedenle öğretmen adaylarının bu kavramları mesleğe başlamadan önce kavramış olmaları gerekmektedir. Bu bölümde yukarıda sözü edilen kavramlar özetlenecektir. Ayrıca, fen bilimleri nasıl öğretilmeli sorusuna bu ünitenin daha sonraki bölümlerde cevap aranacaktır.

2.1.1 Amaçlar Bu ünitenin sonunda öğretmen adayları • Fen bilimi kavramını algılar ve tanımlar. • Bilimsel okur-yazarlık ve bilim’in gelişimini kavrar. • Bir probleme bilimsel olarak nasıl yaklaşılacağını kavrar. • Programların esneklik felsefesini kavrar. 2.2 Fen bilimi nedir ve nasıl gelişmektedir? Öğretmenler, öğrencilerin fen bilimlerine karşı ilgilerini artırabilmek ve geliştirebilmek için onları fen biliminin tabiatını yeterince anlayabilecek şekilde eğitmelidir. Bunu yapabilmeleri içinde öncelikle kendileri bu kavramları anlamış olmalıdır. Fen bilimi nedir? sorusu değişik şekillerde tanımlanmaktadır. Örneğin , fen bilimi, genel olarak, bilimsel bilgiler topluluğu olarak tanımlanır. Bu tanım bir bilim adamınca hipotezlerin denenmesi için geliştirilen yöntem veya araştırma yolu şeklinde yapılmaktadır. Bir felsefeci için ise, bilginin doğruluğunun sorgulanması yöntemidir diye tanımlanır. Bunların herbiri kendi kategorisinde doğru tanımlardır. Ancak, bu tanımların hepsini içine alan ve çoğunluk tarafından kabul gören bir tanım şöyle yapılabilir: Fen bilimi, bilginin tabiatını düşünme, mevcut bilgi birikimini anlama ve yeni bilgi üretme sürecidir. Bilimsel bilgiler yeni düşüncelerin ortaya atılıp, denenmesi sonucu, gelişebilir ve değişebilir. Yani, bilimde bir süreklilik ilkesi vardır. Bundan dolayı öğretmenler yeni nesillere araştırmacı bir ruh kazandırmaya çalışmalıdırlar. Böylece, bilimsel bilgilerin bilinen gerçeklerle doğru olduğu ve zamanla değişebileceği fikri öğrencilere aşılanmalıdır.

2.2

Bilimsel bilgilerin test edilmesinde ve yeni bilgilerin üretilmesinde aşağıdaki yol izlenebilir. 1 Problemi belirleme 2 Problemle ilgili gözlem sonuçlarını derleme 3 Gözlem sonuçlarına dayanan hipotezler ileri sürme 4 Hipotezle ilgili olan diğer gözlenebilir olayları test etmede yardımcı olabilecek durumları belirleme 5 Gözlem sonuçları ile hipotezleri test etme 6 Toplanan bilimsel verilere göre belirlenen hipotezleri kabul etme, red etme veya değiştirme.

Bununla beraber bilim adamları bilimsel araştırmalarda bu sırayı her zaman takip etmezler. Bazen alternatif yollar da denerler. Öğretmenler, öğrencilerinin laboratuar çalışmalarında bu adımları ezberleyerek aynen uygulamalarını istememelidir. Çünkü, probleme göre izlenecek yol belirlenmelidir. Ancak, çalışmalarda bir rehber olarak yukarıdaki adımların izlenmesinde fayda vardır. Eğer geleceğin bilim adamları olabilecek olan öğrenciler bilimsel bilgiyi üretme yollarını iyi öğrenirlerse, hem bilimsel bilginin nasıl elde edildiğini anlayabilirler hem de kendileri ilgili alanda orijinal bilgileri keşfederek fen bilimlerinin gelişimine katkıda bulunabilirler.

2.3 Fizik niçin öğretilmeli?

Fen bilimlerinin ve ona dayalı olarak üretilen teknolojinin toplumların gelişmesine sağladığı katkılar sayılamayacak kadar çoktur. Bu nedenle fen bilimlerinin ve onun eğitiminin önemi gittikçe artmaktadır.

Fen bilimleri eğitiminde en büyük gelişme ikinci dünya savaşından sonra yaşanmıştır. Rusya’nın, 1957’de ilk uyduyu uzaya fırlatması, gelişmiş batı ülkelerini harekete geçirdi. Teknolojik yarışta geri kalmak istemeyen bu ülkeler, çareyi fen bilimleri eğitimi-öğretimine çok önem verilmesinde ve yeni yaklaşımlarla çağdaş hale getirilmesinde gördüler.

Bilim adamlarınca önerilen projelerin desteklenmesi sonucunda, kısa zamanda çok sayıda yeni fen bilimleri müfredatı geliştirildi. Bu yeni programların genel felsefesi, yeni nesilleri araştırmacı bir ruhla yetiştirmekti. Böylece, teknolojinin geliştirilmesi aşamasında ve endüstride ihtiyaç duyulan elemanlar yetiştirilecek ve kalkınma hızlandırılacaktı. Dünya’da ulaşılan bu günkü teknolojik gelişmişlik seviyesinde bu akımın büyük ölçüde katkıları olduğu bir gerçektir.

Fen bilimleri eğitiminin temel amaçlarından biri de, öğrencileri bilimsel olarak okur-yazar düzeye getirmektir. Bilimsel okur-yazarlık; fen bilimlerinin doğasını bilmek, bilginin nasıl elde edildiğini anlamak, fen bilimlerindeki bilgilerin bilinen gerçeklere bağlı olduğunu ve yeni kanıtlar toplandıkça değişebileceğini algılamak, Fen bilimlerindeki temel kavram, teori ve hipotezleri bilmek ve bilimsel kanıt ile kişisel görüş arasındaki farkı algılamak olarak tanımlanmaktadır. Bilimsel okur-yazar bireylerden oluşan toplumlar hem yeniliklere kolayca uyum sağlar hem de kendileri yeniliklere önderlik edebilirler.

2.3

Günlük hayatımızda karşılaştığımız, kullandığımız ve gözlemlediğimiz bir çok durum fizik, kimya veya her ikisi ile de ilgilidir. Bireylerin kendi yaşantılarını etkileyen olayların okulda öğrendikleri bilgilerle ilişkisini kavramaları, onların bilimsel okur-yazar olmalarına büyük ölçüde katkı sağlıyacağı bir gerçektir. Eğer okullarda bu ilişki kurulamazsa teknolojinin egemen olduğu günümüzde, bireyler daha kolay bir yaşantı için gerekli bilgi ve becerileri kazanamazlar. Eğer öğrenciler fizikdeki ve kimyadaki bilgilerin soyut olmadığını, aksine kendi yaşantılarıyla direkt olarak ilişkisi olduğunu algılarlarsa, ona karşı ilgi ve tutumları artacağı için bu bilimi hissederek öğrenirler. Hatta, bu ilişkilendirme, öğrenmelerini kolaylaştırabilir. Ortaöğretimde fen bilimlerinin okutulmasının temel gerekçelerinden biri de, öğrencilerin çok büyük bir kesiminin ya lise öğreniminden sonra eğitimlerine devam etme şansı bulamamaları ya da sosyal bilimlerde eğitimlerine devam etmeleridir. Yani, bilimsel okur-yazarlığı bütün topluma yaymak için ilkokulda çok basitçe değinilen fizik ve kimya kavramları ve onların teknoloji ve toplumla ilişkileri orta öğretim boyunca etkili bir şekilde verilerek bütünlük sağlanmalıdır. Bu yaklaşım yukarıdaki paragraflarda verilen görüşleri de destekler. Fiziğin liselerde öğretilmesinde bir başka önemli nokta ise, adı geçen alanlarda lisans eğitimi yapacak olan gençlere iyi bir temel sağlamaktır. Bu gençler gelecekte bilime orijinal katkılar sağlayabilecek şekilde yetiştirilmelidirler. Kısacası ortaöğretim bilimselliğin bilinçli bir şekilde kazanılabileceği ilk aşamadır. Fizik gibi fen dersleri ise bu süreçte en etkin kullanılabilecek disiplinlerden biridir. Çünkü bu disiplinlerin gelişmesinde birincil kaynak bilimsel yöntemlerin kullanılmasıdır. Kısaca, günümüz insanının hayatının her safhasını etkileyen teknolojik gelişmeleri algılayıp yorumlayabilmesi için temel bir fizik genel kültürü eğitiminden geçirilmesinin gerekliliği açıkca görülmektedir. Böylece, bireyler bilimin değerini anlar ve ona karşı pozitif bir tutum geliştirir, teknolojinin toplumsal yaşantı üzerinde ki etkisini anlar ve en önemlisi bilim-teknoloji ve toplum arasındaki ilişkiyi ve birbirlerini nasıl etkilediklerini merakla izler. Bunun yanında, fen bilimleri eğitiminden geçen öğrenciler bilimsel süreç becerileri (bu süreçler 4. ünitede incelenmiştir) geliştirirler ve bunları daha sonraki yaşantılarının değişik aşamalarında kullanarak hayatlarını kolaylaştırırlar.

2.4 Yeni fen programları için yaklaşımlar Programların en önemli özelliklerinden birisi, yeni gelişmelere açık olmalarıdır. Ülkemizde fen bilimlerinde yaşanan problemlerin temeli mevcut programlarda verilen klasik bilgilerle yeni gelişmelerin, gerek teknolojik gerekse onun topluma yansıması olarak, bağlantısının çok az olmasındandır. Geleneksel fen bilimleri programlarımızın gerçek dünya ile bağlantıları zayıftır. Bu bağlantının kuvvetlendirilebilmesi için yeni programlar toplumu etkileyen çevre sorunlarına ve yeni teknolojik gelişmelere açık olmalıdır.

2.4

Geleneksel programlar daha çok bilgi aktarımını ön plana çıkarmaktadır. Bu geleneksel öğrenme kuramları felsefesine dayanan bir yaklaşımdır. Halbuki, yeni bilgi öylesine hızlı çoğalmaktadır ki bunun hepsinin aktarılması artık imkansız görülmektedir. Çağdaş programların felsefeleri ise, bilgi aktarımından ziyade bilgi edinme yollarının öğretilmesini amaçlamalarıdır. Bu yeni yaklaşımda önemli olan öğrencilere bilimsel süreç becerilerini ve fen bilimlerindeki temel kavramları kazandırmaktır. Bunun yanında, ortaöğretim fen bilimleri kavramları öğrencilerin ilköğretimde öğrendikleri kavramların bir devamı niteliğinde işlenmeli ve gerekli bağlantılar kurulmalıdır. Çoğu durumlarda öğrenciler bu bağlantıları kendi başlarına kuramayabilirler. Öğretmen bu durumları iyi tespit edebilmeli ve gerekli desteği sağlayabilmelidir. Yeni programlarda çok miktarda konu işleme amaçlanmamalıdır. Bunun yerine temel konuların detaylı bir şekilde işlenmesi hedeflenmelidir. Ayrıca, her fen programında kullanılması istenen fakat çoğu okullarda hiç kullanılmayan laboratuvar etkinlikleride daha basit ve ucuz araç ve gereçlerle yapılabilecek şekilde programlara dahil edilmelidir. Yeni programların yukarıda bahsedildiği şekilde yapılandırılmasıyla, öğrenciler fenin doğasını daha kolay anlayabilecek, basit araç ve gereçlerle iyi bir deneyim sağlıyacak ve becerileri gelişecek, ve en önemlisi bu yolla bilimsel okur-yazarlık belirli bir düzeye getirilmiş olacaktır.

2.5 Öğrenci etkinlikleri 1 Yukarıda ayrı ayrı başlıklarda verilen konuları 3-4’erli gruplar oluşturarak tartışın. 2 Her bir başlıkla ilgili grup görüşünüzü bütün sınıfa sunun. 3 Gruplar halinde, Fen Bilimleri eğitimi üzerine yazılmış bir bilimsel makale bularak, bir problemin test edilmesinde ünitenin başında verilen 6 adımlık kritere ne ölçüde uyulduğunu tartışın. Görüşlerinizi bütün sınıfa sunun. Kaynaklar Ayas, A; Çepni, S. ve Akdeniz, A.R. (1993) Development of the Turkish Secondary Science

Curriculum. Science Education, 77 (4): 433 - 440.

3.1

ÜNİTE 3 FEN BİLİMLERİNDE ÖĞRENME VE

BAŞLICA ÖĞRENME TEORİLERİ

3.1 Giriş Bu bölümde öğrenme kavramı, fen bilimlerinde kullanılmakta olan temel öğrenme kuramları ve son zamanlarda yaygın olarak kullanılmaya başlayan bütünleştirici (constructivist) öğrenme kuramı üzerinde durulacaktır. 3.1.1 Amaçlar Öğretmen adayları • Öğrenme kavramı ve öğrenmenin gerçekleşme yollarını kavrar. • Fen bilimleri öğretiminde etkin olan öğrenme teorilerini anlar ve uygular. • Fen bilimlerinde bütünleştirici (constructivist) öğrenme teorisini anlar ve uygular. 3.2 Öğrenme kavramı ve öğrenme teorileri Öğrenme bir davranış değişikliği meydana getirme sürecidir. Öğrenme bilişsel (kognitif), duyuşsal (affektif) ve devinişsel (psikomotor) olmak üzere üç ana bölüme ayrılır. Fakat bu üç alan arasında çok sıkı bir ilişki olduğundan bunları kesin çizgilerle birbirinden ayırmak olanaksızdır. Bilişsel öğrenme genellikle kavramlar, prensipler, kanunlar, teoriler ve problem çözme süreci ile ilgili bilgilerin öğrenilmesini içerir. Duyuşsal öğrenme, inanç, niyet ve hislerle ilgili kavramların bireylerde değişimini kapsamına alır. Devinişsel öğrenme ise, bireylerin değişik organlarının eğitim-öğretimde kullanılması ile ilgili becerilerin geliştirilmesini içerir.

Bir programın etkili yürütülebilmesi için yukarıda bahsedilen üç alanın herbiriyle ilgili amaçlar ve hedefler her konu için ayrı ayrı belirtilmelidir. Eğer bu işlem program geliştiriciler tarafından yapılmamış ise, öğretmen tarafından (zümre öğretmenleri ile birlikte) yapılmalıdır. Bu alanlarla ilgili amaçların belirlenmesi eğitim-öğretimde öğretmenlerce karşılaşılan en önemli problemlerden biridir. Bu aynı zamanda öğrenme olgusunun çok karmaşık bir süreç olduğunun göstergesidir. Bu karmaşıklığa rağmen birçok psikolog bu alana yardımcı olabilmek için görüşler veya teoriler geliştirmişlerdir.

Fen bilimleri eğitimini önemli ölçüde etkileyen, J. Piaget, J. Bruner, R. Gagne ve D. Ausubel gibi psikologlardır. Bunların dışındaki birçok psikologlar da fen bilimleri eğitimine etkiler yapmıştır. Ancak, burada konuyu sade bir şekilde sunabilmek için yalnızca en tanınmış olanlar incelenmiştir.

3.2.1 J. Piaget’in öğrenme kuramı

Piaget’in fen bilimlerine en büyük katkısı, öğrenme ortamında somut (concrete) materyalleri kullanma ve araştırmaya dayalı öğrenmeyi teşvik etmesidir. Piaget insan zekasının biyolojik adaptasyona benzer bir şekilde bir fonksiyon göstereceği teorisi üzerinde durmuştur. Zeka yeni bilginin zihinde mevcut bilgiye eklenmesinde rol oynar. Öğrenme sürecinde zihin herzaman aktif ve organize haldedir. Piaget zihinsel gelişmeyi yaşa bağlı bir süreç olarak

3.2

görür ve doğuştan yetişkinliğe doğru bir gelişim gösterdiğini savunur. Bu süreçleri kendi içerisinde dört guruba ayırır 1 Duyusal-edimsel öğrenme aşaması (sensorymotor) : 0-2 yaş arası, 2 İşlem öncesi öğrenme aşaması (pre-operational ): 2-7 yaş arası, 3 Somut işlemler aşaması (concrete operational) : 7-11 yaş arası, 4 Soyut işlemler aşaması (formal operational) : 11-ve daha yukarı yaşlar. Her ne kadar Piaget bu basamakları belirlemişse de daha sonra yapılan çalışmalar bunların değişik ülkelerdeki ekonomik, kültürel ve sosyal yapıya göre farklılıklar gösterdiğini ortaya koymuştur.

Bu zihinsel gelişim evrelerini bilen bir fen bilimleri öğretmeni öğrenmeyi kolaylaştırabilir. Burada öğretmen öğrencilerinin hangi evrelerde olduklarını tespit ederek eğitim öğretim faaliyetlerini ona göre düzenler. Böylece öğrencileri için çok soyut ve çok karmaşık olan kavramları öğretmekten kaçınabilir. Ayrıca, Piaget kuramını bilen bir fen öğretmeni öğrencilerinin evreler arasında bir üste geçişini hızlandırabilir ve bilişsel gelişimi kolaylaştırabilir.

Piaget’in fen öğretimi açısından üzerinde durduğu bir başka nokta ise, öğrencilere sürpriz yaparak onları öğrenmeye hazırlamaktır. Buradaki esas nokta, öğrencinin önceki bilgisinin aksine gelişecek bir olayı onun gözü önünde gerçekleştirmektir.

Piaget’in kuramını fen bilimleri eğitimine uygulayan R. Karplus üç aşamalı bir stratejinin kullanılmasını önermiş ve bu aşamaları şöyle açıklamıştır (Ayas, 1995) :

1 İnceleme ve veri toplama aşaması Bu aşamada öğrenciler bir öğrenme ortamına bırakılır ve kendi aksiyon ve reaksiyonları ile deneyim kazanırlar. Bu aşamada öğrenciler öğrenme ortamındaki yeni araç-gereç ve diğer materyalleri öğretmenin veya başka kişilerin bir yardımı olmadan inceler ve veriler toplarlar. Bu incelemeler sonucu öğrenci önceki zihinsel yapısı ile açıklayamayacağı bazı sorunlarla karşılaşır. Böylece öğrenci öğrenmeye hazır hale gelir. 2 Kavram tanıtımı aşaması Bu aşamada öğrenciye yeni bir kavramın tanımı verilir. Bu tanımı kullanan öğrenci birinci aşamada karşılaştığı sorunların cevabını bulur. Burada kavram öğretmen tarafından verilebileceği gibi kitap, film, bilgisayar programı veya bunlara benzer bir materyalde kullanılabilir.

3 Kavram uygulama aşaması Bu adımda ise, öğrenciler öğrendikleri kavramları yeni ve farklı durumlara uygulayarak pekiştirme yaparlar. Bu aşamada öğrencinin araç-gereç ve malzemeler ile fiziksel deneyimi, öğretmen ve sınıf arkadaşları ile iletişim faaliyetleri büyük önem taşır. Bu evredeki faaliyetler bilişsel seviyesi averajın altında olan ve dolayısıyla kendi deneyimlerini öğretmenin anlattıkları ile ilişkilendiremeyen öğrencilere yardım eder.

3.3

Etkinlik 1: Eylemsizlik ve çekim kütleleri Bu etkinlik, Piaget’in öğrenme kuramının fizikte uygulanması ile ilgili bir örneği içermektedir. Problem Öğrenciler soyut olan eylemsizlik kütlesini ve çekim kütlesini kavrayabiliyor mu ve aralarındaki farkı anlayabiliyor mu? Araç-gereç Eylemsizlik terazi takımı, masa kıskacı, kronometre, eşit kollu terazi, milimetrik kağıt. İşlem yolu A) İnceleme ve veri toplama aşaması 1 Yukarıdaki araç-gereçlerden faydalanarak eylemsizlik terazisini kurun ve kıskaç ile masaya bağlayın. Standart kütleleri ,sırası ile, eylemsizlik terazisinde bulunan deliklere takın. Eylemsizlik terazisinin titreşim periyodunu bir kronometre yardımıyla hesaplayın. Şekil 3.1 Eylemsizlik terazisi 2 Eylemsizlik terazisinin titreşim periyodu ile, eylemsizlik terazisine konulan kütleler arasında ilişkiyi verecek bir grafik çizdirmek için hangi işlemlerin yapılması gerektiği yönde öğrencilerinizi düşünmeye sevk edin. 3 Eğer öğrenci yapılacak işlemleri göremiyorsa onlara şu adımları takip etmelerini söyleyebilirsiniz. a) Öncelikle teraziye kütle koymadan periyodunu bulun. b) Sırasıyla, 1,2,3 ve 4 standart kütleler koyarak, her bir kütleye karşılık gelen periyotları bulun. c) Bulduğunuz değerleri milimetrik kağıta yazın. d) Periyodu, terazi kefesine konan kütlelerin fonksiyonu olarak bir grafikte gösterin. 4 Eylemsizlik terazisinden faydalanarak, kütlesini bilmediğiniz bir cismin kütlesini nasıl tayin edersiniz? Öğrenci bu aşamada çizilen grafikten faydalanarak kütleyi tayin etmeyi başarmalıdır. 5 T periyodu ile 9 yer çekimi kümesinin ilişkisi nasıldır? Öğrenci bu ilişkiyi göremiyorsa,

3.4

onlara şu adımları takip etmelerini önerin. 6 Bir kütleyi eylemsizlik terazisinin deliğinden bir tel yardımıyla tuturun. Bu şekilde yüklenen eylemsizlik terazisinin periyodunu bulun. 7 Daha sonra, kütleyi terazinin kefesine oturmayacak şekilde hafifçe yukarıya kaldırın ve onu bu durumda tutarak, yukardan destekli bir iple bağlayın. Bu durumda bulduğunuz periyodu ilk durumda bulduğunuz periyot ile karşılaştırın. B) Kavramları tanıtım aşaması Öğretmen burada, kavramın bilimsel tanımını ve kavramla ilgili formülleri verdikten sonra, daha önce doğru olarak incelemesi yapılmış konu hakkında deneysel sonuçları ve onlarla ilgili kavramları vermelidir.

1 Kavramların tanımı: fizik kitaplarındaki tanımlarına göre, M= fa

dan bulunan kütleye

cismin eylemsizlik kütlesi denir. Eylemsizlik kütlesi eylemsizlik tenısı ile ölçülür. Aynı cismin eşit kollu terazide tanıtılarak bulunan kütlesine ise çekim kütlesi denir. Yapılan deneyler sonucunda bir cismin çekim kütlesi ile eylemsizlik kütlesinin birbirine eşit olduğu

bulunmuştur. Kütle ile periyot arasında T= 2π mk

matematiksel bağıntı bulunmuştur.

Yani,M=T2 k/ ⇒ m=T2 K bağıntısı mevcuttur. 2 T periyodu ile m kütlesinin ilişkisini bulmak için eylemsizlik terazisine teker teker kıskaçlar eklenmiş ve aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir.

Kıskaç Sayısı T (Periyot) Ma 0,35 1 0,42 2 0,46 3 0,50 4 0,53 5 0,57 6 0,62

3 T periyoduyla 9 yerçekimi ivmesi ilişkisi cisim iki şekilde hareket yapması sağlanır. a) Cisim üst ucundan telle tutturularak +r, -r (k.y) düzleminde harmonik hareket yapar ve bu harekette

10 sayım 4 sn’de tamamlanır. T= 9 sn bulunur.

b) Şimdide cismin ortasındaki boşluktan bir tel gecirerek cismin eylemsizlik terazisi üzerinde sabit duruma getirilir. Bu haldeyken yine eylemsizlik terazisine kuvvet uygulayarak harmanik hareket yapması sağlanarak periyodu ölçülür.

10 Sayım 4 sn’de tamamlanır. T=0,4 sn

Görüldüğü gibi her ikisinde de periyotlar aynıdır. c) Kavramı uygulama aşaması Aşağıdaki soruları öğrencilerinize yöneltin. Bu aşamada doğru cevaplar vermeleri beklenir. 1 Kütle arttıkça periyot büyüyor mu ,yoksa küçülüyor mu? 2 Periyottan faydalanarak, eylemsizlik terazisi ile bilinmeyen bir cismin kütlesini nasıl tayin edersiniz? 3 Çekim kütlesi ile eylemsizlik kütlesi arasındaki temel fark nedir ve oranları nasıldır? 4 Eylemsizlik terazisi ile hesaplanan kütle ile yer çekimi arasında bir ilişki var mıdır?

3.5

5 Eğer aynı deney ayda yapılmış olsaydı, çekim kütlesi ile eylemsizlik kütlesi arasındaki oran nasıl olurdu? Ödev etkinlik 1 Yukarıdaki etkinliğin geliştirilmesinde takip edilen adımları kullanarak, siz de lise 3 müfredatından bir konu seçerek bir etkinlik geliştirin. 2 Geliştirdiğiniz etkinliği üçlü-dörtlü gruplarda tartışın ve Piaget’in öğrenme kuramına uygunluğunu sağlayın. 3.2.2 J. Bruner’in öğrenme kuramı Bruner’in fen bilimlerine iki önemli katkısı vardır. Bunlardan biri buluş yoluyla öğrenme diğeri ise kavram öğretimi dir. Bruner’in görüşleri özellikle 1960’lı yıllarda ABD’de geliştirilen ve Türkiye’de de modern programlar olarak uygulanan programların temel felsefesini oluşturmuştur. Bruner öğrenmeyi aktif bir süreç olarak görmekte ve eğitim-öğretim faaliyetlerinin öğrencinin aktif katılımı ile gerçekleştirilmesini önermektedir. Bruner’in bu yaklaşımı öğrenmenin tanımına da yeni bir boyut getirmiştir. Ona göre öğrenme ancak buluş yoluyla gerçekleşir. Çünkü, bu yaklaşım düşünme, deneme ve bulmayı esas alır. Bu süreçte bilgiyi kendi çalışmalarıyla bulan öğrencide kendine güven duygusu gelişir. Buluş esasına dayalı bir fen programının esasını gösteri yöntemi, tümevarım laboratuvarı ve problem çözme teşkil eder. Bruner’in kavram öğretimi yaklaşımı ise, öğrenmeyi öğrencilerin çevrelerindeki objeleri, olayları ve karmaşıklıkları organize edebilmelerine yarayan bir süreç olarak görür. Esasında, kavramlar karşılaşılan değişik durumları ve nesneleri benzerliklerine ve zıtlıklarına göre gruplandırdığımızda grupların herbirine verdiğimiz adlardır. Yeni karşılaşılan durumların bu kavram gruplarından uygun olan birine, insanın düşünme süreci ile yerleştirilmesi olayı kavram yapılandırmanın temelidir. Bruner’in öğrenme yaklaşımı fen bilimleri öğretmenleri tarafından kendi öğrencilerinin kapasiteleri de dikkate alınarak üç şekilde uygulanmaktadır. 1 Öğretmen problemleri ve çözüm için uygulanacak metotları verir, fakat çözümü öğrenciye bırakır. Bu çözüm ders kitabında da yoktur. Bu çeşit bir uygulama bilişsel seviyesi düşük olan veya daha önceki eğitimlerinden bilimsel süreç becerilerini yeterince geliştiremeyen öğrencilerin bulunduğu sınıflarda uygulanır(Bilimsel süreç becerileri: Gözlem yapma, sınıflama, zaman/konum ilişkisini kurabilme, sayısal işlemler yapabilme, ölçme, ölçümleri yorumlama, tahmin etme, işlemleri tanımlama, model oluşturma, değişkenleri kontrol edebilme, verileri yorumlama, hipotez kurma ve hipotezi deneme). Bilimsel süreç becerileri 4. ünitede detaylı olarak incelenmiştir.

3.6

2 Öğretmen sadece problem durumunu ortaya koyar, çözüm için kullanılacak metotları ve çözümü öğrenciye bırakır. Bilişsel seviyesi normal ve bilimsel süreç becerilerini geliştirmiş olan öğrencilerle ve orta sınıflardaki öğrencilerle bu yöntem rahatlıkla kullanılabilir. 3 Öğretmen ne problemin belirlenmesine ne de çözümüne bir katkıda bulunur. Problemleri, çözüm yollarını ve çözümü bulmak tamamıyla öğrenciye bırakılmıştır. Öğretmenin bu süreçteki rolü, öğrenciler çalışmalarını sonuçlandırdıktan sonra gerekli kontrolleri yaparak geri bildirim sağlamaktır. Bu yöntem bilişsel seviyesi oldukça yüksek olan öğrencilerin bulduğu üst sınıflarda uygulanabilir (Bruner, 1961; Novak ve Gowin, 1984). Buna benzer bir uygulama üniversite seviyesinde fizik veya kimya eğitiminde öğrencilere yaptırılan bitirme çalışmalarında kullanılabilir (Çepni ve Akdeniz, 1996). Etkinlik Merkezcil kuvvet Bu yaklaşım Bruner’in I de tanımlanan yaklaşımına göre düzenlenmiştir. Problem Merkezcil kuvvetin cismin yörünge hızına, kütlesine ve yörünge yarıçapına ne şekilde bağlı olduğunu bulmak. Araç-gereç Cam boru, naylon iplik, lastik tıpa, madeni pullar, kağıt tutucusu, seloteyp, milimetrik kağıt, metre cubuğu, kronometre İşlem yolu 1 Şekildeki düzeneği grup arkadaşlarınızla birlikte kurun. Özellikle, ipin hareketini gözlemek için, ipe seloteyp yapıştırın. Şeklin özünü temsil eden ipin ucuna asılı pullar neyi temsil eder? 2 Şekilde görüldüğü gibi, lastik tıpayı döndürün. Zamanla tıpanın dönme hızını arttırın. Elinize etki eden kuvveti nasıl tasvir edersiniz? Elinize etki eden kuvvet hangi kuvvettir? 3 Tıpayı döndürerek cismin periyodunu bulun. Deneyi daha çok sayıda pul kullanarak tekrarlayın. Sonuçları bir çizelgeye yazın. Hareketin periyodunu pul sayısının fonksiyonu olarak bir grafikle gösterin. Pul sayısı ile periyot nasıl değişiyor? Burada periyot yerine frekans ve frekansın karesini alarak pul sayısı ile nasıl bir ilişkide olduğunu yorumlayın. Kütlenin ve yarıçapın sabit kalması koşulu ile, merkezcil kuvvet frekansa ne şekilde bağlıdır? 4 İpin ucuna iki lastik tıpa takip döndürün. Bu durumda hangi ilişkiyi bulmaya çalışmaktasınız? 5 Dönen cismin yarıçapını artırın veya azaltın. Merkezcil kuvvet ile yörünge yarıçapı arasındaki ilişki nasıldır? 6 İlk 5 maddeden bulduğunuz bütün ilişkilerden faydalanarak, merkezcil kuvvet, kütle, yarıçap ve frekansa ne şekilde bağlı olduğunu gösterin? İpin ucuna asılan pul sayısı arttıkca veya azaldıkca, yörünge yarıçap ve dönme periyodu arasındaki ilişkinin niçin değişmediğini açıklayın? 3.2.3 R. Gagne’nin öğrenme kuramı Gagne’nin fen bilimleri öğretimine en önemli katkısı, bir konunun öğrenilmesi için ders amaçlarının öğrencilerde meydana gelecek davranış değişiklikleri cinsinden yazılmasını

3.7

savunmasıdır. Bu görüşe göre en sonunda ulaşılması istenen ana amacı en başa ve ona ulaşmak için diğer alt amaçları hiyerarşik bir şekilde basitten karmaşığa doğru sıralamak en önemli noktadır. Bunun yapılabilmesi için, Gagne iki temel sorunun sorulması gerektiğini savunur : (1) Eğitim-öğretim süreci sonunda öğrencinin ne bilmesini veya ne yapabilmesini istiyorsunuz? (2) Bu sonuca ulaşabilmek için öğrenci neleri bilmek ve yapabilmek zorundadır? Bu sorulara verilecek cevaplardan bir öğrenme hiyerarşisi oluşturulmalıdır. Gagne’ye (1970) göre öğrenme bir biriyle ilişkili sekiz kategoriden oluşan bir süreçtir. En karmaşık öğrenme çeşidi olan problem çözme hiyerarşinin en başında, en basit öğrenme olan işaretle öğrenme (signal learning) hiyerarşinin en sonunda yer alır. Bu sekiz öğrenme kategorisi şunlardır : 8 Problem çözme (Problem solving) 7 Kural öğrenme (Rule learning) 6 Kavram öğrenme (Concept learning) 5 Ayırt ederek öğrenme (Discrimination learning) 4 Sözel öğrenme (Verbal learning) 3 Zincirleme öğrenme (Chaining) 2 Uyarım-tepki ile öğrenme (Stimulus-response learning) 1 İşaretle öğrenme (Signal learning)

Gagne’nin öğrenme kuramına göre fen bilimleri öğretmenleri

A) Konuyla ilgili temel amacı belirlemeli, B) Öğreteceği konuyu alt kademelere ayırmalı, C) Öğrencilerin sekizli öğrenme hiyerarşisinin hangi seviyelerinde olduklarını tespit etmeli, D) Öğretimini, belirlenen seviyeye göre planlamalıdır.

Bu işlem sonucunda öğretilecek konular basitten karmaşığa doğru sıralanmış olur. Örneğin, fizikte elektriksel potansiyel enerji kavramını öğretmek için, öğrencilerin öncelikle potansiyel, yük, yükün bir noktadan diğer bir noktaya taşınması sürecinde oluşan fiziksel olaylar, potansiyel ile potansiyel enerji arasındaki farklılıkları bilmesi gerekir. Eğer konunun alt elamanlarından bir veya bir kaçı bilinmiyorsa öğretmen eğitim-öğretim faaliyetlerini ona göre belirlemelidir.

3.3.2.1 Dönen bir cismin kinetik enerjisi A) Amaç: hem dönme ve hemde öteleme hareketi yapan bir cismin sahip olduğu kinetik enerji kavramını kavratmak. B) Alt başlıklar: bu bölüm konuda geçen temel kavramları içerir. 1 Çizgisel hız, 2 Açısal hiz, 3 Eylemsizlik momenti 4 Dönmeden ilerleyen bir cismin kinetik enerjisi 5 Sadece dönme hareketi yapan bir cismin sahip olduğu kinetik enerji

3.8

6 Bir cisim hem dönme ve hemde öteleme hareketi yaptığı zaman sahip olduğu kinetik enerjiler. C) Bu aşamada öğrencilerin sekizli öğrenme hiyerarşisinin hangi seviyede olduğu öğretmen tarafından tesbit edilmelidir. Bu amaç için bir kaç sorudan oluşan bir test geliştirilip uygulanacağı gibi, öğretmen öğrencilerine konu hakkında kavram haritaları yaptırarak da onların konu hakkındaki seviyelerini öğrenebilir. Ayrıca konu hakkında yapılacak bir sınıf tartışması yöntemi de ön bilgileri belirlemede kullanabilir. Öğretmen burada elde ettiği sonuçlara göre hedef davranışlarını tekrar gözden geçirmeli ve öğretimi buna göre ayarlamalıdır. D) Seviyeye uygun bir ders planı geliştirir. Örneğin, eğer öğrencilerin seviyeleri düşük ise, öncelikle semboller ve formüllerin yazılıp okunmalı ,dönen bir cismin sahip olduğu enerjiyi oluşturan alt kavramlar ve tanımları yazılmalıdır. Dönme hareketi ve öteleme hareketi tekrar verilmeli ve burada geçen bütün alt formüller tekrar gözden geçirilmelidir. Bütün bu semboller tanındıktan sonra, asıl formüle ve konuya geçilmelidir. Ödev etkinlik: Siz de lise fizik-1 müfredatından bir konu seçerek Gayne’nin öğrenme teorisine dayalı bir aktivite geliştirin. 3.2.4 D. Ausubel’in öğrenme kuramı Ausubel’in öğrenme kuramının temelini, Öğrenmeyi etkileyen en önemli faktör öğrencinin mevcut bilgi birikimidir. Bu ortaya çıkarılıp ona göre öğretim planlamalıdır cümlesi özetlemektedir (Ausubel, 1968; S. iv). Ausubel’e göre öğrenmenin çoğu sözel olarak gerçekleşmektedir. Ona göre önemli olan öğrenmenin anlamlı olmasıdır. Buluş yoluyla öğrenme her zaman anlamlı olmayabilir. Bunun aksine sözel öğrenme, eğer etkin bir şekilde uygulanırsa anlamlı olabilir. Yani, sözel öğrenme buluş yoluyla öğrenme kadar önemlidir. Ausubel sözel öğrenmenin buluş yoluyla öğrenmeye göre bir avantajını da şöyle savunmaktadır: Eğer sözel öğrenme etkin yapılabilirse kısa sürede birçok bilgi anlamlı bir şekilde öğrenciye kazandırılır. Ausubel’deki anlamlı sözel öğrenmenin psikolojik esasları çok kısa olarak şu noktalarda özetlenebilir.

1 Yeni öğrenilecek olan kavram, bilgi ve ilkeler önce öğrenilmiş olanlarla ilişkilendirildiğinde anlam kazanır. Öğrenci zihninde bu ilişkileri kuramazsa konuyu kavrayamaz. 2 Her bilgi ünitesi kendi içinde bir bütün oluşturur. Bu bütünde belirli bir düzende sıralanmış kavramlar, kavramlar arası ilişkiler vardır. Öğrenci bu düzeni anlayamazsa ve yeni konunun ilişkilerini göremezse konuyu kavramakta güçlük çeker. 3 Yeni öğrenilecek konu öğrenci açısından kendi içinde tutarlı değilse veya öğrencinin önceki bilgileriyle çelişiyorsa öğrenci konuyu kavramakta ve benimsemekte güçlük çeker. 4 Bilişsel içerikli bir konuyu öğrenmede etkili olan zihin süreci tümdengelimdir. Öğrenci kendine verilen bir kuralı özel durumlara başarıyla uygulayamıyorsa onu kavramamıştır. Ausubel, öğrenme kuramı diyebileceğimiz bu psikolojik esaslara dayanan bir öğretim modeli geliştirmiş ve ona sergileyici öğretim (expository teaching) adını vermiştir. Burada sergileme ilkeleri, kavramları, düşünceleri ileri sürme ve açıklama anlamında kullanılmaktadır.

3.9

Modelin üç basamaklı bir yöntemle uygulanması önerilmiştir. 1 Ön düzenleyici (advance organizer) kullanarak öğrenciyi yeni konuyu kavramaya hazırlamak. 2 Yeni konunun bütün ayrıntılarını adım adım ilerleyen ayırt etmelerle sergilemek (progressive differentiation). 3 Yeni konunun ana ilkesini çeşitli örneklere uygulatarak öğrencinin birleştirme, veya kaynaştırma ve bağdaştırma gibi zihin süreçlerini geliştirmesini sağlamak (integrative reconciliation). Şimdi bu basamakları biraz daha açarak her basamakta öğretmenin ve öğrencinin ne gibi etkinliklerde bulunacaklarını görelim. Modelde ön düzenleyici denilen öğretim materyalleri ve onların ön düzenleme basamağında kullanımı şu işlevleri yapar 1 Öğrencinin dikkatini öğrenilecek yeni konuya, onun önemli yönlerine çekmek. 2 Öğrenilecek konunun ana düşüncelerine ve kavramlar arası ilişkilere ışık tutmak. 3 Öğrencinin önceki bilgilerinden yeni öğrenilecek konuyla ilişkili olanları ve zihin becerilerinden yeni öğrenmede kullanılacak olanları öğrenciye hatırlatmak. Ön düzenleyiciler iki çeşit olabilir. Karşılaştırmalı (comparative) ve sergileyici (expository). Karşılaştırmalı ön düzenleyiciler öğrencide var olan zihin becerilerinden ve bilgiden yeni öğrenilecek konu için gerekli olanları hatırlatır. Örneğin, özkütle ve hacim kavramlarını, bölme işlemini, kütle ve hacim birimlerini istenilen ölçeklere çevirmeyi önceden öğrenmişse ön düzenleme etkinlikleri bunları hatırlatarak özkütle hesaplamada kullanılacağını bildirir. Sergileyici ön düzenleyiciler ise, öğrencinin zihninde var olmayan ön bilgi ve becerileri sergiler ve bunların yeni öğrenilecek konuda kullanılacağını bildirir. Örneğin, yüzme ilkesi öğretilecekse yerçekimi kuvvetinin yönü ve büyüklüğü, kaldırma kuvveti, kaldırma kuvvetinin yönü ve büyüklüğü ön düzenleme basamağında sergilenir ve yüzme ilkesinde kullanılacağı bildirilir. Modelin ikinci basamağında öğretmen öğreteceği genel ilkeyi veya en üst kavramı öğrencilere adım adım ilerleyen bir stratejiyle ve benzerliklerle farklılıkları vurgulayarak özel olarak seçilmiş örneklerle ve ilkeye uymayan istisnalarla öğretir. Bu basamakta öğretmenin dikkat etmesi gereken iki özel nokta şunlardır

1 Öğrenciler ilkenin uygulandığı örnekler bularak, bunların daha önceki bilgileriyle benzerliklerini görmelidirler; böylece yeni öğrendikleri ilkeyi önceki bilgileriyle ilişkilendirebilirler. 2 Öğrenciler ilkenin uygulanmadığı örnekler bularak eski bilgileriyle yeni öğrendikleri bilgi arasındaki ayrılıkları bulabilmelidirler; bu yolla yanlış genellemelerden kaçınabilirler.

Öğretmen öğrencilerin yeni ilkeyi kavradıklarını saptadıktan sonra yine örnekler üzerinde yeni uygulamalar yaptırır. Bu üçüncü basamakta öğrencilerin yeni öğrendikleri ilkeyi önce

3.10

öğrendikleriyle kaynaştırmaları veya birleştirmeleri sağlanır. Yeni öğrenilen ilke öğrencinin önceki bilgileriyle çelişiyorsa bu önceki bilgilerin yanlışlığından veya kapsamın dar tutulmuş olmasından kaynaklanabilir. Bu basamaktaki örneklerle öğrenci önceki bilgilerini düzeltir, genişletir, varsa çelişkileri giderir. Böylece öğrencinin zihninde birleştirme ve bağdaştırma sağlanmış olur.

Ausubel’in yukarıda birçoğu özetlenen görüşleri Novak (1978) tarafından yeni bir yorumla fen bilimleri eğitimine “kavram haritası” yaklaşımı olarak uygulanmıştır. Bu konu ÜNİTE: 5’de detaylı olarak sunulacaktır. Bu bölüm aynı proje kapsamında geliştirilen “İlköğretim Fen Bilgisi Öğretimi” kitabından bazı kavram haritası örnekleri haricinde hemen hemen aynen alınmıştır. 3.3 Fen bilimleri öğretiminde yeni yaklaşımlar: bütünleştirici

(constructivist) öğrenme modeli Bu bölümün bundan önceki kısımlarında incelediğimiz dört öğretim kuramı bir çok yönden birbiriyle çakışmaktadır. En belirgin çakışma noktası ise, eğitim öğretim sürecinde geleneksel öğretim yöntemlerinin aksine, öğrencinin aktif olmasını savunmalarıdır. Bunun yanında son zamanlarda bu öğrenme kuramlarına daha farklı bir açıdan bakan öğrenme psikologları bütünleştirici öğrenme modeli (constructivist or generative learning model) olarak bilinen bir fen bilimleri müfredat geliştirme ve öğretimi yaklaşımı ortaya atmışlardır. Bu model öğrencilerin daha önceki deneyimlerinden ve ön bilgilerinden yararlanarak yeni karşılaştıkları durumlara anlam verebileceklerini savunmaktadır. Ausubel’e göre öğrenciler işitme, koku, görme ve dokunma gibi duyu organları yardımıyla aktif bir şekilde algıladıkları bilgiyi ancak yapılandırırlar veya bütünleştirirler. Bilginin bireyler tarafından eşyalar ve objeler üzerine yapılan aksiyonlar sonucunda içeriden yapılandırıldığını, dışarıdan hazır verilemeyeceğini Piaget’de ifade etmektedir. Bütünleştirici öğrenme modeline göre her bireydeki bilgi birikiminin gelişmesi özel olarak kendi şartları içinde değerlendirilmelidir. Bütünleştirici öğrenme modelinin savunucularından ve Fen Eğitimindeki uygulayıcılarından Osborn ve Wittrock (1983) öğrencinin veya bireyin herhangi bir anda sahip olduğu bilgi birikiminin yeni bilgiye veya uyarımlara cevap vermede

3.11

çok önemli olduğunu vurgularken bu temele dayanmaktadırlar. Öğrenci kendine özgü olarak bilgiyi (alınan uyarımları) yapılandırır. Bu süreç öğrenciyi aktif kılan bir süreçtir. Bu konuda Bodner (1990) “Bilginin öğretmenin kafasından öğrencinin kafasına hiç bir değişikliğe uğramadan geçme şansı çok azdır” ifadesini kullanmaktadır. Başka bir deyişle öğrencilerin okuldaki eğitim-öğretim ortamında kazandıkları bilgiler onların eğitim-öğretim ortamına gelmeden sahip oldukları ön bilgilere ve eğitim-öğretim ortamının onlara sağladıklarına bağlıdır. Bu görüşe göre, anlama kabiliyetinin gelişmesi uygun öğrenme deneyimlerinin sağlanmasına bağlıdır. Öğrencilerin daha önceki deneyimlerinden ve ön bilgilerinden yararlanarak yeni karşılaştıkları durumlara anlam verebileceklerini ve onları özümleyebileceklerini savunan bütünleştirici öğrenme modelinin fen bilimleri (fizik, kimya) eğitiminde dört aşamalı bir uygulama yapılabileceği önerilmektedir (Ayas, 1995). 1 Birinci aşama : Bu aşamada öncelikle öğrencilerin dikkatini konuya çekebilmek için bir tanıtım yapılır. Ayrıca, öğrencilerin ön bilgileri ve bu bilgiler içerisindeki alternatif (yanlış veya bilimsel gerçeklere ters düşen) fikirleri ortaya çıkarılır. Eğer müfredatın bir kılavuzu yok ise, bu aşama verilmek istenen konunun işleneceği zamandan birkaç hafta önce sınıf tartışması veya yazılı testler yardımıyla yapılmalıdır. Böylece öğretmen dersini sınıfın düzeyine göre hazırlama fırsatı elde etmiş olur.

2 İkinci veya odaklama aşaması : Öğretilmesi istenen kavramla ilgili deneyimler, bu aşamada öğrenciye kazandırılır. Çok değişik stratejilerin (sınıf tartışması, yeni araç-gereçlerle deneyim kazanma, film izleme, v.b.) kullanılabildiği bu aşamada öğretmenin rolü, öğrencileri motive edici yaklaşımlar kullanma ve sorduğu sorularla onları düşünmeye ve yorumlamaya sevk etmektir. 3 Üçüncü veya mücadele aşaması : Öğrencilerin düşüncelerini sorguladığı karşılaştırdığı ve değiştirdiği aşamadır. Bu aşamada verilmek istenen kavram öğretmen tarafından çok değişik yöntem ve kaynaklar kullanılarak verilir. Bu, öğrencilerin seviyesi de dikkate alınarak uygun bir dil ve açıklıkla yapılır. 4 Dördüncü veya uygulama aşaması : Yeni kazanılan bilginin başka durumlara öğrenciler tarafından uygulanması aşamasıdır. Bu, problem çözme, konu hakkında kompozisyon yazma, günlük hayattaki olaylarla bağlantı kurma v.b. faaliyetlerden yararlanılarak yapılabilir. Bu aşama, öğrencilere dersin başı ile sonu arasında kendi bilgi yapılarında meydana gelen değişiklikleri gözden geçirme fırsatı verilerek öğretmen tarafından sonlandırılır. Bu aşamanın en önemli özelliği yeni kavramların pekiştirilmesini amaçlamasıdır.

3.4 Öğrenci etkinlikleri 1 Alanınızda bir konu seçerek bu konuda bazı sorular hazırlayın. Bu soruları seçtiğiniz konunun öğretildiği (veya öğretileceği) sınıftan bir öğrenci seçerek ona uygulayın. Topladığınız bilgileri yukarıda öğrendiğiniz öğrenme teorileriyle karşılaştırarak öğrencinin seviyesini belirleyin. Diğer sınıf arkadaşlarınızın ödevleriyle karşılaştırarak sonuçlarınızı tartışın.

3.12

2 Ortaöğretim kimya ve fizik kitaplarından bir ünite seçerek, bu ünitenin hazırlanmasında öğrenme teorilerinin nasıl kullanıldığı veya kullanılması gerektiğini 3-4’lü gruplarda tartışın. Grubunuzun ortak görüşünü diğer sınıf arkadaşlarınıza sunun. Kaynaklar Ausubel, D. ,1968, Educational Psychology. Holt, Rinehart & Winston,New York. Ayas. A. ,1995, Fen Bilimlerinde Program Geliştirme ve Uygulama Teknikleri Üzerine Bir

Çalışma: İki çağdaş Yaklaşımın Değerlendirilmesi. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 11: 149-155

Bodner, G. M .,1990, Why good teaching fails and hard-working students do not always succeed. Spectrum, 28 (1): 27-32 Bruner, J. ,1961, The act of discovery. Harvard Educational Review, 31 (1):23 Çepni, S. ,1996, Lise-1 Fizik Kitabında Öğrencilerin Anlamakta Zorluk Çektikleri

Anahtar Kavramların Tertibi. Ç.Ü. Eğitim Fakültesi Dergisi, cilt:2, sayı:15, s:86-97

Çepni, S. ve Akdeniz, A.R. ,1996, Fizik Öğretmen Adaylarının Yetiştirilmesine Yeni Bir Yaklaşım. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi. : 12 Novak, J & Gowin. , D.B. , 1984, Learning how to learn. Chambridge University Press. .New

York.

Osborne, R. & Wittrock, M.C. ,1983, Learning Science: a generative process. Science Education, 67 (4): 489-508

4.1

ÜNİTE 4 KAVRAMLAR, KAVRAMSAL SİSTEMLER VE KAVRAM

HARİTALARI 4.1 Giriş

Kavramlar bilgilerin yapı taşlarını, kavramlar arası ilişkiler de bilimsel ilkeleri oluşturur. İnsanlar çocukluktan başlayarak düşüncenin birimleri olan kavramları ve onların adları olan sözcükleri öğrenir, kavramları sınıflar ve aralarındaki ilişkileri bulurlar. Böylece bilgilerine anlam kazandırır, yeniden düzenler, hatta yeni kavramlar ve bilgiler üretirler. İnsan zihnindeki bu öğrenme ve yeniden yapılanma süreci her yaşta sürüp gider.

Kavramların bilimdeki ve insan bilgilerindeki yerini anlamak, kavram öğrenme/öğretme yollarını bilmek öğretmene çok değerli bilgi ve beceriler kazandırır. Bu ünitede kavram geliştirme süreçleri ve kavram öğretimi üzerinde durulmaktadır.Kavramların sınıflandırılması, aramalılığı, birdiğeriyle olan ilişkileri, sistemleri,kavram öğretimi ile kavram ağlarıve anlam çözümleme tabloları ile kavram haritaları incelenecektir. 4.1.2 Amaçlar Kavramların ve kavramlar arası ilişkilerin bilimdeki yerini anlama. Kavram geliştirmedeki başlıca zihin süreçlerini anlama. Kavram öğretme ve öğrenmedeki başlıca yaklaşımları anlama. Orta dereceli okul fen bilimleri konularında 1 Kavramları sınflayıp aşamalı olarak düzenleme. 2 Kavramlar arası ilişkileri çözümleyip bilimsel genelleme ve ilkeleri belirleme. Orta dereceli okul fen bilimleri konularında 1 Anlam çözümleme tabloları, 2 Kavram ağları, ve 3 Kavram haritaları hazırlama ve öğretimde kullanma. 4.2 Kavramlar Kavramlar eşyaları, olayları, insanları ve düşünceleri benzerliklerine göre gruplandırdığımızda gruplara verdiğimiz adlardır. Deneyimlerimiz sonucunda iki veya daha fazla varlığı ortak özelliklerine göre bir arada gruplayıp diğer varlıklardan ayırt ederiz. Bu grup zihnimizde bir düşünce birimi olarak yer eder; bu düşünce birimini ifade etmekte kullandığımız sözcük (veya sözcükler) bir kavramdır. Kavramlar somut eşya, olaylar veya varlıklar değil, onları belirli gruplar altında topladığımızda ulaştığımız soyut düşünce birimleridir. Kavramlar gerçek dünyada değil, düşüncelerimizde vardır. Gerçek dünyada kavramların ancak örnekleri bulunabilir. Deneylerimiz sonucunda varlıkları ortak özelliklerine göre gruplamasaydık, birbirinden ayırt edilmemiş ve birbiriyle ilişkileri kurulmamış binlerce izlenim karşısında bulunurduk. Bu bir kaos olur, sistemli bir edinim veya bilgi olmazdı. Hayvanları düşünelim, teker teker yüzlercesiyle karşılaşmış olabiliriz. “Uçan” hayvanları diğerlerinden ayırt ederek “kuş” kavramına ulaşırız; böylece “kuş” sözcüğü zihnimizde anlam kazanır. Kuşların ortak özelliği

4.2

uçmaları mıdır? Yarasa uçar fakat kuş olarak sınıflanmamıştır. Penguen, devekuşu uçmayan kuşlardır. Hemen hemen bütün kavramların istisnaları vardır. Öyleyse “kuş” kavramı gerçek dünyadaki tüm kuşları değil, istisnaların dışarıda bırakıldığı kategoriyi ifade eder. Kuş kavramının gerçek dünyadaki örneği “tipik” kuşlar olur, istisnalar değil. Kavramları, temsil ettikleri en iyi örneklerle (prototip) öğreniriz. 4.2.1 Kavram geliştirme süreçleri Kavramların geliştirilmesinde kişinin kullandığı önemli zihin süreçlerinden biri genelleme sürecidir. Kişi kavramlarını çoğu halde sınırlı sayıda gözlem ve deneyimlerden genellemelere giderek geliştirir. Aynı şekilde önceden tasarlanmış deneylerden bir takım sonuçlar çıkararak bir genel ilkeye varmak da genellemedir. Çocuk bir tek kuş görmüş olsaydı, kuş kavramını geliştiremezdi. Fakat çocuk birçok kuşu gözledikten sonra onların ortak özellikleri olan tüylü olmak, uçmak, yumurtlayarak üremek gibi niteliklerden genellemeye varırsa zihninde kuş kavramı oluşur. Genelleme süreci aslında burada açıklandığı kadar basit değildir. Bir insanın genellemelerine etki eden birçok etken vardır. Bu bölümün kapsamı genelleme sürecinin ayrıntılarına inilmesine izin vermemektedir. Ancak, genellemelerin hatalı olabileceği de unutulmamalıdır. Kavram gelişiminde genelleme, ilgilendiğimiz varlıkları ortak özelliklerine göre bir kategoride (grupta, sınıfta) toplama ve kategoriye ad verme sürecidir. Bu süreçte ilgilendiğimiz varlıkların hepsine ulaşmamız mümkün değildir. Bir kategoriye dahil varlıkların ancak bir kısmı gözlenebilir, fakat kategorinin tümüne ilişkin bir genelleme yapılamaz. Kategoriye dahil olmayacak varlıkları da kategorideymiş gibi düşünmek önemli bir hata kaynağıdır. Bu tür hataya gereğinden fazla genelleme (overgeneralization) denir. Bu hatanın aksi de olabilir. Bu kategoriye dahil olması gereken bir varlığı dışarıya bırakmak da gereğinden az genelleme (undergeneralization) olur. Gereğinden fazla genelleme bir kavramın anlamının sınırının aşılmasına, gereğinden az genelleme ise anlamın daraltılmasına yol açar. Sıvı kavramını dikkate alalım. Çocuk sıvılarla ilgili deneyimlerini süt, çay, su, vb. gibi içilen örneklerle kazandıysa, şampuan onun için sıvı değildir. Bu, sıvı sayılması gereken bir örneği kategori dışı bırakmaktır; içilmeyen sıvılar olamayacağı gibi yanlış bir düşünceye götürür. Çocuk sıvıların akıcılık, bulunduğu kabın şeklini alma, v.b. gibi özelliklerden hareket ederek çamur ve ince kum gibi varlıkları da bulundukları kabın şeklini aldıkları için sıvı sayarsa, gereğinden fazla genelleme hatasına düşmüş olur. Kavramların geliştirilmesinde önemli olan zihin süreçlerinden bir diğeri ayırım (discrimination) sürecidir. Psikologlar bu süreci birbirine benzer iki uyarıcıyı ayırt edip herbirine farklı tepkide bulunma diye tanımlarlar. Bu süreç genellemenin aksine, varlıkların ve olayların birbirine benzemeyen özelliklerini görebilmeye dayanır. Turunç, portakal, mandalina gibi meyvelerin ortak niteliklerinden genellemeyle turunçgil kavramına ulaşılır. Portakal ve mandalinanın birbirine benzerlikleri yanında, koku, renk, tad, büyüklük, şekil gibi özelliklerinin de ayrılıkları vardır. Mandalinalara özgü olup portakallara özgü olmayan özellikler görülebildiğinde, turunçgil meyvelerin bir grubu mandalinalar kategorisinde toplanır. Böylece zihnimizde geliştirdiğimiz kavram mandalina olur. Kavram geliştirmede ayırım süreci genelleme süreci kadar önemlidir. Ayırımları yapabilmek genelleme yapmak kadar kolay değildir. Ayırımlar kavramlarımızda netleşmeye ve bilgilerimizde kesinleşmeye götürür. Ayırımlara ulaşılmayan hallerde kavramlarımızın anlamı genel kalır, bazan da hatalı olur.

4.3

Özel halleri inceleyerek onlardan genel hale gitme veya sınırlı sayıda deneyimden genelleme yoluyla sonuç çıkarma sürecine tümevarım (induction) denir. Deneysel bilgilerden genellemeye varma ilkesi daha sonra laboratuar kullanımı ile ilgili bölümde ele alınmıştır. Deneyimlerden tümevarım bir ilkenin öğrenilmesinde kullanıldığı gibi kavram geliştirmede de kullanılır. Kavram geliştirmede kullanılan diğer bir zihin işlemi tanımlamadır. Kavramlar zihnimizde var olan düşüncelerdir, terimler veya benzer sözcükler kavramlarımızın adlarıdır. Bir kavramı sözcüklerle anlatan önermeye o kavramın tanımı deriz. Aslında bilinmeyen bir kavramı tanımlama, onu bilinen diğer kavramlarla anlatma demektir. Tanımlar da hatalı olabilir. Bir tanım bir kavramı oluşturan kategorinin gerçek elemanlarından birini dışarıya bırakıyorsa kavramın anlamını daraltır. Penguenleri dışarıda bırakan kuş tanımı dar olduğu için hatalıdır. Yarasaları içine alan bir kuş tanımı ise kategoriye dahil olmaması gereken bir elemanı kapsadığı için hatalıdır. Bazı kavramların tanımlamayla geliştirilmesi kolaydır. Örneğin, dik üçgen kavramı kolayca tanımlanabilir. Çünkü bir üçgeni dik üçgen yapan nitelikler (tanımlayıcı nitelikler) ve dik üçgeni diğer üçgenden ayıran nitelikler (ayırıcı nitelikler) kesinlikle bellidir. Ne yazık ki birçok kavramda tanımlayıcı nitelikler ve ayırt edici nitelikler açıkça belirlenemez. Böyle hallerde tanımın kapsadığı kategorinin tüm elemanlarını değil, kavrama en çok uyan eleman tanımlanmaya çalışılır. Yukarıdaki kesimde belirtildiği gibi, kavramlar temsil ettikleri tipik veya en iyi (prototip) örneklerle tanımlanır. Tümdengelim (deduction) genel halden özel hallere inen bir düşünme sürecidir. Örneğin, potansiyel farkı kavramını bu yaklaşımla nasıl kavratabilirsiniz? sorusunu düşünün ve çözüm önerisinde bulunun. Ayrıca, sıvıların ve katıların yoğunluklarını bu yaklaşımı kullanarak nasıl öğretebilirsiniz? Tartışın. Bu süreçte kavram önce sınıfta değişik yöntem ve tekniklerle verilir. Daha sonra laboratuar ortamında somut materyallerle bu kavramların ispatı yapılır. Labaratuarın fen bilimleri eğitiminde kullanımı ile ilgili ünitede bu konuyla ilgili ayrıntılı bilgiler verilmiştir. 4.2.2 Kavramların sınıflanması Yukarıdaki kesimden anlaşılacağı gibi, kavram geliştirme bir öğrenme biçimidir. Öğreniliş yollarına bakarak kavramlar üçe ayrılabilir. 1. Bazı kavramlar insanın dış dünyadan duyu organlarıyla aldığı izlenimler sonucunda oluşur. Siyah, aydınlık, küçük gibi sözcükler insanın dış dünya ile etkileşimi sonucunda anlam kazanır. Açlık, ağrı, v.b. gibi bazı kavramlar ise, yine duyu organlarından gelen izlenimler yoluyla, insanın kendi içindeki uyarıcıları algılamasıyla öğrenilir. Bu tür kavramlara algılanan kavramlar (apprehended concepts) denir. 2. Dış dünyadaki varlıklarla ve olaylarla doğrudan doğruya etkileşime giren insan, eşya ve olayların gözlenebilir niteliklerini özetlemeye, açıklamaya onlara anlam vermeye çalışır. Bu yolla edinilen kavramlara betimlemeli kavramlar (descriptive concepts) denir. Dış dünyanın varlıkları ve olayları arasındaki ilişkileri açıklayan kavramlar da betimlemeli kavramlardır.

4.4

Örneğin, daha hafif, önceden, tepesinde, sözcüklerinin anlamları eşya ve olayların niteliklerinin karşılaştırılmalarından çıkmıştır. 3. Bazı kavramlar insanın dış dünya ile doğrudan doğruya etkileşimiyle değil, zihin operasyonlarıyla öğrenilir. Örneğin, sıcaklık sözcüğü termometrenin gösterdiği derece diye anlaşılıyorsa, bu bir betimlemeli kavramdır. Fakat, sıcaklık moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçümüdür. tanımında sıcaklık kavramı, kuramsal bir düşünceden (kinetik teori) hareket edilerek kuramsal bir tanımla açıklandığı için kuramsal bir kavramdır. Birinci ve ikinci gruptaki kavramların anlamını kavramada kişinin dış dünya ile etkileşimi sırasında betimlemeli düşünme süreci ile ampirik bilgilerden tümevarım süreci işler. 4.2.3 Kavramların aşamalılığı Bilimde sınıflamanın önemi açıktır. Fen bilimlerinin hem konuları, hem de bir konu içinde kavramları ve ilkeleri aşamalı (hiyerarşik) bir düzenle sınıflanmıştır. Örneğin bir kütle üzerine değişik kuvvetler uygulayarak, ivmenin kuvvete bağlı olarak artması veya azalması. Bu olaydaki kütle, ivme ve kuvvet ilişkisini kurarak Newton’un ikinci kanununu ortaya koymak.

Yani, Fa

1

1=

Fa

2

2=m F =m .a

Kavramlar arasındaki basamaklı sınıflamanın kavranması o alanın bilgilerinin öğrenilmesini kolaylaştırır. Öyleyse, her eğitim düzeyinde bilimin kavramları öğretilirken onların aşamalı sınıflanması da birlikte öğretilmelidir. Kavramların aşamalı düzeninin öğrenilmesi öğrencide “sınıflama” zihin sürecinin gelişmiş olmasını gerektirir. Fen bilimlerinin kavramları, bilimin kendi sınıflanışı içinde ve üst düzeylere çıkıldıkça karmaşıklaşan bir düzenle öğretilebilir. 4.2.4 Kavramlar arası ilişkiler Ağaç ve yaprak kavramlarını dikkate alarak aralarında nasıl bir ilişki olabileceğini düşününüz. Aklınıza gelen düşünceler Yapraklar ağacın parçalarıdır. Bazı ağaçlar yapraklarını döker.Yaprak ağacın besin yapma organıdır, gibi olabilir. Kavramlar arasında çoğu halde çeşitli düzeylerde ilişkiler vardır. İki kavram arasındaki ilişki, son örnekte olduğu gibi, bilimsel bir önerme olabilir. Besin yapma ibaresinden hareket edilerek fotosentez kavramına geçilebilir. Şimdi kuvvet ve ivme kavramlarını dikkate alarak aralarındaki ilişkiyi düşününüz. Şüphesiz, birbirinden farklı birkaç ilişki bulabilirsiniz, fakat önemli olan kuvvetin ivmeyi değiştirdiği düşüncesidir. Öğrenmek istediğiniz fiziksel yasa, teori veya prensipleri oluşturan kavramları aralarındaki ilişkileri öğreterek daha kolay kavrayabiliriz. Bunun için kavramlar arası ilişkiler kurmak öğretim sürecinde önemli bir yer tutar. 4.3 Kavramsal sistemler Denenip doğrulanmış, doğruluğu kanıtlanmış ilkeler bazı doğa olaylarını açıklamaya yetmeyebilir. Açıklanamayan olayları açıklamak için henüz doğruluğu kanıtlanmamış önermeler (hipotezler) ileri sürmek gerekebilir. Bilim adamı bazan iki ayrı olayı açıklayan iki

4.5

ilkeyi daha genel bir tek ilke altında toplamak ister. Böyle hallerde bilim adamları kapsamlı bir kuramsal model kurmaya çalışırlar. Model kurma genellikle üç basamakta gerçekleştirilir. Bilim adamı : 1) o alanda bilinen kavramlara ek olarak yeni kavramlar tanımlar; 2) bilinen kavramlar arası bağlantılara ek olarak yeni bağıntılar (sayıltılar) kurar ve doğru olduklarını varsayar, 3) kavramlardan ve kavramlar arası ilişkilerden matematiksel yöntemlerle veya mantıksal yorumlama ile yeni bağıntılar çıkarır . Böylece kurulan modelin kavramlarının ve bağıntılarının tümü kuramsaldır. Onun için bu tür modellere kuramsal yapı veya kuramsal sistem denir. Gaz basıncını, gazlarda hacim-basınç-sıcaklık ilişkilerini açıklamak için kurulmuş olan kinetik gaz kuramı, atomların yapısını açıklamak için kurulmuş olan Bohr atom modeli v.b. kuramsal yapıların çok bilinen örnekleridir. Kuramsal sistemler doğa olaylarını birleştirici ve bir bütünlük içinde açıklayıcı oldukları için fen öğretiminde önemli yer tutar. 4.4 Düşünme ve etkinlik soruları (DS) 1 Kavram öğretimine geçmeden önce aşağıdaki soruları tartışın. 2 Az sayıda deneyimle veya sınırlı bilgilerle tanım yapmak niçin güçtür? 3 Fen bilimlerindeki formüller (matematiksel bağıntılar) birer tanım mıdır? 4 Bazı kavramları sözel olarak tanımlamakta matematiksel bağıntılardan nasıl

yararlanılabilir? 5 Isı kaynakları ve ısınma konusunu öğretmek için gerekli bulduğunuz kavramları listeleyip aşamalı olarak düzenleyin. 6 Fiziksel ve kimyasal değişme konusunu öğretmek için gerekli kavramları listeleyiniz. Herbir kavramın değişme ile ilişkisini belirleyin. 7 Potansiyel ve potansiyel farkı kavramlarını öğretirken kullanabileceğiniz model ve benzetmelerinneler olabileceğini tartışın ve verebileceğiniz kadar örnek vermeye çalışın. 4.5 Kavram öğretimi Yukarıda belirtildiği gibi kavramlar somut değil soyut düşüncelerdir; dış dünyada değil insanın düşünce sisteminde yer alırlar. Öyleyse, kavram öğretimi, bazı kavramların öğrencinin zihninde oluşmasını sağlamak amacıyla yapılır. 1 Günümüz öğretim yaklaşımları kalıcı öğrenmenin işlemsel değil, kavramsal olduğunu kabul etmektedirler. 2 Öğrenci bilgilerini yeni karşılaştığı durumlara uygulayabilirse o olayı ancak öğrenmiş (kavramış) sayılır. 3 Öğrencilerin günlük yaşantılarından ve daha önceki deneyimleinden kazandıkları bilgiler, daha sonra öğrenecekleri bilgiler üzere ciddi etkiler yapmaktadır. Özellikle, öğrencilerde yanlış anlamalr varsa, bunların yeni bilgilerin öğrenilmesi üzerine etkileri daha fazla olmaktadır. 4 Bilinen ve araştırmaların gelişmesi neticesinde her gün yeni bilgiler keşfedilmektedir. Bu gelişme öylesine hızlı olmaktadır ki bu insanın algı sınırını aşmaktadır. Bundan dolayı, kavramsal olarak temel bilgileri kazanmak daha önemli hale gelmektedir.

4.6

5 Öğrencilerin daha önceki yıllarda eğitim-öğretimlerinden ve çevre ile etkileşimlerinden kazandıkları yanlış anlamalar düzeltilmeden bilimsel olarak kabul edilebilir bir düzeyde kavramsal öğrenme gerçekleşemez. 6 Sınıfta farklı düzeylerde (Piajet’in zihinsel gelişme teorisine göre) öğrenciler bulunduğu için, aynı hızla öğrenemezler. Öğretmen kavram öğretimine önem vererek her düzeye uygun bir öğretim planı yapmalıdır. 7 Kavram öğretiminde basitten karmaşalığa doğru hiyerarşik bir sıra vardır. Öğretmenin öğrencilerinin hiyerarşik yerini tespit ederek, kavramları öğretmesi daha etkili olur. Kavram öğretimi konusunun gerekçelerini arttırmak mümkündür. Fakat, yukarıda bahsedilen noktalar en önemli kadar aşağıda bu konu geleneksel yöntemden başlanarak ayrıntılı olarak tartışılmıştır. Kavram öğretimindeki geleneksel yöntem öğrenciye kavramı ifade eden sözcüğü vermek, kavramın sözel bir tanımını vermek, tanımın anlaşılması için kavramın tanımlayıcı ve ayırt edici niteliklerini belirtmek, öğrencinin kavrama dahil örnekler ile dahil olmayan örnekler bulmasını sağlamak basamaklarından oluşur. Bu yöntem kavramları öğretmede yeterince etkili olmaz; çünkü birçok kavramda sıkıntı kesin bir sözel tanım yapılamamasından doğar. Yöntemin etkili öğrenme açısından başka güçlükleri de vardır. Daha yeni bir yöntem öğrencinin prototiplerden (kavramı en iyi anlatan örnek) hareket ederek bir genellemeye ulaşmasını sağlamaktır. Bu yöntemde öğrencinin kavrama dahil birçok örneği inceleyerek tanımlayıcı nitelikleri bulması ve bu yolla genellemeye gitmesi sağlanır. Öğrenci doğru genellemeye ulaştıktan sonra, kavrama dahil olmayan örnekler üzerinde ayırt edici nitelikleri bulması ve bu yolla gereğinden fazla genellemeyi önlemesi sağlanır. Aslında bu iki yöntem birbiriyle bağdaşmaz değildir. Deneyimlerden genellemeye gitme süreciyle öğretim aşağı yaş düzeylerinde, tanımlarla kavram geliştirme ise yukarı eğitim düzeylerinde daha etkili olabilir. Bazı hallerde her iki yöntemin birlikte kullanılması etkili bir öğrenme sağlayabilir. Yani, öğrencilerin yaşları ve zihinsel gelişmişlik düzeyleri kavram eğitiminde dikkate alınmalıdır. Son zamanlarda fizik öğretiminde, kavram öğretimine büyük önem verildiği görülmektedir. Bunun değişik nedenlerinden bazıları şöyle sıralanabilir (Driver ve Erickson,1983; Ayas,1997). Nereden bakılırsa bakılsın kavramlar soyut düşüncelerdir. Tümüyle soyut bir içeriğin öğrenilmesi özellikle aşağı eğitim düzeylerinde imkansız değilse bile zordur. Bu nedenle kavramları bir dereceye kadar somutlaştırma gayretleri olmuştur. Bu amaçla kavram öğretiminde kullanılabilecek grafik materyaller geliştirilmiştir. Aşağıda bunlardan anlam çözümleme tabloları (AÇT), kavram ağları (KA) ve kavram haritaları (KH) üzerinde durulmaktadır. Ancak, bir noktanın unutulmaması gerekir. Bu etkinlikler öğrencilere yaptırılmalıdır. Öğrencilerin yaptıkları, AÇT, KA ve KH önce öğrencilerden oluşturulan gruplarda tartışılmalı ve eksiklikleri giderilmelidir. Daha sonra ise öğretmen tarafından değerlendirilmelidirler. Bütün bu metodlar (AÇT, KA ve KH) bir ünite veya kavram sınıfta işlenmeden önce veya işlendikten sonra kullanılabilir. Kavram sınıfta işlenmeden önce kullanılırsa öğrencilerin kavram ile ilgili ön bilgileri, eksiklikleri ve yanlış anlaşılmalar tespit edilebilir. Böylece ders eksiklikleri veya kavramın sınıfta verilişi ona göre planlanır. Öte yandan bir kavram işlendikten sonra öğrencilerin o kavramı kavrama seviyeleri belirlenebilir.

4.7

4.5.1 Anlam çözümleme tabloları Bu araç Amerikan literatürüne semantik özellikler analizi (semantic features analysis) terimiyle girmiştir (Fredericks ve Cheesebrough, 1993). Bu araç, öğrencilerin de katıldığı bir etkinlik ile iki boyutlu bir tablo olarak geliştirilir. Tablonun bir boyutunda özellikleri çözümlenecek olan varlıklar veya kavramlar yer alır, diğer boyutunda özellikler sıralanır. Aşağıda böyle bir AÇT aracının orta dereceli okul düzeyinde bir sınıf etkinliği olarak geliştirilmesinin basamakları verilmektedir. 1 Öğretmen ders kitabından veya diğer yazılı kaynaklardan bir konu seçer. 2 Konu başlığı tahtaya yazılır. Örnek: yeryüzünde hareket 3 Öğrenciler bulabildikleri kadar çok hareket adı bulurlar. Öğretmen öğrencilerin buldukları adları tahtanın sol tarafına alt alta yazar. (Serbest düşme, yatay atış, eğik atış) 4 Öğrencilere adları yazılan hareketlerin özellikleri sorulur. Onlardan bulabildikleri kadar çok özellik bulmaları istenir. Çıkış zamanı, uçuş zamanı, çekim ivmesi, yükseklik 5 Bundan sonra iki boyutlu bir yeryüzünde hareket tablosu hazırlanır. Satır ve sütun başlıkları belirlenmiş tabloyu her öğrenci defterine çizer. 6 Öğrencilerden X bir özelliğin veya bir hareketin varlığını göstermek üzere tabloyu işaretlemeleri istenir.

4.9

Tablo 4.1 Yeryüzünde hareket ÖZELLİKLERİ Yeryüzünde Hareket

Zaman (t)

Çakış Zamanı (tç)

Uçuş Zamanı (tuç)

Yerçekimi ivmesi (g)

Yükseklik (4)

Max Yükseklik (hmax)

İlk hız (Vo)

İlk hızın düşey bileşeni (Vox)

İlk hızın yatay bileşeni (Voy)

Hız (v)

Hızın düşey bileşeni (Vy)

Hızın yatay bileşeni (Vx)

Konum (x)

Konum (y)

Açı (α)

Serbest Düşme

Yukarıdan Aşağıya düşey atış

Aşağıdan Yukarıya düşey atış

Yatay Atış

Eğik Atış

4.11

AÇT aracı kavramların tanımlayıcı ve ayırt edici özelliklerinin öğrenilmesinde etkili biçimde kullanılabilir. Öğrenci bu araç hazırlanırken öğrendiği sözcüklerin anlamlarını daha önceden bildiği sözcüklere bağlar; böylece kavram geliştirmiş olur. AÇT bir defa hazırlandıktan sonra kavramları pekiştirmek için de kullanılabilir. Örneğin, öğrencilere “tablodaki hareketlerden hangilerinde ilk hız yoktur.” sorusu sorulsa, onlar “serbest düşme” sütununun altındaki X işaretine giderek soruyu kolayca cevaplandırabilirler. 4.5.2 Kavram ağları Kavram ağı (KA) öğrencilerin izlenimlerini, düşüncelerini yazılı öğretim araçlarındaki (ders kitabı, ansiklopedi, v.b.) kavram ve ilkelerle uyumlu bir biçimde sergileyen bir grafik araçtır. Semantik Ağ da denilen bu araç öğrencilerin; • önceki bilgilerini harekete geçirmek, • yeni kavramları geliştirmek, • kavramlar arası yeni ilişkiler bulmak, • kavramları yeniden düzenlemek gibi zihin etkinlikleriyle yazılı metinleri daha iyi anlamalarına yardım eder. Bir kavram ağının toplu sınıf etkinlikleriyle geliştirilmesinin basamakları aşağıdaki örnekle özetlenmiştir. 1 Öğretmen derste işlenecek bir konuya merkez oluşturacak bir kavramı veya cümleyi tahtaya yazar. (Örnek: Radyo aktif elementin gözle görülmeyen ışınları)) 2 Öğrencilerden merkezi kavramla ilgili sözcükler bulmaları istenir. Bulunan sözcükler tahtanın bir yanında listelenir. (Örnek: (-) yüklü, (+) yüklü, yüksek enerjili gibi) 3 Öğrencilerden bu sözcükleri anlamlarına veya ilişkilerine göre gruplamaları istenir. Her grubun en az bir sözcüğü içermesi gerektiği hatırlatılır. (Örnek: • (alfa) (+) yüklü, iki proten iki nötrondan • (beta) (-) yüklü, yüksek enerjili • (gamma), (yüksüz ışınlar), yüksek enerjiler 4 Sözcük grupları belirlenip tahtaya yazıldıktan sonra öğrencilerden her gruba bir “ad” bulmaları istenir. Grup adları tartışıldıktan sonra Tablo 5.2 gibi bir grafik araç yapılır.

4.12

Tablo 4.2 Radyo Aktif Elementin Kavram Ağı α (Alfa) β (Beta) 1. (+) yüklü 1 (-) yüklü helyum tanecikleridir 2. iki proton iki nötrondan 2 Kütlesi elektron kütlesine eşittir 3. Elektrik ve manyetik 3 Yüksek enerjili alanlar tarafından saptırılırlar 4 Elektrik ve 4. Kütlesi hidrojen atomunun magnetik kütlesinin 4 katıdır. tarafından saptırılır.

℘ (Gamma) 1 Yüksüz ışınlardır 2 Bir α bir β yayar

0 3 Yüksek enerjilidirler 4 Elektrik ve magnetik alan tarafından sapmaz. 5 Öğrenciler sözcüklerin bir kısmının tablodaki üç gruptan hiçbirine tam uymadığını görebilirler. Bu sözcükler tablonun altında gruplanmadan sıralanabilir. Gruplama ve gruba ad bulma etkinliğine devam edilerek daha geniş bir tablo yapılabilir.

Kavram ağları bir üniteye hazırlık basamağında kullanılabileceği gibi, ünite işlenirken ve ünite sonunda kullanılabilir. Bu araç özellikle kavramları gruplamada ve bu yolla çocuğun zihin yapılanmasını düzenleyerek daha üst kavrama ve düşünme düzeyine erişmesine yardım eder. 4.5.3 Kavram haritaları Kavram haritaları (KH) kavram ağlarına benzer grafik araçlardır; ancak, onlardan farklı olarak kavram haritalarında kavramlar arası ilişkiler önermeler veya ilkeler olarak yer alır. Kavram haritalarının yapımında izlenmesi önerilen genel kurallar aşağıdaki gibi sıralanır. (Martin, ve diğ., 1994 s. 89-91; BSCS, 1994, s. CM1-CM14.)

Radyoaktif elementin gözle görülemeyen ışınları

4.13

1 Öğretilecek konunun kavramları listelenir. Kavramlarla ilgili açıklama gerekmez. Eşya ve olayların tekil örnekleri, özel adlar kavram olmadıkları için bu listeye alınmaz. İlkeler ve kavramlar arası ilişkiler de bu listeye dahil değildir. 2 Kavramlar listesinden en genel veya en üst düzeyde olan sözcük ayrı bir sayfanın başına yazılır. Bu bir kavram olabileceği gibi bir tema da olabilir. Bundan sonra öğretilmek istenen ilişkili kavramlar aşamalı bir düzende sayfaya yerleştirilir. Düşey düzenlemede en genel kavram en üstte, eşit genellikteki kavramlar aynı satırda, diğerleri genellik derecelerine göre azalan sırada sayfanın altına doğru sıralanır. 3 Kavramlar haritadaki diğer sözcüklerden kolayca ayırt edilebilmelidir; bunun için kavramlar “kutu” veya “yuvarlak” içine alınır. 4 Öğretilmek istenilen kavramlar arası ilişkiler, genelleme ve ilkeler ayrıca listelenir. 5 Kavram haritasında iki kavram arasındaki ilişkiyi göstermek üzere iki kutu bir çizgi ile bağlanır. İlişki bu çizginin üzerine birkaç kelimelik bir ibareyle yazılır. Bu ilişki haritadaki kavramlardan en az birini ilgilendiren bir önermedir. İlişkiler ve ilkeler kutulanmaz. Bazı hallerde ilişkinin yönü önemli olduğu için belirtilecek ilişki yönü ok ile gösterilir. İlişkileri içermeyen bir kavram haritası daha ziyade bir akış diyagramına benzer; öğretimde yeterince etkili olmaz. 6 Kavram haritası gereğinden fazla şişirilmemelidir. Harita başlangıçta basit tutulmalıdır. Harita çok sayıda kavramı, ilişkiyi ve ilkeyi içeriyorsa önce en önemli elemanları topluca gösteren bir genel harita, sonra genel haritanın bölümlerini ayrı ayrı gösteren ayrıntılı haritalar yapılmalıdır. Kavram haritaları bir olayı veya konuyu topluca gösteren, kavramları, kavramlar arası ilişkileri ve ilkeleri kısaca belirten araçlardır; doğru yapılmaları halinde öğretimin her basamağında kullanılabilir. Haritalar tüm sınıf etkinliğinde veya küçük grup etkinliklerinde öğrencilerin katılımlarıyla geliştirilebilir. Ayrıca, KH hazırlandığı seviyeye göre kelimeler içermelidir. Fen bilimlerinde KH kullanılması gerektiğini savunan Novak ve Gowin (1984) kavram haritalarının öğrencilerin aktif katılımıyla yapılmasının daha etkili olduğunu savunmaktadır. Çünkü, bu çeşit bir aktivite ile öğrenci zihnindeki fikirlerle çizilen harita arasında bir ilişki kurmak zorundadır. Sonuç olarak kavramlar arasında ilişkiler kurularak yeni bilgiler inşa edilmektedir. Başka bir deyişle “bilgi altın ve petrol gibi keşfedilmez, bilgi araba veya bina gibi inşa edilir”. Novak ve Gowin (1984) KH’nin aşağıdaki durumlarda kullanılabileceğini belirtmektedirler. i) Bilgileri organize hale getirmede, ii) Öğrencilerle kavramların anlamlılığını tartışmada, iii) Yanlış anlamaları gidermede, ve iv) Yüksek seviyeli öğrenmeyi geliştirmede

4.14

4.5.4 Kavramlarla ilgili etkinlikler a) Aşağıdaki soruları 3-4 lü gruplarda tartışın. 1 Kavramlarla dil arasında nasıl bir ilişki vardır? Bir kavramın terimden farkı nedir? 2 Kavramlarla bilgiler arasında nasıl bir ilişki vardır? Kavramlar arasında nasıl ilişkiler vardır? 3 Kavramlar hangi zihin etkinlikleriyle kazanılır? 4 Tümü kuramsal kavramlardan oluşan bir soyut sistem nasıl kurulur? 5 Kavram öğrenme ve öğretmede başlıca yaklaşımlar nelerdir? 6 Soyut kavramları somutlaştırmada ne tür grafik araçlardan yararlanılır? 7 Eylemsizlik momentinin, AÇT, KA ve kavram haritasını arkadaşlarınızla tartışarak çizin.

4.15

Kaynaklar Ayas, A., 1997, Secondary students’ conceptions of introductory

chemistry concepts in Turkey. Journal of Chemical Education, (Baskıda). Biological Science Curriculum Study (BSCS) (1994). Investigating Patterns of

Change. Middle School Science and Technology. Level A, Teachers Guide and Resource Book. Kendall/Hunt Pub. Co, Dubuque, lowa, USA.

Driver, R. and Erickson, G. 1983. Theories in Action: some theoritical and

emprical issues in the study of students conceptual frameworks in science. Studies in Science Education, v.10: 37-60

Fredericks, A.D. and Cheesebrough, D.L., 1993, Science for All Children: Elementary School

Methods.. Harper Collins Publishers, New York, N.Y.,USA. Martin, R.E. et al., 1994, Teaching Science for All Children. Desk Copy. Allyn and

Bocon.publishers, Boston, Massaschusets,USA. Novak, J.D., & Gowin, D.B. 1984, Learning how to learn. Cambridge University

Press.,New York, USA

5.1

ÜNİTE 5 PLANLAMA

5.1 Giriş Fen bilimleri eğitimini etkili hale getirmenin ilk şartı planlamadır. Çünkü, planlama öğretmene neyi, ne zaman, hangi yöntem ve tekniklerle ve ne kadar sürede öğretebileceği konusunda kendi dersini organize etme olanağı sağlar. Planlamanın önemli amaçlarından biri de öğrencileri öğrenme sürecinde meşgul etmek ve derse karşı maksimum düzeyde ilgilerini çekmektir. Öğretmen eğitimi programlarının en önemli fonksiyonlarından biri, öğretmen adayına fen bilimleri ile ilgili bir ders planı hazırlama, sunma ve geri bildirim alma ortamı sağlaması olmalıdır. Bu nedenle, aşağıdaki bölümde bir öğretmen adayına ders planı ve yıllık plan hazırlayabilmek için gerekli olan temel bilgiler ve örnek uygulamalar verilmiştir. 5.1.1 Amaçlar Öğretmen adayları: Planlamanın niçin gerektiğini kavrar. Plan hazırlamanın temel ögelerini kavrar. Bir ders planı hazırayarak sunar. 5.2 Planlamada hedeflerin önemi ve belirlenmesi Hedefler, eğitim-öğretim faaliyeti sonucunda öğrencinin neyi bilmesi ve neyi yapabilmesi ile ilgili ifadelerdir. Bunların belirlenmesi dersin işlenişi sırasında hangi faaliyetlerin yapılacağını belirlemede yardımcı olur. Hedefler üç kategoride yazılabilir. Bununla beraber, bu üç kategoriyi kesin çizgilerle birbirinden ayırmak güçtür. Her bir kategori kısaca aşağıda açıklanmıştır. 1 Bilişsel (kognitif) hedefler: Bu kategorideki hedefler zihinsel beceri ve kabiliyetlerle ilgilidir. Örneğin, öğrenci bir kavramı tanır, hatırlar, karşılaştırır, yorum yapar ve onunla ilgili problem çözebilir. 2 Duyuşsal (affektif) hedefler : Bu hedefler öğrencilerin tutum, ilgi, konunun sosyal önemi ve inançla ilgilidirler. Örneğin, öğrencilerin feni sevmeleri, tabiatı korumaları, uyuşturucu, asit yağmurları, diğer çevre kirleticileri gibi konulara duyarlılıkları bu gurupta ifade edilebilir. 3 Devinişsel (psiko-motor) hedefler : El ve göz becerileri, duyu organlarının koordineli kullanılması, laboratuar araç ve gereçlerinin kullanılma becerileriyle ilgili hedefler bu gruba girer.

5.2

5.3 Derslerin planlaması Lise ve ortaokul yönetmeliğinin ve iç hizmet yönetmeliğinin bazı maddeleri plan yapmayı zorunlu kılmaktadır. Öğretmen hazırladığı planları uygulamaya koymadan önce okul idaresine onaylatmalıdır. (Sabancı ve diğ. 1990; Tebliğler Dergisi; 1981) Bir ders programının sunulması için lise seviyesinde iki türlü planlama yapılması gereklidir. Bunlar, ders (günlük) planı, ve yıllık plandır. 5.3.1 Ders planı (günlük) Ders planı hazırlanırken ders kitapları, yardımcı kitaplar ve milli eğitim bakanlığı ders müfredatından yararlanılır. Öncelikle: 1 İşlenecek konu için ne kadar sürenin yeterli olabileceği kararlaştırılır. 2 Bu konunun her bir derste ne kadarının işlenebileceği belirlenir. 3 Okulun ve çevrenin olanakları dikkate alınarak hangi yöntem ve tekniklerin eğitim-öğretim sürecinde kullanılabileceği kararlaştırılır.

Bu şekilde bir planlama öğretmenin sınıf karşısında dersini sunmada kendine olan özgüven duygusunu artırır. İyi bir ders planı yol gösterici olmalı, ayrıntıları değil yapılacak işin özünü vermelidir. Örnek bir ders planı aşağıdaki ana başlıkları içermeli ve bu başlıklarla ilgili temel bilgileri vermelidir. a) Sınıf : ............................................ Tarih : ......................... Süre : ...................... b) Ünite : ........................................... Konu : ......................... Başlık : .................... c) Amaçlar : d) Hedefler : e) Ders içi etkinlikler f) Dersin temel kavramları g) Kullanılacak araç ve gereçler h) Değerlendirme Yazma şekliniz ne olursa olsun, planınız şu noktalara açıklık getirmelidir a) Tarih, sınıf ve süre :Dersin kime , ne zaman verileceği ve ders süresi belirtilir. b) Ünite(bölüm), konu ve alt başlık: Ünitenin adı, konusu ve konunun hangi alt başlığının işleneceği belirtilir. c) Amaçlar : Dersin bir bütün olarak ana amaçları verilir. d) Hedefler : Dersin başlıca hedefleri belirtilir. Dersin içeriğini ve gerçekleştirmek istediğiniz diğer amaçları düşünün. Örneğin, düşünme becerileri ve uygulama yeteneklerinin geliştirilmesi konularına ağırlık verebilirsiniz.İşe yarayacağını düşündüğünüz doğrudan konuya özel olmayan amaçları da not alın. Örneğin, öğrencilerinizin isimlerini öğrenmenize, denetim problemlerini en

5.3

aza indirgemenize, veya işbirliği ya da girişimi teşvik etmenize yarayacak bir ders planlayabilirsiniz. e) Ders içi etkinlikler : Ders aşamalarını net bir şekilde planlayın. Her aşama için öngörülen süreyi not alın. Aralarından seçim yapacağınız etkinlikler, açıklama, soru sorma, demonstrasyon, görsel çalışmalar, bireysel veya grup çalışmaları, okuma, yazma, şekiller çizme, testler ve sınavlar, oyunlar, bilgisayar çalışmalarını içerecektir. Bir seferde on dakikadan daha uzun süre öğretmenin ders anlatmasından kaçının. Öğrenci etkinlik ve katılımını üst düzeyde tutun.Bu etkinliklerin pek çoğu için elinizdeki malzemeyi tam olarak nasıl sunacağınızı saptamanız gerekmektedir. Örneğin : Önemli sorular nelerdir? Açıklamalarınızın temelini ne oluşturacaktır? Öğrenciler seçilen pasajları en iyi şekilde anlamak için nasıl okuyacaklardır? Yazma etkinliklerinin başlık ve formatları nelerdir? Ekipmanların tümünü dersten önce denemelisiniz (tepegöz, slaytlar, bilgisayar).Ekipmanların çalışıp çalışmadığını kontrol edin, gereken süreyi hesaplayın, grup üyelerinin nasıl bir işbirliği yapacağını saptayın, v.b. f) Temel kavramlar : Derste verilmesi gereken temel kavramları belirleyin. g) Kullanılacak araç- gereçler : Dersin etkili bir şekilde sunulabilmesi için gereken araç -gereçler önceden belirlenmeli ve eksiklikler giderilmelidir. h) Değerlendirme : Ders sonunda, tarafınızdan yapılmalıdır. Uzun olması gerekmez. Öğrencilerin tepki ve davranışlarını, öğretim sırasında karşılaşılan sorunları, kendi hata ve başarılarınızı yorumlayın. Öğrencilerde hedeflediğiniz davranış değişikliklerinin gerçekleşip gerçekleşmediğini önceden hazırlayacağınız sorularla test edin. Ayrıca kendinize şu soruları sorun : İstediklerimi yapabildim mi? Çok fazla ya da çok az mı girişimde bulundum? Öğrencilere vermek istediğimi verebildim mi? Veremediysem bu kimin hatasıydı? Bu dersi bir daha verdiğimde kaçınmam gereken hatalar nelerdir? Dersi daha verimli hale nasıl getirebilirim? 5.3.2 Kontrol listesi • Dersinizi plandadığınızda, tekrar gözden geçirerek aşağıda belirtilenleri yapıp yapmadığınızı

kontrol edin : • Sınıfın nasıl düzenleneceğine karar vermek, • Derse iyi bir başlangıç yapmak, • Ders planlarında, gerek öğretmen, gerekse öğrencilerin ne yapacaklarını belirtmek ve her

etkinlik için ayrılan süreyi saptamak,

5.4

• Bir etkinlikten diğerine nasıl geçileceğine karar vermek, • Zeki ve daha az yetenekli öğrencilerin varlığını göz önünde bulundurmak, • Her türlü malzemeyi kontrol etmek, • Talimatların nasıl verileceğine karar vermek, • Özeti veya dersin nasıl sona ereceğini planlamak. 5.3.3 Bu aşamada dersi öğretin Yiğit (1997) tarafından hazırlanan, özellikle yeni fizik öğretmenlerine faydalı olabilecek bazı örnek ders materyalleri ve ders planları bu üniteye eklenmiştir. 5.3.4 Dersten sonra Dersin nasıl bittiğini unutmadan önce, ders planınızın son kısmına bir sonraki ders planlamanıza yardımcı olacak notlar alın. Ayrıca, öğrencilere ilişkin bireysel özelliklere dair notlar da alın. Ders değerlendirmenizi kendiniz yapın. Tablo 5.1 Ders Planı Çizelgesi DERS PLANI Sınıf ......................................................... Tarih ......................................................... Süre .......................................................... Alan .......................................................... Ünite .........................................................

Konu : ...................................................... Amaç : ...................................................... Hedefler : ................................................. ................................................. .................................................

İçerik Öğrenciler ne yapacak

Öğretmen ne yapacak

Süre Gereken araç- gereç ve kaynaklar

Değerlendirme

5.5

5.3.5 Örnek ders materyalleri Bu ders planları K.T.Ü. Fatih Eğitim Fakültesi Fizik Eğitimi ABD Öğretim Elemanı

Nevzat YİĞİT tarafından geliştirilmiştir A. Biçimsel Bölüm Okulun Adı : Dersin Adı : Fizik II Sınıfı : Ünitenin Adı ve Numarası : Elektrostatik, 6 Konunun Adı : Elektriksel Alan ve Elektriksel Kuvvet Çizgileri, Yüklü Bir Küre Etrafındaki Elektrik Alan- Zıt Yüklü İki Levha Arasındaki Elektrik Alan Süre : 2Χ 80 dk Öğretmenin Adı ve Soyadı : Öğetme-Öğretme Teknikleri : Sözlü-Yazılı Açıklama, Gösteri, Soru-cevap Kaynak Kitaplar : Fizik II Ders Kitabı. MEB Yayınları, Fiziğin Temelleri. Arkadaş Yayınevi.,Fizik 2 Osman Ural. Pakman Matbaacılık., Modern Üniversite Fiziği. Çağlayan Kitabevi., Fizik-2 Ahmet Özçilingir. Araç ve Gereçler : Tahta, silgi, renkli tebeşir, elektroskop. Konuların Örüntüsü Konu Başlıkları : Elektriksel alan ve elektriksel kuvvet çizgileri, yüklü bir küre etrafındaki elektrik alan- zıt yüklü iki levha arasındaki elektrik alan Temel noktalar : 1. Elektriksel alanı kavrayabilme ve elektriksel alanın yönünü gösterebilme, 2 kavrayabilme. Yardımcı noktalar : 1 Elektriksel alanın ne olduğunun açıklanması, 2 Elektriksel alanın matematiksel olarak ifade edilmesi, 3 Elektriksel alanın yüke ve uzaklığa bağlı olarak yorumlanması, 4 Pozitif ve negatif yüklere ait elektrik kuvvet (alan) çizgilerinin çizilmesi, 5 Farklı şekillerde konulmuş yüklere ait elektriksel alan çizgilerinin çizilerek alanın yönünün gösterilmesi, 6 Pozitf ve negatif yüklü levhalar için elektriksel alan çizgilerinden yaralanarak alanın yönünü belirlenmesi, 7 Yüklü bir kürenin içide, yüzeyinde ve dışındaki noktalar için elektriksel alanın varlığının açıklanması, 8 Bu noktalardaki elektriksel alanın değerlerinin karşılaştırılması, 9 Zıt yüklü iki iletken levhanın arasındaki alanının tanımlanması, 10 Bu alan içindeki farklı yüklere etkiyen kuvvetlerin yorumlanması. 1. ELEKTRİKSEL ALAN VE ELEKTRİKSEL KUVVET ÇİZGİLERİ Amaç ve hedef davranışlar : Amaç 1 Elektriksel alanı kavrayabilme. Hedef Davranışlar 1. Elektriksel alanının ne olduğunu söyleme / yazma. 2. Elektrik alan şiddetini matemetiksel olarak ifade etme. 3. Elektrik alan şiddetinin birimini söyleme/yazma. 4. Elektrik alan şiddetini yüke ve uzaklığa göre yorumlama.

5.6

Amaç 2 Elektrik alanının yönünü gösterebilme. Hedef Davranışlar 1 Pozitif (+) yüke ait alan çizgilerini çizerek alanın yönünü gösterme. 2 Negatif (-) yüke ait alan çizgilerini çizerek alanın yönünü gösterme. 3 Aynı ve zıt işaretli yükler arasındaki elektriksel alan çizgilerini şekille göstererek alanın yönünü belirleme. 4 Sonsuz uzunluktaki pozitif ve negatif yüklü levhalar için alan çizgileri yardımıyla alanın yönünü gösterme. Dersin Uygulanması B. Giriş Bölümü (*): 10 dk 1. Dikkati Çekme: Elektrik denince, çoğumuzun aklına sadece bir lambanın yanması, motorun dönmesi, radyo, telefon v.b. nin çalışması gibi teknolojik sonuçları gelir. Bu şekliyle düşünüldüğünde elektrik ve ilgili diğer konular ilgimizi çekmeyebilir. Oysa olayların özünü öğrenen yetenekli kimseler, çok daha mutlu olurlar. Sürtme ile elektriklenme konusunda da değindiğimiz gibi günlük hayatımızda farkında olmadığımız pekçok elektriklenme olayı ile karşılaşırız. Mesela, saçınızı taradığınız kuru bir tarağa küçük saç tellerinin yapışması ya da bir teksir kağıdını plastik bir dosya üzerinde elinizle ovmanız durumunda kağıdın dosya üzerine yapışması veya çalışan bir TV ekranına yaklaştırdığınız kağıdın ekran tarafından çekilmesi gibi. 2. Güdüleme: Elektronları çekirdek etrafında tutarak atomları, atomları bir arada tutarak molekülleri, molekülleri bir araya getirerek katı, sıvı ve gazları oluşturan olay ve kuvvetler hep elektriksel kuvvetlerdir. 3. Gözden Geçirme: Bu derste elektrik alanının ve özelliklerinin neler olduğunu öğrenecek ve elektrik alanının yönünü gösterebileceksiniz. 4. Geçiş: I. sınıf konularına ilişkin bir soru sorulur. Soru: Elektrikle yüklü iki küçük küre arasındaki uzaklık 5 cm iken birbirlerini 8.10-5 N luk kuvvetle itiyorlar. Kürelerden biri diğerinden 5 cm daha uzağa götürüldüğünde aralarındaki itme kuvveti kaç N olur? Çözüm: Yüklü cisimler arasındaki uzaklık 5 cm iken 5 cm daha artırılırsa aradaki mesafe iki katına çıkmış olur. Aradaki uzaklık iki katına çıkınca da kuvvet uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğundan dörtte birine iner. Fx = F / 4 = 8.10-5 / 4 = 2.10-5 N

(*):Önerilen Zaman

5.7

C. Geliştirme Bölümü Öğretmen, konu başlığını renkli tebeşirle (kalemle) tahtaya yazar. (*) : 30 sn.

ELEKTRİKSEL ALAN VE ELEKTRİKSEL KUVVET ÇİZGİLERİ Öğretmen, konuyla ilgili aşağıdaki ifadeleri yazılı açıklamalar şeklinde tahtaya yazar. (*) :10 dk.

Bir elektrik yükünün etrafında etkisini gösterdiği bölgeye söz konusu yükün elektriksel alanı denir. Elektrik alanı, alan içindeki +1 birimlik yüke etki eden kuvvet olarak tanımlanır ; E ile gösterilir. Elektrik alanı vektörel bir büyüklüktür. E elektrik alanı içinde bulunan bir q yüküne F kadarlık kuvvet etki ediyorsa elektrik alanı, E = F / q bağıntısından bulunur. SI birim sisteminde F nin birimi Newton (N), q nun birimi Coulomb (C) ile gösterildiğinden E nin birimi (N / C) olur. Öğretmen, aşağıdaki şekilleri çizerken “İki yük arasındaki itme veya çekme kuvvetinin yüklerin değerleri ve aralarındaki uzaklıkla nasıl değiştiğini kim söyleyebilir ?” sorusunu sorar. Çizim işinin bitiminde yazılı açıklamalara devam edilir. - q +1

vE + q +1

vE

A A d d Şekil 5.1 ‘+’ ve ‘-’ yüklere d uzaklıktaki +1 birimlik yüke etkiyen elektriksel kuvvetler. q1 ve q2 gibi iki elektrik yükü arasındaki uzaklık d ise, bu iki yüke etki eden kuvvetin F = k q1 q2 / d2 bağıntısından (Coulomb kanunu) bulunuyordu. Yukarıdaki şekile göre q1 = +q ve q2 = +1 olarak alınırsa F = k q1 q2 / d2 = k 1 q / d2 = k.q / d2 olur. +1 birimlik yüke etki etkiyen kuvvet elektriksel alan olduğundan E elektriksel alan şiddetinin değeri E = k. q / d2 olur.

5.8

Yukarıdaki bağıntıdan k = E d2 / q olur. SI birim sisteminde d uzaklığı metre (m) alındığından k sabitinin birimi k = (N / C.m2 ) / C = Nm2 / C2 olur. k nın sayısal değeri de k = 9.109 Nm2 / C2 dir. Bu kısımla ilgili olarak öğretmen, aşağıdaki soruları öğrencilere sorar, öğrencilere cevap hakkı tanındıktan sonra doğru cevaplar onlara sözlü ve yazılı açıklamalar şeklinde sunulur. Öğrencilerin verdiği doğru cevaplar karşılığında ‘Aferin’,’Çok iyi, çok güzel’ şeklinde olumlu pekiştireçler verilirken, yanlış cevapların verilmesi durumlarında öğrenciler azarlanmamalı ve höşgörüyle durum geçiştirilmelidir. (*) : 11 dk

Soru : _ 4.10-6 C luk noktasal yükten 0,3 m uzaktaki elektriksel alanın büyüklüğü kaç N / C’ dir ? ( k = 9.109 N.m2 / C2 ) Çözüm : q= -4.10-6 C, d = 0,3 m, E = ? E = k. q / d2 = 9.109. 4.10-6 / (0,3)2 = 4. 105 N / C Soru: Noktasal bir yükün elektrik alanı büyüklüğü yükle nasıl değişir ? Cevap: Yükün değeri büyüdükçe E nin değeri de büyür. E1 / E2 = q1 / q2 Soru: Noktasal bir yükün elektrik alanı büyüklüğü uzaklığa göre nasıl değişir ? Cevap: Elektrik alanın büyüklüğü uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak değişir. E1/ E2 = d2

2 / d12

Öğretmen, ilgili olarak elektriksel kuvvet çizgileri konusuna geçer. Aşağıdaki soruları sözlü olarak yazdırır. Şekilleri öğretmen ya tahtaya çizer ya da tepegöz yardımıyla öğrencilere gösterir. Şekil çiziminden sonra alanın yönünü gösterme işi öğrencilerden istenebilir. (*) : 24 dk

Soru: Pozitif ve negatif noktasal yüklerin çevrelerinde oluşan elektrik alan, alan (kuvvet) çizgileri yardımıyla şekille nasıl gösterilir ? Cevap: +q +1

vF - q +1

vF

A A Şekil 5.2 Durgun haldeki ‘+’ ve ‘-’ yüklerin elektriksel kuvvet çizgileri.

5.9

Pozitif bir yükün etrafında oluşan elektrik alanın yönü dışarı doğru, negatif yükün etrafında oluşan alan da yüke doğrudur. Büyüklükleri ve aralarındaki uzaklıkları eşit, fakat işaretleri farklı yükler arasında ve etrafındaki elektriksel alan (kuvvet) çizgileri aşağıdaki şekillerde olduğu gibi gösterilebilir: Soru: İki noktasal pozitif yükün çevrelerinde oluşan elektriksel alan (kuvvet) çizgilerinin şekille gösterişi nasıldır ? Cevap:

E

E

Şekil 5.3 İki noktasal pozitif yükün çevresinde oluşan elektriksel kuvvet çizgileri. Soru: İki noktasal negatif yükün çevrelerinde oluşan elektriksel alan (kuvvet) çizgilerinin şekille gösterilişi nasıldır ? Cevap:

E

E

Şekil 5.4 İki, noktasal negatif yükün çevresinde oluşan elektriksel alan çizgileri. Soru: Zıt işaretli iki noktasal yükün çevrelerinde oluşan elektrik alan (kuvvet) çizgilerinin şekille gösterilişi nasıldır ? Cevap:

E

Şekil 5.5 Zıt işaretli noktasal iki yükün çevresinde oluşan elektriksel alan çizgileri.

5.10

Yüklü bir iletken levhanın çevresindeki elektrik alan çizgileri için; Soru: Pozitif yüklü, sonsuz uzunlukta iletken bir levhanın oluşturduğu elektriksel alan çizgilerinin şekille gösterilişi nasıldır ? Cevap: Şekil 5.6 Pozitif yüklü, sonsuz uzunlukta iletken bir levhanın oluşturduğu elektriksel alan çizgileri. Soru: Negatif yüklü, sonsuz uzunlukta iletken bir levhanın oluşturduğu elektriksel alan çizgilerinin şekille gösterilişi nasıldır ? Cevap: Şekil 5.7 Negatif yüklü, sonsuz uzunlukta iletken bir levhanın oluşturduğu elektriksel alan çizgileri. E. Değerlendirme bölümü (*) 20 dk Öğretmen, zaman ölçüsünde aşağıdaki sorulardan veya benzerlerinden birkaçını sınıfın tümüne sorar. Öncelikle kendisinin söz vereceği ardından, cevap vermeye istekli birkaç öğrencinin cevap vermesini ister. Doğru cevap verenlere ‘Aferin’, ‘Çok güzel’ gibi beğeni içeren ifedelerle ödüllendirilirken, cevabı bilemeyenler için ‘Biraz daha dikkatli olmalısınız, ancak yine de fena değil !’ gibi ifadeleri kullanır. Onları cevabı bilemediklerinden ötürü sınıf içinde küçük düşürebilecek ifadelerden ısrarla kaçınılmalı ve hatta onları isteklendirici ifadelere başvurulmalıdır.

+ + + + + + + + + +

vE

vE

5.11

1 Elektrik alanı tanımlayınız. 2 Elektrik alanın şididetini matematiksel bağıntı ile ifade ederek yorumlayınız. 3 (+).....(+) ve (+).....(-) noktasal yükleri arasında oluşan elektrik alan çizgilerini çiziniz. 4 Sonsuz uzunlukta poztitif yüklü iletken bir levhanın elektrik alan çizgilerini çiziniz. 5 Yükü 2.10-10 C olan bir kürenin merkezinden 30 cm kadar uzaktaki bir noktanın alanını hesaplayınız. ( k = 9.109 N.m2 / C2 ) 6 10 C ve 40 C lik iki yük birbirinden 60 m uzağa konulmuştur. Yükler arasında ve 10 C lik yükten kaç metre uzaktaki noktada elektriksel alanın şiddeti sıfırdır ? ( k = 9.109 N.m2 / C2) D. Sonuç Bölümü (*) 4 dk 30 sn 1 Son Özet: Derste anlatılanlar bir kaç cümleyle açıklanır. 2 Tekrar Güdüleme: Arkadaşlar ! bugün öğrendiklerimiz bir sonraki konunun temeli olup gelecek konuların daha iyi anlaşılması için bu konuların iyi bilinmesi gereklidir. 3 Kapanış: Gelecek derste görüşmek üzere... İyi günler.

2. YÜKLÜ BIR KÜRE ETRAFINDAKİ VE ZIT YÜKLÜ İKİ LEVHA ARASINDAKİ ELEKTRİKSEL ALAN

A. Biçimsel Bölüm Amaç ve Hedef Davranışlar Amaç 1. Yüklü bir kürenin ve zıt yüklü paralel levhaların elektrik alanını tanımlayabilme. Hedef Davranışlar 1 Yüklü bir kürenin içi, yüzeyi ve dışındaki noktalar için elektrik alanın formülünü yazma / söyleme. 2 Yüklü iki iletken levha arasındaki elektrik alanı tanımlama. 3 Yüklü, paralel iki levha arasındaki elektriksel alanın matematiksel bağıntısını yazma. 4 Zıt yüklü paralel iki levha arasındaki alanın özelliklerini söyleme. Amaç 2 Yüklü bir küre ve zıt yüklü levhalar arsındaki elektrik alanı kavrayabilme. Hedef davranışlar 1 Yüklü bir kürenin içindeki elektriksel alanı, yüzeyi ve dışındaki noktalar için karşılaştırma / yorumlama. 2 Zıt yüklü paralel iki iletken levha arasındaki elektrik alanı yorumlama. 3 Paralel levhalar arasındaki ‘+’ ve ‘-’ yüklere etkiyen kuvvetleri açıklama. Amaç 3 Elektriksel alanla ilgili problemleri çözebilme. Hedef davranışlar 1 Yüklü bir kürenin içi, yüzeyi ve dışındaki noktalar için E = f (d ) grafiğini çizme. 2 Elektrik alanla ilgili förmülleri problemlerin çözümünde kullanma.

5.12

Dersin Uygulanması B. Giriş Bölümü (*) 10 dk. 1 Dikkati Çekme: Günlük yaşantımızda elektriğin önemi her geçen gün biraz daha artmaktadır. Önceleri elektriğin kullanımı sınırlı iken, bugün elektrik, evimizin kapısından mutfağına, oturma odasından banyosuna, çalışma odamızdaki lambadan bilgisayara kadar her köşesinde yaşantımızı kolaylaştıran bir aracı çalıştırmak için kullanılmaktadır. I.Sınıf derslerimizde incelemiş olduğumuz gibi, elektrikle yüklü plastik bir çubuk, bir elektrik sarkacına yaklaştırıldığında daha dokunmadan onu çekmeye başladığına şahit olmuştuk. Acaba elektrikle yüklenen çubuğu biraz daha büyük ya da küçük seçseydik elektrik sarkacına uygulayacağı çekmenin nasıl olacağını düşünürdünüz. 2 Güdüleme: Bu konu, elektriğin doğasına ait bilgiler açıklaması ve ÖSYS sınavlarında sıkça sorulması bakımından oldukça önemlidir. 3 Gözden Geçirme: Bu dersin sonunda yüklü bir iletken kürenin ve zıt yüklü iki iletken levha arasındaki elektrik alanı bilecek, bu alanların şiddetlerinin neye göre değiştiğini yorumlayacak ve elektrik alanıyla ilgili problemleri çözebileceksiniz. 4 Geçiş: Önceki konulara ilişkin bir soru sorulur. Soru: +2.10-4 C lik noktasal bir yükün 3 m uzağındaki bir noktada oluşturacağı elektrik alan şiddeti nedir ? ( k = 9.109 N.m2 / C2 ) Çözüm : q = +2.10-4 C, d = 3 m, E = ? E = k.q / d2 = 9.109. 2.10-4 / 32 = 2.105 N / C

C. Geliştirme Bölümü Öğretmen, konu başlığını renkli tebeşir (kalemle) tahtaya yazar. (*): 30 sn. YÜKLÜ BİR KÜRE ETRAFINDAKİ VE ZIT YÜKLÜ İKİ LEVHA ARASINDAKİ ELEKTRİKSEL ALAN Öğretmen, yüklü bir kürenin içinde elektrik alanın sıfır olduğunu göstermek için aşağıdaki gibi basit bir gösteri düzenler. Mevcut imkanlar yetersiz ise sözlü açıklamalar ile ifadelerini destekler. (*): 15 dk. İçi boş bir iletken küre, yalıtkan bir ayağa takıldıktan sonra etkiyle elektriklenir(yüklenir). Şekildeki gibi iletken kürenin dış yüzeyine dokundurulan deney küreciği, sonra, elektroskobun topuzuna dokundurulursa, elektroskobun yapraklarının açıldığı gözlenir. Deney küreciği, içi boş kürenin iç yüzeyine ve sonra elektroskobun topuzuna dokundurulursa elektroskobun yapraklarının açılmadığı gözlenir.

5.13

Şekil 5.8 İçi boş bir iletkende yüklerin yüzeye dağıldığını gösteren deney şeması. Gösteriden sonra öğretmen, aşağıdaki ifadeyi tahtaya yazar. (*): 2 dk 30 sn İçi boş yada dolu bir bir küre elektrikle yüklenirse elektrik yükleri bu kürenin dış yüzeyine dağılırlar. Bu nedenle kürenin iç kısmında elektrik yükü sıfır olduğundan, elektriksel alan da sıfır olur. Öğretmen, aşağıdaki şekli tahtaya çizer ve çizim esnasında öğrencilere ‘Sizce kürenin dışındaki noktalarda küreden uzaklaştıkça elektriksel alanın şiddeti nasıl değişecektir?’sorusunu sorar. Ardından yazılı açıklamalara devam edilir. (*): 5 dk 30 sn Yüklü bir kürenin, elektrik alanının küre merkezinden dışa doğru değişimini aşağıdaki şekille (grafikle) gösterebiliriz:

0 r dd(m)

E(N/C)

Eyüzey

r d

Şekil 5.9 Yüklü bir küre için E nin d ye göre değişimi.

5.14

d < r, d = r ve d > r için E nin değerleri aşağıda olduğu gibi yazılabilir: I. d < r ise E = 0 II. d = r ise E = k.q / r2

III. d > r ise E = k.q / d2

Öğretmen, bağlantılı olarak aşağıdaki soruları tahtaya yazar ve öğrenciler tarafından cevaplandırılmasın ister. (*): 9 dk Soru: Düzgün bir elektriksel alan şekille nasıl gösterilir ? Cevap: +1

vE

Şekil 5.10 Zıt ve eşit yüklü iki iletken levha arasındaki düzgün elektriksel alan. Soru: Zıt ve eşit yüklü iki iletken levha arasındaki elektrik alandaki elektriksel kuvvet çizgilerinin özellikleri nelerdir ? Cevap: a. Bir kuvvet (alan) çizgisi, daima pozitif yüklü levhanın yüzeyinden çıkar, negatif yüklü levhanın yüzeyinde son bulur. b. Alan çizgilerinin yönü, pozitif yükten negatif yüke doğrudur. c. Alan çizgileri birbirlerini kesmezler. d. Alanın şiddetli olduğu yerlerde çizgiler sık, zayıf olduğu yerlerde seyrektir. e. Alan çizgileri girdikleri ve çıktıkları yüzeylere diktir. f. Bir noktadaki kuvvet çizgileri, o noktadaki alanın doğrultusu hakkında bilgi verir. Öğretmen, aşağıdaki tanımı tahtaya yazar ve sözlü açıklama ile ardındaki örneği verir. (*): 13 dk

5.15

Elektrik alan çizgilerinin eşit aralıklarla ve birbirine paralel olarak sıralandıkları alana düzgün elektrik alan denir. Köşelerden uzak olmak şartıyla, iki levha arasındaki elektrik alan düzgün bir elektrik alandır. Bir elektrik alanı içinde bulunan yüklü bir parçacığa elektriksel bir kuvvet etki eder. Alan sabit (yani düzgün) ise kuvvet de sabittir. E = F / q F = q. E Soru: Elektrik alan içinde bulunan pozitif ve negatif yüklere etkiyen kuvvetlerin yönü için ne söylenebilir ? Cevap: Elektriksel alan içinde bulunan pozitif yüke elektriksel alanla aynı yönlü, negatif yüke ise elektriksel alanla zıt yönlü bir kuvvet etki eder. Soru: Paralel levhalar bir bataryanın (+) ve (-) kutuplarına bağlı olarak yüklenirse elektrik alanın değeri matematiksel olarak nasıl ifade edilir ? Cevap: E = V / d formülü elektriksel alanın şiddetini verir. Bu bağıntıda levhalar arasındaki potansiyel farkı (V) Volt, levhalar arasındaki uzaklık (d) metre alınırsa, alan şiddeti birimi V / m olur. E. Değerlendirme Bölümü (*): 20 dk Öğretmen, zaman ölçüsünde aşağıdaki sorulardan veya benzerlerinden birkaçını sınıfın tümüne sorar. Öncelikle kendisinin söz vereceği ardından, cevap vermeye istekli birkaç öğrencinin cevap vermesini ister. Doğru cevap verenlere ‘Aferin’, ‘Çok güzel’ gibi beğeni içeren ifedelerle ödüllendirilirken, cevabı bilemeyenler için ‘Biraz daha dikkatli olmalısınız, ancak yine de fena değil !’ gibi ifadeleri kullanır. Onları cevabı bilemediklerinden ötürü sınıf içinde küçük düşürebilecek ifadelerden ısrarla kaçınılmalı ve hatta onları isteklendirici ifadelere başvurulmalıdır.

1 Yüklü iki iletken levha arasındaki elektriksel alanı tanımlayın. 2 Yüklü, paralel iki levha arasındaki elektriksel alanı matematiksel bağıntı ile ifade ediniz ve yorumlayın. 3 Yarıçapı 7 cm olan bir kürenin yükü 2.10-9 C dir. a) Kürenin merkezindeki ve merkezden 5 cm uzaktaki, b) Kürenin yüzeyindeki, c) Kürenin merkezinden 30 cm uzaktaki noktada elektriksel alanın şiddetini bulun. 4 Paralel ve yüklü iki levha arasına konulan 4.10-5 kg kütleli bir tanecik dengede kalmaktadır. Tanecik -5.10-5 C luk yük taşıdığına göre levhalar arasındaki elektrik alanın şiddetini bulun. (k = 9.109 N.m2 / C2, g = 10 N / kg)

5.16

D. Sonuç Bölümü (*): 4 dk 30sn Son Özet: Derste öğretilmeye çalışılanlar bir kaç cümle ile tekrar edilir. Tekrar Güdüleme: Bu günkü konuyu tam olarak anlaşılmasıyla konuyla ilgili bütün soruları çözebileceksiniz. Kapanış: Arkadaşlar !. Konuyla ilgili kafanıza takılan kısımları birbirinizle tartışın. İçinden çıkamayacağınız noktalarda her zaman olduğu gibi sizlere yardımcı olacağız. Bu dileklerle gelecek derste görüşmek üzere..İyi günler.

Yiğit, Nevzat, Fizik Öğretiminde Örnek Rehber Materyallerin Geliştirilmesi,1997, Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, KTÜ, Trabzon.

5.17

5.4 Yıllık plan Yıllık plan, MEB’nin ders için belirlediği müfredatın bir eğitim-öğretim yılı içerisinde aylara, haftalara ve ders saatlerine göre ne zaman, hangi yöntemlerle, hangi amaçlara ulaşmak için ve hangi kaynakları kullanarak yürütüleceğini gösteren zümre öğretmenlerinin ortak hazırlayacağı bir plandır. Yıllık plan, bir yıl boyunca bir alanda yapılacak temel faaliyetlerin gösterildiği bir taslaktır. Yıllık plan hazırlanırken resmi tatillere dikkat edilerek bir akademik yıl içerisindeki toplam ders saati hesaplanır. Ayrıca, yıllık plan hazırlanırken geçmiş yıllardaki deneyimlerden yararlanılır. Yıllık plan zümre öğretmenlerince hazırlandıktan sonra okul idaresince incelenerek onaylandıktan sonra öğrencilerinde görebileceği bir panoda sergilenir. Bir yıllık planda bulunması gereken ana bölümler 1 Ders takvimi : Tatiller dışında aylar, haftalar ve hafta içi ders saatlerinin belirtilmesi 2 Bölüm ana başlıkları ve konu başlıkları : MEB lise fizik müfredatındaki ana konular ve o konular içerisinde geçen alt konular ders takvimine uygun olarak bu bölümde belirtilir. 3 Bölüm ve konu amaçları : Her bir konu için bir veya birkaç amaç yazılır. 4 Kaynaklar : Dersin hazırlanışında ve sunuşunda yararlanılacak kaynaklar bu kısımda belirtilir. 5 Araç ve gereçler : Dersin veya konunun etkin bir şekilde yürütülebilmesi için gerekli araç ve gereçler gerçekçi bir şekilde bu kısma yazılır. 6 Öğretme stratejileri : Dersin etkili aktarımı için kullanılacak yöntem, teknik ve diğer aktiviteler (deney, gezi, gözlem gibi) burada belirtilir. 7 Değerlendirme : Belirtilen amaçların gerçekleşme derecesini ölçmek için uygun ölçme ve değerlendirme yöntemleri belirlenerek bu kısımda gösterilir. 8 Düşünceler : Herbir bölümle ilgili eğitim-öğretim sürecinde karşılaşılan zorluk ve sorunların belirtilmesi için planın en son kısmında bırakılması gereken boşluktur. Buraya yazılan düşünceler daha sonraki yıllarda yapılacak planlarda kaynak olarak kullanılıp daha gerçekçi ve etkili planlar hazırlanabilir. Genel bir yıllık plan örneği tablo halinde aşağıda verilmiştir.

5.18

YILLIK PLAN ÖRNEĞİ

Ders Takvimi Aylar

Haftalar Dersler Konular Amaçlar Kaynaklar Araç ve Gereçler

Öğretme Stratejileri

Ödev ve Konusu

Değerlen-dirme

Düşünceler

Okulu : Zümre Öğretmenleri : Ders : Okul Müdürü : Uygulanacağı sınıflar : Yılı/Dönemi :

5.19

5.5 Etkinlikler 1 Bulunduğunuz ilde bulunan MEB eğitim araçları merkezine giderek yıllık ve ders planlarınızı hazırlamada bu merkezde yararlanılabilecek araç, gereç ve diğer materyallerin bir listesini çıkartın. Bu kaynakların yeterliliğini ve nasıl yararlanılabileceğini 3-4’lü guruplarda tartışın. 2 Ortaöğretim düzeyinde bir ders planı hazırlayarak gurubunuzda tartışın ve eksikliklerini tamamlayın. Özellikle hedef davranışların gerçekleştirilebilir olmasına ve planın bir bütün olarak gerçekçiliğine dikkat edin (son şekli verilmiş planınızı ders sorumlusuna sunun). 3 Alanınızda bir ders kitabını analiz ederek tabloya uygun bir yıllık plan hazırlayın. (Herbir öğrenci bu aktiviteyi bireysel yaparak ders sorumlusuna sunmalıdır.) Ayrıca, 3-4’lü guruplarda öğretmen adayları planlarını karşılaştırarak en gerçekçi planı belirleyin. Kaynaklar Sabancı, M. ve diğerleri 1981, Fizik ve Kimya Derslerinin Denetiminde Dikkate Alınacak

Ortak Esaslar. Milli Eğitim Bakanlığı Teftiş Kurulu. Milli Eğitim Basımevi, Ankara.

Tebliğler Dergisi, 1981, Eğitim Öğretim Çalışmalarının Planlı Yürütülmesine İlişkin Yönerge.

6.1

ÜNİTE 6 SINIF YÖNETİMİ VE DİSİPLİN

6.1 Giriş Altıncı ünitede fizik öğretiminde planlama üzerinde durulmuştur. Bu kapsamda ders ve yıllık planların dikkatlice hazırlanması vurgulanmıştır. Ancak, bir plan ne kadar iyi hazırlanırsa hazırlansın uygulanacağı ortam sınıf veya laboratuardır. Eğer bu uygulama ortamının yönetimi ve disiplini etkili bir şekilde sağlanmamışsa, öğretimin kalitesi ve verimliliği arttırılamaz. Yeni öğretmenleri en çok düşündüren konulardan biriside sınıf yönetimidir. Bu ünitede, öğretim ortamında düzen ve uyumun sağlanması için sınıf yönetimine etki eden iç ve dış faktörler incelenecektir. Daha sonra, sınıf yönetimi yaklaşımları üzerinde durulacaktır. (Bu ünite Balıkesir Üniversitesi Öğretim Üyesi Prof.Dr.Mahir Alkan tarafından hazırlanmış ve kitabın yazarları tarafından bazı bölümler eklenerek genişletilmiştir). 6.1.1 Amaçlar Öğretim adayı • Öğretimi etkileyen sınıf dışı faktörleri kavrar, • Öğretimi etkileyen sınıf içi faktörleri kavrar, • Sınıf yönetimi yaklaşımlarını kavrar. 6.2 Sınıf yönetimine etki eden faktörler Planlanan eğitim-öğretim faaliyetlerinin etkin bir şekilde yürütülmesi için, gerekli öğrenme düzeninin, ortamının ve kurallarının sağlanması ve sürdürülmesi sürecine sınıf yönetimi denir. Bu süreçte, öğretmen öğrencilerininin çalışma engellerini en aza indirmeyi, etkinliklere katılımlarını sağlamayı ve öğretim zamanını en etkin bir şekilde kullanılmasını amaçlamalıdır. Sınıf yönetimini sağlanabilmesi için dikkate alınması gereken önemli faktörler iki gurupta toplanmaktadır. Bunlar, • Sınıf dışı faktörler • Sınıf içi faktörler

6.2

6.2.1 Sınıf dışı faktörler Sınıf dışı faktörler ve tanımları şöyle özetlenebilir, • Yakın çevre Öğrencinin hergün içinde bulunduğu çevredir. • Uzak çevre Bunlar içinde yaşanılan toplumunun yaşama biçimlerinden, diğer ülkelerin insanlarının yaşama biçimlerine kadar geniş bir alanı kapsar. • Aile Eğitim ailede başlar. Kişilik yapısının temel davranışları büyük ölçüde ailede elde edilir. Tembel-çalışkan, doğrucu-yalancı, pısırık-girişken gibi ikilemlerin kazanılması ailede başlar, gelişir ve çoğu zaman da pekişir. Okulun bunları değiştirebilmesi için uzun zaman ve emek gerekir. • Okul Sınıfın en yakın dış çevresidir. Okulun her özelliği ve durumu, sınıf içini etkiler. Okulun sosyoekonomik durumu, öğrenci sayısı, öğretmenin sınıfta kalış süresi ile öğrenci başarısı arasında doğrudan ilişki vardır. Ayrıca okul fiziksel yapısı, görünüşü, kullanılışlılığı ve sağlık koşullarına uygunluğu açılarından da yeterli olmalıdır. 6.2.2 Sınıf içi faktörler Sınıf içi faktörler, • Fiziksel ortam + Ders araç gereçleri • Öğretmen-öğrenci etkileşimi olmak üzere iki ana başlıkta incelenebilir. Sınıftaki öğrencilerin sayısı, duvar ve eşya renkleri, ısı, ışık, temizlik, gürültü düzeyleri, görünüm sınıftaki fiziksel ortamın öğeleri olarak sayılabilir. Anlaşılacağı gibi buraya kadar bahsedilen faktörler esas itibariyle öğretmenin etki alanının dışında kalan faktörlerdir. Sınıf içinde öğretimin kalitesini belirleyen ve öğretmenin etki edebileceği faktör, öğretmen-öğrenci etkileşimidir. Burada ağırlıklı olarak, bu konu üzerinde durulacaktır. Sınıf içi öğretmen-öğrenci etkileşiminin, öğretimin kalitesinin artırabilmesinde asıl görev öğretmene düşmektedir. Bunun sağlanabilmesi için dikkate alınması gereken noktalar, birkaç başlık altında aşağıda özetlenmiştir. 6.2.2.1 Derse hazırlanma Derse hazırlanma sadece bilimsel açıdan doğru bir ders vermek için değil, aynı zamanda iyi bir sınıf yönetimi ve konrolü için de gereklidir. Özellikle, mesleğe yeni başlayan öğretmenler şu yanlış kanaate sahip olurlar: ‘Madem ki bu ders kaynakları ve malzemeleri kendileri için hazırlanmıştır, o halde ders için başka bir kaynağa veya çok fazla hazırlığa gerek yoktur.’ Eğer bu görüşü uygularsanız öğrenciler derslerinizi hiç beğenmeyecektir. Öğretmen olarak elinizde bulunan ders kaynaklarını sahiplenmeli, konu ile ilgili değişik kaynaklar bulmalı ve okumalı; böylece dersinizi kendinizden emin, canlı ve ilgi çekici bir şekilde sunmalısınız.

6.3

Derse hazırlığınızın çok önemli diğer bir parçası da öğrencilerin ve sizin ders sırasında neler yapacağınız ile ilgili olacaktır. Bunun için de her derste yapılacak işlemlerin akışını düzenleyen bir ders planının mutlaka hazırlanmış olması gerekir. 6.2.2.2 Derse başlama Bir dersin başlangıcında öğretmenin yapacağı çok iyi bir giriş birçok yönden yararlıdır. • Öğrencilerin derse karşı ilgilerini ve dikkatlerini çeker. Dersin başında olumlu bir atmosferin oluşturulması bunu izleyen bölüm için iyi bir başlangıç noktası oluşturur. • Dersin konusunu, amacını ve önemini vurgulamak çok önemlidir. Bir açıklama yapmaktan çok, sınıfa yöneltilen bir soru ilgilerini çeker. Oldukça yavaş, ama duyulabilecek bir ses tonu öğrencilerin sizi dinlemelerini ve görültünün azalmasını sağlar. • Öğrencilerin ilgilerini çektikten ve dersin amacını belirttikten sonra, derse yapacağınız girişin üçüncü bir işlevi, konunun önceki derslerle ilgisini kurmak ve o günkü derste neler yapacağınızı açıklamak olmalı. Derse zamanında başlamak çok önemlidir. Bunun gerçekleşebilmesi için sizin ve öğrencilerin tam zamanında sınıfa girmesi gerekir. Özürsüz olarak sınıfa geç gelmenin kesinlikle kabul edilemeyeceğini öğrencilere belirtmelisiniz. Bu prensibinizi kararlı bir şekilde uygulamalısınız. Dersin ilk birkaç dakikası genellikle ölü zamandır. Bu sırada öğrenciler yerleşirler, kitaplarını defterlerini çıkarırlar. Bu zaman süresinde siz bir veya birkaç öğrenciyle sosyal konularda konuşabilir veya sınıfa bir bilim adamının ilginç yönlerini anlatabilirsiniz. Herkesin yerleştiğini gördükten sonra derse başlamaya hazır olduğunuzun işaretini verin. Bu amaçla sessiz işaretler, örneğin sessizlik içinde ayakta durarak beklemek gibi, şu sözlerde kullanılabilir: ‘Şimdi dikkat.’ ‘Şimdi hepiniz beni dinlemelisiniz.’ ‘Herkes sesiz olsun.’ ‘Evet arkadaşlar.’ Bazı öğrencilerin derse hazır olmadıklarını gözlüyorsanız, bunu belirtin ve tam sesizliği sağlamadan kesinlikle derse başlamayın. Aksi halde daha sonraki derslerde başka öğrencilerin de benzer şekilde davrandıklarını görürsünüz. Derse başlarken sınıfın önünde ve ortada ayakta durun; açık ve net bir ses tonunu kullanın; sınıf ile göz iletişimini sağlayan ve herkesin dikkatle dinlemesini sağlamaya çalışın. Konuşurken bir an için duraklayıp dersi dinlemeyen öğrenciye dikkatlice bakmanız, çoğu zaman bunu sağlamaya yeterli olur. Önceki dersler ile uygun şekilde bağlantı kurularak derse başlanabilir: ‘Geçen hafta tartıştığımız noktayı hatırlayın’ ‘Yerçekimi ivmesinin tanımını yapabilecek kimse var mı?’ gibi. Ancak, soruya yanlış cevap veren öğrencileri aşağılamamaya dikkat etmek gerekir. Bu öğrencilerin motivasyonunun (güdüleme) artmasına ve yeni dersi anlamalarına olumlu yönde etki eder.

6.4

6.2.2.3 Derste soru sorma Soru sorma becerisi, etkin bir öğretimde çok önemli bir yere sahiptir. Derste soru sorma nedenleri şöyle sıralanabilir. • Olaylar, sonuçlar ve fikirler üzerinde düşünmeyi ve bunların anlaşılmasını sağlamak. • Anlama ve öğrenmenin düzeyini belirlemek. • Öğrencilerin derse ilgilerini çekmek. • Daha önce işlenmiş konunun önemli noktalarını gözden geçirmek ve hatırlamak. • Sınıf kontrolünü sağlamada, öğrencilerin yüksek sesle konuşmasını önlemek. • Öğrencilerin cevaplarını kullanarak konuyu tüm sınıfa anlatmak. • Zeki öğrencilerin, diğer öğrencileri cesaretlendirmelerini sağlamak. • Utangaç öğrencilerin derse katılımını sağlamak. • Önemli cevaplardan sonra öğrencilerin bilgilerini pekiştirmek. • Duygu, görüş ve isteklerin ifade edilmesini sağlamak. 6.2.2.4 Tahtanın kullanımı Tahta fizik derslerinde en yaygın kullanılan öğretim aracı olup, bir öğretmenin tahtayı kullanma becerisi onun öğretim kalitesinin de çok önemli bir göstergesidir. Tahtadaki yazılarınız okunaklı, düzenli ve sınıfın her tarafından rahatlıkla okunabilecek büyüklükte olmalıdır. Yeni öğretmenlerin yaptıkları çok yaygın bir hata, yüzleri tahtaya dönük iken konuşmalarıdır. Tahtaya yazarken, birşeyler de söylemek durumunda iseniz, konuşurken sınıfa dönmelisiniz; yüzünüz tahtaya dönük iken konuşmamalısınız. Benzer şeyler tepegöz kullanımı için de sözkonusudur; perdeye yansıtılanların sınıfın her yanından net bir şekilde görülmesini sağlayınız ve kendiniz de görüntüyü engellemeyecek şekilde durunuz. 6.2.2.5 İsimleri öğrenme Öğrencilerinizin isimlerini biliyorsanız, onlara ismen hitap edin. Böylece, daha etkili olur ve daha iyi bir kontrol sağlarsınız. ‘Sen arka sıradaki.....’, ‘Pencerenin yanındaki gözlüklü....’ şeklinde hitabetmeyin. Şüphesiz öğrencilerin isimlerini öğrenmek kolay bir iş değildir. Ancak en kısa zamanda isimlerini öğrenmeye çalışın. Aşağıdaki öneriler bu konuda size yardımcı olacaktır: • İlk dersinize gitmeden önce, sınıf listesini birkaç kez okuyun, birkaç isim seçin ve ders sırasında bunları tanıyın. Bu işleme tüm öğrencileri tanıyıncaya kadar devam edin. Bazı okullar, fotoğraflı sınıf listeleri hazırlarlar, bunları kullanabilirsiniz ya da böyle bir fotoğraflı listeyi siz hazırlayın. • Yoklama yaparken ismini okuduğunuz öğrencinin elini kaldırmasını isteyiniz ve bu esnada yüzüne bakın. • Öğrencilere ismen hitap etmeye çalışın.

6.5

6.2.2.6 Ev ödevi ve dönüt-düzeltme Ev ödevi, öğrencilerin öğrenme süreçlerinin çok önemli bir bölümünü oluşturur ve yararları şöyle özetlenebilir: • Öğrencilere, arkadaşlarının müdahalesi olmadan, kendi başlarına çalışma ve birşeyler üretme imkanı verir. • Okulda yapmış olduğu çalışmaları ne ölçüde anladığını belirleme şansı verir. • Anne-babalara, çocukların çalışmaları ile daha yakından ilgilenme fırsatı verir. • Okuldaki çalışmalarına ek olarak, çalışmaları için güdülenmiş olurlar. • Öğrencilere ödevin ne kadar zaman alacağını belirtmek yararlı olacaktır. Ayrıca nasıl yapılacağı konusunda da yol göstermek yararlı olur. Öğrencilerin öğretmenlerinden alacakları dönüt düzeltme çok önemlidir. Aşağılama, suçlama ve cezalandırma yoluyla sonuç elde etmek mümkün olmadığı halde, övgü ve cesaretlendirme son derece etkilidir. Öğrencilerin yazılı çalışmalarına not verirken de bu kural geçerlidir. Yazılı çalışmaları değerlendirirken şu noktalara dikkat etmek yararlı olacaktır: • Öğrencilerin çalışmalarını sık aralıklarla değerlendirin; her defasında kelime kelime okumak mümkün olmasa bile az da olsa yapılacak dönüt-düzeltme, açıklama ve övgü hiçbir şey yapamamaktan daha iyidir. Bu uygulama öğrencilere en azından, öğretmenin kendilerine önem verdiğini ve izlediğini gösterir. • Eleştiri kadar övgü ve cesaretlendirme de yapın. Çalışma hakkında az da olsa, övülecek olumlu yanlar bulmaya çalışın. Kesinlikle aşağılama, azarlama ve cezalandırma yoluna gitmeyin. • Öğrencilerin yazılı çalışmalarını değerlendirirken Türkçe imla ve dilbilgisi kurallarına da dikkat edilmelidir. 6.2.2.7 İstenmeyen davranışlar Sınıfta meydana gelebilecek istenmeyen davranışlardan kaçınmak için şu önerilere dikkat edin. • Derslerinize çok iyi hazırlanın, böylece ders boyunca kontrol sizin elinizde olur. • Ders sırasında yapacağınız etkinlikleri planlayın. • Sınıfta görülebilecek bir yerde durun. • Sınıfta farkına varmadığınız hiçbirşeyin olmayacağını hissettirin; gözlerinizi sınıf üzerinde gezdirin ve ne kadar küçük olursa olsun yanlış veya kötü davranış olduğunda derhal gerekeni yapın. Olayın ikinci defa olmasını beklemeyiniz. Dikkatinizi bir grup üzerinde toplamayın. • Öğrencilerin ders süresince meşgul olmalarını ve derse katılımlarını sağlayın. • Kurallarınız konusunda tutarlı olun. • Kendinizden emin görünün. • Çocukların hatalı davranışlarına, gereğinden fazla tepki göstermekten ve duygusal olarak davranmaktan kaçının. • Kararlı olun, fakat asla kırıcı olmayın. Öğrenciler kendilerini her zaman azarlayan öğretmenlerden nefret ederler. • En kısa zamanda isimlerini öğrenmeye çalışın ve isimleriyle çağırın. • Doğru cevaplara olumlu karşılıklar verin. Homurdanmayın veya belli belirsiz başınızı sallamayın, ‘çok iyi’ veya ‘evet, aferin’ gibi karşılıklar verin.

6.6

6.3 Sınıf yönetimi yaklaşımları Bir öğretmen, öğretimini etkin kılmak için sınıf yönetiminde kullanabileceği bir kaç önemli yöntem vardır. Bununla birlikte, her sınıfta her yöntemin kullanılmayacağı da bilinmektedir. Öğretmen kendi öğrencilerinin karakterlerini dikkate alarak en uygun yöntemi seçmelidir. Örneğin, yeterli olgunluk düzeyine ulaşmamış öğrencilerin bulunduğu bir sınıfta demokratik bir yaklaşım etkili olamaz. Bu nedenle, öğretmen değişik sınıf yönetimi yaklaşımlarından haberden olursa, değişik durumlarda hangi yaklaşımı kullanılabileceği konusunda karar verme şansı artar. Sınıf yönetiminde çok sayıda yaklaşım kullanılmaktadır. Ancak, bu yaklaşımlardan üçü yaygın bir şekilde öğretmenler tarafından uygulanmaktadır. Bu nedenle burada, bu üç yaklaşımdan söz edilecektir. Bunlar otoriter yaklaşım, planlı öğretim yaklaşımı ve davranış değiştirme yaklaşımıdır. 6.3.1 Otoriter yaklaşım Ülkemizde en yaygın kullanılan yaklaşımdır. Bu yaklaşımda öğretmen değişik yönetim stratejilerini kullanarak sınıftaki disiplini sağlar. Özellikle bazı davranış kuralları öğretmen tarafından belirlenir ve öğrencilerin bunlara uyması beklenir. Öğrenciler bu yaklaşımda hangi haklara sahip olduklarını bilirler ve bu kuralları bozmamaya çalışırlar. Bu yaklaşım sınıfta güç kullanarak öğrencilerin başla altında tutulmasıyla karıştırılmamalıdır. Bu yaklaşımın temel noktası uyulması gereken kuralları ortaya koymak ve uyulmaması halinde alınacak önlemleri açıkça belirlemektir. Belirlenen kuralların zaman zaman öğrencilere hatırlatılması öğrencilerin davranışlarını kuralalara uymaya zorlar. 6.3.2 Planlı öğretim Bir sınıfta kontrol ve disiplini sağlamanın önemli yönlerinden biriside, öğretimi iyi planlamaktır. İyi planlama yapmak dersi öğrencilerin seviyelerine, ihtiyaçlarına ilgi ve yeteneklerine uygun bir şekilde sunmaktır. Böylece hem öğrencilerin başarı şansı arttırılmış olur, hemde sınıf yönetimi kolaylaşır. İyi planlanmış ve iyi yürütülmüş derslerde öğrencilerin daha başarılı oldukları tesbit edilmiştir (Collette ve Chiapetta, 1989). Başarılı öğretmenler derslerini hazırlarken öğrencilerinin yetenek ve ilgilerini dikkate alırlar. Çünkü öğrencilerin ilgisini çekmeyen ve yeteneklerine uygun olmayan dersler, onlar için çok sıkıcı olur. Bu sıkıcılık ise sınıfın kontrolünü ve disiplinin sağlanmasını zorlaştırır. Bu yaklaşımı uygulayan bir öğretmen aşağıda belirtilen noktalara dikkat etmelidir. 1 Derslerinde herhangi bir etkinliğe aniden ve öğrencileri hazır hale getirmeden başlamamalıdır. 2 Bir etkinliği yaparken, başka etkinliklere geçmemelidir. Başlanan etkinliği sonuçlandırıp sonra diğerine geçmelidir. 3 Düzensiz olarak ve rastgele açıklamalarda bulunmamalıdır. Gerektiği zaman ve yeteri kadar açıklama yapılmalıdır. 4 Yapılan etkinlik bir labaratuar çalışması ise ilgili deney öğretmen tarafından önceden denenmelidir.

6.7

6.3.3 Davranış değiştirme yaklaşımı Bu yaklaşıma göre öğrencinin davranışlarını önemli derecede etkilediğine inanılan çevresinin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Öğrencinin iyi veya kötü davranışlarının bütünü çevresindeki oluşumlardan etkilenir.Bu nedenle, davranışların kaynağı olan çevrenin iyi kontrol edilmesiyle davranışlar istenilen hale getirilebilir. Yani, olumlu davranışları desteklemek (veya ödüllendirmek) olumsuz davranışları ise değişik şekillerde (aşırıya kaçmadan) cezalandırmak insan davranışlarının değişimi üzerinde etkili olabilir. Öğrenci istenilen davranışı gösterdiğinde hemen ödüllendirilir. Örneğin, eğer bir öğrenci gazetede veya dergide rastladığı bilimsel bir yazıyı, sınıf ortamına getirdiğinde ödüllendirilirse diğer öğrencilerin bu tür davranışta bulunma isteği artar. Öğrencideki istenmeyen davranışları ceza yöntemiyle düzeltebilir. Örneğin hatalı davranan öğrenciye, sınıf veya labaratuarda ekte bir iş vermek (laboratuarda tamirat, temizkil veya çöpleri toplatmak veya fazladan bir ödev verme gibi) onu daha sonraki derslerde hatalı davranışlarından vaz geçirmeye zorlar. Uygun kullanıldığı zaman davranış değiştirme yaklaşımının çok verimli olduğu iddia edilmektedir (Collettea ve Chiapette, 1989). Ancak öğretmen öğrencilerin karakterine göre ödülünmü veya cezasının mı daha etkili olacağını iyi etüt etmelidir. Bu yaklaşımı kullanırken, ister ceza olsun ister ödülleme olsun, belli bir davranış şekli oluşturulduktan sonra sürekli ödüllendirme veya cezalandırma değil, arasıra ödüllendirme veya cezalandırma yapılmalıdır. Özetlemek gerekirse bu üç yaklaşımdan her biri öğretmenlerce tercih edilebilir. Bu tercihte öğretmenin karekteri de önemlidir. Bazı öğretmenler belli bir ortamda bir yaklaşımı kullanarak başarılı oldukları halde, diğerleri aynı şekilde başarılı olmayabilir. Ancak, bu yöntemlerden herhangi biri yerine üçünün bir karışımıda kullanılabilir. Öğretmen, öğrencilerin ve çevrenin durumu da dikkate alarak en uygun yaklaşımı seçmelidir. 6.4 Etkinlikler 1 Sınavlarda kopya çeken öğrencilerin davranışlarını düzeltmek için neler yaparsınız? 2 Tecrübeli bir fizik öğretmeni ile sınıf ve labaratuarda yönetimin nasıl yapılacağı konusunda bir röportaj yapın. Raborunuzu 3-4 lü gruplarda arkadaşlarınızla tartışın. Ortak ve zıt yönleri belirleyiniz. Bir sonuç raporu hazırlayarak öğretim elemanına sunun. 3 Yeni öğretmen olarak bir okulda göreve başladığınızda size disiplinsizliği ile bilinen bir sınıf verilse, ilk dersinizde bu öğrencileri control altına almak için neler yaparsınız. Sağladığınız bu controlu ders yılı boyunca devam ettirmek için neler yaparsınız? 3-4 lü gruplarda tartışın. 4 Haftada iki üç kez sizin dersinize geç kalan bir öğrencinizin bu davranışını nasıl düzeltirsiniz? 3-4 lü gruplarda tartışın. 5 Sınıf yönetimine etki eden iç ve dış faktörleri 3-4 lü gruplarda tartışın. Tartışma sonuçlarını grup görüşü olarak bütün sınıfa sunun.

6.8

KAYNAKLAR Başar, H. 1994, Sınıf Yönetimi, Şafak Matbaacılık Ltd.Şti. Ankara. Parkinson, J. 1994, The Effective Teaching of Secondary Science, Longman Publishing,

New York. Wellington, J. 1994, Secondary Science, Routledge, London. Kyriacou, C.1995, Essential Teaching Skills, Stanley Thournes (publishers) Ltd. Cheltenham. Colletta, A.T. ve Chiappetta, E.L. 1980. Science Instruction in the Middle and Secondary

Schools. Merrill Publishing Company, Taranto, Canada.

7.1

ÜNİTE 7

BİLİMSEL SÜREÇ BECERİLERİ 7.1 Giriş Fen bilimlerinde öğrenmeyi kolaylaştıran, araştırma yol ve yöntemlerini kazandıran, öğrencilerin aktif olmasını sağlayan, kendi öğrenmelerinde sorumluluk alma duygusunu geliştiren ve öğrenmenin kalıcılığını artıran temel becerilere bilimsel süreç becerileri denir. Bu beceriler aşağıdaki bölümde üç ana grupta incelenecektir. Bunlar; temel süreçler, nedensel süreçler ve deneysel süreçlerdir. Bilimsel süreç becerileri genellikle laboratuarda uygulanır. Bu beceriler aynı zamanda bir laboratuar yaklaşımı olarakta bilinmektedir. (Fen Bilimleri Eğitiminde labaratuar kullanımı ünitesine bakınız) Bilimsel süreç becerilerinin fen bilimleri öğreniminde etkili olduğu birçok araştırmada vurgulanmaktadır. Bu yüzden geliştirilen bazı programlarda bu becerilerin geliştirilmesine özel önem verilmektedir. 7.1.1 Amaçlar Öğretmen adayları : • bilimsel süreç becerilerini anlar, • bilimsel süreç becerileri ile fen bilimleri öğretimi arasındaki ilişkiyi kavrar, • ortaöğretim öğrencilerine bilimsel süreç becerilerinin geliştirilmesiyle ilgili etkinlikler yaptırabilme becerisi geliştirir. 7.2 Bilimsel süreçler (zihin becerileri) Bu beceriler özet halinde Tablo 4.1’de aşağıda verilmiştir. Her bir beceri ile ilgili daha geniş bilgi ve fiziğe özgü örnekler daha sonraki bölümlerde incelenmiştir. 7.2.1 Temel süreçler Temel süreç becerileri her öğrenciye mutlaka kazandırılmalıdır. Bunlar zaman zaman günlük yaşantıda da kullanılan becerilerdir. Bu temel beceriler zihinsel gelişimin de önemli bir parçasıdır. Bu beceriler daha üst düzey becerilerin kazandırılmasında da çok önemlidir a. Gözlem yapma Gözlem, herhangi bir duyu organını kullanarak bir nesnenin ya da olayın özelliklerini belirlemektir. Beş duyuyu kullanarak verilerin toplandığı ampirik bir süreçtir. Bilim, gözlemle başlar ve her zaman, önceki bilgi birikimini temel alır. Gözlem hayat boyu süren bir etkinliktir. Öğrencilerin gözlem yaparak maksimum bilgi kazanmaları için öğretmen öğrenme ortamını en iyi bir şekilde düzenlemelidir. Öğretmen uygun sorularla öğrenciye gözlem yapmada yol göstermelidir. Örnek: farklı maddelerden yapılmış iletken teller kullanarak ampermetre ve voltmetredeki değişimleri (V=i.R formülünü çeşitli iletken tellerde) gözlemek. Çeşitli maddeler kullanarak dirençlerin potansiyel farkını nasıl değiştirdiğini gözlemek. Ampermetre ile ölçü alınarak elektirik akımının değişik maddelere göre değişimini gözlemek.

7.2

b. Ölçme Ölçme, en basit seviyede kıyaslama ve saymadır. Doğrusal boyutların ölçülebilir niteliklerini, hacmi, zamanı ve kütleyi tanımlamak için standart ve standart dışı birimlerin kullanımını kapsar. Ölçme bilgisi öğrenmede kritik bir etkendir ve deneyim olmadan gelişemez. Ölçme becerisi ile ilgili bazı sorular şunlardır: bu iki nesnenin uzunlukları eşit midir? Bir cismin enini, boyunu, hacmini, kütlesini, ağırlığını ve yoğunluğunu belirlemek için kaç yol kullanılır? Ölçümlerinizi ,diğer üyelerin ölçümleriyle kıyaslayın. Farklı ölçüm araçları kullanılırsa ne oluyor? Standart ölçü birimleri hangi amaçlarla oluşturulmuştur? c. Sınıflama Canlı ve cansız varlıklar bazı ortak özelliklerine göre kendilerine özgü gruplara ayrılmıştır. Bu yolla öğrenciler önceki bilgileri ile yeni karşılaştıkları kavramlar arasında ilişki kurabilmektir. Gruplamaların veya sınıfların bir sistemi ya da metodu vardır. Bu gruplamalar, önceden tanımlanmış özellikler veya özellikler kümesine göre yapılırlar. Böyle bir gruplandırmayı öğrenciler, kendi kendilerine geliştirebilirler. Böylece karmaşık bir sistemi veya olayı, öğrenciler, sınıflama yaparak belli bir düzene getirirler. Ancak bu zihinsel bir beceridir ve zaman içerisinde deneyimle geliştirilir. Sınıflamada sorulacak soru çeşitleri şunları içerir: Bu cisimler nasıl ilişkilendirilir? Ortak özellikleri nelerdir? Bu cisimlerin veya maddelerin kaç farklı yolla gruplanabileceğini düşünüyorsunuz? Bu grubu diğerlerinden ayıran belirleyici özellikler nelerdir? Üç gruplu bir sınıflama sistemini nasıl oluşturursunuz? İkili bir karşılaştırmanın anlamı nedir? Bu soruları kullanarak elimizdeki kutu içerisinde bulunan malzemeler sınıflandırabilir. Örneğin, bir kutu içerisinde bulunan maddelere bakıp onları elektirik akımını geçirip geçirmeme özelliğine göre, ısıya dayanıklılıklarına göre, veya esnekliklerine göre sınıflandırabiliriz. d. Verileri kaydetme (iletişim kurma) Öğrenci, deneylerden sonuca varmak için verilen deneyleri bizzat yaparak öğrenmelidir. Bu süreçte, öğrenci niteliksel ve niceliksel birçok veri elde eder. Görünürde sadece bir nesnenin özelliklerini saysa veya tanımlasa bile, öğrenci aslında veriler üretmektedir. Bu veriler, çizelgeler, tablolar, grafikler, histogramlar, modeller veya diğer düzenleyici biçimlerle kaydedilir. Toplanan verilerden tanımlar ve açıklama yapmak konuyla doğrudan ilgilidir. Buluşların rapor halinde yazılması tüm bilimsel çalışmaların hedefini oluşturur. Verilerin herhangi bir şekilde kaydedilmesi daha sonra kullanılmalarına kolaylık sağlar. Örneğin, bir histogram daha sonra yapılacak grafiklere taban olur. Destekleyici veriler görünür olduğunda yorumlar ve sonuçlar basitleştirilir. Bazı sorular şunlar olabilir Veriler için histograma kaç tane işaret ve etiket koyarsınız? X işareti neyi temsil ediyor? Gerçekten gözlemlediğinizle önceden tahmin ettiğiniz şeyi nasıl kıyaslarsınız? Histogramlarınızda şekil yerine gerçek eşyayı kullanmanın yararı nedir? Bu nesneyi başkalarının anlayabileceği şekilde anlatmak için hangi sözcükleri kullanırsınız? Nicelikleri göstermek için ne gibi metodlar kullanırsınız? e. Sayı ve uzay ilişkileri Fen bilimlerindeki deneyimler sayı ve uzay ilişkilerini geliştirmek için özellikle önemlidir. Bunların gelişmesi diğer süreçlerin daha iyi ve kolay anlaşılmasına yardım eder. Öğrenciler, uzayla ilgili süreçleri öğrenmek için ,nesneleri düzlemsel veya üç boyutlu şekillerine göre anlamaya ve anlatmaya çalışırlar. Sayı ilişkileri, bir etkinliğin çıktısını (çıktılarını) veya devam eden olgularını tanımlamak için sayıları kullanma süreci olarak tanımlanır.

7.3

Sayısal ilişkiler, matematiksel uygulamalarda olduğu gibi saymayı ve hesaplamayı içerir. Aşağıdakileri yapmak için fen bilimlerinde sayıları kullanmak önemlidir. (1) öğrencilerin sayısal ilişkilerin temel bir süreç olduğundan haberdar olmalarını sağlamak, (2) sorulara ve problemlere cevap bulmak için sayıları kullanmak. Uzayla ilgili ilişkiler, üç boyutlu temsillerle ilişkili oldukları için uzayda yön ve yer kavramlarının geliştirilmesini zorunlu kılar. Bu süreçler, diğer süreç becerilerinin gelişmesine yardım eder. Bu temel beceriler, öğrencinin fiziksel çevreyi kolaylıkla tanımlayabilmesi için çok gereklidir. Bu beceri ile ilgili sorular şunları içerir. Hangi şeklin iki simetrik çizgisi veya ekseni vardır? İki boyutlu bir şekli üç boyutlu bir şekle nasıl dönüştürürsünüz? Katı bir cismin, ağırlık merkezini nasıl bulursunuz? TABLO 7.1. Bilimsel süreç becerileri ve kısa tanımları 1. Temel süreçler a. Gözlem yapma : Duyu organlarını kullanarak istenen ortamın gözlenmesidir. b. Ölçme: Birim sistemleri cinsinden nesnelerin veya maddelerin özelliklerini sayısal olarak ifade etmedir c. Sınıflama: Olayları, nesneleri ve fikirleri ortak özelliklerine göre gruplandırmadır. d. Verileri kaydetme : Gözlem ve inceleme sonuçlarının gruplandırılarak kaydedilmesidir. e. Sayı ve uzay ilişkileri kurma: Nesnelerin ve olayların şekli, zamanı, hızı, uzaklığı vb. gibi özelliklerinin algılanıp tespit edilmesidir. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2. Nedensel süreçler a. Önceden kestirme: Deney yapmadan önce incelenecek konu hakkında bir sonuca varmaktır. b. Değişkenleri belirleme: İncelenen olay ve durumu etkileyen faktörleri belirlemedir. c. Verileri yorumlama: Toplanarak gruplanmış veya tablolanmış veriler hakkında görüş belirtilmesidir. d. Sonuç çıkarma: Bir olay veya durum hakkında bir sonuca varmaktır. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3. Deneysel süreçler a. Hipotez kurma: ön gözlem ve denemelere dayanarak incelenen olay veya durum hakkında geçici bir genelleme yapmadır. b.Verileri kullanma ve model oluşturma: verileri kullanarak elde edilen fikirlerden matematiksel ifadelere ve tasarımlara varmadır. c. Deney yapma: bağımsız değişkenleri kontrol ederek, bağımlı değişkenler üzerine etkilerini inceleme yoluyla hipotezleri yoklamadır. d. Değişkenleri değiştirme ve kontrol etme: bir olay veya durum üzerine etki eden

faktörlerden birini değiştirip diğerlerini sabit tutarak sonuçlar üzerine ne tür etkide bulunduğunu tespit etmektir. e. Karar verme: bilimsel süreç becerilerini kullanarak bir hükme veya yargıya varmaktır.

7.4

7.2.2 Nedensel süreçler Öğrenciler ilkokulun son sınıflarından itibaren basit düşünme yapısından karmaşığa doğru bir geçiş yaparlar. Nedensel süreçler, öğrencilerin test edilebilir çalışmaları ve hipotezlerle mantıksal sonuçlar çıkarmalarını içermektedir Nedensel süreçler öğrenciler ve bilim adamları tarafından kullanılan kendine özgü zihinsel becerilerdir. Bu beceriler değişik konu alanlarında kullanılabilir. Mantıksal düşünme becerileri yavaş geliştiği için nedensel süreçlerin öğrenilmesi daha zordur. Bir olay ne kadar somut olursa o kadar kolay anlaşılır. Nesneleri ve düşünceleri basitten karmaşığa doğru bir sıraya dizmek öğrenmeyi kolaylaştırır. Aşağıda nedensel süreçler örneklerle incelenmiştir. a. Önceden kestirme Bir kestirme, gelecekte yapılacak gözlem için bir ön yargıda bulunmadır ve farklı seviyelerde yapılabilir. Yeni deney yapmadan önce öğrenciler kuramsal olarak sonuçlar hakkında tahmin yapmalıdırlar. İlk deneyimlerde bile, öğrenciler yapacakları kestirmeler için eski bilgilerini kullanırlar. Grafiklerden yararlanarak kestirmede bulunma daha üst düzeyde bir aşamadır. Önceden kestirmelerde, dikkatli ön gözlem çok önemlidir. Önceden kestirmeler sonuçların geçerliliğini yoklar. Ya somut ya da teorik olabilirler. Bir deneydeki değiştirilebilen veya aynen bırakılan bütün faktörlerle ilişkileri vardır. Bilimsel araştırma, bir önceden kestirme işlemidir. Önceden kestirmeler, deney yapmaya giden bir çeşit yol haritasıdır. İlişkileri ortaya çıkarmak güvenilir kestirme yapmaya yardım eder. Aynı kestirmelere farklı yollarla ulaşmak, onlara olan güveni artırır. Önceden kestirmeler geçici olup, araştırmaya yön veren temel bir basamaktır. Önceden kestirme ile ilgili sorulabilecek bazı örnek sorular şunları içerir: En çok kullanılan sorular, özelliklerin, koşulların veya değişkenlerin değişimi ile ilgili olanlardır. Eğer kullanılan suyun hacmini değiştirirseniz ne olacağını tahmin edersiniz. Deneyde hangi değişken sonucu en fazla etkiler? Öğrenciler deneysel sürecin devam etmesini sağlamak için buna benzer sorular sormayı alışkanlık edinmelidir. b. Değişkenleri belirleme Bu süreç farklı koşullarla değişen veya sabit kalan bir olayın elemanlarının veya bileşenlerinin özelliklerini tanımayı içerir. Değişkenleri belirlemek, deneyi etkileyebilecek bütün etkenleri ifade etmektir. Bununla beraber, öğrenciler neden ve sonuç ilişkisi kurabilme yeteneği kazanıncaya kadar bu etkinliği yapmakta zorlanabilirler. Değişkenleri belirleme süreci deney yapmada merkezi bir role sahiptir. Değişkenleri tanımlama ve test etme, araştırma süreçleri için çok önemlidir. Bu sürecin gözlem yapma üzerinde nasıl oluştuğu apaçık ortadadır. Değişkenleri tanımlamakta kontrol edilmesi ya da sabit tutulması gereken verileri tanımlama çok önemlidir. Bu beceri, yansız test deneylerini tasarlamak veya yönetmek için gereklidir. Öğrencileri bu sürece sevk eden soru çeşitleri şunlardır: Kağıttan uçağın uçmasını etkileyen değişkenler nelerdir? Ampülün parlaklığını değiştirmek için pil ve ampul sisteminde neyi değiştirebiliriz? Su dolu bardağı ters çevirerek hava basıncını gösterme deneyinde sonucu etkileyebilecek bazı değişkenler hangileridir? Bir nesnenin hangi özellikleri, o nesne bir sıvı içinde düşerken onun hızını etkiler? Gazlarda basınç ile sıcaklık arasındaki ilişki nasıldır? İdeal gaz denkleminde (P.V= nRT) değişkenler nelerdir? Biribiriyle nasıl ilişkilidir?

7.5

c. Verileri yorumlama Bu süreç, basit bir gözleme anlam vermekten bir grafikteki veriler için bir açıklama yazmaya kadar değişir. Bu süreç deneylerden elde edilen ilişkileri eğilimleri veya yapıları görme becerisidir. Bu beceri anlamlı sonuçlar çıkarmayı mümkün kılar. Yorumlamayı veya hatırlamayı kolaylaştırmak için veriler genellikle bir grafik veya çizelge şeklinde düzenlenir. Bu veriler ya da veriler hakkındaki sorular da yeni deneylere yol açabilir. Bu, yorumlamadan çıkan sonuca bağlıdır. Bu sürecte, verileri gözden geçirip düzeltme veya bazı temel işlemleri tekrarlamak gerekli olabilir. Bir deneyin tekrarlanmasını gerektirecek olan da bu yorumlardır. Verileri yorumlama hakkında öğrencilere sorulacak sorular şunlar olabilir: Grafiğin eğimi size ne anlatmaktadır? Grafikte görüldüğü gibi ivme, kuvvetin uygulama süresine bağlı olarak nasıl artar? Veriler, kütle, ivme arasında nasıl bir bağıntı olduğunu göstermektedir. İnceleme sonuçlarına göre, hangi ortamda ışık daha fazla kırılır? Işığın kırılma rinüsü gelme açısının sinüsünü nasıl etkiler? d. Sonuç çıkarma Sonuç çıkarma, gözlemlerden ve deneyimlerden bir sonuca veya genellemeye varmadır. Bu genellemeler önceki bilgilerdeki eksiklikleri veya yanlışlıkları gidermek için kullanır. Gözlemler ne kadar iyi olursa elde edilen sonuçlar da o kadar kesin ve tam olur. Bir kişi bir olay hakkında sonuç çıkarırken gözlemlerini açıklamak için akıl yürütür. Dünyanın nasıl döndüğünü açıklamak amacıyla zihinsel modeller oluşturmak için eski deneyimler kullanılır. Yeni sonuç çıkarmalar eski deneyimler ve bilgilerle doğrudan birleştirildiğinde anlam kazanır. Bilimde, yeni bilgilerin ışığında eski yargıları düzeltmek sıkça görülür. Tümdengelim (genelden özele) ve tümevarım (özelden genele)olmak üzere iki tür sonuç çıkarma vardır. Sonuç çıkarmada nedenleri araştırmak kaliteli ve yol gösterici sorular zengin deneyimler sağlamak için yararlıdır. Eğer birisi bir sonuç çıkarma ifadesi kullanırsa soru şu olacaktır. Kanıtınız nedir veya bu sonucu destekleyen gözlemler nelerdir? Sonuç çıkarma ve ilişkili tartışma veya deney yapma için çok önemlidir. Aynı gözlemler kümesinden birden sonuç çıkarılabilir. Bu, daha ileri gözlem ya da fikirlerin test edilmesine olanak sağlar. Bir sonucu test etmek, işe vuruk (operasyonel) sorular gerektirir. Suyun boncuk boncuk olmasına neden olan şey nedir? Gözlemlenmiş davranışa ne gibi etkenler katkıda bulunmuş olabilir? Gözlem ve sonuç çıkarma arasındaki fark nedir? 7.2.3 Deneysel süreçler Bu süreçler oldukça karmaşık ve çok yönlüdür. Aynı zamanda bu süreçler mutlaka yüksek düşünme seviyesi gerektirir. Genellikle herbir süreç iki ya da daha fazla temel sürecin bileşiminden oluşur. Deney, hipotezi kanıtlamak veya çürütmek için kanıt elde etmek amacıyla kullanılan güçlü bir araçtır. Aynı zamanda söz konusu olan teoriyi desteklemek veya reddetmek için de deney kullanılır. Bu aşamadaki süreçler, hiyerarşide önce gelen tüm süreçlerin üzerine kurulur. Bu süreçleri öğrenmek , sorulara cevap ararken ve kendi deneylerini tasarlarken öğrencilere güç verir. Ortaya çıkan soruların çoğu öğrencilerden gelmelidir. Bu süreçler, daha fazla soru sorulmasına ve daha fazla deney yapılmasına yol açar. Deney yapma, diğer tüm süreçleri kullanmayı içeren bir tür problem çözmedir. a. Hipotez kurma ve yoklama Hipotez doğruluğu ispatlanmamış bilimsel varsayımlara dayanan önerme olarak bilinmektedir. Hipotezler genellikle yasaları veya teorileri oluşturmak için kullanılırlar. Hipotez bir deney üzerine odaklanır. Aynı zamanda hipotez, deneyi yaparken kullanılacak

7.6

yöntem hakkında da bir ipucu verir. Hipotez, bir problemin incelenme yöntemini geliştirilmesi için bir başlangıç noktasıdır. Hipotezi oluştururken, öğrenci basit ve test edilebilir bir önerme yapar. Gözlem ve deneyimler hakkında düşünmek bilim adamlarını olayların nedenlerini bulmaya yöneltir. Bilim adamları hipotezlerini daha ileri düzeyde deney ve gözlemler yaparak test ederler ve sonuçlardan genellemeler yaparlar. Bu süreç becerisi ile ilgili bazı sorular şunları içerir: Niçin evdeki bir odanın havası diğerinden daha ılık olur? Bir binanın tepesinden bırakılan nesnelerin düşme hızını hangi elemanlar etkiler? Bir insanın koşma hızını etkileyen etkenler nelerdir? Yüksek tavanlı bir odada balonun yükselmesi için hangi etkenler işin içine girer? Açısal momentumun hızına etki eden elemanlar nelerdir? b. Değişkenleri değiştirme ve kontrol etme Bu süreçte değişkenlerin farklılaştırılması için sorular sorularak yeni deneylerin yapılmasına yol açılır ve böylece fen daha somut ve anlaşılır hale getirilir. Genellemeler yapmak için değişkenler arasındaki ilişkileri inceleyen çok sayıda araştırma yapmak gerekir. Kontrol deneyleri, tekrar edilebilir veriler ve geçerli sonuçların araştırılmasında önemli bir araçtır. Bununla beraber, her zaman bütün değişkenleri tam olarak kontrol etmek çok zordur. Çoğunlukla insan davranışı içeren deneylerde ufak bir değişim bile oldukça farklı sonuçlar doğurur. Değişkenleri kontrol etmek bütünleştirici bir süreç olup, diğer bir çok süreçleri birbirine bağlar. Değişkenler net bir şekilde tanımlanabildiğinde ve kontrol edilebildiğinde daha iyi sonuçlara ulaşabilir. Bu süreçte amaç bir değişkeni değiştirerek diğer değişkende buna bağlı olarak meydana gelen değişimleri incelemektir. Aynı zamanda diğer birçok değişken de belirlenmeli ve sabit tutulmalıdır (kontrol edilen). Bunun yapılmasının nedeni diğer değişkenlerin sonucu etkileyebilme olasılıklarını ortadan kaldırmaktır. Öğrenciler çoğunlukla değişkenleri kontrol etmede zorluk çekerler. Bu, öğrencilerin bilişsel gelişim düzeyinden kaynaklanmaktadır. Öğrenciler 13-15 yaşına kadar bile iki ya da daha fazla değişkeni aynı anda değiştirmekte bir sakınca görmezler. Örneğin üzerinden alternatif akım geçen bir iletken telin direnci R ise açığa çıkan ısı enerjisi w= l.R.t ile bulunur. Burada zaman ile akım sabit tutuluşu, açığa çıkan ısı enerjisi ile direnç arasında nasıl bir ilişki olduğu bulunabilir. c. Deney yapma Deney yapma deneysel süreçlerin en karmaşık olanıdır. Aynı zamanda bu süreç becerisini diğer bütün süreç becerilerini kapsar. Deney yapmanın esas amacı bir hipotez kurup onun yardımıyla değişkenler arasında ilişki kurmaktır. Deney yapmada tek bir yol izlenebildiği gibi farklı yollar da izlenebilir. Bu süreçte, önemli olan, öğrencinin deneyle ilgili düzeneği kurabilmesi ve deneyin amacını anlayabilmesidir. Öğrencilerin ortaklaşa deney tasarlamları ve yapmaları, konuyu kavramalarını kolaylaştırabilir. Aynı zamanda bu grup çalışması toplam verileri analiz etme ve yorumlamada öğrencilere yardımcı olur. Deney yapma ile ilgili bir örnek şeyle olabilir. Örneğin manyetik alanın bitkilerin büyümesi üzerine etkisi nasıl olabilir? Burada, bir hipotez oluşturularak deneyle ilgili tasarımı yapılır. Manyetik alan canlıların büyümesini engeller sonucuna varılabilir.

7.7

Bu hipotezin test edilmesi için, deney ve kontrol grubu olmak üzere iki grup seçilir. Birinci grupta manyetik alan olmadan canlıların büyümesi, ve deney grubunda ise manyetik alan altında büyüme incelenebilir. Özel olarak, canlıların boyları, ağırlıkları haraketlilikleri ve ömürleri incelenerek, değişkenlerle değişmeyen sabitler bulunabilir. d. Verileri kullanma ve model oluşturma Bu süreç, bilgileri ya da verileri grafik şekil veya tablolarla en çok duyu organına hitap edecek şekilde düzenlemeyi içerir. Aynı verileri incelemek için çeşitli yollar vardır. Örneğin bir buz kübünün erimesi grafikle, şekille, üç boyutlu nesneyle, görüntü kaydıyla, çizelgeyle, fotoğrafla veya çizimle gösterilebilir. Bu süreç becerisi öğrencilerin verileri karar vermeye yardımcı olacak şekilde işlemesini (hazırlamasını) sağlar. e. Karar verme Bu süreç, yukarıda bahsedilen bütün temel süreçleri kullanarak bir sonuca varmayı içermektedir. Burada hakkında karar verilecek bir problemin araştırılmış olması gerekir. Araştırma yöntemleri kullanılarak bir karara varılabilir. Araştırma sürecinde bir karara varmak için sıkça sorulan sorulardan bazıları aşağıdadır: i. Ne tür kararın verilmesi gerekir? ii. Bu kararın mantığı nedir? iii. Herbir kararın olası sonucu nedir? iv. Herbir karardan kimler etkilenir? Bu karardan nasıl etkilenirler? v. Herbir karara yönelten sebepler nedir? Bu sebeplerin ilişkileri nedir? vi. En iyisi hangi karardır ve niçin? 7.3 Öğrenci etkinlikleri i) Alanınızda yazılmış ortaöğretim kitabından deney yapılabilecek veya araştırılabilecek bir konu seçin. Bu konuyu bilimsel süreç becerilerinin öğrencilerde gelişmesini sağlayacak şekilde nasıl işleyebileceğinizi 3-4’lü guruplarda tartışın. Tartışma sonuçlarını bir şema haline getirerek sınıf arkadaşlarınıza sunun. ii) Bölümünüz birinci sınıf öğrencilerinin laboratuar derslerinde gözlem yaparak bilimsel süreç becerilerine ne ölçüde önem verildiğini araştırın. Bulgularınızı arkadaşlarınızla tartışın. * Süreç becerilerini içeren bir fizik konusu seçip örnek bir ders planı gelişitirin. Etkinlik 1: Dirençlerin seri bağlanması Bu etkinlikte bilimsel süreç becerilerinin fizikte uygulanması ile ilgili bir örnek verilmiştir. A) Problem: Bir kaç lambanın seri olarak birbirine bağlandığını düşünelim. Eğer, seri bağlı devredeki ilk lamba bozulursa, bu durum devredeki diğer lambaları nasıl etkiler? B) Amaç: Bilimsel süreç becerilerini kullanarak, bir kaç tane direnci bir elektirik devresine seri olarak bağlayıp, bu devre üzerindeki akım ile potansiyel farkı arasındaki ilişkiyi incelemek.

7.8

C) Hedef davranışlar: 1) Verilen araç ve gereçten faydalanarak seri bir elektrik devresini kurma 2) Seri bir elektrik devresinde eş değer direnci hesaplama 3) Ampermetre ve voltmetreyi devreye bağlayarak her işlemde akım ve gerilimleri okuma 4) Seri bağlı bir elektrik devresinde akım ile potansiyel farkı arasındaki ilişkiyi yorumlama D) Ana kavramlar: devre, akım, potansiyel farkı, direnç, voltmetre, ampermetre E) Araç-gereçler: 0-12 V’luk gerilim güç kaynağı ayarlanabilir F) İşlem yolu: üç direnç, bir doğru akım kaynağı, bir ampermetre ve bir voltmetreden faydalanarak aşağıdaki devreyi kurun. Şekil 7.1 Değişkenler (parametreler): akım (I), direnç (R) ve potansiyel farkı (V) Gözlem yapma: Voltmetre ve ampermetredeki değerleri okuyun. Ölçme: Voltmetreyi kullanarak, VAB, VBC, VCD ve VAD değerlerini bulun? Ölçme: Ampermetreyi kullanarak R1, R2, R3 dirençleri üzerinden geçen akım değerlerini bulun. Verileri kaydetme: voltmetreden ve ampermetreden okuduğunuz değerleri bir çizelge hazırlayarak kaydedin? Hipotez: devredeki dirençlerin toplamına eş değer olan direnç üzerindeki potansiyel farkı, her bir direnç üzerindeki potansiyel farklarının toplamına eşit midir? Değişkenleri değiştirme ve kontrol etme: kurduğunuz devrede R1 direncini ve gerilimi azaltın veya arttırın. Bu durumda devreye bağlı olan ampermetre ve voltmetre değerlerinin nasıl değiştiğini gözleyin. Okuduğunuz değerleri tablolaştırınız.

A B R C

A

D

V R R

2

1 3

7.9

Verileri kullanma ve model oluşturma: Tablodaki değişkenler arasındaki ilişkiyi nasıl bir modelle açıklayabilirsiniz? Örneğin, akım, gerilim ve direnç arasındaki ilişki şekildeki gibi bir üçgen yardımıyla (modeliyle) açoklanabilir. (V=i.R) V I R (ohm üçgeni) Deney yapma: modeli test etmek için, direnci değiştirerek, akım ile potansiyel farkı arasındaki ilişkiyi yaparak bulun. Hipotez: akım ile potansiyel farkı arasında sabit bir oran var mıdır? Karar verme: Devredeki değişkenler arasındaki ilişkiyi ifade eden, genel bir sonuca vardınız mı? Örneğin bir elektrik devresinde yapılan incelemeler sonucunda, elektrik devresinin iki ucu arasındaki potansiyel farkının elektrik devresi üzerinden geçen akım şiddetine oranı direnç değerini vermiştir.

8.1

ÜNİTE 8

FEN BİLİMLERİ EĞİTİMİNDE LABORATUARIN KULLANIMI

8.1 Giriş Dünyamızda son yüzyıl içerisinde ve özellikle ikinci dünya savaşından sonra yaşanan teknolojik gelişmelerin esas kaynağının fen bilimleri olduğu herkes tarafından kabul görmektedir. Fen bilimlerin gelişmesi ise o çevre ve laboratuar araştırmalarına dayanmaktadır. Laboratuarlarda yapılan bilimsel keşifler daha sonra teknolojik olarak toplumun hizmetine sunulmaktadır. Bu gün laboratuarlara ve böylece genç nesillerin araştırmacı bir ruhla yetiştirilmesine özel bir önem verilmektedir. Laboratuar öğretilmek istenen bir konu veya kavramın yapay olarak öğrenciye ya birinci elden deneyimle veya demonstrasyon (gösteri) yolu ile gösterildiği ortamdır. Bu ortamların okullarda oluşturulması önemli bir etkendir. Laboratuarlı öğretimin temel felsefesi olayların denenerek, sonuçların gözlenmesidir. Laboratuar deneyleri üç değişik türde yapılabilir. Bunlar, kapalı uçlu deneyler, açık uçlu deneyler ve hipotez test etme deneyleridir. Bu deney türleri ile laboratuar yaklaşımları birbirinden ayrı düşünülmemelidir. Laboratuar yaklaşımları ise doğrulama yöntemi, tümevarım yöntemi, bilimsel süreç becerileri, teknik beceriler ve buluş yöntemidir. Doğrulama kapalı uçlu deneylere, tüme varım açık uclu deney ve buluş yöntemi hipotez test etmeye karşılık gelmektedir. Bilimsel süreç becerileri ile teknik beceriler yaklaşımı, diğer üç yaklaşımı öğrencilerde daha etkin uygulama becerisi geliştirmek amacıyla kullanılmaktadır. Bu ünitede öncelikle labaratuar yaklaşımları ve deney türleri özel örnekler verilerek incelenecektir. Daha sonra öğrencilere labaratuar deneylerini hazırlama, deneyleri yürütme deney sonuçlarını işleme ve yorumlama konuları üzerinde durulacaktır. Son olarak da gösteri yöntemine (demonstrasyon) değinilecektir. Laboratuarda dikkat edilmesi gereken çok önemli bir konu da güvenliktir. Bu konu proje kapsamında hazırlanan özel bir kitapcıkta geniş bir şekilde işlendiğinden dolayı burada ayrıca güvenlik konusuna değinilecektir. 8.1.1 Amaçlar • Laboratuar kullanım amaçlarını kavratmak. • Laboratuar uygulama yaklaşımlarını kavratmak. • Fen bilimleri öğretiminde laboratuarların önemini kavratmak. • Ülkemizde mevcut durumda laboratuar kullanım derecesini anlamak. • Gösteri yöntemini fizik öğretiminde kullanabilmek.

8.2

8.2 Laboratuarın kullanım amaçları 1 Fen Bilimleri konuları çoğunlukla soyut ve kompleks olduğundan öğrencilere kavratılabilmesi için laboratuvarlarda somut materyallerle deneyimler sağlamak. 2 Öğrencilere, bilimin özünü kavrayabilmeleri için gerekli olan çalışma yöntemleri, problem çözme, inceleme ve genelleme yapma becerilerini kazandırmak. 3 Öğrencilerin kazandıkları deneyimlerle geniş bir sahada kullanabilecekleri özel yeteneklerin gelişmesini kolaylaştırmak. 4 Yapılan pratik çalışmalardan zevk alan öğrencinin fen bilimlerine karşı olumlu tutumunu geliştirmek. 8.3 Laboratuar yaklaşımları 1 Doğrulama (İspat ve tümden gelim yaklaşımı) Bu yaklaşımda kavram, prensip ve yasalar veya konu sınıfta değişik eğitim öğretim yöntem ve tekniklerle (düz anlatım, tartışma, soru-cevap veya okuma v.b.) verilir. Daha sonra laboratuar ortamında verilmek istenen konu somut materyallerle ispatlanır. Öğrenciler doğrulama yaklaşımıyla önceden (sınıf ortamında) öğrendiklerinin doğruluklarına inandırılır. Böylece, fizikteki kavram, prensip ve yasalar öğrenci için daha önemli hale gelir. Bu yaklaşım ülkemiz şartlarında fen bilimleri öğretiminde en çok kullanılan bir yaklaşımdır. Deney türlerinden kapalı uçlu deneye karşılık gelmektedir (Ayas, Çepni ve Akdeniz, 1994).

Kapalı uçlu deney türünde öğrenciye neyi bulacağı ve nasıl bulacağı, hangi arabasamakta ne yapacağı verilir ve laboratuarda buna aynen uyması istenir. Ayrıca, öğrencinin ne bulması gerektiği de kılavuzda verilmiştir. Bu tür bir labaratuar yaklaşımının genellikle ortadereceli okullarda ve zihinsel yetenekleri düşük olan öğrencilerle yürütülmesi önerilmektedir. Bu yaklaşımın üstünlükleri ve sınırlılıkları şöyle özetlenebilir. • Üstünlükleri * Öğrenciler bir deney yürütmede ihtiyaç duydukları pratik ve teknik becerilerin gelişmesine yardım eder. * Öğrenciler özellikel fizikdeki, temel prensip ve yasaları bizzat deneyerek ispatlama olanagına sahip olurlar. Bu, öğrenclileri fiziğe karşı tutumunu pozitif yönde geliştirir. * Öğrenciler bilimsel süreçlerin bazılarını (özellikle, gözlem yapma, verileri kaydetme, karşılaştırma yapma, uzay ve sayı ilişkileri kurabilme v.b. gibi) geliştirilebilme fırsatı elde eder.

• Sınırlılıkları * Öğrencilere neleri nasıl yapacakları ve ne bulacakları önceden verildiği için, özel yeteneklerin gelişmesini sınırlar. * Çoğu öğrenme kuramının (Ünite 3) savunduğu aktif öğrenme ve buluş yoluyla öğrenme yaklaşımına uygun değildir.

8.3

3 Öğrenciler arasındaki seviye farklılıkları özellikle zihinsel ve pratik beceriler açısından seviye farkları yöntemin uygulamasını zorlaştırır. Başarılı öğrenciler açısından sıkıcı bir uygulamadır. 4 Bu yaklaşımın en önemli sıkıntılarından birisi, bütün öğrenciler aynı deneyi, aynı zamanda yapacakları için araç-gereç sıkıntısı olabilir. Bu nedenle bu yaklaşım gösteri şeklinde uygulanmak durumunda kalınmaktadır (Çepni, Akdeniz ve Ayas 1995). Etkinlik 1 Bu yaklaşıma uygun bir etkinlikte, konu verildikten sonra, öğretmen, problemi, yöntemi ve sonuçta ulaşılacak alan cevabı öğrenciye deney öncesi bildirir. Deneyin adı: bir akım makarasının (1) özindiksiyon katsayısının bulunması. Deneyin amacı: vektör diyagramı yöntemiyle bir kangalın direncini, uçları arasındaki gerilim ile akım arasındaki faz farkını ve kangalın 1 özindiksiyon katsayısını bulmak. Araç-gereç: kangal (bobin), lamba, ampermetre, voltmetre, bağlama telleri. Bilgi: deneyle ilgili bütün teorik bilgiler ve formüller bu aşamada verilir. Eşitliklerden faydalanılarak teorik olarak cevrimin empedansı (sonal direnci) 2= R XL L

2 2+ =

R fLL2 2212+ ( ) verilen dökümanda bulunmuş olaak verilir. Aynı zamanda kangalın

içinden geçen akım ile uçları arasındaki gerilimin faz farkı ϑ = =arctan arctanVV

XR

L

R

L

LL

bağıntısıda verilir. Deneyin yapısı: 1 Öğrenci verilen şekilden faydalanarak çevrimi kurar. 2 Çevrime akım vererek ampermetreden akımın değeri deney kılavuzunda verilen tabloya 3 yazar. 3 Voltmetre ile sırasıyla önerildiği şekilde Vab=, Vbc=, Vac= gerilimlerini ölçerek tabloya işler. 4 Vab, Vbc ve Vac gerilimlerine uygun bir ölçekle küçültüp pergel ve cetvel yardımıyla düzey kılavuzunda gösterilen şeklin çiziminin yapılması istenir. Diagramın çiziminde,titizlikle uyulması gereken kurallar verilir. Şöyle ki, a) Önce bir başlangıç noktası belirleyerek yatay akım fazı eksenin çizimi istenir. b) Pergelin ayaklarını Vab kadar açıp a başlangıç noktasından itibaren I ekseni bir yay ile kestirerek b noktasının işaretlenmesi sağlanır.

8.4

c) Pergelin Vbc kadar acıp, b noktasına koyulması istenir ve buradan bir yay çizilmesi istenir. d) Pergelin ayaklarını Vac kadar açıp a noktasına koyarak bir yay daha çizilmesi istenir. İki yayın kesim noktası olan c noktasının işaretlenmesi istenir. e) abc köşelerinin cetvel ile birleştirip abc üçgeninin çizilmesi istenir.

C V=Vac Çizilmesi istenen vektör VL diyagramı deney kılavuzunda α Akım fazı şekildeki gibi verilmektedir. a VR= Vab bVRL d Üçgenin c köşesinden akım eksenine bir dikleme inerek d noktasını belirleyiniz. Kangalın uçları arasındaki gerilim VL ile akım arasındaki faz farkı d doğrultusu ile bc doğrultusu arasındaki açı olduğu öğrenciye söylenir. Bu acının bulunması için cd =VL= ........................... V bd = VRL = ....................... V → uzunlukları bulunması istenir.

ve bulunan bu değerlerin α= arctan VV

L

RL

= actan ⎯⎯ = arcting =

bd = VRL = IRL bağıntısı verilerek RL direncinin bulunması isetnir. XL = XL = 212 fL bağıntısının XL = IXL bağıntısında yerine konularak kangalın özindiksiyon katsayısı L’nin değeri bulunması istenir.

VL=I 212f. 1 ⇒ L= V

fIL

212 ⇒ 2 = ............ Henri

Tablo I (R)

Vab (V)

Vbc (V)

Vac (V)

Ed=VL (V)

bd=VRL (V)

α (o)

RL (V)

L (H)

ii)Tümevarım yaklaşımı: Doğrulama yaklaşımının oksine tümevarım yaklaşımında öğrenciler önce labaratuar ortamında birinci elden deneyim sağlayarak prensip yada yasayı kendisi bulmaya çalışır. Daha sonra sınıf ortamında deneyimler tartışılır ve incelenen yasa veya prensibin formal tanımı ve öğretilmesi tamamlanır. Bu yaklaşım batı ülkelerinde 1960’lı yıllardan sonra geliştirilen modern fen bilimleri müfredatlarında kullanılmıştır. 1970 lerden sonra öğrenme halkası ve bütünleştirci öğrenme modeli (The Learning eyde) modeli ve bütünleştirici öğrenme modeli adı altında kullanılmasına devam edilmektedir (Ayas, 1995). Bu yaklaşım açık uçlu deney türüne karşılık gelir. Yani, öğrenciye deney sonucunda ne çıkacağı belirtilmez. Fakat deneyde gerekli olan araç ve gereçler öğretmen tarafından belirlenir. Deneyin yapılması, verilerin kaydedilmesi ve verilerin analiz edilerek yorumlanması öğrenciye bırakılır. Bu süreç sonucunda öğrenci bir fiziksel yasa veya prensibi

8.5

ortaya çıkarıcı bir genelleme yapmalıdır. Bu tür bir yaklaşımın lise düzeyinde veya üniversite seviyesinde veya zihinsel yetenekleri gelişmiş öğrencilerde yapılması önerilmektedir. Bu yaklaşımın sınırlılıkları ve üstünlükleri şöyle özetlenebilir; * Üstünlüklerı Öğrenciler birinci elden deneyimlerde bilimsel bilgileri elde ederler. Bu kentilerine pozitif bir motivasyon olup, ileride bilim adamı olmayı özendirir. Öğrencilerde bilimsel süreç becerilerinin gelişmesine büyük ölçüde katkıda bulunur. Bu da öğrencilerin çevredeki olaylar karşısında duyarlılıklarının artmasını sağlar. Öğrencilerin fen kavramlarını anlama, akılda tutma ve bilimsel düşünme yetenekleri ispat yöntemine göre daha çok gelişir. * Sınırlılıkları Sorumluluk büyük ölçüde öğrenciye verildiği için öğrencinin daha fazla zamana ihtiyacı vardır. Bu nedenle konular beklenenden daha uzun zamanda öğretilebilir. Çok çeşitli ve fazla sayıda araç, gerece ihtiyaç duyulduğu için maddi yönden zorluklar vardır. Sınıf yöntemi daha zor olabilir. Öğretmen çok dikkatli ve kontrolü elden bırakmaması gerekir. Etkinlik 1: Bu etkinlikte öğretmen incelenecek problemi verir. Deney veya incelemelerde kullanılacak araç-gereçleri temin eder. Deneyin yapılması ve sonuçların yorumlanması öğrenciye bırakılır. Örnek: deney adı: basit sarkaç Deneyin amacı: Bir sarkacın periyoduna ve hızına nelerin etki ettiğini bulmak ve buna bağlı olarak yerçekimi ivmesi, (g) yi bulmak. Araç gereçler: Askı çengeli, değişik boylarda ipler, metal küre, kronometre, metre çubuğu, verniyerli kompas, acı ölçer. İşleniş: Öğretmen öğrencilere basit harmanik harekette periyod bağlantısını sarabilir. Bunun yanında öğretmen öğrencilerden uzunluk ağırlık ve yükseklik değişkenlerinden hangilerinin tek başına veya birlikte sarkan daha hızlı salınmasına neden olabileceğini ve bunun yerçekimi ile nasıl ilişkilendirilebileceğini sarabilir. Basit sarkaçtaki periyot bağıntısını ve deneyin yapılışı öğrenciye bırakır. Öğrenci kendi arkadaşlarıyla işlem yolunu kendilerinin tartışarak bulmaları gerekmektedir. Burada öğretmen sadece anlaşılmayan noktalar üzerinde, öğrencilere yol göstermesi gerekmektedir. Deneyin sonucu ve yorumu tamamen öğrenciye bırakılır. iii) Araştırma esasına dayalı yaklaşım Bu yaklaşım hipotez test etme türü deneyine karşılık gelir. Bu tür deneylerde öğrenci, kendi kurduğu veya herhangi bir kaynaktan çıkardığı bir hipotezle ilgili olarak deneyler planlayıp gerekli araç ve gereçleri temin edip deney düzeneğini kurar, deney yapar, verileri ve gözlemleri kaydeder. Verilerden sonuçlar çıkarır ve yorumlar yapar. Elde ettiği bulgulardan başlangıçtaki hipotezini red eder, kabul eder veya yeni deneyler planlar veya hipotezine edğiştirir. Böylece bilinen bilimsel gerçeklere yeni bilgiler ve yaklaşımlar ekleyebilir. Bruner’in ileri düzeyde öğrenme yaklaşımı bu yaklaşımla uyuşmaktadır (Geniş bilgi, ünite 3 de verilmiştir). Bu yaklaşımın sınırlılıkları ve üstünlükleri şöyle özetlenebilir.

8.6

Üstünlükleri 1 Öğrencilere bir bilim adamında olması gereken temel özellikleri kazandırır. Bilim adamlarına özentiyi sağlar ve bilimin gelişmesine katkıda bulunur. 2 Bilimsel süreç becerilerini etkili geliştirir. Ayrıca teknik becerilerin gelişiminede katkıda bulunur. 3 Öğrencide bireysel öğrenme duygusunu geliştirir. Sınırlılıklar 1 Zihinsel seviyesi düşük ve deneyimsiz öğrencilerle yapılması imkansızdır. 2 Maddi yönden sıkıntılar çıkar. Çünkü çok sayıda araç gereç ve uygun laboratuar koşullarına ihtiyaç vardır. 3 Öğrenciler için uzun zaman alan bir faaliyettir. Dolayısıyla her konu için uygulanması imkansızdır. 4 Öğrenciler bireysel çalıştığı için öğretmen tarafından kontrol edilmeleri güçtür. Etkinlik # Bu etkinlikte, problem, araç-gereç, deney yöntemi ve sonuçlar öğrenciye verilmez. Bütün bunları bizzat kendisi düşünüp planlamalı ve sonuçlandırılmalıdırlar. 8.4 Deney öncesi ve deney sonrası hazırlıklar Bir konunun, kavramın, prensibin ve yasanın öğretilmesinde deneylerden etkili bir şekilde yararlanılabilmesi bazı hazırlıkların yapılmasına bağlıdır. Bunlar deney öncesi hazırlıklar, deneyin yürütülmesi aşamalarında gerektiğinde yol gösterme ve deney sonrası işlemler olarak sıralanabilir. 8.4.1. Deney öncesi hazırlıklar: Öncelikle, öğrencilere deneyin türüne göre (7,3 de tartışıldığı gibi) ve sonuçta ne kazanacakları konuları tartışılarak sonuçlandırılmalıdır. Eğer kapalı uçlu bir deney yapılacaksa bu öğretmen tarafından önceden denenmelidir. Deney doğru sonuç vermiyorsa eksiklikler araştırılmalı ve gerekiyorsa deney değiştirilmelidir. Açık uclu ve hipotez test etme deneylerinde ise öğrenci ihtiyaç duyarsa kendisine yardım edilmelidir. Deneylerle ilgili araç ve gereçler dizey masaları üzerine yerleştirmektir. Eğer okul dışından temin edilmesi gereken bir araç veya gereç varsa bu önceden sağlanmalıdır. Deneyle ilgili öğrencilerin bilmediği yeni kavram ve ilkelerin tanımı ile araç-gereçlerin kullanımı öğrencilere aktarılmalıdır. Yapılacak olan deney ile işlenmekte olan ünite arasındaki ilişki öğrencilere verilmelidir. Eğer deneyin içeriğinde güvenlik açısından dikkat edilmesi gereken hususlar varsa bunlara özen gösterilmek ve öğrenciler uyarılmalıdır.

8.7

8.4.2. Deney süresince yapılması gereken işlemler Deney düzeneği ile ilgili herşeyin tamamlanmasından sonra, öğrencilerin düzeneği doğru kurup, kurmadıkları kontrol edilmelidir. Sistemin çalışır durumda olduğundan tam ve güvenliğin tam sağlandığından emin olunmalıdır. Deney sırasında sözlü olarak vurgu yapılan önemli noktalar, öğretmen tarafından tahtaya veya tepegöz üzerinde yazılmalıdır. Böylece öğrenciler yeri geldikçe (tereddüte düştüklerinde) bunlardan faydalanabilirler. Öğrencilere deney sırasında sorular yönelterek yol gösterilmelidir. Örneğin, ne gözlediniz?, gözlemleriniz neyi ifade etmektedir? Bulduğunuz sonucu bekliyormuydunuz? Niçin? Öğrenciler deney süresince verileri istenilen şekilde veya kendi planlarına göre kaydederler. Böylece veriler analiz edilebilecek yorumlanabilecek duruma hazır hale getirilmiş olur. 8.4.3. Deney sonrası işlemler Deney sonrası öğrenciler verilerini analiz ederek sınıfa tanıtır. Böylece, öğrenciler arasında ortak bir noktaya varılabilir. Eğer farklı gruplar farklı sonuçlar bulmuşlarsa, bunun nedenleri tartışılmalıdır. Deneyden elde edilen sonuçlarla, deneyin amaçları bütünleştirilmeye çalışılır. Bunun yanında öğrenciler yeni öğrendikleri kavram, prensip veya yasayla ilgili fikirleri veya kavramları değişik örnekle veya uygulamalarla geliştirilebilir. Son olarak, deneyle ilgili bir sonuç raporu hazırlanmalı ve bu raporda, ulaşılan genel nokta açık bir ifadeyle her bir öğrenci tarafından kaydedilmelidir.

8.8

8.5. Deney verilerinin kaydedilmesi, işlenmesi ve rapor edilmesi Deney verilerinin kaydedilmesi için öğretmen tarafından deneyin tabiatına uygun veri kaydetme tabloları geliştirilmelidir. Örneğin bir cismin kinetik sürtünme katsayısının belirlenmesi deneyinde, aşağıdaki gibi bir tablo hazırlanabilir. Tablodaki boş yerler öğrenci tarafından denemeler sonucu bulunan değerlerin kaydedilmesi için kullanılır.

Eğim Acısı P°

M (g)

m (g)

Kinetik sürtünme katsayısı Mki

Ortalama

Mk=ΣMki

3

Bunun en önemli avantajı sınırlı olan labaratuar zamanını daha etkili kullanılmasını sağlamasıdır. Bunun dışında öğrencilerin verileri kolay ve düzenli kaydetmelerini sağlamak için deneye uygun çok değişik ve bazende birden farklı türde tablolar deney yapraklarında verilebilir. Toplanan veriler deneyin türüne göre işlenir. Eğer kapalı uçlu bir deney yapılmışsa, ilgili prensip ya da yasanın formülü kullanılarak, tablodaki değerler formüldeki parometrelerin yerine konulur ve sonuçlar hesaplanır. Eğer açık uçlu bir deney ise verilerden bir genelleme yapılmaya çalışılır. Her iki deney türündede gerektiğinde grafik çizilebilir. Bu grafikden yorumlar veya sonuç çıkarmalar yapılabilir. Öğrenciler her deneyden sonra düzgün bir rapor hazırlanmalıdır. Bu raporun hazırlanmasında şekil yönünden esneklik varsa da genellikle aşağıdaki sıra izlenir. Ancak, öğrenci deneyini düzgün ve anlaşılır bir şekilde sunulabiliyorsa, verilen sıraya uyması için zorlamamalıdır. Bazende deneylerin raporu böyle bir sıraya uyulmasına imkan vermeyebilir. Raporun şekli Deneyin Adı: Deneyin Amaca: Araç-gereçler: Deneyin yapılışı: Deneyden elde edilen veriler: Verilerin Analizi: Deneyden Çıkacak Sonuçlar ve Uygulamalar:

8.9

Burada önemli olan öğrencinin çıkardığı sonuçları kendi cümleleriyle ifade etmesidir. Bu raporda formal bir bilimsel seviye aranmamalıdır. Öğrencilerden yukarıda verilen rapor sırasına tam uymalarının istenmesi negatif bir tutuma yöneltebilir. Öğretmenler bu noktaya özel önem vermelidirler. 8.6. Gösteri yöntemi Labaratuarları yetersiz, sınıfları kalabalık okullarda gösteri yöntemi şıkca kullanılmaktadır. Gösteri yöntemi sadece, laboratuar veya deneyle ilgili bir öğretme tekniği değildir. Bu yöntem, öğrencilere bir konunun daha fazla duyu organına hitap edecek şekilde öğretilmesini kapsar. Örneğin model kullanılması, bir aletin kullanılmasının öğrencilere gösterilmesi, film, T.V, video ile bir konunun öğrencilere sunulması gibi etkinliklerde gösteri yönteminin içerisinde yer alır. Ortaöğretimde gösteri yöntemi, öğretmenin önderliğinde yapılan bir etkinliğe öğrencilerin soru-cevap tekniği ile katılmaları şeklinde yaygın olarak kullanılır. Gösteri sırasında, öğrenciler gözlem yapar, veriler kaydeder, öğretmene sorular yöneltebilir ve öğretmenin sorularına cevap vermek durumunda olabilir. Gösteri yöntemi öğretmenin denetiminde bir grup öğrenciye de yaptırılabilir. Gösteri bir deneyde olabilir. Bu durumda, öğretmen deneyi yapar, öğrenciler öğretmeni izlerler. Ancak, burada öğrenci pasif bir izleyici değil, soru-cevap yöntemiyle aktif hale getirilmelidir. Eğer bu yapılmassa gösteri deneyinde istenilen başarı elde edilmeyebilir. Daha genel olarak, bir gösteri deneyinde etkili öğrenme sağlanabilmesi için aşağıdaki tavsiyelere uyulmalıdır. 1 Öğretmen deneyin doğru sonuç verip vermediğini önceden denemelidir. Böylece, deneyin başarısız olma olasılığı minimuma indirilmiş olur. 2 Gösteri masası üzerinde, ilişkisiz araç ve gereçler bulundurulmamalı ve deney herkesin görebileceği bir pozisyonda yapılmalıdır. 3 Gösteri deneyi öncesi, öğrencileri öğrenmeye hazırlamak için öğretmen genellikle önbilgiler vermek ve amacı açık bir şekilde belirtmelidir. 4 Deney süresince soru-cevap yaklaşımıyla öğrencilerin aktif hale getirilmesi sağlanmalıdır. 5 Gösteri deneyinden varılmak istenen sonuç öğrenciye buldurulmaya çalışılmalıdır. 6 Ne öğrendiniz? Sorusu etrafında gösteri deneyi öğrencilerin de katılımıyla özetlenmelidir. Gösteri yönteminin üstünlükleri ve sınırlılıkları aşağıdaki şekilde özetlenebilir. Üstünlükleri: 1 Ekonomik bir yöntemdir malzeme israfını önler. 2 Tehlikeli deneyler emniyetli bir şekilde yapılır. 3 Öğrenciler tartışma sürecine atılırlar 4 Deney sonuçları daha güvenilir olabilir. 5 Öğrenciler bir deneyin profesyonel bir şekilde nasıl yapıldığını gözleme imkanı bulurlar.

8.10

Sınırlılıkları: 1 Bütün öğrenciler deneyden aynı oranda faydalanamazlar. 2 Arka sıradaki öğrencilerin deney izlemesi güçtür. 3 Öğrenciler kendi becerilerini yeterince geliştiremezler. 4 Gösteri deneylerini hazırlamak fazla zaman alıcıdır. 5 Bu yöntemde öğretmen çoğunlukla aktif ve öğrenci pasiftir. 6 Etkili gösteri yapma beceri gerektiren bir iştir. Öğretmen gerekli formasyona sahip değilse sıkıntılar doğabilir.

8.11

Kaynaklar, Akgün, Ş., 1996,. Fen Bilgisi Öğretimi.

Ayas, A. Çepni, S ve Akdeniz, A.R., 1994, Fen Bilimleri Eğitiminde Labaratuarın yeri

ve önemi. I: Tarihi bir bakış. Çağdaş Eğitim Dergisi, S.204 Ayas, A., Akdeniz, A.R. Çepni, S. 1994, Fen Bilimleri Eğitiminde

Labaratuarın yeri ve önemi II: Labaratuarı ve yaklaşımları, Çağdaş Eğitim dergisi, S.205.

Ayas, A. 1995, Fen Bilimlerinde program geliştirme ve uygulama teknikleri üzerine bir çalışma: İki çağdaş yaklaşımın değerlendirilmesi: Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 11. 149-155.

Çepni, S., Akdeniz, A.R ve Ayas, A., 1995, Fen Bilimleri Eğitiminde Labaratuarın Yeri ve

Önemi IV: Ülkemizde Labaratuar uygulamaları ve öneriler. Cağdaş Eğitim Dergisi, S.206.

Çilenti, K., 1991, Kimya Öğretimi Anadolu Üniversitesi Açık Öğretim Fakültesi Yayını.

Collettea and chipiatta, 1989, Teaching Science in the midde and secenday schads.

Merifil Publishing Compary. Tranter. CANADA.

Çorlu, W.A. 1991, Fizik Öğretimi. Anadolu Üniversitesi Açık Öğretim Fakültesi Yayınları.

Okan, K., 1989, Fen Bilgisi Öğretimi.

9.1

ÜNİTE 9

PROBLEM ÇÖZME 9.1 Giriş Bu ünitede problem çözme yönteminin fen öğretiminde kullanılması üzerinde durulmaktadır. Yalnız fen disiplinlerinde değil, diğer disiplinlerde, teknolojide, günlük yaşamda sık sık çok çeşitli problemlerle karşılaşır ve çoğu halde de problemleri çözmede güçlük çekeriz. Problemleri belirlemek, çözüm yollarını aramak, çözümün hangi koşullar altında sağlanabileceğini bilmek, problemi çözüp çözümü karar vermede kullanmak problem çözme yetenekleri denilebilecek bir alanı oluşturur. Problem çözme tüm alanlarda kullanılır. Bu nedenle problem çözme yöntemlerinin öğretilmesi her düzeyde okul programlarının amaçları arasındadır. Hatta, eğitim öğretim sürecinde karşılaşılan problemleri çözmede bu kapsama dahil edilebilir (Çepni ve Akdeniz, 1997). Bu ünitenin birinci kısmında genel olarak problem çözme ele alınmıştır. Ünitenin ikinci kısmında araştırma yöntemlerinden biri olarak problem çözme ele alınmıştır. Ünite problem çözme yeterliklerinin geliştirilmesine değindikten sonra basit araç ve gereçleri kullanarak lise fizik bilgisi ile temel bir problem Güneş evi konusu ayrıntılı olarak incelenmiştir. 9.1.1 Amaçlar Bu ünitedeki öğrenme etkinliklerini başarıyla tamamlayan bir öğretmen adayının aşağıdaki davranışları geliştirmesi beklenir. 1 Problem çözme yaklaşımının fen öğretimindeki yerini kavrar. 2 Problem çözme süreçlerini ve becerilerini kavrar. 3 Problem çözme yeterliklerini geliştirmede kullanılan yöntemleri bilir, bu amaçla öğretme

ve öğrenme etkinlikleri düzenleyip uygular. 4 Bir öğretim yöntemi olarak problem çözmeyi bilir, bu yöntemle fen öğretme ve öğrenme

etkinlikleri düzenler ve uygular. 9.2 Fen öğretiminde problem çözme Problem sözcüğünden ne anlıyoruz? İlk akla gelen sayısal yöntemlerle doğru cevabı bulunacak matematik sorularıdır. Buna fen derslerindeki bağıntıların (formüllerin) uygulandığı sayısal sorular da eklenebilir. Bu ünitede problem kavramı daha geniş anlamda ele alınmıştır. Bilim adamları bir olayla karşılaştıklarında o olayı bilimin ilkeleriyle açıklayamıyorlarsa, önceden kestiremiyorlarsa onlar için o olay bir problemdir. Bugün AIDS hastalağına sebep olan virüs bilinmektedir, ancak hastalığın tedavisi bilinmemektedir. Bugün yer sarsıntılarının neden meydana geldiği bilinmektedir, fakat yer sarsıntılarını insanların tehlikeden kaçabileceği kadar önceden kestirmek mümükün değildir. Elektrik enerjisinin transferinde, enerjinin en az %20 si ısı enerjisi olarak kaybolmaktadır, fakat bu güne kadar yapılan çalışmalarda enerji kaybı olmadan elektrik enerjisinin bir yerden başka bir yere nakli yapılamamıştır. Süper iletkenlerin varlığı bilinmektedir fakat ekonomik bir şekilde nasıl kullanıma sunulacakları bilinmemektedir. Buna benzer fen bilimlerinde iyice doğal varlıkları ve olayları inceler. Fen bilimlerinde iyice bilinmeyen birçok varlık, nedenleri

9.2

ortaya çıkarılmayan birçok olay vardır. Dewey problemi şüphe ve belirsizlik uyandıran herhangi bir şey diye tanımlamıştır. Bilimsel ilkelerimizin, tekniklerimizin, araçlarımızın yetersiz kaldığı her yerde problem vardır. Fen öğretiminde problem çözmeyle ilgilenmemizin iki önemli gerekçesi vardır. Bunlardan birincisi programdaki bir fen, öğretmenin rehberliği altında çözen bir öğrencinin problemin içeriği olan konuyu daha etkili olarak öğreneceği hipotezine dayanır. Bu hipotezi doğru kabul ederek, birçok fen konusunu problem çözme yöntemiyle öğretiriz. Öyleyse, problem çözme bir öğretim yöntemidir. İkinci gerekçe problem çözme yönteminin öğretilebileceği ve öğrendikten sonra yeni durumlara da uygulanabileceği yolundaki inancımızdır. Bu hipotezin doğru olduğunu kabul ederek, okul programlarında yalnızca konu içeriğini öğretmek amacıyla değil, aynı zamanda problem çözme yöntemlerini öğretmek amacıyla da problemlere yer verilmelidir. Okul programlarında bazı konuların problem çözme yöntemiyle öğretilmesindeki amaç, öğrencinin problem çözmedeki zihin becerilerini geliştirmek ve bu yolla onun ileride karşılaştığı problemlerin çözümünü kolaylaştırmaktır. Aşağıda problem çözmede kişinin kullandığı zihin becerileri üzerinde durulmaktadır. 9.3 Problem çözme yeterlilikleri Bazı kişilerin çok basit problemleri çözemedikleri, bazı kişilerin de çok karmaşık görünen bir problemi kolayca çözdükleri görülmüştür. Problem çözme ne gibi yeterlilik gerektirir? Bu soruya cevap arama, psikoloğların yanında eğitimcilerin de önemli çabalarından biri olmuştur. Bir kişi bir problemi kendi gayretleriyle çözdüyse, çözüm için gerekli 1) ön bilgilere, 2) becerilere, 3) zihin yeterliklerine sahip olduğu söylenebilir. Burada öğrenci çözüm yolunu ya önceden bilmektedir ya da problemi çözerken bulmuştur. Bir problemin çözümü için gerekli ön bilgiler problem konusu öğrenilirken kazanılır. Sayısal yöntemleri uygulamak, ölçü yapmak, bir araç kullanmak gibi genel beceriler de okul programlarındaki derslerde öğrenilir. Zihin yetenekleri ise insanın zihinini kullandığı her durumda gelişir. Problem çözme becerileri aşağıdaki gibi sıralanır. Birçok yazar problem çözme yeteneklerinden ve becerilerinden söz eder. Bu yetenekler problem durumuna, problemin yapısına, olası çözüm yollarına bağlı olarak temel zihin yeteneklerinden karmaşık üst düzey yeteneklere kadar değişebilir. Watts (1991), problem çözme becerileri olarak aşağıdaki listeyi (s.40-44) vermektedir. Keşif yetenekleri Problemi ayırt edip tanımlama Problemin belirgin niteliklerini görme Çözüm yolları üretme Çözümü sınama ve doğrulama Sonuç çıkarma Hayal yetenekleri Kendini başka yerde, zamanda ve rolde görebilme Deneyimler sonunda hayalleri yeniden düzenleme

9.3

Gözlem yetenekleri Gözlenen varlıkların ve olayların renk, şekil, büyüklük, dağılım, vb. gibi niteliklerini görme Doğru ve duyarlı gözlem yapma Gözlem verilerini kaydetme, sınıflama, sıralama Gözlemleri yorumlama İnceleme ve düzenleme yetenekleri Bilgi bulma ve toplama Bilgileri sınıflama, sıralama, diğer yöntemlerle işleme Bilgileri yorumlayıp kanıtları değerlendirme Zamanı iyi kullanma Sayısal yetenekler Tahmin etme, kestirme Ölçme Sayısal ilişkileri kavrama Şekilleri ve yapıları kavrama Sayısal işlemleri yapabilme Pratik beceriler El becerileri Araç kullanma becerileri İletişim becerileri Sözlü ifadeyi, yazılı metinleri, grafik ve diğer sembolik materyalleri doğru anlama Yanlış anlaşılmaya yer bırakmadan sözlü, yazılı ve diğer sembolik yollarla düşündüğünü anlatma Sosyal nitelikler Başkalarıyla iletişim kurma Başkalarıyla ortak çalışma Fikirleri çeşitli şekillerde ifade etme Diğer kişilerin görüşlerini dikkate alma Sözel olmayan iletişim biçimlerini tanıma Bu listede eğitimden amaçların davranışların çoğu yer almaktadır. Öyleyse, problem çözme tüm öğretim işlemlerinde uygulanabilecek kadar geneldir. Bu yetenekler sadece problem çözmeye özgü olmayıp diğer yöntemler içinde yer yer geçerlidirler. Problem çözmede kullanılan el ve zihin becerilerinin toplamı bir problem çözme süreci oluşturur. Problem çözme süreçlerinin toplamı da problem çözme yöntemini oluşturur. 9.3.1 Problem çözme yeterliklerinin geliştirilmesi Problem çözmeye özgü beceri ve yetenekler öğrencilere sistemli bir yaklaşımla problemler çözdürülerek kazandırabilir. Fizik öğretiminde problemler fizik konularından seçilir. Problemlerin güçlük dereceleri de öğretimin amacına göre ayarlanır. Problemler, içerikleri ve çözüm yolları bakımından, aşağıdaki dört düzeyde olabilirler.

9.4

Düzey 1 Öğrenci problemi geçmişte görmüş ve çözmüştür. Problem içeriği ve çözüm yolu öğrenci için yeni değildir. Öğrencinin önceden çözdüğü problemi aynı yöntemle tekrar çözmesi sadece problem içeriğini ve çözüm yolunu pekiştirir. Bu düzeydeki bir problemi çözmekle öğrenci yeni bir şey öğrenmiş olmaz. Sınıfta öğretmen veya öğrenci tarafından çözülen herhangi bir problemin, öğrenci tarafından daha sonra, tekrar tekrar çözümlenmesi buna örnek verilebilir. Düzey 2 Problemin içeriği öğrenci için yenidir, fakat problem tipi ve çözüm yolu yeni değildir. Öğrenci problem tipini tanır ve daha önce başarıyla uyguladığı çözüm yolunu bu probleme de uygulayarak doğru çözüme ulaşır. Bu durumda problemin içeriği yeni olmakla birlikte problem tipi yeni olmadığı için öğrenci ancak çözüm yolunu tekrarlayarak pekiştirir; aynı tipten problemlerle karşılaştığında aynı çözüm yolunu uygulama olasılığı artar. Fizik derslerinde öğrenilmiş olan herhangi bir formülün aynı konuda değişik problemlerin çözümünde kullanılması buna örnek verilebilir. Arşimet prensibini kullanarak, suyun kaldırma kuvetiyle ilgili bir örnek çözüp daha sonra yoğunluğu farklı olan sıvılarla ilgili problemler çözmek bu kategoriye girmektedir. Düzey 3 Problem, öğrencinin ilk defa karşılaştığı tipten bir problemdir; ancak öğrencinin daha önce başka bir probleme uyguladığı bir yöntemle çözülebilecek niteliktedir. Öğrenci önceden bildiği bir çözüm yolunun yeni probleme de uygulanabileceğini görür, çözümü uygular ve başarılı sonuca varır. Bu durumda öğrenci çözüm yolunun başka problemlerede uygulanabileceğini öğrenmiş olur. Öğrencinin daha önce fizik laboratuvarlarında bilgi, beceri ve teknikleri yeni karşılaştığı kazandığı bir durumda kullanıp; o problemi çözmesi yatay düzlemde cizmin sürtünme katsayısını grafik yöntemiyle bulan bir öğrenci, aynı yöntemi kullanarak eğik düzlemdeki sürtünme katsayısınıda bulabilir. Düzey 4 Öğrenci için problem yenidir ve öğrencinin henüz bilmediği bir çözüm yolu gerektirir. Öğrenci kendi gayretleriyle veya öğretmenin vereceği ipuçlarıyla doğru çözüm yolunu bulur, probleme uygular ve doğru sonuca ulaşır. Bu durumda öğrenci hem yeni tip problemi hem de onun çözüm yolunu öğrenmiştir. Tübitak’ın proji yarışmaları buna örnek olarak verilebilir. Problem olarak, mıknatızların manyetik alanlarından faydalanarak bir sisteme enerji vermeden, enerji elde edilebilirmi şeklindeki bir probleme bu uygun bir örnektir. Yukarıdaki analizden anlaşılacağı gibi ilk iki düzeydeki problemler ancak içeriği ve çözüm yolunu pekiştirmekte, öğrenciye yeni bir problem tipi veya çözüm yolu öğretmemektedir. Ne yazık ki fizik kitaplarından çoğunlukla bu tip problemler ünite “alıştırma” sonlarında alıştırma olarak verilir. Üçüncü düzeydeki problemler okul programlarımızda az da olsa yer almakla birlikte, dördüncü düzeydeki problemler pek az görülür. Öğrenciye yaygın kullanılabilen çözüm yolları öğretmek her programda amaç olmalıdır; onun için üçüncü düzeydeki problemler seçilmelidir. Ayrıca bu amaçla yetinilmemeli, öğrencinin kendi gayretiyle yeni çözüm yollarını bulacağı tipten problemler de programlarda yer almalıdır. Aşağıda, problem çözme yeterliklerinin geliştirilmesi için bazı öneriler aşağıda sıralamışlardır.

9.5

1 Öğrencinin ilgisini çeken, doğal ve fiziksel olayları içeren ve diğer derslerle ilişkilendirilebilen problemleri seçin.

2 Öğrencilerin problemi anlamalarını, sınırlarını belirlemelerini sağlayın. 3 Problemin çözümü için gerekli ön bilgi, beceri ve yetenekleri belirleyin. Öğrenci bunlarda

yetersizse ön hazırlık yapın. 4 Öğrencilerden çözüm önerileri alın. Öğrenciler çözüm önerisi üretemiyorlarsa problemi

alt problemlere bölün, gerekirse ipuçları verin. 5 Problemi çözdürün ve çözümün doğru olup olmadığını çözümde kullanılandan farklı bir

yöntemle sınayın. 6 Problemin daha kolay, daha kısa, daha farklı çözüm yolu olup olmadığını tartışın. 7 Çözüm yolunun diğer problemlere uygulanabilirliğini ve genellenebilirliğini tartışın. 9.4 Öğretim yöntemi olarak problem çözme Problem çözme yoluyla öğrenme Dewey’in etkisiyle eğitime girmiştir ve epistoemolojik temeli itibariyle onun ‘problem çözme yoluyla düşünme’ dediği altı basamaklı bir yönteme dayanır (Dewey, 1933). Dewey’in Amerikan eğitiminde çok etkili olduğu 1930’lu ve 1940’lı yıllarda okul programlarına öğrenciyi kendi etkinlikleriyle bulmaya, düşünmeye ve öğrenmeye götüren yöntemler girmiştir. Ayrıca 1960’lı yıllarda geliştirilmelerine hız verilen fen programları da yine geniş ölçüde öğrenciyi kendi etkinlikleriyle öğrenmeye götürür. Bu programlarda esas itibariyle Dewey’in problem çözme basamakları veya onun küçük değişikliklerle uyarlanmış şekilleri öğretim yöntemi olarak önerilmiştir. Dewey’in önerdiği yöntem, kısaltılmış haliyle şöyle özetlenebilir (Turgut, 1991). 1 Problem durumu kişiyi rahatsız eden bir şüphe veya belirsizlikten doğar. 2 Kişi basitleştirme, idealleştirme, sınırlama gibi süreçlerle problemi tanımlar. 3 Kişi belirlediği probleme olası çözüm yolları arar; en olası özümü seçer ve çözümü hipotezleştirir. 4 Kişi en olası çözüm yolunu dener. 5 Deneme doğru çözüme götürürse, hipotez doğrulandığı için bir genelleme olarak kişinin bilgi hazinesine eklenir. Çözüm yolu doğru çözüme götürdüğü için kişinin problem çözme yeterliklerine eklenir. 6 Deneme doğru çözüme götürmezse problem durumu devam eder. Uyumlu bir kişi geriye dönerek problemi, olası çözüm yollarını, deneme yöntemini gözden geçirir ve seçtiği diğer bir hipotezi tekrar deneme. 9.4.1 Problem çözme yönteminin öğretimde uygulanması Problem çözme modelinin bir öğretim yöntemi olarak yukarıdaki beş veya altı basamakta ve o sırayla uygulanması gerekir. Her basamakta öğretmenin dikkate alması gereken noktalar aşağıda özetlenmiştir. 1 Problem durumu Bu yöntemin bir öğretim metodu olarak uygulanmasında öğretmenin problemi seçme özgürlüğü yoktur. Çünkü problemi öğretilecek konu belirler. Öte yandan öğrencilerin de problemi seçme özgürlüğü yoktur. Bu yöntemle incelenecek konuyu öğrencilerin incelenmeye

9.6

değer bir problem olarak algılamalarını sağlamak öğretmene düşer. Problem durumunu öğrenciye mal etmek için aşağıdaki tekniklerden yararlanılır. • Öğrencinin beklentisine ters düşen bir gözlem veya deney yapmasını sağlamak. • Öğrencinin yanlış inançlarına ters sonuç veren bir deney yaptırmak. • Öğrencinin ulaşacağı bir amaca ulaşmasını engelleyen bir durum yaratmak. Problem çözme yöntemini kullanan programlarda bu tür deneylerin örnekleri bulunur. Örnek: Yüzme konusunu bu yöntemle işleyecekseniz birbirninin aynı iki şişe mantarından birinin içine bir iki çivi gizleyin. Öğrencilere ‘bu mantarları suya atsak ne olur?’ sorusunu sorunuz. Beklenen cevap her iki mantarın suda yüzeceği mealindedir. Mantarları suya atarak birinin yüzüp diğerinin battığını öğrencilere gösterin. Mantarlardan biri yüzdüğü halde diğerinin niçin battığını, mantarı inceletmeden tartıştırın. (Bu tartışmada doğru cevaba gidilmese bile yüzme konusuna bir problemle girilmiş olur). 2 Problemi belirleme Öğrenciler problemi kavrasalar bile kesin dille söyleyemezler. Öğretmen önce problemi basitleştirmeye, incelenecek olayı incelenmeyecek olaylardan ayırt etmeye yardım eder. Daha sonra problem basamaklara veya alt problemlere bölünür. Bu çalışmanın sonucunda öğrenciler problemi kesin çizgileriyle belirleyip açık bir dille yazar. 3 Hipotez kurma Belirlenmiş probleme olası çözüm yolları aranır. Öğrencilerin düşüncelerini özgürce ifade etmeleri, doğruluğundan emin olmasalar bile bazı çözüm yolları üretmeleri teşvik edilir. Önerilen çözüm yolları toplanır, herbir öneri üzerinde tartışma açılır; olası çözüm yollarından biri denenmek üzere seçilir. Fizik derslerinde incelenecek konularda olası çözüm yolları bazan bir gözlem veya deney yapılıp veri toplanmasını gerektirir. Bu nedenle olası çözüm yolu bir deney önerisi haline gelir. Hipotez deneyden beklenen sonuçtur. 4 Çözüm yolunu deneme Problem deneysel yöntemle çözülecekse, deney ve ölçümler yapılır. Deneyin beklenen sonucu vermesi halinde sonuç bir genelleme olarak öğrenciye kendi ifadesiyle yazdırılır. Gerekirse deneysel yöntem de basamaklarıyla yazdırılır. Problemin çözümü düzenlenmiş bir deneyle değil de gözlem ve veri toplama yoluyla yapılacaksa veriler yorumlanır, sonuca varılır ve sonuç yine öğrenciye kendi ifadesiyle yazdırılır. 5 Geriye dönme Hipoteze uygun bir sonuç yapılan deneyler alınamasa öğrenciler durumu tartışarak değerlendiremezler. Çoğu halde problemde önemli bir kusur bulunmaz. Onun için geri dönerek olası çözümleri gözden geçirmek, hatalı yapıldığından şüphelenilen basamaktan başlayarak işlemleri tekrar etmek gerekebilir. Başarısızlığa uğrayan çözümlerde gayretlerin boşa gitmediği, başarısız bir denemeden de bazı şeyler öğrenilebileceği öğrencilerle tartışılmalıdır. 9.5. Problem çözme yöntemi ile ilgili örnek bir etkinlik Bu etkinlikte, basit araç ve gereç kullanarak okul fiziğinin problem çözme durumunda nasıl kullanılacağı konusu irdelenmektedir. Okul fiziğinde pratik problem çözme konusunda eğitim

9.7

programı malzemesinin planlanması, tasarımlanması ve yapılması için bir model olarak sunulmaktadır. Örnekler, konumun (Kuzey veya Güney), tasarımın (Düz çatı/eğik çatı) ve inşaatın nasıl etkili olduğunu göstermek için verilmiştir. Amaç: Basit araç ve gereçleri kullanarak lise fizik bilgisi ile temel bir problemi çözmek. Burada temel problem olarak ‘güneş evi’ alınmıştır. Hedef davranışlar 1 Lise fizik bilgisinin temel bir problemin çözümünde nasıl kullanabileceğini kavramak 2 Küçük gruplar halinde çalışmanın önemini anlamak 3 Basit araç ve gereç kullanarak okul fiziği ile ilgili problem çözmek. Etkinlik 1 güneş evi Amaç: Pasif güneş enerjisi kullanacak evin tasarımı, konumu ve inşaatını etkileyebilen faktörleri belirlemek. İşlem yolu: Küçük gruplar halinde çalışarak, pasif güneş enerjisi kullanacak evin TASARIMI, KONUMU ve İNŞAATINI etkileyebilen etmenleri tartışın ve yazın. Pasif güneş evi, sadece ev için gereken ısıyı toplayan, depolayan ve dağıtan mimari ve yapısal ögeleri kullanmak için tasarımlanır. Aktif güneş evi istenmeyen ısıyı gereken evlere verebilen ek araçları (örn. klima) içerir. Bir evin aşağıdaki üç maddeyi gerektirdiğini varsayın: 1 Yazın minimum ısı kazanımı 2 Kışın maksimum ısı kazanımı 3 Kışın minimum ısı kaybı Tanımladığınız etmenlerden birisi için bir veya birden fazla termometre kullanarak ölçümler almanızı mümkün kılacak en basit araç gereç bulun veya yapın. Bu incelemeyi anlamlı sonuçlar elde edip edemiyeceğinizi denemek için yürütün. İncelemenizi tamamladığınızda grup olarak tartışın ve sonuçlarınızı yazın. 1 Öğrencilere sorulacak anahtar sorular, Örn. ............................................. sa ne olur? En iyi tasarım hangisi, bu mu yoksa Evin niçin ........................................... gereksinimi vardır? 2 Benzer bir inceleme yapmak için aday öğretmenlerin gereksinim duyacağı malzemeler -

neler olabilir? Tartışın. 3 İncelemeyi yapabilmeleri için öğrencilere vereceğiniz (veya tahtaya yazacağınız)

bilgilerin doğru sırada olmasına özen gösterin. 4 Öğrencilerin yapmasını istediğiniz temel tahmin veya hipotezler,

9.8

5 Sonuçlar nasıl kaydedilecek. 6 Sonuçlar nasıl kullanılabilir: soracağınız anahtar soruları yazın. 7 Başka hangi incelemeler bunu izleyebilir. Güneş Evi incelemesi ile ilgili bilgi sayfası bu etkinliğin sonunda verilmektedir. Bunları sadece etkinliği yerine getirdikten sonra irdeleyiniz. Etkinlik 2 evlerde güneş enerjisi Amaç: Evlerde güneş enerjisi ile ilgili soruları cevaplamak. İşlem yolu: Denemeniz için aşağıda bir kaç soru verilmiştir. Bunları ya kendi başınıza deneyebilirsiniz ya da sınıfınızdaki diğer öğrencilerden bir veya ikisiyle çalışabilirsiniz. Böylece çözümleri birbirinizle “tartışabilir” ve birbirinizden birşeyler öğrenebilirsiniz. Sorular 1 Elektrik akımı, iki uç arasında potansiyel farkı olduğunda var olan elektrik yükü akışıdır. Aynı şekilde termal iletim, iki uç arasında sıcaklık farkı olduğunda var olan enerji akışıdır. Bundan dolayı elektriksel denklemlerle termal denklemler arasında benzerlik vardır. Aşağıdaki tabloyu tamamlayabilir misiniz? Elektrik akımı Termal iletim Potansiyel fark V volt Sıcaklık farkı t akım = akış hızı? akış hızı? İlişki: V= ? ∆t = ?

Direnç R = slA

Temel direnç R’ = ?

s= dirençlilik olduğunda (k’ = termal iletkenlik olduğunda,

veya R = ? 1A

k yi içeren bir denklem yazın)

k= iletkenlik olduğunda

2 Elektiriksel dirençler R1 ve R2 paralel olduğunda 1A

=? ortaya çıkar. Burada R= toplam

dirençtir. Termal direnç R ve R2 için benzer bir denklem yazın ve bir duvar ve pencere içeren bir evdeki güç kaybını hesaplarken bunun ne demek olduğunu açıklayın. Şimdi 3. soruyu deneyin. 3 Bir tuğla duvarın ölçüleri 4x3 metredir ve 1x1.5 metrelik bir penceresi vardır. Tuğlanın kalınlığı 0.1 m. ve camın kalınlığı 4 mm dir. Bu veriler ışığında aşağıdakileri bulunuz?

9.9

a Camın termal direnci (k cam = Wm-1 K-1) b Tuğlanın termal direnci (k tuğla = 0.6 Wm-1 K-1) Dışarıdaki sıcaklık 0°C, içerideki sıcaklık 20°C ise aşağıdakileri bulunuz? c Tuğladan olan güç kaybı d Pencereden olan güç kaybı e Toplam güç kaybı. 4 Bir yalıtım tabakası tuğla duvara yerleştirirse bu paralel olan dirençlere mi yok seri olan

dirençlere mi eşittir? 5 Üçüncü sorudaki tuğla duvar termal iletkenliği 0.05 Wm-1 K-1 olan 10 mm lik faybır tahat ile yalıtılmışsa aşağıdakileri bulun; a Tahtanın termal direnci. b Tuğla ve faybır tahtadan olan güç kaybı. 6 Üçüncü sorudaki güç kaybı sonuçlarına tekrar bakın. Bu değerin çok yüksek, çok düşük veya doğru olduğu kanısında mısınız? 3.sorudaki varsayımları kullanarak şekil 9.1’i tamamlayın. Uygulamada bu şekil doğru mudur? Bunu ortaya çıkarmak için öğrencilerle hangi basit deneyleri kullanabilirsiniz? Basit deneylerin sonucunu gösteren sıcaklığa karşı uzaklığın grafiğin taslağın çizin. Basit fizik madelinde hangi değişiklikleri önerebilirsiniz? 7 Yüzey direnç katsayılarının (bir metre karenin yüzey termal direnci) tipik değerleri

şöyledir: iç yüzeyler: 0.13 m2 K-1 dış yüzyler: 0.06 m2 K-1 Toplam ısı düşüşünün 20 C olduğu bir durumda ve 6mm kalınlıkta 1 m2 pencere yoluyla oluşan güç kaybını hesaplamak için bu verileri ve camın termal iletimi için 1 Wm-1 K-1

9.10

değerini kullanın. Bu değeri iç ve dış hava yüzeyi termal dirençlerin etkisi hesaba katılmadan bulunan pencereden olan güç kaybıyla karşılaştırın. Her iki değerle ilgili yorumlar yapın. 8 Yedinci sorudaki herhangi bir ilgili veriyi kullanarak her bir termal dirençten olan sıcaklık farkını hesaplamak için seri halindeki elektrik dirençlerinin bağlanması kuralını kullanın. 9 Çift camlı pencerede ilave bir termal direnç vardır - iki cam arasında tutulan hava- Aralık 20 mm olduğu zaman bu direncin tipik değeri 2.1 x10-1 m2 KW-1 dir. Aşağıdakileri bulmak için 7.sorudak verileri ve 8.sorudaki fikirleri kullanın. a Pencereden olan güç kaybı b Sistemdeki termal dirençler boyunca oluşan sıcaklık farklılıkları. Sonra bu sonuçları göstermek için uzaklığa karşı sıcaklık grafiğinin taslağını çizin. Güç kaybını 7.sorudaki sonuçlarla karşılaştırın ve bulduğunuz değer üzerinde yorum yapın. Bilgi Sayfası Güneş Evi İncelemeleri İnceleme: 1 Güneş enerjisi ile evin ısınmasında etmenlerden birisi, evin KONUMU olduğundan anahtar soru şöyledir: Soru: Güneş enerjisinden en yüksek düzeyde yararlanmak için ev hangi yöne doğru bakmalıdır?

9.11

Sonra öğrencilere “Bunu bulmak için kutuyu, termometreyi ve pusulayı nasıl kullanabiliriz?” Sorusunu sorun. Bu sorudan sonra öğretmen öğrencilerle, incelemenin tasarlanması ve planlanmasını yapabilir. Araç-gereçler: 60x30x30 cm boyutlarında 2 karton kutu, yapışkan bant, cam veya saydam selofen, 2 termometre, pusula İşlem yolu:

1 Kutuların ikisini de beyaza boyayın. 2 Her kutunun bir tarafından 25x25 cm boyutlarında kare şeklinde bir

pencere açınız. Şekil 9.2’ye bakın. 3 Kutuların pencere açtığınız taarfına karşı gelen taraftan delik açın ve

termometrenin haznesini buradan içeriye sokun. Termometreyi sıkıca tutturmak için bant kullanın. Termometrenin kolayca okunabilecek şekilde olmasına dikkat edin.

4 Kutuların üst kısmını bantla kapatın. 5 Pencere açmak için kestiğiniz yere cam veya selofan yerleştirin.

Şekil 9.2

6 Pusulayı kullanarak kutuların birini penceresi kuzeye, diğerini güneye bakacak şekilde yerleştirin. Her iki kutunun da güneş altında olmasına dikkat edin.

Burada öğrenciler için esas tahmin veya hipotez yönle ilgilidir. Öğrencilere ‘Her iki evde, daha çok ısı kazandıran yön ile ilgili nedenlerinizi yazınız’ deyiniz. Sonuçları kaydetmek için tipik öneriler şöyledir:

7 Her beş dakikada bir kutudaki sıcaklığı okuyun ve sonuçları bir tabloya kaydedin.

9.12

8 Sıcaklıkları sabit bir sıcaklığa erişinceye kadar okumaya ve kaydetmeye devam edin (Çok sıcak bir günse okumaları her beş dakika yerine her iki dakikada bir yapınız).

Sonra öğrencilerden sonuçları iki şekilde tablo ve grafik şeklinde kaydetmelerini isteyin. Sonuçlarla ilgili temel sorular şöyle olabilir: ‘Kuzeye bakan kutudaki ısının en yükseğe erişmesi ne kadar zaman aldı?’ ‘Güneye bakan kutudaki ısının en yükseğe erişmesi ne kadar zaman aldı?’ ‘Ilık kış güneşinden yararlanması için, evin penceresi ne yöne doğru bakmalıdır?’ ‘Yazın güneşin ısıtma etkisini en aza nasıl indirirsiniz?’ Ek bilgiler Kış güneşinden en yüksek düzeyde yararlanmak için güneye bakan duvarda maksimum pencere alanının olması gerekir. Fakat yazın öğle güneşinin ısısını almamak istersiniz. Bu durumda çatının tasarımı bir etmendir. Şekil 9.3’e bakın.

9.13

Beyaz perdeler yazın ısının yansımasına yardımcı olabilir. Evin rengi bir etmendir bunun için inceleme iki siyap kutuyla tekrarlanabilir. Ek incelemeler bunu izleyebilir-veya farklı öğrenci grupları farklı yönler üzerinde çalışabilir. Özet kılavuz aşağıdadır. İnceleme 2 Soru: Çatının şekli evin içindeki sıcaklığı etkiler mi? İnceleme 3 Soru: Isı kaybını veya binanın içiyle çevresi arasında biriken ısıyı nasıl azaltabiliriz? Araç-gereçler: İnceleme 1 deki gibi termometre hala içerde olan iki ev (ikisinin de tepeleri düz) 4 termometre (her ev için 2 tane) Bant Yalıtım malzemeleri (oluklu mukavva, styrofoam veya kağıt)

9.14

Şekil 9.5

Ek bilgiler Yalıtım iki türlü çalışır. Evin içinde serin hava tutulmuşsa yalıtın ısıyı dışarıda tutabilir (Şema 1). Kışın ısı kaynaklarından sağlanan ısı yalıtımla içeride tutulabilir (Şema 2). Şemadaki oklar yansıyan ısıyı göstermektedir.

Şekil 9.6 Şekil 9.7 Bu yolla ev sahipleri kışın ısınmak için yazın serinlemek için enerji kullanımlarını azaltabilirler. Etkiyi artırmak için tavandaki yalıtım kadar duvarlar arasındaki yalıtımdanda yararlanılabilir. Toprağın içinde veya kısmen toprakla örtülü evler inşa ederek ısıtma ve soğutma maliyetleri %80 azaltılabilir.

9.15

9.5 Etkinlikler a Aşağıdakileri üç dörtlü gruplarda tartışın ve sonuçlarını rapor haline getirin. a Fen bilimlerine özgü problem tipleri var mıdır? Örnekler bulun. b Fen bilimlerindeki problemlere özgü çözüm yolları var mıdır? Örnek problemler bulup çözün. c Problem çözmede ipuçları ne iş görür? Öğretimde yararlanılacak bir ipucu hangi özelliklerde olmalıdır? d Problem çözme öğrencinin zihin yeteneklerini nasıl geliştirir? e Problem çözme bu ünitedeki önerilere uygun olarak öğretilirse, fizik öğretiminde ne yararlar sağlar? f Bir öğretmen öğrencilere yazılı çözüm gerektiren problemler vermiş; ayrıca problemi çözerken akıllarından neler geçtiğini basamak basamak yazmalarını istemiştir. Sonra her öğrencinin çözümünü ve zihinden geçen düşünme sürecini kendisiyle tartışmıştır. Bu yöntem ne yarar sağlar? 1 Fizik müfredatından bir konu secerek hangi düzeyde problemler içerdiğini grup arkadaşlarınızla tartışın. 2 8.3.1’de verilen her bir düzeye uygun birer problem önerin. Bu önerilerinizi grup arkadaşlarınızla tartışın. Sonuçları rapor halinde öğretim elemanına sunun. Kaynaklar Dewey, John (1910, 1933). How We Think. Boston : D.C. Heath. Turgut, M.F. (1991). Fizik Öğretiminde Çağdaş Metotlar. Sempozyum - 90. Türk

Fizik Vakfı 1990 Sempozyumu Tebliğleri. Ankara.: Türk Gizik Vakfı. S. 1-7.

Watts, M. (1991). The Science of Problem Solving, A Practical Guide for Science

Teachers. London: Cassell Educ.Ltd. Çepni, S. ve Akdeniz, A.R.C (1991). Fizik öğretmenlerinin yetiştirilmesinde yeni bir

yaklaşım. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi. S.12. (baskıda).

9.16

Ekler: Evlerde Güneş Enerjisi Etkinlik 2 deki soruların cevapları Soru 1 Sıcaklık farkı için t ve enerji akış hızı w watt için, ∆t=wR’ (V=i R ile karşılaştırın) burada R’ = termal direnç (KW-1) dir.

ve R= 1k '

= 1A

dır (R’= 1k '

= 1A

ile karşılaştırın)

Burada k = termal iletkenlik (Wm-1 K-1) ve 1 uzunluk ve A alan ve k=elektriksel iletkenliktir. Soru 2

Elektriksel dirençler için 1R

= 1

1R+ 1

2R (R=toplam direnç)

Termal dirençler için 1R'

= 1

1R'+ 1

2R' (R’=toplam termel direnç)

ve sabit ∆t, Wα 1R'

veya

Toplam güç kaybı=pencereden güç kaybı+tuğladan güç kaybı

9.17

Soru 3

a R = 1k '

= 1A

= 4 1015

3x −

.= 2.7x10-3 KW-1

(Aday öğretmenlerin yaptıkları hatalar genellikle birimlerin kullanımıyla ilgilidir. (mm→ m)). b Tuğla duvarın alanı=(4x3) - 1.5 = 10.5 m2 (Aday öğretmenlerin hataları alanla ilgildir). Öyleyse R = 16x10-3 KW-1 dir.

c Güç kaybı= w = ∆tR'

= 20158 10 3. x − = 1.3 KW

d Aynı şekilde pencere için: güç kaybı = 7.5 KW e 8.8 KW

Aday öğretmenleri 1R'

= 1R b'

+ 1R s'

(b=tuğla,g = cam) kullanarak

toplam termal direnç Rt bulmaları için teşvik edin.

Rt = 2.28x10-3 KW-1 dır, ve toplam güç kaybı daha önce olduğu gibi = ∆tR t'

= 8.8KW dır.

Soru 4 ve 5 Bir duvarın yalıtımı dizideki dirençlere eşittir.

Tahta için: R’= 10 5

1010 5

2

. .

−

= 19x10-3 KW-1

Tuğla için: R’ = 15.8x10-3 KW-1 Toplam R’= 34.8x10-3 KW-1

Bu nedenle w = ∆tR t'

= 20348.

103 = 575W dir.

9.18

Soru 6 Bu basit modeli kullandığımızda güç kaybı çok fazladır. Soru 3 e bakın: ilk grafik şöyledir. Öğrencilerle yapılan basit deneyler yukarıdaki grafiği doğrulamamaktadır. Örneğin, ellerinizi yüzünüzü ya da burnunuzu kullanarak pencereye ne kadar çok yaklaşırsanız o derece soğuk hissedersiniz ve uzaklığa karşı termometre okumaları bunu doğrular. Daha iyi grafik şöyledir: Her cam yüzeyine yakın sıcaklığın düştüğü bir hava tabakası vardır. Bu hava tabakası evin içinden dışına doğru olan enerji akımına karşı bir direnç oluşturur. Toplam termal direnç: iç yüzey tabakası direnci, camın termal direnci ve dış yüzey tabakası direncinin toplamıdır. Soru 7

Camın termal direnci R1 = 1k A'

= 6 0 101 1

3. xx

−

= 6.0x10-3 KW

1m2 için toplam termal direnç = iç hava yüzeyi direnci + cam direnci + dış direnç = 3.13+0.006+0.06=0.196 KW-1

Güç kaybı/m2 = ∆tR toplam'

= 20196

= 102 W.

9.19

Yüzey dirençleri göz önüne alınmazsı şunu elde ederiz:

Camdan güç kaybı= ∆tR cam'

= 20106

3. = 3.33KW

Bulunan bu değer gerceğinden 30 kez büyüktür. Bu da basit modelin verdiği değerlerin beklenenden çok yüksek olduğunu gösterir. Soru 8 R1 R2 R3 Seri haldeki elektriksel dirençler için ←V1→ ←V2→ ←V3→

=VR

1

1

= VR

2

2

=VR

3

3

= ( )

' ' 'V V VR R R

1 2 3

1 2 3

+ ++ +

Aynı şekilde termal dirençler için:

W= ∆TR toplam'

= ∆TR

1

1'=∆TR

2

2'=∆TR

3

3'

Böylece 200196.

=∆T1

013. vb.

Bize şunları verir: ∆T1= 6.1C° = iç hava tabakasında sıcaklık düşmesi ∆T2= 13.31C° = cam hava tabakasında sıcaklık düşmesi ∆T3= 0.61C° = dış hava tabakasında sıcaklık düşmesi Soru 9 Her metre kare için toplam termal direnç bu termal dirençlerin toplamıdır: iç hava yüzeyi + cam + tutulan hava + cam + dış hava yüzeyi Bu da şöyledir: 0.13 +.006 + 06 +.21 = .412 KW-1

Toplam güç kaybı = ∆TR toplam'

= 20412

= 48.5 W/m2

Tek pencere camı için değer 102 W/m2 idi ve %50 güç kaybı kabul edilebilir bir “gerçek” değildir.

9.20

Sıcaklık düşmesi değerleri (soru 8 deki aynı yaklaşımı kullanarak) şöyledir. Sıcaklık düşüşü Termal direnç 6.3 iç yüzey hava tabakası 0.3 ilk pencere camı 10.2 yüzümüzle cam arasındaki boşluk 0.3 ikinci cam 2.9 dış hava tabakası Grafik şöyledir:

10.1

ÜNİTE 10 EĞİTİM TEKNOLOJİSİNİN FİZİK ÖĞRETİMİNDE

KULLANIMI 10.1 Giriş Eğitim teknolojisinin çok değişik tanımları yapılmaktadır. Bu tanımlardan en kapsamlı olanı, bireyin bildiği bir şeyi başkasına aktarmada (öğretmede) kullandığı sözlü, yazılı, görsel işitsel gibi her türlü araç-gereç ve yöntemi kapsamı içerisine alan tanımdır (Çilenti, 1989). Bu tanımın biraz daha özele indirgenmesinden şöyle bir tanımlama yapılabilir. Bireyde istendik davranışları meydana getirmek ve programın belirlediği özel amaçlara ulaşma sürecinde kullanılabilecek araç, gereç ve tekniklerin tümüdür (Çorlu ve diğer, 1991). Günümüzde teknolojideki hızlı gelişmeler, eğitim-öğretim sürecinde kullanılabilecek araç ve gereçlere her gün yenilerinin eklenmesine neden olmaktadır. Bu yeni araç ve gereçler öğrenme süreçlerine olumlu etkiler yapmaktadır. Bu araç-gereçlerle çok sayıda işlem, daha kısa sürede ve daha doğru olarak yapılabilmektedir. Ayrıca bu yeni teknolojiler, öğrencilerin ilgisini çekmekte, öğrenmelerini kolaylaştırmakta ve motivasyonlarını arttırmaktadır. Bu tür teknoloji ile araç gereçlerin gelişmesi öğretimi karatahta, tebeşir kıskacından kurtarıp, daha ilgi çekici bir hale getirmektedir. Bunun yanında öğrencilere alternatif öğrenim yaklaşımları sunabilmektedir. Elinizdeki bu kitabın değişik kısımlarında, eğitim öğretimde kullanılabilecek yöntem ve tekniklerden bahsedildiği için burada sadece bazı teknolojik araç-gereçlerin fizik öğretiminde kullanılmasından söz edilecektir. 10.1.1 Amaçlar Öğretmen adayları • Tepegözün fizik öğretiminde nasıl kullanabileceğini kavrar. • Bilgisayarın fizik öğretiminde hangi şekillerde kullanabileceğini kavrar. • TV-Video filmleri ve slaytlardan fizik öğretiminde yararlanmayollarını kavrar. 10.3 Tepegözün eğitim-öğretimde kullanımı Tepegöz genel olarak hareketli bir yazı tahtası gibi asetat kağıtı veya diğer transparanlar yardımıyla bir olaylar dizisini (örneğin bir deney aletinin monte edilmesini) öğrencilere ve izleyenlere göstermek için kullanılan bir alettir. Okulda araç-gereç ve lab. imkanları sınırılı ise bazı kavramları görsel hale getirmek için kullanılabilir. Öğretmenlerin büyük öğrenci gruplarına yaptıkları gösterilerde, özellikle kullanılmalıdır. Çünkü öğretmen masası üzerinde yapılacak bir gösteri deneyini arka sıralardaki öğrenciler kolay göremezler. Fakat, öğrencinin pratik çalışmasının (laboratuar çalışmasının) yerini tepegöz ile yapılan gösteriler asla alamaz. Tepegözün eğitim-öğretimde kullanımını bütün diğer yöntem ve tekniklerin olduğu gibi bazı avantaj ve dezavantajları vardır.

10.2

1 Tepegöz kullanımı kolay ve sınırlı imkanlara sahip okullarda bir çok konuyu veya kavramı kolaylıkla görsel hale getirmede kullanılabilir. 2 Karmaşık şekilleri tahtaya anlaşılır bir şekilde çizmek bir öğretmenin ders işleme zamanının büyük bir kısmını alabilir. Şekillerin asetat üzerine önceden çekilmesiyle hem zaman kazanılır ve hem de şekiller daha anlaşılır olur. 3 Küçük olan bazı şekiller tepegözle büyütülebilir. Böylece şeklin ayrıntılarının öğrenci tarafından algılanması kolaylaştırılır. 4 Hazırlanan asetat kağıtları dersin herhangi bir aşamasında ihtiyaç duyulduğunda yeniden gösterilebilir. Ayrıca hazırlanan bu materyaller aynı konunun daha sonraki zamanlarda kullanılması amacıyla saklanabilir. 5 Tepegöz üzerine yerleştirilen bazı araç-gereçler kullanılarak simülasyonlar yapılabilir. Dezavantajlar 1 Öğretmeni pasif duruma düşürebilir. Çünkü hazırlanan bir materyal yıllarca değiştirilmeden kullanılabilir. 2 Öğretmen basılı olarak değişmesi gereken dersle ilgili herhangi bir materyali dağıtmayıp tepegözde gösterirse öğrenciler tepegöz üzerindeki bilgileri not ederken, öğretmenin vermek istediği esas konuyu kaçırabilirler. Bunun yanında tepegöz kullanırken aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir; a Tepegözle bir bilgiyi sunarken çoğunlukla izleyenlere arasırada perdeye bakılmalıdır. b Sunuşa başlamadan önce, öğretmen öğrencilerin dikkatini çekici bazı sorular sormalıdır. Örneğin, ................... zaman ne olur? ................ sa ne olur? gibi. Böylece öğrenciler öğrenmeye hazır hale gelmiş olur. c Tepegözde yapılan gösterilerde öğrencilerin yardım etmeleri sağlanabilir. Böylece öğrencilerde katkı da bulunma hissi ve dolayısıyla öğrenme için motivasyon artmış olur. 10.3.1 Tepegöz ile uygulamalar Etkinlik 1: Katılar, sıvılar ve gazların simülasyonu. Amaç: Katılar, sıvılar ve gazların yapılarını tepegöz üzerinde simülasyonla öğrencilere kavratmak. Araç-gereç: Aynı büyüklükte misket, bilya veya toplar karton veya ağaçtan yapılmış tabanı olmayan bir kutu. İşlem yolu: Tabanı olmayan kutuyu tepegöz üzerine koyun. Kutunun içerisine misketler veya topları bir tabak oluşturacak şekilde koyun. Bu durumu gözleyin. Kutuyu yavaş yavaş ileri geri hareket ettirin. Sonra kutuyu doldurup oluşan görüntüye bakın. Kutuyu daha şiddetli sallayınız. Gözlemlerinizi kaydedin ve aşağıdaki soruları cevaplandırın. 1 Bu üç farklı durum neyi temsil etmektedir? 2 Bu düzenekle hangi simülasyonları gösterebilirsiniz? 3 Katılar, sıvılar ve gazların bazı özelliklerini simule etmek için başka hangi yollar düşünebilirsiniz.

10.3

Şekil 10.1 Katı, sıvı, gazların tepegözle simule edilmesi. Etkinlik 2: Magnetik Alanlar Amaç: İki veya daha fazla mıknatıs kullanarak magnetik alan oluşturmak ve etkilerini gözlemlemek. Araç-gereçler: Cam tabağa veya saydam plastik, mıknatıslar, demir tozu. İşlem yolu: Tepegöz üzerine bir mıknatıs koyun. Mıknatısın üzerine bir cam tabak veya saydam plastik koyun. Demir tozlarını bir biberlikten tabağın veya plastiğin üzerine serpiştirin. Bir veya birkaç mıknatıs kullanarak mıknatısların demir tozları üzerindeki etkilerini inceleyin. Gözlemlerinizi kaydedin ve aşağıdaki soruyu cevaplayın. Mıknatıs sayısı ile magnetik alan arasında nasıl bir ilişki vardır. Şekil 10.2

10.4

Etkinlik 3: Akımdan dolayı oluşan magnetik alan Amaç: Akımı geçiren bir telin oluşturduğu magnetik alanın etkilerinin tepegöz üzerinde incelemek. Araç-gereçler: Parafin yağı, kastor yağı, çim tohumlar, irmik, pirinç, üreteç, cam/plastik tabak. Şekil 10.3 İşlem yolu: Birkaç KV’luk bir yüksek voltaj kaynağı gereklidir. Parafin gibi bir yağ burada iyi kullanılır. Sıvının derinliğinin bir cm’den fazla olması gerekmez. Tohumları veya pirinci yağın içine karıştırın ve çökmesine müsaade edin. Güç kaynağını açın. Tohumlar güç çizgileri boyunca dizilirler. Değişik elektrotlarla elektrostatik alan modellerinin hepsi görülebilir. Daha etkin bir gösteri, düzeneği tepegözün üstüne konularak yapılabilir. Resimler daha büyüktür ve böylece herkes tarafından görülebilir. 10.2 Bilgisayarın fizik öğretiminde kullanılması Bilgisayar eğitim-öğretimin her kademesinde çok değişik amaçlar için kullanılabilir. Bunlar, resmi yazışmaların yapılmasından, öğrencilerle ilgili bilgilerin kolayca ulaşabilmek amacıyla yüklenmesine, test soruları yüklenerek soru bankası oluşturulmasına zor ve tehlikeli deneyilerin simule edilmesine kadar geniş bir alanı kapsar. Ancak burada bu geniş perspektif içerisinden, bilgisayarın fizik öğretiminde özel olarak nasıl kullanılabileceği üzerinde durulacaktır. Bu kapsamda, simülasyonlar, bilgisayara dayalı labaratuarlar alıştırma-uygulama etkinlikleri ve bilgisayarla konu öğrenme konuları işlenecektir. Bununla beraber, bilgisayarın eğitim-öğretimde kullanılması ayrı bir yöntem olarak gelişmeye devam etmektedir. Burada sadece özet bilgiler verilecek, detaylı örneklemelere gidilmeyecektir.

10.5

10.2.1 Bilgisayarla simülasyonlar Direkt olarak algılanması zor olan, labaratuvarda gösterilmesi tehlikeli ve pahalı olan veya çok hızlı veya çok yavaş olan bazı olayların veya durumların bilgisayrla canlandırılarak gösterilmesine simülasyon denir. Örneğin, moleküllerin veya iyonların hareketlerini, radyoaktif olayları, asit-baz titrasyonlarını ve daha birçok kimyasal olayları simülasyon yoluyla öğretebiliriz. Simülasyonlar, sadece bilgisayarlarla değil başka yollarla da yapılabilir. Bunlarla ilgili daha geniş bilgi ve etkinlikler ünite 15’de verilmiştir. 10.2.2 Bilgisayara dayalı labaratuvar: Bilgisayar fizikte laboratuar çalışmalarını kolaylaştırmak ve zenginleştirmek için kullanılabilir. Bilgisayar yardımıyla sıcaklık, hız, ışık şiddeti verileri daha hassas bir şekilde toplama (ör:PH değişimi) grafik şeklinde gösterme gibi faaliyetler kolayca yapılabilir. Böylece öğrenciler bilimsel bilgileri daha ilginç ve anlamlı olarak kavrarlar. Bilgisayarın laboratuarda kullanılması öğrencinin yükünü azaltır. Deneyi yapan kişiden kaynaklanan verileri okuma ve kaydetme gibi hatalar ortadan kalkar. Burada, bilgisayar deneyi simüle etmede kullanılan bir teknolojik bir cihaz olmayıp verileri daha hassas kaydetme ve kolay analiz edip yorumlamada kullanılan bir yardımcı cihazdır. Bilgisayarın burada bahsedildiği şekilde kullanılması öğrencileri motive etmede (güdülemede) ve labaratuar etkinliklerine katılma arzularını artırmada çok etkili olduğu belirtilmektedir (colltte & chiappetta, 1989). Öğrenmede etkili noktalardan birisi de öğrenme etkinliklerine öğrencilerin aktif bir şekilde katılma isteğidir. Bu yöntemin kullanılmasında her öğrenciye bir bilgisayarın düşmesi gerekmez. Bir laboratuarda bir veya iki bilgisayar olsa bile yeterli olabilir.Böyle durumlarda, öğretmen öğrencilerin iki-üç kişilik bir grubuna bilgisayarla ilgili bir iş yaptırırken diğer grupları farklı çalışmalara yönlendirebilir. dönüşümlü olarak yapılan çalışmalar sonunda bilgisayarda kullanarak yapılabilen etkinliği yapmış olur. 10.2.3 Bilgisayarla alıştırma-uygulama etkinlikleri Ülkemizde öğrencilerin ders çalışma alışkanlıklarını daha düzenli ve çekici hale getirmek için bilgisayarlardan yararlanılabilir. Böylece öğrencilerin başarısıda artırılmış olur. Kimyada öğrenciler birçok yeni kavram, prensip ve yasa ile karşılaşırlar. Bunlar günlük hayatta çok az kullanılan veya hiç kullanılmayan kelimelerle ifade edildikleri için kolayca unutulabilirler. İşte böyle bir ortamda bilgisayarın bir alıştırma - uygulama aracı olarak devreye sokulması gerekir. Çünkü öğretmen bir konuyu defalarca anlatamayabilir. Öğrencilerin seviyeleri farklı olduğu için aynı hızda öğrenememeleri normaldir. Alıştırma-uygulama programları öğretmen tarafından hızlandırılabileceği gibi hazır olarak da alınabilir. Kimyada bu konuyla ilgili birçok hazır programlar bulunmaktadır. Bunun yanında yeni porgramların geliştirilmesi çalışmaları da yoğun bir şekilde devam etmektedir. Örneğin, elemanların sembolleri, periyodik cetvel, maddenin özellikleri, molekül formüllerin yazılması, kimyasal etşitliklerin denkleştirilmesi gibi konularla ilgili hazır programları

10.6

bulmak mümkündür. Bunun yanında visual basic ve benzeri programları kullanarak alıştırma-uygulama etkinlikleri öğretmenler tarafından geliştirilebilir. 10.2.4 Bilgisayarla simulasyon örnekleri Aşağıda verilen örnekler K.T.Ü. Fatih Eğitim Fakültesi Fizik Eğitimi Programı Öğretim Elemanı Nedim ALEV tatafından geliştirilmiştir. Ders planları Logo diliyle bilgisayar destekli fizik öğretim uygulamalarını iki şekilde yapmak mümkündür. Öğrenciye hazırlanarak verilen ‘çalışma kağıtları’nda öğrenme-öğretme sürecinde hedeflenen davranışların hangi aktivitelerle, nasıl kazanılacağını açık bir şekilde ifade ederek öğrenciye sunulur. Bu durumda öğrencinin logo dilini bilmesi gerekmektedir. Logo diliyle geliştirilmiş yazılım öğrencinin kullanımına sunulur. Bu durumda öğrenci yazılımı izler veya yazılımın müsade ettiği kadar müdahalede bulunur. Bu iki durumda öğrenmeyi olumlu yönde etkileyecek uygulamalardır. Birinci durumda öğrenciye kendi bilgisini kurma fırsatı sağlanır. Gerektiğinde öğretmenin müdehalesiyle hatalar düzeltilir ve öğrencinin hazırlamış olduğu yazılımdaki bilgi tamamen kendi bilgisi olur. İkinci durumda ise, yazılım kalitesince öğrenme gerçekleşir. Bu çalışmada birinci durum için örnek bir materyal geliştirildi. Geliştirilen bu materyalde kavramsal öğrenmenin sağlanmasına dikkat edildi. Bunun için öğrencilerden yazılım içerisinde yorum yapmaları istendi, fikirleri soruldu. Böyle bir ders uygulamasında öğretmenin öğrencilere rehberlik etmesi hataları düzelteceği gibi öğrenmenin öğrenci merkezli olmasını sağlar. Ders planı Konu: Yatay atış Süre: 40 dakika. Amaç: Yatay atışın kavratılması Hedef Davranışlar: 1 Yatay atılmış bir cismin hareketini gözleme. 2 Bu harekete uygun güncel örnekler verme. 3 Hareketliye hareket süresince etki eden kuvvet veya kuvvetleri yazma, söyleme. 4 Hareketin ivmesini yazma, söyleme. 5 İlk hızın hareketliye etkisini gözleme. 6 İlk hızın hareketlinin hareket yörüngesine etkisini yorumlama. 7 Yatay atışla serbest düşme hareketi arasındaki farkı gözleme, sonucu yorumlama. 8 Yatay atışla ilgili matematiksel formülleri yazma, söyleme. 9 Bu formülleri problem çözümünde kullanma. 10 Yatay atış hareketini tanımlama.

10.7

Konunun işlenişi: Bilgisayarınızda WinLogo’ya giriniz ve yatay atış hareketini irdeleyen programa öğrencilerin girmelerini ve aşağıdaki işlemleri takip ederek soruları cevaplandırmalarını isteyin. Aşağıdaki üç programı Win Logoya girerek Work bölümüne yazın ve her programda ‘end’ den sonra programı tanımlayabilmek için ‘enter’ tuşuna basın. to cisim to yatay :Vo :t :x :y repeat 360[fd .1 rt 1] tepe end ↵ if :y < -50 [stop] make ”y (-1 / 2) * 9.8 * :t * :t to tepe make ”x :Vo * :t bk 50 fd 50 lt 90 fd 50 bk 50 rt 90 pu end ↵ setpos se :x :y pd cisim yatay :Vo :t + 1 :x :y end ↵ Aşağıdaki satırı yazarak ‘enter’tuşuna basınız ve hareketliyi gözleyiniz. yatay 20 0 0 0

Şekil.1 Yatay atış hareketi. (Hava sürtünmesi ihmal edilmiştir. Şekilde hareketli cismin her birim zamandaki konumu görülmektedir.) Gözlediğiniz bu harekete benzer güncel örnekler verin. Yatay atış hareketi süresince hareketliye etki eden kuvvet veya kuvvetleri tartışarak yazınız ve söyleyin. Hareketlinin hızı hakkında ne söyleyebilirsiniz? Tartışınız ve sonucu yazın. Hareketlinin ivmesi nedir? Tartışın. cs yazarak ekranı temizleyin.

10.8

Şimdi ise ilk hızdaki değişimle hareket yörüngesi arasındaki ilişkiyi gözlemek için aşağıdaki her satırı yazarak ‘enter’ tuşuna basın. yatay 30 0 0 0 pu home pd yatay 40 0 0 0 pu home pd yatay 50 0 0 0

Şekil.2 İlk hızın değişimi ile yatay atış hareket yörüngesinin değişimi. Gözlediklerinizi yorumlayın. İlk hız arttıkça hareketlinin hareket yörüngesinde nasıl bir değişiklik olmuştur? İlk hızdaki değişme, cismin yatay doğrultuda birim zamanda aldığı yolda bir değişiklik yapmış mıdır? Açıklayın. İlk hızdaki değişme, cismin düşey doğrultuda birim zamanda almış olduğu yolda bir değişiklik yapmış mıdır? Açıklayın. Bu kısmı öğretmen kendi hünerlerini kullanarak anlatacak. Yatay doğrultuda V0 ilk hızı ile atılan bir cisme yatay eksen boyunca hiçbir kuvvet etki etmeyecek, sadece düşey eksen boyunca cisme yerçekimi kuvveti etki edecektir. Dolayısıyla cismin yatay doğrultuda alacağı yol hızı hiç değişmeyeceğinden; X= V0 . t olur. Düşey doğrultuda alacağı yol ise, cismin hızı düzgün olarak artacağından; Y= -1 / 2 g . t2 olur. cs yazarak ekranı temizleyin. Aşağıda yazılmış olan program yerden belli bir yükseklikten serbest bırakılan bir cismin hareketini gösterir. to sedü :h :t if :h < -50 [stop] make “h -1 / 2 * 9.8 * :t * :t pu setpos se 0 :h pd ci sedü :h :t + 1 end ↵

10.9

Şimdi ise serbest düşme ile yatay atış arasındaki ilişkiyi gözlemek için aşağıdaki satırları yazarak ‘enter’ tuşuna basın. sd 0 0 pu home pd yatay 50 0 0 0 pu home pd

Şekil. 3 Yatay atış hareketi ile serbest düşme hareketinin karşılaştırılması. Bu iki hareketin düşey doğrultuda aldıkları yol hakkında ne söylenebilir? Her ikisinin ivmeleri hakkında ne söyleyebilirsiniz tartışın. Aynı anda serbest bırakılan ve yatay olarak atılan cisimlerin düşey eksen boyunca aldıkları yolun aynı olmasının sebebi nedir? Tartışarak yazın. Bütün bu anlatılanları göz önünde bulundurarak yatay atışın tanımını yazın. Değerlendirme 30 metre yüksekliğindeki bir binanın üstünde yatayla 0o lik açı yapacak şekilde fırlatacağınız cisme ne kadarlık bir ilk hız vermelisiniz ki binadan 50 metre uzaktaki bir hedefi vurabilesiniz? Konu: Eğik Atış Süre: 40 dk. Amaç: Eğik atışın kavratılması Hedef davranışlar 1 Eğik atışa güncel örnekler verme. 2 Eğik atılmış bir cismin yatay ve düşey doğrultuda birim zamandaki hız değişimlerini gözleme, sonucu yorumlama. 3 Eğik atılmış bir cisme hareket süresince etki edebilecek kuvvet veya kuvvetleri yazma, söyleme. 4 Eğik atış konusundaki nicel bilgileri yazma, söyleme ve bu bilgileri problem çözümünde kullanma. 5 Menzil kavramını tanımlama ve atış açısına nasıl bağlı olduğunu yorumlama. 6 İlk atış hızının cismin hareketine etkisini yorumlama.

10.10

7 Eğik atışı tanımlama. Konunun işlenişi Bilgisayarınızda WinLogo’ya girin ve eğik atış hareketini irdeleyen programa öğrencilerin girmelerini ve aşağıdaki işlemleri takip ederek soruları cevaplandırmalarını isteyin. to eğik :Vo:a :t :x :y to ci if :y < -50 [stop] repeat 360[fd .1 rt 1] make ”y :Vo * :t * sin :a - (1 / 2 * 9.8 * :t * :t) end ↵ make ”x :Vo * :t * cos :a pu setpos se :x :y pd cisim yatay :Vo :a :t :x :y end ↵ Aşağıdaki satır için “enter” tuşuna basınız ve ekranı gözleyiniz. eğik 40 45 0 0 0

Şekil. 4 Eğik atış hareketi. (Hava sürtünmesi ihmal edilmiştir.) İlk hız; cismin ilk atıldığında sahip bulunduğu hızdır. Atış açısı ise; cismin atıldığında yatay eksenle yaptığı açıdır. Bu şartlar altında cisim eğik olarak atıldıktan sonra hangi kuvvet veya kuvvetlerin etkisinde kalır ? Bu sorunun cevabını grup üyeleri ile müzakere ederek verin. Öğrenci cevaplarını aldıktan sonra aşağıdaki teorik kısmı öğrencilerin bilgisayarlarında oluşturdukları şekillerle karşılaştırarak açıklayın.

10.11

Newton’un ikinci kanunu gereğince ΣFx = m.ax, ΣFy = m.ay şeklinde yazılır. Eğik atış probleminde, ΣFx = 0, ΣFy = -mg olur. Çünkü cisme yatay x-ekseni boyunca herhangi bir kuvvet etki etmeyecektir. Düşey y-ekseni boyunca ise cisme sadece ağırlığından kaynaklanan mg kuvveti etkiyecektir. O halde; ax = ΣFx / m = 0 , ay = ΣFy / m = -mg / m = -g bulunur. Bu bağıntılardan, ivmenin yatay bileşeninin sıfır, düşey bileşeninin ise serbest düşen bir cismin ivmesine eşit olduğu görülmektedir. İlk hızın V0x yatay bileşeni V0y düşey bileşeni, V0x = V0.Cos α0, V0y = V0.Sin α0 yazılır. ax yatay ivmesi sıfır olduğundan, hızın Vx yatay bileşeni daima sabit kalacak ve herhangi bir t anında Vx = V0x = V0.Cos α0 olur. Düşey ivme ay = -g olduğundan,herhangi bir t anında hızın düşey Vy bileşeni Vy = V0y - g.t = V0.Sin α0 - g.t olur. Her hangi bir t anında x koordinatı, X = (V0.Cos α0) .t ve Y = (V0.Sin α0).t - 1/2.g.t2 ile hesaplanır. Erişme Uzaklığı (Menzil): Eğik atılan cismin yatay doğrultuda aldığı yol idi; R = V0 Cos α0 . t veya R = (V02 / g). Sin 2 α0 ile hesaplanır. Erişilebilen en büyük yükseklik ise; Ymak = (V02 / 2g). Sin 2 α0 ile hesaplanır. Cisimlerin hareket süresince izledikleri yola yörünge denir. Buna göre şekilde gördüğünüz hareketliye benzer hareket eden güncel örnekler gösterin. Hareket süresince cismin hızındaki değişme hakkında ne söyleyebilirsiniz?

10.12

Bu verdiğiniz örnekler ve şekli yorumlayarak eğik atışın tanımını grup üyeleri ile tartışıp ortak sonuçlarınızı yazın. cs yazarak ekranı temizleyin. Şimdi ise hareket yörüngesini etkileyen değişkenleri gözlemek için aşağıdaki her satır için “enter” tuşuna basınız ve her seferinde hareketliyi gözleyin. eğik 30 15 0 0 0 pu home pd eğik 30 30 0 0 0 pu home pd eğik 30 45 0 0 0 pu home pd eğik 30 60 0 0 0 pu home pd eğik 30 75 0 0 0

Şekil. 5 Atılan cismin yörüngesinin atış açısına göre değişimi Burada atış açılarının değiştirildiğine dikkat edin. Cismin hareket yörüngesindeki değişikliği yorumlayın. Menzil; atılan cismin yatay eksende aldığı yoldur. Bu tanım uyarınca cismin atış açısının değişimi menzili nasıl etkilediğini yazın. Cisim yatay eksende alabileceği en büyük menzil hangi açı ile gerçekleşir ? Şimdi aşağıdaki her satır için “enter” tuşuna basın ve her seferinde ekranda gözlediğiniz şekli yorumlayın. eğik 10 30 0 0 0 pu home pd eğik 20 30 0 0 0 pu home pd eğik 30 30 0 0 0

10.13

pu home pd eğik 40 30 0 0 0

Şekil.6 İlk hızın (atış hızının) değişimiyle eğik atışta hareket yörüngesinin değişimi. Burada ilk atış hızlarının değiştiğine dikkat edin. Cismin hareket yörüngesinin cismin ilk hızının değişimiyle nasıl değiştiği hakkında tartışın ve vardığınız sonucu yazın. Problem: bir futbolcu duran topa 45 derecelik bir açı ile 40 m uzağındaki arkadaşına pas verebilmesi için topa vuruş hızı ne olmalıdır ? Not: Benzer şekilde eğik atışla ilgili bir soruda siz üretin ve çözün. Alev, Nedim., 1997, Fizik Eğitim-Öğretimine Bilgisayar Destekli Yaklaşım. Yüksek Lisans Tezi. KTÜ, Trabzon. (yayımlanmamış) 10.2.4 Bilgisayarla konu öğrenme Bilgisayarın bu şekilde kullanışını yukarıda verilen alıştırma uygulama etkinliklerinden ayırmak güçtür. Ancak burada daha çok konunun bilgisayara yüklenmiş şekli kullanılır. Örneğin herhangi bir fizik konusu (eğik atış) bilgisayara ayrıntılı bir şekilde yüklenir. Öğrenciler bu konuyu bilgisayardan defalarca takip edebilirler. Öğretmen konuyu ne kadar gayretle ve özenle anlatırsa anlatsın sınıfta anlamıyanlar olabilir. Bu durumda geri kalmış öğrenciler bilgisayara yüklenmiş olan konuyu çalışarak eksikliklerini giderebilirler. Yalnız bu bilgisayar programlarının hazırlanması çok önemlidir. Çünkü öğrenci takip etmekte zorlandığı birşeyi öğrenemez. Açık ve anlaşılır, kullanımı kolay, pedagojik yönü iyi düşünülmüş programlar ancak etkili bir şekilde kullanılabilir. Öğretmenler bu tür programları kullanırken bir hususa önem vermelidirler. Bu, normal ders saatleri dışında öğrenciler boş zamanlarında bu programları kullanabilmelidirler. Özellikle yeterli sayıda bilgisayar bulunmayan durumlarda bu çok önemlidir. 10.3 Diğer teknolojik araçlar

10.14

Yukarıda detaylo olarak incelenen bilgisayar ve tepegöz gibi araçların dışında daha bir çok teknolojik ekipmanda fizik eğitim-öğretimi sırasında kullanılmaktadır. Bunlardan en önemlileri slaytları, filmler ve TV. video programlarıdır. 10.3.1 Slaytlar Her hangi bir fiziksel konu veya kavramı öğretmede kullanılabilecek çizilmiş resimler veya çekilmiş fotoğraflardan oluşmaktadır. Birbirini tamamlayan çok sayıda fotoğraf veya resimden oluşmuş bir settir. Genellikle 30 civarında fotoğraftan oluşur. Bu fotoğraflar slayt makinası kullanılarak gösterilebilir. Fizik konularıyla ilgili slaytlar illerdeki eğitim araçları merkezinden temin edilebilir. Bunun yanında bir olayın gelişim sürecini göstermek için slaytlar öğretmen tarafından hazırlanabilir. Slayt kullanımın avantaj ve dezavantajları söyle özetlenebilir. Günlük hayatta var olan ve sınıfa taşınamıyan olayları öğrencilere aktarma kolaylığı sağlar. Hem ucuza hazırlanabilir ve hemde kolayca kullanılabilir. Özelilkel öğrencilerin bazı noktalara dikkatini çekebilirler. Fakat, iyi hazırlanmamış slaytlar, öğrencilere öğrenmede yardımdan çok zarar verebilirler. Bunun yanında sadece bu yöntemin sadece genel bir etki yaptığı görülür. Birinci elden deneyim sağlayan laboratuarlar gibi etkili değildir. 10.4.2 Filmler Fizik eğitiminde kullanılan bir başka teknolojik araç filimlerdir. Bunlar seyrekte olsa kullanılmalıdır. Çünkü, bazı kavramların öğrencinin zihninde canlandırılmasında önemli rol oynarlar. Fakat filmler hiç bir zaman öğretmenin yerini alamaz, ancak öğretim sırasında ona yardımcı olabilirler. Filmler bir konuya başlamadan konu öğretilirken veya öğretildikten sonra kullanılabilirler. Her ne şekilde ve zaman kullanırısa kullanılsın temel amaç, öğrenciye konuyla ilgili geniş bir bakış açısı kazandırmaktır. Filmler anlatılan tartışılan veya herhangi bir konuktan okunan bir olay konu veya kavramı öğrencilerin zihninde daha net bir şekilde yapılandırabilmelerine yardımcı olmak için kullanılırlar. Dersin başında öğrencilerin dikkatini bir noktaya çekmek için kullanılabilirler. Dersin sonunda ise öğrencilerin zihinlerinde oluşan bazı karmaşıklıkları gidermede etkin rol oynayabilirler. Fizik öğretiminde bir filmi göstermeden önce onun kalitesi ve konuyla ilişkisi hakkında gerekli inceleme yapılmalıdır. Filmin konuya uygunluğu tesbit edildikten sonra, bütün ön hazırlıklar yapılmalıdır. Böylece, ders zamanı içerisinde filmin gösterimi ile ilgili her hangibir zaman kaybı olamaz. Kullanılan film öğrencilere birinci defa kesintisis izletilmelidir. Daha sonra, geriye dönülerek gerekli yerler tekrar gösterilir. Ancak, filmde her hangi bir yeri terim veya kavram geciyorsa bunlar gösterimden önce öğretmen tarafından açıklanmalıdır. Ayrıca, filmin anlaşılmasını kolaylaştırmak ve amaca uygun sonuçlar elde etmek için, öğrencileri yönlendirci bazı sorular önceden hazırlanmalıdır. Film izlendikten sonra, öğrencilere yöneltilen sorularla konunun anlaşılma düzeyi belirlenmeli ve yanlış anlamalar var ise giderilmelidir.

10.15

Filmlerin kullanılmasının dezavantajları da vardır. Bunlar yukarıda slaytlar için söz edilenlerle aynıdır. 10.4.3 TV. Video programları TV. video setleri ve bir çok eğitim öğretim amaçlı bantları okullarda veya illerdeki eğitim araçları merkezlerinde bulunabilir. Fizik öğretimi ile ilgili bantlar hazırlanmıştır. Bunlar gerçekte yukarıda bahsedilen filmlerin daha modern bir yaklaşımla kullanımı kolaylaştırılmış halidir. Yukarıda filmler ve kullanımlarıyla ilgili söylenenler TV- video setleri ve bantları için geçerlidir. Bu tür araçlar göze hitap ettiği için öğrencide daha kalıcı bir öğrenme sağlanma şansı artar. Bununla birlikte, eğer bu araç-gereçler bir eğlence veya boş vakit geçirme aracı olarak kullanılırsa amaca ulaşılmamış olur. Etkinlik 1 İlinizde bilgisayar laboratuarı olan bir okulu ziyaret ederek, bilgisayarlardan fizik öğretimde nasıl yararlanıldığını araştırın? Bir öğretmen adayı olarak, bilgisayar fizik derslerinde nasıl kullanabileceğinizi 3-4 lü gruplarda arkadaşlarınızla tartışın. 2 İlinizdeki eğitim araçları merkezine uğrayarak fizik öğretiminde kullanabileceğiniz film, video bantlarının, slayt ve asetat kağıtlarının bir araştırmasını yapın. Uygun bir liste çıkarın. Kaynaklar Colletta, E.L. & Chiapetta, A., 1989, Teaching Science in the Middle and Secondary

Schools. Merrill Publishing Company, Toronto, Canada Çilenti, K.,1984, Fen Eğitimi Teknolojisi. Ankara Çorlu, M.A. ve diğerleri, 1991, Fizik Öğretimi. Anadolu Üniversitesi Yayınları. Etam A.Ş.

Eskişehir.

11.1

ÜNİTE 11 SİMULASYONLARLA FİZİK ÖĞRETİMİ

11.1 Simülasyonlar (Canlandırma) Bundan önceki ünitede simülasyonlarla ilgili temel bilgiler verilmiştir. Şüphesiz simülasyonlarla öğretim öğrencilerin bazı temel fikirleri basit bir şekilde anlamalarına yardım eder. Özellikle atomik ve moleküler düzeydeki olayları öğrencilerin direkt olarak algılaması zordur. Öğrenciler için anlaşılması zor olan böyle olayları somut veya görsel materyaller yardımıyle simule etmek anlaşılmalarını kolaylaştırır. Bu ünitede iki simulasyon örneği incelenecektir. Bunlar radyoaktif bozunma ve moleküllerin rastgele hareketidir. 11.1.1 Amaçlar Öğretmen adaylarına • bazı temel kavramların simulasyonlarla öğretilebileceğini kavratmak, • basit materyallerle simulasyonlar geliştirebilme yeteneği kazandırmak, • öğrencilerine veri toplama ve bunları grafik haline dönüştürme yollarını öğretme becerisi

kazandırmak. 11.2 Bazı simulasyon örnekleri Simulasyon örnekleri bilgisayar yazılım paketleri halinde bulunabilirler. Ancak, bazı simulasyon etkinlikleri bilgisayar kullanılmaksızın da yapılabilir. Bunlar, zar, küçük küpler, köşeli kalem, metalik para gibi basit materyaller kullanılarak gerçekleştirilebilir. 11.2.1 Radyoaktivite Lise müfredatında radyoaktivite önemli bir konudur. Cihazlar çok pahalı ve sınıflar kalabalık olduğundan, radyoaktivite daha çok, öğretmenin sunması yoluyla öğretilir. Öğrenciler bu konunun anlatımı süresinde pasif bir rol alırlar. Halbuki zar veya küp kullanarak öğrencilere radyoaktivite ile ilgili etkinlikler yaptırılabilir. Böyle basit materyalleri kullanma güvenlik açısından da hiçbir sorun oluşturmaz. Ön tartışma Küçük gruplarla çalışarak, radyoaktivitenin temel özelliğini göstermek için ne kadar büyük sayıda küp (en az 100) kullanabileceğinizi tartışın. Değişik şekiller kullanılarak radyoaktivitenin hangi yönü gösterilebilir? Eğer bir bilgisayar kullanma olanağına sahipseniz (fakültenizde veya lisede) bunun radyoaktivitenin öğretimine nasıl yardımcı olabileceğini tartışın. Eğer bir bilgisayarınız varsa, fikirlerinizi deneyin. Eğer bilgisayarınız yoksa, bir hesap makinasını radyoaktif bozulmayı simüle etmek için nasıl kullanabilirsiniz? Düşünün ve deneyin.

11.2

Radyoaktiviteyi lisedeki öğrencilerinize öğretmede önemli hedeflerin bazıları nelerdir? Aşağıda gösterildiği şekilde başlayan bir hedefler listesi yapın ve hedeflerin gerçekliliğini arkadaşlarınız ve ders sorumlusu ile tartışın. Radyoaktivite için, • Lise öğrencileri......................................bilmelidir. • Lise öğrencileri......................................kavramalıdır. • Lise öğrencileri......................................anlamalıdır. Radyoaktivite işleminin matematiği ile kimyasal kinetikte çalıştığınız tepkimelerin matematiği arasındaki benzerlik nedir ? Kimyasal tepkimenin hızını etkileyen değişkenler radyoaktif bozunma hızını da etkiler mi ? Bunu tartışın. Eğer fakültenizin Geiger-Müller tipi, sayacı ve uranyum nitratı varsa proactiniumun yarılanma ömrünü ölçebilirsiniz: bir bilgi sayfası verilmektedir. Not: Bu bölüm ve etkinlikleri ile ilgili bazı bilgiler ünitenin ekler bölümünde verilmiştir.

11.3

Etkinlik 1 Radyoaktif bozunmanın simulasyonu (model yapımı) Amaç Radyoaktif bozunmayı simulasyon yöntemiyle öğrencilere kavratmak. Araç-gereçler Kapaklı karton kutu, en az 100 adet küçük küp [Bu kesiti kare olan bir parça tahta kesilerek yapılabilir]. İşlem yolu 1 Küpün bir yüzünü işaretleyin. Böylece bu yüz açık bir şekilde diğer yüzlerden ayrılsın. 2 Küpleri kutuya koyun, kapağı kapayın ve kutuyu şiddetle sallayın. 3 Kapağı kaldırın. İşaretli yüzünü gösteren küpleri çıkarın. Bunları sayın. 4 Bu rakamı ve kutuda kalan küplerin sayısını bir yere kaydedin. 5 Birkaç küp kalınca veya hiç küp kalmayıncaya kadar işlemi sürdürün. Veri analizi 1 Her zar atışından sonra kalanların sayısını atış sayısına göre grafiğe geçirin (plot) ve / veya: 2 Her atıştan sonra çıkarılanların sayısını atış sayısına göre grafiğe geçirin (plot) ve /veya sayıların Ln veya log’unu Y ekseni üzerinde atış sayısına göre işaretleyin. Sonuçlar Grafik radyoaktif bozulmasını matematikse göstermeye başlar.

Yarılanma ömrü tahminleri [t1

2] ve bozulma sabitesi [λ] ile yapılabilir.

11.4

Etkinlik 2 Radyoaktif bozunma modeli (simulasyon) Amaç Radyoaktif bozunmayı bilgisayar veya hesap makinesiyle öğrencilere kavratmak. Araç-gereç Hesap makinası veya spread sheet ve grafik programı olan bilgisayar. İşlem yolu Bir yüzü işaretli küp (veya 6 yüzlü zar) için işaretli yüzün yukarıya gelmesi olasılığı 1/6’dır. Aynı şekilde bir zarda 6 atmak olasılığı da 1/6’dır. Belli bir sayının (n) küp veya zarların işaretli yüzünün veya 6’nın yukarı doğru gelmesi olasılığı n/6’dır. Bu bozulan atomların sayısını temsil eder.

Etkinliğe 360 küple (veya zar) başlayın. Herbir atıştan sonra kalan küp (veya zar) sayısını bir hesap makinası veya bilgisayar spread sheeet’i kullanarak bulun. Verierinizi kaydedin ve bu verilerden radyoaktivitenin temel özelliklerini göstermek için nasıl yararlanabileceğinizi tartışın.

Bozunmanın değişik bir olasılığını göstermek için basit başka hangi aracı kullanabilirsiniz ? Bu aracı yapın ve deneyin. Veri analizi Aşağıda verilen sonuç ve grafiklere göre sizin bulduğunuz sonuçları irdeleyin. Sonuç Zar atma ve küp sonuçlarını yetenekli öğrencilerinize şu denklemi sunmak için nasıl kullanabilirsiniz ?

- dNdt

= λN

Kendi fikirlerinizi yazın, bozunma denklemi ile ilgili sayfaya bakın.

11.5

“İDEAL” KÜP VEYA ZAR İÇİN BİLGİSAYAR SİMULASYONU SONUÇLARI

11.6

DÖRT VE SEKİZYÜZLÜ İÇİN BİLGİSAYAR SİMULASYONU SONUÇLARI

11.7

Şekil 1 Etkinliklerin yapılmasında kullanılabilen kağıt küp modelleri

11.8

Etkinlik 3 Bozunma denkleminin matematiksel incelenmesi Her atış için zaman aralığı ∆t olsun. ∆N= Her atışta kaybolan veya bozulan küp sayısı.

Böylece ∆∆Nt

N= −16

(N= Zar atışından önceki sayı)

Buradaki (-) işareti bozunmayı (veya işaretli küplerin çıkarılmasını) gösterir.

Fakat 16

bir küp için (veya belli bir tip atom için) bozunma sabitidir. Atomu değiştirin (veya

küpü dörtyüzlüyle değiştirin) ve farklı bir bozunma sabiti gereklidir.

Böylece, genelde ∆∆Nt

N= −λ dir.

Burada λ verilen atom tipi için bozunma sabitidir.

Öyleyse limit lim∆

∆∆tNt

dNdt

dNdt

N0

=−

= λ

Yukarıda incelenen üç etkinlik sonucunda öğrenciler aşağıdaki temel noktaları kavramış olmalıdır. 1 Her atom için radyoaktif bozunma bir olasılık sürecidir. 2 Verilen bir atom tipi için (14C, 238U, etc) herhangi bir zaman aralığında bozulma olasılığı sabittir.

3 Yarılanma ömrü, verilen N sayıdaki atomun N2

ye azalmasıdır.

4 Çok büyük sayılar işleme karıştırıldığında bozulma yasası uygulanır.

11.9

Etkinlik 4 Protoactiniumun radyoaktif bozunması: yarılanma ömrü ölçümü Amaç Radyoaktif bozunmada yarılanma ömrünün ölçülmesi ve kavratılması. Teori Doğal uranyum tuzu bozunur ve bu bozunmanın bir ürünü olan protoactinium ayrılıp sayılabilir. Protoactinium diğer ürünlerden ayrılabilir çünkü HCl ile bir geçiş metali kompleksi oluşturur. Bu kompleks organik çözücülerde çözünür ve böylelikle izole edilebilir. Buradaki çözücü amilasetatdır. İşlem yolu GÜVENLİK NOTU Düşük seviyedeki doğal radyoaktif tuzları kullanmayla ilgili standart işlemlere uyulmalıdır. Plastik/lastik eldiven giyilmeli, ve malzeme döküntü tepsisinde tutulmalıdır. ( Aşağıdaki diyagrama bakın). 1 Standart karışım kalın duvarlı ayıraç şişesinde size sağlanmış olmalıdır. Değilse karışımı şu şekilde hazırlayın: Yaklaşık 8 gr uranyum nitrat alın ve 25 cm3 H2O da kalın duvarlı ayıraç şişesinde çözün. Dikkatle ve yavaş yavaş 55 cm3 derişik HCl ilave edin. Daha sonra 80 cm3 amil asetatı ekleyin. Şişenin kapağını kapayın. 2 Deney amacıyla karışımın çoğunu kapağı olan ince duvarlı bir polietilen şişeye aktarın. 30 saniye iyice çalkalayın. Fazların ayrılmasını bekleyin. Ayrılma olur olmaz tepedeki katmanı (organik) sayın. 3 Ayrılma olur olmaz Geiger - Müller sayacının tüpünü polietilen şişenin yanına mümkün olduğunca yakın ve çabuk yerleştirin (diyagrama bakın) ve saymaya başlayın. 4 Sayma. Her 20 saniyede bir sayın. Sayımlar arasında10 saniyelik bir ara bırakın - yani

11.10

0 20, 30 50, 60 80, ............. ve 20 saniyelik periyodun ortasında toplam sayısını kaydedin. Böylece, C1 10 da, C2 40 da, C3 70 de sayılır ve C 20 saniyelik periyodun toplam sayımıdır. Sonuçları niçin böyle saydığımızı tartışın. 5 Bitirdiğinizde, karışımı tekrar kalın duvarlı ayıraç şişesine koyun. Bu şekilde deney sonsuz şekilde tekrarlanabilir, ve radyoaktif malzemenin atılması gerekmez ve malzeme çevreye zarar vermez.

6 Veri analizi t1

2 ve bozunma sabiti λ yı iyi tahmin etmek amacıyla uygun grafikleri çizin.

Etkinlik 5 Moleküler hareketin simülasyonu: rastgele yürüyüş. Moleküler dünya sürekli hareketin olduğu bir dünyadır. Katı maddelerde moleküller titreşir, sıvı maddelerde moleküller titreşir ve çarpışırlar, gazlarda titreşir, döner (rotate) ve çarpışırlar. Öğrencilerin, moleküller çarpışmaların doğasını anlamalarına yardımcı olacak bir etkinlik aşağıda verilmiştir. Amaç Moleküler hareketin rastgeliliğini simulasyon yoluyla öğretilebileceğini kavratmak. Araç-gereçler 4 veya 6 kenarlı kurşun veya tükenmezkalem, tercihen 1 cm lik kareli kağıt İşlem yolu 1 1 cm lik kareli kağıdınız yoksa, cetvel kullanarak kendi kağıdınızı yapın. 2 Kalemin veya tükenmezin kenarlarını 1 “yukarı”, 2 “aşağı”, 3 “sol”, 4 “sağ” olmak üzere işaretleyin. 3 Kağıdın merkezine bir işaret yapın. 4 Bir işaret görünceye kadar kalemi yuvarlayın. 5 Eğer işaret “yukarı” ise yukarıya doğru (merkezi işaretten başlayarak) 1 cm lik bir çizgi (ok işaretiyle) çizin. 6 Kalemi tekrar yuvarlayın, eğer işaret “sol” ise ikinci noktadan sola doğru giden 1 cm lik bir çizgi (ok işaretiyle) çizin. örnek 7 Kalem yuvarlamayı 25 kez tekrarlayın (eğer kalemin kenarında hiç işaret yoksa o yuvarlamayı saymayın). Eğer solu sağ izlerse bunu şöyle kaydedin: a ve bundan sonraki harekete a’dan başlayın.

11.11

8 Orjinal başlangıç noktasından son noktaya bir çizgi çizin. Bu uzunluğu ölçün. 9 Sonuçlarınızı başka arkadaşlarınızın sonuçlarıyla karşılaştırın. Uzunlukların ortalamasına bakın. 10 Gruplarınızda, sonucun ne demek olduğunu ve bu etkinliği lisedeki öğrencilerle nasıl kullanabileceğinizi tartışın. 11 Rastgele moleküler hareket fikirlerini göstermek için lisedeki öğrencilerle bu etkinliğe benzer başka neler yapabilirsiniz. 12 Tipik sonuçlar aşağıdaki örneklerde verilmiştir. RASTGELE YÜRÜYÜŞTE 25 ADIM - 4 YÖNDE Rastgelelik sayısı. 2 1 1 1 3 3 4 4 3 3 3 4 4 2 1 1 4 3 3 1 4 3 3 4 2 N=25 √N=5 0.8 √N=4 A→ Z ÖLÇÜLEN DEĞER = 5

11.12

RASTGELE YÜRÜYÜŞTE 25 ADIM - 4 YÖNDE Rastgelelik sayısı. 2 1 4 3 2 1 2 4 1 4 1 2 1 1 3 3 2 3 1 1 1 3 2 2 1 N=25 √N = 5 0.8 N =4 RASTGELE YÜRÜYÜŞTE 36 ADIM - 4 YÖNDE

11.13

√N =25 √N=5 0.8√N = 4 Değer = 5 N =36 √N=6 0.8√N = 4.8 Değer=6.4 Rastgelelik sayısı 1 1 2 3 1 3 2 3 4 1 1 2 4 3 3 1 1 2 3 1 4 3 1 2 4 3 2 2 1 4 3 2 1 3 RASTGELE YÜRÜYÜŞ 36 ADIM - 6 YÖNDE Sayı: 4 3 1 1 2 6 3 4 6 2 2 1 2 4 3 5 1 6 1 1 5 1 1 5 5 3 6 6 4 3 5 1 2 6 5 N=36 √N=6 0.8√N=4.8 ölçülen değer (1-36) = 5.3

11.14

Sayı: 2 1 1 6 2 4 4 2 1 6 6 2 3 6 4 2 1 6 6 4 1 6 1 5 6 2 2 4 6 2 3 5 5 3 3 4 N=36 √N=6 0.8 √N= 4.8 ölçülen değer (1-36) = 5.1

11.15

6 YÖNDE RASTGELE YÜRÜYÜŞÜ ÇİZMEK İÇİN İSOMETRİK KAĞIT

11.16

6 YÖNDE RASTGELE YÜRÜYÜŞÜ ÇİZMEK İÇİN İSOMETRİK KAĞIT

11.17

Öğretmen adaylarının lise öğrencilerine yaptırabilecekleri bazı etkinlikler Etkinlik 1 Öğrencilerin rastgele yürüyüşü Bu etkinlik oyun alanında yapılabilir. Her öğrenci bir başlangıç noktası işaretler ve KUZEY veya GÜNEY veya DOĞU veya BATI yönünde bir adım atar. Bir sonraki adımın ilk adımdan farklı bir yönde olması gerekir. Bu işlemi toplam olarak 25 ve 36 adımla tekrarlayın. Öğrenciler baştan bitişe kadar olan uzaklığı adımla ölçerler. Tahmin edilen N nin uygulanabilirliğini görmek için sonuçların ortalaması alınır. Oyun alanında değişik yönlerde adım atan öğrencilerle birçok çarpışma olur. Bu etkinlikte öğrenciler çarpışmaları ve seçkisiz yürüyüşleri görür ve hissederler. Bu tahtada öğretilen fen dersinden çok daha iyi bir öğrenme sağlayabilir. Etkinlik 2 Moleküler çarpışma için etkinlikleri a Rastgele yürüyüşün simülasyonu Bu etkinlik için bir tepsi ve 15-20 bilyeye veya küçük topa gereksinim vardır. Bilyelerden birisi daha büyük ve başka renkli olsun. Tepsiyi ileri geri hareket ettirin ve diğer bilyeler çarptığı zaman büyük bilyenın (veya renkli bilye) çizdiği yola bakınız. Bu seçilen bilyanın çizdiği yolun bir krokisini çiziniz. Olayı tekrarlayın. Çarpışmaların sayısını N sayın ve seçilen bilyenin gittiği yolu ölçün ortalama serbest yolun bir tahminini yapın (l) . N l seçilen molekülün başlangıçtan bitişe kadar gittiği yolun makul bir tahminini veriyor mu? b Brown hareketini incelemek Bu etkinlik için bir mikroskop, cam veya plastik bir kap ve bir kapağa gereksinim duyulacaktır. Küçük kabı dumanla doldurun. Bunu yapmak için bir kamış alın (plastik olmasın). Bu kamışın üst ucunu yakın, dik olarak alt ucu kabın içine gelecek şekilde tutun. Duman kamıştan aşağı doğru inerek kaba dolar. Kabın ağzını kapakla kapatın ve mikroskopla kaba bakın. Bunun için iyi aydınlatmaya gereksinim vardır. Mümkünse mikroskobun yanına bir ampul koyun. Duman partiküllerini sürekli rastgele hareketle ışık zerreleri olarak görürsünüz. VEYA Bir kibrit çöpünün üstüne biraz diş macunu koyun. Bunu 5-10 cm3’lük suyun içinde karıştırın. Bunun bir veya iki damlasını bir camın üstüne koyun. Bir elektrik lambası kullanarak camı bir taraftan aydınlatın. Burada da ışık zerrelerini rastgele hareketle görürsünüz. İyi görüntü elde etmek için pratik yapmanız gerekir.

11.18

Etkinlik 3 Moleküler hareket Sorular Moleküller ne kadar hızlı hareket ederler? Kaç tane çarpışma vardır? Çarpışmalar arasındaki uzaklık nedir? Bu sorular öğrencilerin moleküler dünyayı anlamaları için çok önemlidir. Tartışma 1 Girişteki sorulara cevap vermeden veya bunları anlamadan önce lisedeki öğrencilerinizin minimum olarak ne kadar bilgiye gereksinimleri olabileceğini tartışınız. 2 Bazı sorulara cevap vermeden önce bilgi sağlamak için hangi basit deneyler veya gösteriler yapılabilir? Eğer araçlar varsa fikirlerinizi deneyin. 3 Aşağıda bir etkinlik sayfası verilmiştir. 1. ve 2. soruları cevaplama girişiminden önce bu etkinliği yapın. Bunların hepsiyle veya bazısıyla aynı fikirde misiniz?

11.19

Etkinlik 3a Moleküler hareket 1 Çoğu lise öğrencisi için bir başlangıç noktası gereklidir. Örneğin bilim adamları moleküllerin hızının birkaç yüz metre / sn olduğunu bulmuşlardır. Brom gibi ağır bir molekülün hızı ise yaklaşık 200 m/saniyedir. 2 Yetenekli öğrencilere basit kinetik teori - çarpışmalar ve basınç - verilmeli ve öğrenciler yoğunluk ve basınç ölçümlerinin moleküler hızlar için nasıl değerler alabileceğini anlamaya başlamalıdırlar. 3 Yardımcı olabilecek bir basit gösteri de büyük bir kavanozun içine birkaç damla brom koyun ve sonuçları gözlemleyin. Yaklaşık 7 dakika (420 saniye) sonra yayılmanın (diffusion) gelişmesine işaret edin ve kavanozun tepesine renksiz, dibindeki renge kahverengi deyin. Sonra bir cetvel kullanarak, kavanozun dibiyle rengin yarı - kahverengi olduğu yer arasındaki uzaklığın ne olduğu konusunda öğrencilerin fikir birliğine varmasını sağlayın. Tipik bir sonuç olarak 500 saniye sonra yarı-kahve-rengi olan yerin uzaklığı 10 cm dir. Rakamların nasıl “kolay” hale getirildiğine dikkat edin. Eğer gösteriyi yapamazsanız aşağıdaki sonuçları kullanarak başlayabilirsin. 4 Öyleyse; N 500 saniyede bromun çarpışma sayısı olsun. 1 ise her ortalama çarpışmanın uzunluğu olsun. 200 m/saniye değerini moleküler hız olarak kabul edin. Böylece bir molekülün 500 saniyede gittiği toplam uzaklık= 500 x 200 = 100.000 m= 105 m. Bunun, öğrencilerin bildiği bazı uzaklıklarla ilişkisini kurun. 105 m= 100 km= Samsun - Amasya uzaklığı [Eğer bir bromin molekülü olsanız Samsun’dan Amasya’ya 8 dakikada gidersiniz?] Bunun toplam uzaklık olduğuna dikkat edin. Fakat eğer moleküller bu kadar hızlı giderse (200m/saniye) “yarı - kahverengi” olan yerin uzaklığı niçin 10 cm dir? N.1= 500 saniyede toplam uzaklık= 105 m rastgele yürüme uzaklığı: başlangıçtan bitişe= N l cm m. .= = −10 10 1

Böylece NlN l

N.= = =−

1010

105

16

Sonuçta N= 1012= 500 saniyedeki çarpışma sayısı 1 saniyede 2000.000.000 çarpışma= 2 milyar çarpışma/saniye dir. Eğer Nl= 105, ve N= 1012 ise l= 10-7 m= çarpışmalar arası ortalama uzaklık

11.20

5 Bu etkinlikte, nümerik sonuçların fiziği ortaya çıkarması için yaklaşık tahminlerin yapıldığı ve matematiğin basit düzeyde tutulduğu ve yuvarlak değerlerle uğraşan bir fizik kullanıldığı görülmektedir. Katılıyor musunuz? Gruplarınızda bu yaklaşımı tartışın. 6 Bir hava molekülünün büyük bir odanın bir başından öbür başına gitmesi ne kadar zaman alır? Bu hesabı yapmak için aşağıdaki yaklaşık değerleri kullanın. Hava moleküllerinin ortalama hızı= 500 m/saniye çarpışmalar arası ortalama uzaklık= 10-7 m. Odanın genişliği= 6 m

11.21

Ekler 1: Radyoaktivite Açıklama 1 1 Her zar atışından sonra farklı grupların elde edeceği bozulmuş atomların sayısı farklı olacaktır. 2 Burada olayalrın rastgeleliği söz konusudur. Belli bir tipteki radyoaktif atomun bozulması olasılığı sabittir. Nasıl ki 6 yüzlü bir zarın herhangi bir yüzünün gelme olasılığı sabit ise, bir atomun bozulma olasılığı da sabittir. Bu olasılık istatistik kanunlarıyla hesaplanabilir. 3 Çeşitli gruplardan gelen sonuçların ortalaması alındığında (örneğin, her zar atışından sonra 10 grubun ortalaması) radyoaktif bozulma kanununun eası anlaşılmaya başlar. 4 Minumum 100 küp veya zar ile başlanmalıdır. Ancak daha iyi sonuçlar veya eğriler elde etmek için daha büyük bir kutu ve 1000 küp (veya zar) kullanılmalıdır. 5 Diğer şekilleri kullanmak. Bu amaçla düzgün üç boyutlu şekiller gereklidir. Düzgün dört yüzlü ve düzgün sekiz yüzlü şekiller kağıttan yapılabilir. Düzgün dört yüzlü şekiller kullanılırsa her bir yüzün gelme olasılığı, 1/4, bu nedenle bozulma olasılığı da 1/4 tür. Düzgün sekiz yüzlü şekil kullanılırsa her bir yüzün gelme olasılığı 1/8 dir. Benzer işlem metal paralar için de geçerli olup bu durumda bozulma olasılığı 1/2 dir. Açıklama 2 Bilgisayar ve hesap makinesi ile model yapma. Eğer 360 zar n defa atıldıktan sonra ortalaması alınırsa ideal bir model oluşturulabilir. Bunun vurgulanması önemlidir. Bu sonuç başlangıçta çok sayıda radyoaktif atom bozulmaya başladığındaki sonuçları temsil eder. Açıklama 3 6 Bozulmanın matematiği:

Birinci dereceden bir kimyasal tepkimenin hızı [ ] [ ]−=

d Adt

k A ve radyoaktif atomların

bozunma hızı −=

dNdt

Nλ dir. Görüldüğü gibi her iki olayın hızı için yazılan ifadeler

benzerdir. Yukarıdaki difarensiyel denklemler integre edilirse A= A0e-kt VE N= N0e-λt elde edilir. Fakat birinci dereceden kimyasal bir tepkimenin hızını sıcaklık, katalizör, yüzey alanı gibi faktörler etki eder. Radyoaktif bozunma süreçleri bu etmenlerden bağımsızdır. Aday öğretmenlerin bu benzerlik ve farklılıkları bilmesi gerekir. Açıklama 4 7 Protoactiniumun yarılanma ömrü: genellikle yarılanma ömrü için bulunan sonuçlar 65-77 saniye arasındadır. 8 Uranium nitart’ın depolanması: kalın duvarlı ayıraç şişesini aliminyum folyo ile sarın ve içi çelikle kaplı kutunun içine yerleştirin. Sayımı kutunun dışında kontrol edin.; normal sayımın iki katından daha az sayım kabul edilebilir. 9 Kaza ile radyoaktif döküntüler için işlem: herhangi bir döküntü kalın kağıt havlu ile emilmelidir. Kirlenmiş kağıdı plastik eldiven takarak alüminyum folyoya sarın. Sayımı

11.22

kontrol edin. Folyonun dışındaki sayım hızı normal hızdan 5 kez büyük olmayıncaya kadar alüminyum folyoyla sarmaya devam edin. Bunu içi çelikle kaplanmış kutuya depolayın ve fen/tıp fakültesinin düşük düzeyli atıkların yok edilmesi kuralını uygulayın. Bazı fakülteler (muhtemelen gelecekte daha çok sayıda) 6-m tüplerini kayıt ve sonuçların gösterilmesi için bir bilgisayara bağlayacaktır. Tipik sonuçlar şekilde gösterilmektedir. Saymanın çok küçük zaman aralıklarında bile (milisaniye) her bozunmanın rastgeleliği (randomness) görülebilir. Bu bilgiler aday öğretmenlerin deneylerinden elde edilen bilgilerle mukayese edilebilir ve öğrencilere hangisinin en gerçek veri olduğu sorulabilir. Yani öğrencilerin elde ettiği düz üst eğim mi yoksa bilgisayarın gösterdiği düzelilmemiş eğri mi gerçek veridir. Şüphesiz bilgisayarın gösterdiği kısa zaman aralıklı eğri, öğrencilerin uzun zaman aralıklarında elde ettikleri düz eğriden daha gerçekçidir. Şekil Proaktiniumun bozunmasının bilgisayarda tutulmuş kayıt sonuçları Açıklama 4: Moleküler hareketin simülasyonu: rastgele yürüyüş.

11.23

Aday öğretmenlerin ve öğrencilerin, moleküler çarpışmanın temel özelliklerinin anlamını (sadece matematiksel anlamını değil) zihinlerinde canlandırmaları gerekir. Çarpışma sonucu oluşan hareketin seçkisizliğini tanıtma öğrencilerin moleküler dünya ile ilgili anlayışını derinleştirmelidir.

Açıklama 5: 1 Kalemi yuvarlamak seçkisiz (random) sayı üretmenin en basit yoludur. Kareli grafik kağıdındaki çizim kolaylığı nedeniyle 1 4 kadar rakamlar seçilmiştir. 1 6 kadar seçkisiz sayılarda kalem yuvarlanarak elde edilebilir fakat bu çizim 60° açılı çizgileri olan izometrik grafik kağıdı gerektirir. 2 Bilgisayarlar ve bazı hesap makinaları da rastgele sayı üretmede kullanılabilirler. Bir bilgisayarın rastgele sayı üreticisinden alınan veriler örneklerde kullanılmıştır. 3 Etkinlik 5 aday öğretmenlerin deneyle şunları bulması için tasarımlanmıştır: N sayıdaki çarpışmalar için (herbiri 1 birim uzunluğu), başlangıçtan bitişe kadar alınan yaklaşık ortalama yol √N dir. Kinetik teoriyi çalışmış ve karekök ortalaması hız (Crms ) kavramını anlamış öğretmen adayı öğrenciler için ortalama: 2 / Π . N ≅ o.8 N . dir. Açıklama 6: Lise öğrencileri için etkinlikler 4 Burada yapılması gereken işler şöyle sıralanabilir. a 1 4 rastgele sayılar üretmek. b Sonuçları kareli grafik kağıdına çizmek. c Başlangıçtan bitişe kadar doğrudan gidilen yolun çarpışma sonucu olarak gidilen toplam yoldan oldukça daha az olduğunu anlamak. d Ortalaması alınan sonuçların etkilerini anlamak. e N nin, başlangıçtan bitişe kadar doğrudan gidilen yolun makul bir ölçüsü (veya ilk yaklaşık tahmin) olduğunu görme. 5 Öğrencilerle diğer etkinlikler: Öğrencilerin kendileri rastgele yürüyüşü yapabilirler: 6 Hava molekülünün büyük bir odanın bir yanından öbür yanına gittiğinde geçen zaman;

verilenleri kullanarak: T zamanda çarpışma sayısı= 500T/10-7 = N = 5.10-9 T.

ortalama ilerleme = Nl T= − −510 109 7. . .

ortalama ilerleme= odanın uzunluğu= 6m. Bu bize T yi 720.000 saniye olarak VEYA DURGUN HAVALI BİR ODANIN BİR YANINDAN ÖBÜR YANINA GİDİŞ ZAMANINI BİR HAFTADAN FAZLA VERİR!!

12.1

ÜNİTE 12 UCUZ MALZEME YAPIMI VE KULLANIMI

12.1 Giriş Bu ünite öğretmen adaylarına basit araç-gereç yaparak ve kullanarak laboratuarda fizik öğretimi ile ilgili örnekler sağlar. Ülkemizin değişik yörelerindeki okullarda laboratuar imkanları çok sınırlıdır. Bir çok durumda öğretmen yöresel imkanları kullanarak fizik deneylerin geliştirmelidir. Böyle bir yaklaşımı bilen öğretmen, öğrencilerine kendi çevresinde bulunan araç-gereçlerle fizik konularının nasıl ilişkilendirebileceklerini öğretir. Yani, öğrenci günlük hayatıyla fizik öğretimini bütünleştirebilir. Daha önceki bölümlerde görüldüğü gibi, öğrenme aktif bir süreçtir. Yani öğrenme sürecinde öğrenci merkezdir ve anahtar yol istenmektedir. Bilgi öğrencinin zihninde yapılanır, dışarıdan hazır verilemez. Bilginin kalıcı olması için öğrenci bilgi edinme sürecinde aktif rol almalıdır. Basit malzeme yapılmasını ve kullanılmasının bir başka önemli yararı da öğrencilerde fiziğe karşı olumlu tutum gelişmesine yapacağı katkıdır. Öğrenci fizik ile çevresini bütünleştirdiği için doğal olaylara karşı motivasyonu artar. Bu da öğrencilerin öğrenmesine olumlu etkilerde bulunur. Ayrıca, öğrenci bir çok basit araç-gereç yapıp kullandığı için pratik maharetlerini geliştirme imkanına da sahip olurlar. 12.1.1 Amaçlar Öğretmen adayları • Labaratuar malzemesi eksikliği karşısında basit malzemelerle alternatif deneyler hazırlayıp uygular. • Kitaba bağlı kalarak deney yapmaktansa ucuz malzeme kullanarak öğrencilere araştırma ve problem çözme imkanı sağlar. Etkinlik 1 Mikrobalans yapımı kullanımı Amaç Kamış çivi ve benzeri basit malzemelerle; duyarlı terazi veya .001 g tartmak için basit kaldıraç yapmak ve ayarlamak. İşlem yolu Bu bölümde sizin göreviniz küçük gruplar halinde çalışarak bir kaç mg ölçebilecek ve .001 g’lik ağırlık değişimlerini saptayabilecek bir aparatı (aleti) desenleyip, yapıp, test etmektir. Öncelikle standart ağırlıkları kullanmadan teraziyi nasıl ayarlayabileceğinizi göstermelisiniz. Bunu yaptıktan sonra, bu tip bir araştırmaya öğrencilerinizi nasıl dahil edebileceğinizi düşünüp, bundan ne tür bir fizik konusu öğrenebileceklerini tartışın. Terazi ne amaçla kullanılabilir? Uygun örnekler bulmaya çalışın.

12.2

Buradaki kütle terazisi, hacim ölçümünde de kullanılabilir mi? Çok küçük bir su damlacığının hacmini bulmak için; 1cm2 lik kağıdın ağırlığını bulun ve kağıda ince su damlası damlatın ve tekrar ağırlığını ölçün. Bu yolla suyun kütlesini bulun. Şimdi de suyun yoğunluğu 19/cm3 olarak suyun hacmini bulun. Bir imzanın ağırlığını bulmak için denemeler yapın. Küçük bir yaprak üzerindeki su oranını bulun.

12.3

PİM KAMIŞIN UCUNU KESİN KAMIŞ 1 CM’LİK KARELİ KAĞIT

KAMIŞA PİM GEÇİRİN CARD/METAL OPEN BOX KUTU ÜZERİNDEKİ DENGE PİMİ

12.4

Etkinlik 2 Tartmadan bir nesnenin (cismin) kütlesini bulmak Amaç Basit araç gereç kullanarak verilen bir problemi çözmek. Problem durumu (1) Elinizde bir kurşun kalem, bir sayfa A4 kağıdı ve ufak tel parçası (ya da bant) vardır. Kurşun kalemin kütlesini tartmadan ve hacmin yer değişim metodunu kullanmadan nasıl bulabilirsiniz? Küçük gruplar halinde, bu probleme bir çözüm bulmaya çalışın. Lise fiziği ile ilişkisi Yukarıdaki problemde hangi fizik kavramı anlatılmak istenmektedir? Bu fizik okullarda nasıl kullanılabilir? Öğrencilere buna benzer başka ne tür problemler bulabilirsiniz? Tartışın. Problem durumu (2) Elinizde bir kıskaç, iki standart demir çubuk, tel ve 0,5 kg’lık kütle olduğunu düşününüz. Bu verilere göre demir çubukların kütlesini bulun? Problem durumu (3) Bir sayfa A4 kağıdın detaylarından faydanalarak kütlesini bulun(g/m2) Çözümü moment ilkesi gerektiren benzer problemler neler olabileceğini tartışın? Etkinlik 3 Fincanın basınca karşı dayanıklılığı Amaç Fincanların dizilişlerinin basınca karşı nasıl dayanıklığı olduğu denemek.

12.5

İşlem yolu 4, 6 veya daha çok fincan alın. Ağız kısımları yukarıya doğru olmak üzere yere koyun. Üzerlerine ağaç veya metal bir destek koyun. Fincanları diagramda görüldüğü gibi düzgün şekilde dağıtın. Ağaç ve metal destek Şekil 12.1 Desteğin altındaki fincanlar düzgün olarak düzenlenir. Desteğin üstüne çıkın. Yanınıza başkalarını da alın. Sınırlayıcı faktör desteğin üzerinde durabilen kişi sayısıdır. Bu deneyi 4 fincan ve küçük bir destek kullanarak 5 kişiyle yapıldı. Siz de beş kişiden fazla insanla aynı deneyi yapabilir misiniz? Eğer boş bir dolmuş bulabilirseniz siz de aynı deneyi yapın. Bu sonuçlar, seramik çay fincanlarının basınç altında çok sağlam olduğunu göstermektedir. Etkinlik 4 Amaç Küçük bir daire içerisinde merkezden ödndürülen bir cisme etki eden kuvvetleri hissettirerek öğrenciye kavratmak. 1.8.2 Su kovası İşlem yolu Sapı olan bir kova alın, yaklaşık 3/4 ünü suyla doldurun düşeyle 10° yaparak bir daire şeklinde döndürmeye başlayın. Dönme hızınızı ve kovanın açısını diyagramda görüldüğü gibi kova yatay düzleme girinceye ve omuz hizasına gelinceye kadar artırın. Şekil 12.2

12.6

Kova yatay hale gelinceye kadar sallayın ve durun. Şimdi kovayı yatay düzlem içinde sallıyacaksınız. Küçük bir daire içinde önce yavaş yavaş sallamaya başlayın. Sonra hızı artırın ve daireyi büyütün. Arka sayfadaki diyagramda görüldüğü gibi yeterince hıza ve 45° bir daireye eriştiğinizde açıyı başınızın üstünden ve ayaklarınızdan geçen tam bir daire olacak şekilde artırın. Kova ters çevrildiği zaman dökülüp dökülmeyeceğini tartışın. Kovaya etki eden kuvvetler nelerdir? Tartışın. Suyu kovada tutan dönme kuvveti= mv2/r Şekil 12.3 Açıklama 4: Bu etkinlik süresince merkezcil ve merkezkaç kuvvetleri öğrencilerin hissetmesi gerekmektedir. Suyu kovadan çıkarma kuveti=mg. Suyu kovada tutan dönme kuvveti=mv2/r dir. Etkinlik 5 a Eylemsizliği hissetme Araç-gereçler Eylemsizlik kavramını öğrencilere yaptırarak kavratmak. İşlem yolu Birbirinin aynı, mümkün olduğunca büyük saplı iki metal kutu bulun. Kutunun birini boş bırakın ve diğerini kumla doldurun ve her ikisinin ağzını bir kağıtla kapatın. Ya bunu yapınız Her bir kutuyu uzun bir iple tavana veya sağlam bir kirişe asın. Sonra da her kutuyu sallanması için itin. Şimdi de durdurmaya çalışın. Ya da şunu Her bir elinizdeki kutuları sallayın ve bir arkadaşınızdan sallanan kutuları durdurmasını isteyin. Sonuç nedir? Eylemsizliği hissediyormusunuz? Kütle ne kadar büyükse değişmeye karşı koyma o kadar büyüktür. Bir otobüs birden durursa siz ileriye gidersiniz (hareketi sürdürmeye çalışmak) ve bir otobüs aniden hareket ettiğinde de geriye gidersiniz (durmayı sürdürmeye çalışmak).

12.7

Etkinlik 5 b Kitaplar ve tuğlalar ve eylemsizlik Amaç Kitap ve tuğlalar kullanarak öğrencilere eğlemsizlik kavramını öğretmek. İşlem yolu Bu deney için şekil (13.4) kitaplar ve (13.5)’de düz ağaç blokları deneyebilirsiniz. Yine bu deney için 10 cm x 8 cm x 5 cm ve kenarları yuvarlatılmış plastik oyuncak tuğlaların kütlesi yeterli midir? Bu deneyi içeri ve dışarı olmak üzere iki yönlü deneyebilirsiniz. Şekil 12.4 Şekil 12.5

12.8

Ekler Açıklama 1 Mikrobalans yapımı ve kullanımı 1 A4 (toprak kağıt) kağıdı normalde 809/m2 gelir. Ancak, bu 60-85g/m2 arasında değişebilir. 80g/m2 tip kağıdın 1 cm2 sinin ağırlığı 80.10-4 gr dır (80.10-4=.008gr=8 miligram). Bu tip kağıt için 1 miligram= 12,5 mm2 dir. Bu veriler teraziyi ayarlamak için kullanılabilir. 2 İğne iki ucundaki uzunluğun oranı, 5:1 ise, o zaman kısa ucdaki 1mg ağırlık (4mmx3 mm’lik kağıt) 2mg’lik ağırlıkla dengelenir. Kısa ucdaki ağırlığı değiştirmekle, kalibrasyonu değiştirmiş olursunuz. Açıklama 2 Tartmadan bir kalemin kütlesini bulmak Tükenmez ya da dolma kalemi masanın köşesinde, dengeleyerek ağırlık merkezini bulunuz. Kalemin kütlesi M1 olsun. Aşağıda görüldüğü gibi bu dengenin ucuna M2 adlı bir obje yapıştırın ve şimdi bunun ağırlık merkezini bulun. x ve y’yi ölçün, moment ilkesini kullanarak M1’i bulun.

Açıklama 3 Kağıdın kütlesi 1 sayfa A4 kağıdı 21 cm x 39.5 cm ve 12,01 gramdır. Aynı kağıt 4 eşit parcaya bölünürse 1 parçası = 3 gr olur. Açıklama 4 Benzer başka bir problem Elimizde bir kıskaç, iki standart demir çubuk, tel ve 0.5 kg’lık kütle olduğunu düşününüz. Bu verilere göre demir çubukların kütlesini bulunuz? Önceki gibi: bir demir çubuğu diğerine kıskaç yardımıyla sabitleyerek ağırlık merkezini bulunuz. 0.5 kg kütleyi kullanarak sistemi tekrar dengeleyin. Çözümü moment ilkesi gerektiren benzer problemler önerebilirler. A4 kağıdıyla yapılabilecek başka materyaller önerebilirler.

13.1

ÜNİTE 13 FEN BİLİMLERİ EĞİTİMİNDE TARTIŞMA YÖNTEMİ

13.1 Giriş Bu kitabın teorik bilgiler içeren değişik kısımlarında aktif öğrenmenin öneminden bahsedilmektedir. Aktif öğrenme eğitim-öğretim etkinliklerine öğrencinin bizzat katılı anlamına gelmektedir. Aktif öğrenmeyi sağlayabileceğimiz önemli yöntem veya tekniklerden biriside tartışma yöntemidir. Ülkemizde sınıflar genellikle kalabalıktır. Bundan dolayı kalabalık sınıflarda pratik çalışmalar yapmak zordur. Bu nedenle, okullarda öğretmenler zamanlarının çoğunu öğrecilerle konuşarak harcarlar. Bunun yanında, öğrenme teorileri bölümünde görüldüğü gibi, öğrenme sürecinde öğrencilerin katılımları olduğu zaman öğrenmenin anlamlı ve kalıcı olduğu vurgulanmaktadır. Bundan dolayı öğretmen adayları fen bilimlerini öğretme sürecinde tartışma yönteminin nasıl kullanılacağı hususunda hem teorik bilgiye ve hem de pratikteki uygulamalarını kavramaları gerekmektedir. Bu yaklaşımda öğretmen adaylarının konuşması, tartışması, fikir değişiminde bulunması ve sözlü sunuşlar yapması önemli bir öğrenme etkinliği türüdür. Bu yöntemin burada incelenmesindeki temel gerekçelerden birisi elimizdeki “Fizik Öğretimi” kitabının değişik ünitelerinin bu yaklaşımla işlenmekte olmasıdır.. Bunun için öğretmen adayları bir dizi sözlü iletişim becerileri geliştirmeli ve pratik yapmalıdır. Bu ünitede, mekanikten örnekler verilerek tartışma yöntemi irdelenmektedir. 13.1.1 Amaçlar Öğretmen adayları • tartışma türlerini kavrar • tartışma türlerinin neden kullanıldığını kavrar • tartışma sırasında soru sorma becerisini geliştirir • tartışma ortamını düzenlemede yer, zaman ve sayı gibi konularda karar verir. 13.2 Tartışma türleri Tartışma yöntemi fen bilimleri eğitiminde genelde iki şekilde kullanılır. Bunlar grup tartışması ve sınıf tartışmasıdır. Grup tartışması Bu tür tartışmada öğretmen sınıfı 3 ile 8 arasında üyesi bulunan gruplara böler. Öğretmen konuyu belirler ve tartışılması gereken soruları hazırlar. Eğer konu güncel ise öğrenciler açısından bir ön hazırlığa ihtiyaç yoktur. Ancak, konu öğrenciler için yeni ise, gerekli teorik alt yapıyı oluşturmak için yeterli kaynaklar öğrencilere önceden verilmelidir. Çünkü bilinmeyen bir konuda fikir ileri sürmek anlamsızdır. Grup tartışması esnasında her soruya grup üyelerinin verdiği cevaplar ve yorumlar diğer grup arkadaşlarınca dinlenir ve fikir birliğine varılan noktalar grup içinden sözcü tarafından not edilir. Grup tartışması sırasında öğretmen sınıfta gruplar arasında dolaşır, tartışmaların

13.2

belirlenen konu etrafında olup olmadığına dikkat eder ve konu dışına çıkıldığını veya yanlış anlamaların olduğunu hissettiği durumlarda açıklamalarda bulunur. Öğretmen konunun tartışılmasının tamamlandığını ve gerekli notların alındığını hissettiği zaman tartışmayı sona erdirir. Ancak, tartışmanın başlangıcında deneyimlerine dayanarak öğretmen bir süre belirler ve öğrencilere bildirirse, bu planlama açısından kolaylık sağlar. Tartışma bitiminde öğretmen her öğrenci grubuna görüşlerini sunması için belirli bir süre verir. Bu süreçte öğretmen tartışmadan çıkan önemli sonuçları ya tahtaya ya da tepegöz üzerindeki asetat kağıdına not ederek bütün öğrencilerin dikkatine sunar. Bu arada gruplardan gelen görüşlerde eksiklik olan noktalar öğretmen tarafından tamamlanır. Eğer yanlış anlamalar varsa bunlara dikkat çekilir. Böylece konunun öğretimi öğrencilerin de aktif katılımıyla tamamlanmış olur. Sınıf tartışması Buna geniş kapsamlı soru-cevap yöntemide denilebilir. Burada öğretmen tartışılacak konu ile ilgili soruları belirler ve soruları tek tek gündeme getirerek sınıftaki öğrencilerin görüşlerini almaya çalışır. Ancak, öğretmen tartışmayı belirli öğrencilerle değil bütün sınıfla yapmalıdır. Tartışma sürecinde öğrencilerin de soru sormaları teşvik edilmelidir. Öğrenci soruları öğretmen tarafından anlaşılır bir forma sokularak yüksek sesle bütün sınıfa yöneltilmelidir. Bu arada öğrenci cevaplarının önemli noktaları tahtaya not edilmeli ve bunlar hakkında gerekli açıklamalar öğretmen tarafından yapılmalıdır. Özellikle yanlış anlaşılan noktalara öğretmen vurgu yapmalıdır. Bunun yanında öğrencilerin herhangi bir konunun işlenmesi sırasında soracakları ilginç bir soru temel alınarak da bir tartışma yapılabilir. Bu tür bir yaklaşım öğrencilerin fikirlerine değer verildiği hissini uyandırır ve onların daha sonraki konular için ön hazırlık yaparak ilginç sorular bulmasını sağlar. Ancak, öğretmen konu dışındaki sorulara fazla zaman harcamamalıdır. Tartışma türlerinden hangisi kullanılırsa kullanılsın, hem öğretmen hem de öğrenci aktif olmak zorundadır. Öğrenmenin gerçekleşmesi için öğrencinin öğrenme sürecine aktif olarak katılması gerektiği de bilinmektedir. Yani, tartışma yöntemi kullanılarak öğrenme hem kolaylaşır hem de daha kalıcı hale gelebilir. 13.3 Tartışma yönteminin mekanikte uygulanması Mekaniği öğretmek oldukça problemli bir iştir. Mekanikte bu problemler üç boyutta kendini gösterir. 1 mekanikteki zor kavramların öğrencilere sunulması, 2 sınılı araç-gereç kullanarak mekaniği öğretmeye çalışmak, 3 mekaniği deneysel değil de teorik (sadece matematiğe dayalı) olarak sunmak.

13.3

Öğretmen adayları, mekanikte verilen örnekleri ve etkinlikleri inceledikten sonra, • Newton konularının nasıl öğretilmesi gerektiğini kavrar. • Mekanikteki kavramları günlük hayatta karşılışılan olaylarla nasıl ilişkilendirebileceğini anlar. • Kuvvet, kütle, ağırlık, hızlanma gibi temel kavramlar arasında ilişkiler kurdurur. • Mekanikle ilgili basit araçlar tasarlar. • Mekanik konusuna başlamadan önce, mekanikte geçen temel kavramlar hakkında öğrencilerin yanlış anlamalarının giderilmesi için öğretim malzemeleri ve öğrenme etkinlikleri üretir. 13.3.1 Tartışarak fiziği (mekaniği) anlatmak Amaç Öğretmen adaylarına anlaşılması zor olan kavramların tartışılarak nasıl açık ve anlaşılır hale getirilebileceğini kavratmak. İşlem yolu 4-6 kişilik gruplarla çalışarak aşağıdaki soruların bazılarını tartışın ve sonra mümkün olduğunca açık olarak, sanki öğrencileriyle konuşan bir öğretmenmiş gibi açıklamalar yapın. Sorular 1 Bir yeryüzü uydusu yakıt kullanmadan çalışmaya nasıl devam eder? 2 Uzayın derinliklerindeki bir uzay gemisi zaman geçtikçe daha yavaş mı yoksa daha hızlı mı yol alır? Bu gemi bir daire şeklinde mi, doğru çizgi halinde mi yoksa nasıl bir hareketle yol alır? 3 Bir roket bir vakumun (havasız ortam) içinde giderek hızlanarak mı yol alır? 4 Ayı iten veya çeken bir kuvvet var mıdır? 5 Bir radyoaktif atom bir alfa partikülü yayınlarsa, atomun geri kalanı, alfa partikülünden daha yavaş olarak mı yoksa daha hızla mı geri teper? 6 Bir roket motoru roketi yerden sabit bir düşey uzaklıkta tutmak için yakıt tüketir. Roket yakıtını aynı hızda fakat yatay olarak yönlendirildiğinde tüketse ne olur? 7 Dünya çevresindeki bir uyduyu havanın resistansı mı yoksa bir meteor yağmuru mu hızlandırır veya yavaşlatır? 8 Öğrenciler, ivmeyi metre bölü saniye kare olarak veya m/s2 olarak derslerde ifade edildiğinde anlamakta güçlük çekerler. Yeni başlayanların bu problemini en aza indirmek için ne gibi önerilerde bulunabilirsiniz?

13.4

Tartışma 1: Mekanikte incelemeler:100 m dünya rekoru ile ilgili veriler Amaç Öğrencilerin kendi elde ettikleri verilerden faydalanarak konum-zaman, hız-zaman ve ivme-zaman grafiklerini öğrencilere çizdirmek ve bu alanla ilgili verilen grafikleren yorumlarını öğrencilere yaptırmak. İşlem yolu 4-6 kişilik gruplarla çalışarak, öğrencilerin bahçede yaptıkları bir yarıştan elde ettikleri ölçümleri nasıl kullanılabileceğini, ve konum-zaman, hız-zaman ve ivme-zaman grafiklerini nasıl çizeceklerini tartışın. Bilgi sayfası 1’de sizin yapabileceğiniz bir etkinlik verilmiştir. Bu ektinliği yapın ve sonuçlarını tartışarak değerlendirin. Lisedeki öğrencilere sonuçları nasıl analiz ettireceğinizi ve bu süreçte ne tür problemlerle karşılaşabileceklerini tartışın. Açıklamalar 1 Uzaklık ölçümleri için bir metre veya uzun bir ip parçasına gereksinim vardır. 2 Öğrencilerin tutarlı sonuçlar elde etmeleri için dikkatli olmaları önerilmelidir. Elde edilen zaman ölçümleri önemli derecede farklı değilse ortalama alınabilir. 3 İlk çizilecek grafik konum-zaman grafiğidir. Eğer grafik kağıdı yoksa öğrenciler uygun ölçekleri işaretlemek için cetvel ve kalem kullanabilirler. 4 Öğrencilere, 0-20, 20-40, 40-60, 60-80, 80-100 m uzaklıklarında ortalama hızı hesaplamaları için yardımcı olun. Mümkünse bir hesap makinası kullanın yoksa matematik fiziğin önüne geçebilir [Bazı yetenekli öğrenciler verilen bir zamanda hızı bulmak için konum-zaman grafiğinde uygun noktalardaki eğimleri hesaplayabilir veya tahmin edebilirler.] 5 t1 t2 t3 zaman aralıkları için ortalama hızı v1, v2, v3 ü içeren veriler için v1 e karşı t1, v2 ye karşı t2 vb. grafiğini çizdirebilirsiniz. 6 Anlık ivmeyi bulmak için yetenekli öğrenciler hız-zaman grafiğindeki uygun noktalarda eğimi bulabilir. Aksi halde, bir zaman periyodunda ortalama ivmeyi bulmaları amacıyla, belli bir zaman aralığında ortalama hızdaki değişmeyi hesaplamaları için öğrencilere yardım edin. Yukarıda 5. de olduğu gibi, ivme-zaman grafiğini çizdirebilirsiniz. 7 Burada elde edilen verilerin gerçek verilerle tam uyuşmayacağına vurgu yapılmalıdır. Ancak, veriler öğrencilere ait olduğu için daha etkili öğrenme oluşabilir. Çünkü öğrenci kendi topladığı verilerle işlem yapmayı daha anlamlı bulur.

13.5

Bilgi Sayfası (1) Hareketle ilgili elde edilin veriler 100 m. yarışı Öğrenciler için sorular ve açıklamalar 1 100 m koştuğunuzda hızınız ve hızlanmanız (ivme) nasıl değişecektir? 2 1. soruya cevap vermek için hangi grafikleri çizebilirsiniz? Taslak grafikler çizin. 3 Tahmininizin (hipotez) doğru olup olmadığını görmek için şimdi kendi yürüttüğünüz aktivitelereden veriler elde edeceksiniz. 11 li gruplar halinde çalışacaksınız. Okul bahçesi aşağıdaki gibi işaretlenecektir. 4 Her uzaklıkta kol saati veya kronometreli iki öğrenci durur ve bir koşucunun başlangıçtan verilen bir uzaklığa ne kadar sürede gittiğini saptarlar. Yarışın sonunda elde edilen bütün zamanları ve uzaklıkları yazın. 5 Her uzaklıkta iki zaman tutucu bir zaman tutucudan niçin daha iyidir? 6 Gruptaki diğer öğrenciler koşucu olabilirler ve aynı şekilde veri toplanabilir. 7 Çizilecek grafikler için verilerinizi kullanın: konuma karşı zaman (konum-zaman) hıza karşı zaman (hız-zaman) hızlanmaya (ivme) karşı zaman (ivme-zaman) 8 Grafiklerden hangi sonuçları çıkarabilirsiniz? Elde ettiğiniz veriler soru 2 deki tahminlerinizle (hipotez) ne derecede uyuşmaktadır?

13.6

Bilgi sayfası (2) Hareketle ilgili gerçek veriler Birçok durumda sürat koşucuları 100 m koşusuna ilk başladıklarında en yüksek hıza ulaşırlar. Sonra yavaşlarlar. Sizin sonuçlarınız veya lise öğrencilerine yaptırdığınız bu aktiviteden elde ettiğiniz sonuçlar aşağıdaki sonuçlarla uyuşuyor mu? İyi fizik öğretmenin bir yolu da öğrencilerin ilgisini çeken gerçek veri kullanmaktır. Örneğin, 100 m dünya rekorunun kırıldığında Carl Lewis’le ilgili veriler Tablo 13.1 de verilmektedir. Tablo 13.1

Koşulan uzaklık (metre)

Geçen zaman (saniye)

0 0.00 10 1.85 30 3.81 60 6.39 70 7.25 90 8.98 100 9.86

Bu verileri öğrencilerinizle nasıl kullanacağınızı tartışın. Bir bilgisayar spreadsheet programınız varsa hangi verileri girer, hangi sonuçları elde edebilirsiniz? Önce bunu tartışın, sonra bilgi sayfasındaki sonuçlara ve grafiklere bakın. Öğrencilerin grafiklere sahip olduğunu veya grafiklerin tahtaya çizildiğini varsayın. Grafikleri anlayıp anlamadıklarını kontrol etmek için öğrencilere hangi soruları sorabilirsiniz? Bunu tartışın ve bir soru listesi yapın. Şimdi de öğrenciler için sorular sayfasına bakın. Bu listeyle sizin listeniz arasındaki benzerlikleri ve farklılıkları tartışın. İyi bir soru nasıl olur? Tartışın.

13.7

Öğrenciler için tipik sorular 1 Konum-zaman grafiği iki farklı eğim gösterir. Bu ne demektir? 2 Eğimleri ölçün. Ne sonuca vardınız? 3 Kendi koşunuzda alınan verilerle cizilen yol-zaman grafiğine bakın. Çarl Lewis için

verilen sonuçlarla kendi sonuçlarınızı karşılaştırın. 4 Maksimum hıza varmanız ne kadar zamanınızı aldı? 5 Carl Lewis’in ne kadar zamanını aldı? 6 Maksimum hızı ne kadar sürdürdünüz? 7 Carl Lewis maksimum hızı ne kadar sürdürdü? 8 Hıza karşı zaman grafiği üç farklı eğim gösterir. Bu ne demektir? 9 Sizin hıza karşı zaman grafiğinizde kaç tane farklı eğiminiz vardır? Bu ne demektir? 10 Hızlanmaya (ivmeye) karşı zaman grafiğinde Carl Lewis maksimum hıza eriştiğinde

zaman neydi? 11 Sizin grafiğinizde siz maksimum hıza ulaştığınızda zaman neydi? 12 Yarışın sonunda Carl Lewis’in hızı için ne diyebilirsiniz? 13 Yarışın sonunda kendi hızınız için ne diyebilirsiniz?

13.8

ZAMAN 0 1.85 3.8 6.39 7.25 8.98 9.86 KONUM 0 10 30 60 70 90 100 ZAMAN 0 .925 2.83 5.1 6.82 8.115 9.42 HIZ 0 5.41 10.204 11.628 11.628 11.561 11.364

13.9

ZAMAN 0 0.463 1.878 3.965 5.96 7.468 8.221 İVME 0 5.84 2.52 0.63 0.00 -0.05 -0.13

13.10

Tartışma 2: Bir topun (bilyenin) hareketi Amaç Bir topun hareketini inceleterek, öğrenciye hipotez kurdurmak, incelemeler yaptırmak ve incelemeler sonucunu analiz ettirip grafiğe dönüştürmesi için neler yapabileceğini tartışmak. İşlem yolu 4-6 kişilik gruplar oluşturarak aşağıda verilenleri nasıl kullanabileceğinizi tartışınız. Hareketle ilgili deneyleri yapmak için kitaplar, kalın karton parçası, bir top veya bilye, ince bir odun parçası ve bir kol saati hazırlayınız. Ne ölçebilirsiniz ve hangi değişken(ler)i değiştirebilirsiniz? Ölçtüğünüz veya hesapladığınız bir miktar ile bir değişkeni ilişkilendiren bir denklemi kurabilir misiniz? Planlanan incelemeyi deneyin. Deney araçlarını lisedeki öğrencilerinizle nasıl kullanabileceğinizi tartışın. Öğretim hedefleri neler olabilir? Bunları listeleyin. Bilgi sayfası bazı önemli hedeflerin ayrıntılarını vermektedir - bunlarla aynı fikirde misiniz? Öğrencilerin elde ettikleri gerçek sonuçları

Yükseklik / cm Topun 50 cm yuvarlanması için

geçen zaman

ortalama zaman ortalama hız

1.2 1.57 1.47 1.52 32.9 2.7 0.88 0.93 0.91 54.9 4.1 0.71 0.69 0.70 71.4 5.3 0.56 0.58 0.51 87.7

Bu sonuçları aşağıdakilerle nasıl kullanacağınızı tartışın: a) Orta düzeydeki öğrenciler (veya fiziğe yeni başlayanlar) b) Yüksek yetenekli öğrenciler (veya biraz fizik çalışmış olanlar) Grup (a) ve grup (b) deki öğrencilerin yapmasını istediğiniz hesaplamaları yaptırın ve grafikleri çizdirin. Sonuçlar g (yerçekimi ivmesi) için iyi bir sonuç veriyor mu? Vermiyorsa, niçin vermiyor? Sonuçlar hakkında başka hangi fiziksel yorumlar yapabilirsiniz? Başka herhangi bir karmaşık ve pahalı cihaz kullanmaksızın bu deney geliştirilebilir mi?

13.11

Bilgi sayfası (3) Yuvarlanan bir toplun incelenmesi Bu deney için hedefler şunlar olabilir: Öğrencilere, bir deneyi planlama konusunda deneyim kazandırmak. Öğrencilere, bir deneyi sıralı bir şekilde yapabilmeleri için deneyim kazandırmak. Öğrencilere, ölçümler yapmada ve aynı ölçümü tekrarlamada deneyim sağlamak. Daha yetenekli öğrenciler için yüksekliğin hızla orantılı olup olmadığını incelemek ve uygun grafikleri çizmek. 2.5.2 Öğrenciler için açıklamalar Aşağıdaki düzeneği kurun 2.5.3 Öğrenciler için sorular 1 Kitapların yüksekliğiyle bilyenın hızının nasıl değişeceğini düşünüyorsunuz? Kitabınıza kendi düşüncelerinizi yazın. 2 Yükseklik niçin hızı etkiler? Bunu mümkün olduğu kadar açıklayınız ve kitabınıza kendi düşüncelerinizi yazın. 3 Yüksekliğin hızı etkileyip etkilemediğini görmek için bir deneyin yazılı planını yapın. Neyi nasıl ölçeceğinizi söyleyiniz? Ölçüleriniz arasında neyi değiştireceksiniz? Neleri sabit tutacaksınız? Kaç ölçü alacaksınız? İyi ölçü almaya nasıl çalışacaksınız? Yuvarlanan bilyalarla ilgili öğrenci verileri Şekil 13.5 de verilmiştir. Bu şekilde U2 ye karşı h çizilmiştir.

13.12

Tartışma 4: ‘Galileo’nun Düzeneği’: Hıza giriş. Amaç Öğretmen adaylarının ve öğrencilerin Galileo ve Newton’u uğraştıran problemleri yaparak veya düşünerek öğrenmelerini tartışma yoluyla öğretmek. İşlem yolu Aşağıdaki şekil 13.6 daki gibi bir araç yapın veya düzenleyin. Bu aracın plastikten yapılması en uygundur. Aracın uzunluğu 2 m’dir. 2.5 cm çapında büyük bir topa (bilya veya rulman) ihtiyaç vardır. Metal bayraklar ince metalden (Cu veya Zn veya Fe) kesilmiş dar üçgenlerdir. Delikli tahtanız yoksa, bir matkap yardımıyla düz bir tahta üzerine delikler açarak bu düzeneği yapabilirsiniz. Peg tahtası veya delikli tahta. Öğrencilerle hızlanma (ivme) fikrini öğretmek için aracın nasıl kullanılacağını tartışın. Şimdi aracı kullanarak fikirlerinizi deneyin ve uygun olan ölçümleri yapın. Temel öğretim hedefleri, a) Fiziğe yeni başlayanlar için nelerdir? b) Biraz fizik bilenler için nelerdir? Tartışın. *Tartışma yolu ile oluşturduğunuz hedeflari listeleyin. Daha sonra, bilgi sayfası 4’de verilen hedeflerle oluşturduğunuz hedefleri karşılaştırarak tartışın. Galileo hakkında toplayabildiğiniz kadar bilgi toplayın. Öğrencilerin Galileo’yu bilmeleri önemli midir? Aracı yapın veya bir yerden temin ederek deneyin.

13.13

Bilgi Sayfası (4) Fiziğe yeni başlayan öğrenciler için öğretim hedefleri (sabit) ivmeyi kavramak: a) Yuvarlanan top devamlı hız kazanmakta b) Verilen zaman aralıklarında topun aldığı yol daima artar ve eşit zaman aralıklarında alınan yol da artar. Fiziğe yeni başlayan öğrenciler için yukarıdaki fikirler karmaşıktır. Önceki fikirler, hız belli bir mesafede zamanla değişir ve yeni fikir ise ivme hızın belli bir zamanda değişimidir. Bu gösteri deneyinde ivmenin sabit olduğunu biliyoruz, fakat daha çok ölçümler yaparak bunu kanıtlamalıyız. Metal bayrakları, başlangıç noktasından itibaren 1,4,9,16,25 birim uzaklıklara yerleştirin. Topu yuvarladığınızda eşit zaman aralıklarında bir ses işitilir. Sonra, öğrencilere aşağıdaki gibi bir şema yaptırın.

Zaman 1 2 3 4 5 Uzaklık 1 4 9 16 25

sonra: Uzaklıkta değişiklik

3 5 7 9

Zamanda değişiklik 1 1 1 1

böylece hız= konumdakide iþimZamandakide iþim

ðð

= 3,5,7,9 ............

ve

ivme = hýzdakide iþimzamandakide iþim

ðð

= 2,2,2,2 ...............

VEYA (Belki de daha iyi) öğrencilere 1,4,9,16,25 birimlik kağıt şeritler kestirin. Sonra bu birimlik kağıt şeritleri aşağıdaki gibi çubuk grafik yapmak için yapıştırın.

13.14

Bir hız-zaman çubuk grafiği yapmak için Şekil 13.8 deki grafikteki gibi daha bir çok kağıtlar kesilebilir Son olarak Şekil 13.9 daki gibi bir ivme-zaman çubuk grafiği yapın. hızın zamanla değişimi = ivme Öğrencilerin bu şekilde yaptığı ‘uygulamalı’ etkinlik yalnızca karatahtayı kullanarak yapılan öğretimden daha iyi bir yoldur. Bu yolla, öğrenciler somut materyaller ile kazandıkları deneyimlerle bilgiyi anlamlı bir şekilde öğrenmiş olurlar. Bu aktiviteyi öğrencilerle birlikte deneyin ve sonuçları tartışın. Öğrencilerin ivme kavramını düşünebilmeleri için pek çok yola gereksinimi vardır. Çok erken bir kademede formal tanımlar, anlamaya değil sadece ezberlemeye yol açar. Kavramların tanımlarını zamanından önce vermek öğrencileri ezbere yöneltir. Yeni fizik öğrencileri için iyi bir başlangıç 1,4, 9,16,25 kuralını öğrenmektir. Bu da şöyledir: Sabit ivme, eşit zaman aralıklarında uzaklıkların 1 den 4 e 9 a 16 ya 25 e gitmesidir Biraz fizik bilen öğrenciler için öğretim hedefleri Yukarıda verilen verilerden faydalanarak, konum-zaman, hız-zaman, ivme-zaman grafiklerini çizmek. Grafikten faydalanarak doğrusal hareket denklemlerini çıkarabilmektir.

x= v.t ± 12

2at , v= vo ± at

13.15

Tartışma (5a): Galileo ve hareket: düşünce deneyleri Amaç Galileo ve Newton’u uğraştıran problemleri yaparak veya tartışarak çözmek. Araç - gereçler Çelik top veya büyük bilye, esnek plastik ray (örneğin perde rayı), sehpalar ve mengeneler. İşlem yolu Galileo’nun çalışmalarından alınan birkaç deney, gösteri ve düşünce etkinlikleri aşağıda verilmiştir. Yokuş yukarı - yokuş aşağı hareket Deneysel düzeneği şekilde görüldüğü gibi kurun. 1 Düzenekteki temel öğretim noktalarının neler olbileceğini tartışın? 2 Aynı etkiyi oluşturacak minimum sürtünme kuvvetlerinin rol oynadığı başka hangi düzenekten yararlanabilirsiniz? 3 Öğrencilere Newton’un birinci kanununu tanıtmak amacıyla yuvarlanan top deneyi düzeneğinde başka hangi değişiklikleri yapabilirsiniz. Şekil 13.11’e bakın.

13.16

Bu konuyla ilgili öğrencilere hangi önemli düşünce deneylerini tanıtmalısınız? Tartışarak fikirlerinizi bir yere yazın. ‘düşünce deneyleri’ öğrenmede niçin önemlidir? Tartışın. Tartışma (5b): Sarkacın uzunluğunu değiştirmek Amaç Salınım hareketi yapan bir sarkaçtan yararlanarak enerjinin korunumu ilkesini kavrayabilme. İşlem yolu Deney düzeneğini aşağıda gösterildiği şekildeki gibi kurunuz. Burada, sarkaç ve pimin sıkıca tutturulması gerekir. Ne olacağını önce tahmin edin. Daha sonra deneyin. Tartışma (5c): Düşen cisimler: Pisa kulesi deneyi

13.17

Amaç Serbest bırakılan cisimlerin ağırlıklarıyla yere düşme hızı arasında bir ilişki olup olmadığını keşfetmek. Araç - gereçler 2 tane yoğun madde İşlem yolu Bu deney öğrenciler için önemli bir deneyimdir. Bu nedenle bu deneyi kendiniz deneyin. Birisi görece olarak ağır diğeri misketten hafif olmak üzere 2 tane yoğun madde alın. (Büyük taş, küçük madeni para olabilir) Bunları omuz yüksekliğinden düşürün ve dinleyin. Yüksekliği değiştirin, sandalyenin üstünde ayakta durun. 50 öğrencilik bir sınıfta pratik olarak bunu nasıl yapabilirsiniz? Tartışın. Deneye başlamadan önce öğrencilerin ne yapmasını istersiniz? Tartışın. Bu bilim tarihinde niçin önemli bir deneydir? Tartışın. Galileo’nun düşen tuğlalarla ilgili düşünce deneylerinin ayrıntılarını bulmaya çalışın. Bulduğunuz bu deneyleri öğrencilerinizle birlikte uygulayabilirmisiniz? Tartışın.

13.18

Tartışma (5d) : Bir Galileo düşünce deneyi Öğretmen bu etkinliği öğrencilerle birlikte yürütebilir. Galileo Birbirine eşit ve üst üste konulmuş 3 tane (A,B,C) tuğlamız olduğunu varsayın ve bunları aniden bıraktığımızı varsayalım. Bunların hepsi aynı hızda

düşer. Aynı fikirde misiniz? Muhalif Eğer tuğlalar birbirinin üstüne yığılmış ise bu A nın 3 katı kütlesindeki tek bir cisimle aynıdır. Yani [A+B+C]. Bu bir cisim yere düşüyor demektir. Onun için sizinle aynı fikirdeyim. Fakat 2 tuğlayı [A+B]‘yi bir elinize öteki tuğlayı [C]‘yi diğer elinize alın ve aynı anda düşürün. A+B,C den önce düşer. Aynı fikirde misiniz? Galileo 3 tuğla üst üste olduğu zaman, A, B ile aynı hızda, B, C, ile aynı hızda yere

düşer. İki tuğla üst üste olduğu zaman, A, B ile aynı hızda yere düşer. Tuğla sayısı önemli değildir. Aynı fikirde misin?

Muhalif İki tuğlayla [A+B] belki A biraz daha hızla öne geçer ve B yi aşağı doğru sürükler. Galileo Yani A ve B nin görünmeyen bir zincirle birbirine bağlandığını mı düşünüyorsunuz? Bu iyi bir teori mi? Öğrencilerin, ağır bir cismin hafif bir cisimden daha hızlı düştüğüne inanmaları halinde, karışıklığa sebep olan nedenler nelerdir? Tartışın.

13.19

Tartışma Deneyi 6(a): Atış hareketleri: Girişimlerin fırlatılması ve düşürülmesi Amaç Aynı anda fırlatılan ve düşürülen iki cismin gözlenmesi. Araç-gereçler Taşlar ve diğer küçük yoğun cisimler İşlem yolu Bir cismi yana (yatay olarak) atın ve aynı anda bir cismi düşürün (dikey). Aktiviteye başlamadan önce öğrencilere hangi soruları sorarsınız? Tartşın. Öğrencilerin çoğunluğundan ne tür cevaplar bekliyorsunuz? Öğrencilerin çoğunun niçin “yanlış” cevap vereceğini düşünüyorsunuz? Konuyu enine boyuna tartışın. Aynı anda atmayı ve düşürmeyi deneyin ve gözlemcilere sonuçları izletin. Pratik yapmaya devam edin. Konuyla ilgili bir başka etkinlik ise biri ağır biri hafif iki cismi yatay olarak atmaktır. Okul ortamında bunu dışarda bahçede yapmak en iyisidir. Sınıfta ise öğrenciler bu deneyi sınıfın önünde yapabilirler. Yatay hızın yüksek olmaması gerekir. Bunu yaptıktan sonra öğrencilere uydularla ilgili hangi soruları sorabilirsiniz? Bir listesini yapın ve diğer öğretmen adaylarıyla tartışın. Tartışma Deneyi 6b: Atış hareketleri: Parabolik hareket Amaç Parabolik hareketi incelenmek İşlem yolu Duvara ve ya tahtaya büyük bir parabol çizin. Şekil 13.13’e bakın. Bu parabolu kullanarak, öğretimde hangi önemli noktaları açıklayabilirsiniz? Bir parça tebeşir veya bir silgi alın ve bunu tahtanın önünde yatay olarak fırlatın. Bir kaç denemeden sonra attığınız cisim bir parabol izler. Kalabalık bir sınıfta bütün öğrencilerin bunu deneyebilmeleri için ne yapabilirsin? Öğrenciler bunu kendileri denediklerinde gülümserler, etkin ve ilgilidirler. Öğrenciler karatahtada öğretmeni dinlerken daima gülümsemedikleri veya etkin olmadıkları ve genellikle derse karşı ilgisiz oldukları bilinmektedir. Bundan sonraki aşama, yatay ve dikey hızda bir atmanın tam parabolünü çizmektir.

13.20

Buradaki temel öğretim noktaları nelerdir? Tatışın. Öğrencilere başlangıçta bir kez açıklama yapıldığında kendilerine ait tam parabolu yapabilirler ve atmak için çizdikleri parabolu izleyen basit cisimler kullanabilirler. Şekil 13.14’deki gibi bir parabol yapın ve test edin. MAKSİMUM YÜKSEKLİKTEKİ UZAKLIK DEĞİŞİMİ Tartışma Deneyi 7: ‘Hayvan ve avcı’ deneyi

13.21

Amaç Yatay ateş ederek hayvan vurmak ve yatay ve dikey hareketi uygulamak. Araç - gereçler 1 teneke kutu (her hangi bir hayvanı temsil eder), 50 cm uzunlukta uzun tüp (pirinç veya cam veya plastik veya karton), tüpün içine sığabilen küçük bilyeler veya çelik toplar, alüminyum folyo, elektro mıknatısı İşlem yolu 1 Bir parça alüminyum folyo tetik görevi yapar kurşun folyodan geçtiğinde devre bozulur. Bunun için folyoyu tüpün sonuna doğru yerleştirin. 2 Devre bozulduğunda “hayvanın” düştüğünü gösterin. 3 Kurşun ateşlendiğinde devrenin bozulduğunu gösterin. 4 Hedefi vurmak için pratik yapın. Öğrenciler bu etkinlikten hoşlanır. Ayrıca bu araç basittir de.

13.22

Tartışma 7: Kütle, ağırlık, eylemsizlik dengesi Amaç Verilen araçları kullanarak kütle, ağırlık ve eylemsizlik dengesi kavramlarının incelenmesi Araç ve Gereçler 2 adet demir testeresi veya jilet, 6-10 cm uzunlukta, 6 cm genişlikte 2 adet ağaç takoz, 4 adet küçük ağaç takoz, vidalar, mengeneler, bir küçük lastik parçası veya kaymayı önleyici pat (tampon), 250 g - 2 kg lık kütleler. İşlem yolu Şekil 13.16 gözönünde bulundurarak eylemsizlik dengesi deney düzeneği kurulur. Daha sonra deney yapmadan önce, bu aletin ağırlığı değil kütleyi ölçtüğü konusunda öğrencileri nasıl ikna edeceğinizi tartışın. Deneysel olarak bu aracın ağırlığı değil kütleyi ölçtüğünü nasıl gösterirsiniz? Tartışın. Başka hangi araçlarla kütle ölçebilir veya karşılaştırabilir. Dinamometre kütleyi mi yoksa ağırlığı mı ölçer? Tartışın. Dijital terazi neyi ölçer - kütleyi mi - ağırlığı mı? Öğrencilere kütle ile ağırlık arasındaki farkı gösterebilmek için başka hangi deneyleri veya gösterileri yapabilirsiniz? Tartışın. Öğrencilere bir kitabı ellerine alarak kitabın ellerine etkisinden faydalanarak neyi tahmin edilebileceğini tartışın. Avucunuza ağır bir kitap koyarak elinizi aşağı doğru hareket ettirdiğinizde ne olur ne hissedersiniz? Kitabı daha ağır mı, daha hafif mi yoksa, aynı ağırlıkta mı hissedersiniz? Tartışın.

13.23

Kısmi ağırlıksızlık ile ilgili bir gösteri Araç Büyük makara (minimum sürtünmeli), uzun bir ip parçası, büyük yaylı terazi, 3 kg lık ve 1 kg lık kütle Temel hedef terazideki okumada, sistem g.den daha az bir değerle aşağıya doğru hızlandığında, bir azalma olduğunu öğrencilerin görmesidir. Karşı ağırlık bunu mümkün kılar ve uçsuz ip kontrolü kolaylaştırır.

13.24

Tartışma 8: Kuvvet ve hareketin öğretimi problemi Amaç Öğrencilerin kuvvet ve hareket kavramlarını anlamada hangi tür problemlerle karşılaştıklarını ortaya çıkarmak için neler yapılabileceğini tartışmak. İşlem yolu Küçük (4-6)’lı gruplarla çalışarak, öğrencilerin kuvvet ve hareketi anlamada karşılaşabilecekleri problemleri listeleyin. Kendi listenizi başka gruplarınkiyle karşılaştırın. Bu problemlerin niçin varolduğunu nedenlerinin neler olabileceğini tartışın. Daha sonra bu tür problemlerin azaltılabilmesi için uygulanabilecek eğitim-öğretim etkinliklerini tartışın.

14.1

ÜNİTE 14 FİZİK ÖĞRETİMİNDE PROJE ÇALIŞMALARI

14.1 Giriş Öğrencilerin fizikte ilgi duydukları bir olayı, öğretmenlerin motivasyonlarıyla kendilerinin incelemesi ve araştırması öğrenme açısından daha anlamlıdır. Ülkemizde fizik öğretimi bir çok okulda öğretmenin aktif olduğu bir yöntemle öğretilmektedir. Bu durum bir çok öğrencinin fizik derslerine karşı negatif tutum geliştirmesine neden olmaktadır. Eğer öğrenci fiziğin uygulamalarını kendisi yaparak görebilirse, fiziğe karşı pozitif bir motivasyona sahip olacağına inanılmaktadır. Bu ünitede, proje yönteminin fizik eğitiminde gerekliliği, projeyi oluşturan basamaklar üzerinde durulduktan sonra, fiziğin elektronik konusuyla ilgili örnek uygulamalı araştırmalar üzerinde durulacaktır. 14.1.1 Amaçlar Öğretmen adayları 1 Fizik öğretminde poje yönteminin önemini kavrar. 2 Bir projenin planlanıp yürütülmesi aşamalarını kavrar. 3 Verilen bir problemi proje haline dönüştürerek uygulamasını anlar. 14.2 Proje Yöntemi Eğitim-öğretim sürecinde öğretmenin görevi, öğrencisini aktif olarak derse katılarak dersini çekici hale getirmesidir. Fizik derslerinin daha da çekici hale gelmesi için öğrencilerin sınıfta kazanmış oldukları bilgi ve becerileri, istekleri doğrultusunda gercek dünyadan seçecekleri bir konu üzerinde uygulamaları gerekmektedir. Bu uygulamalar proje çalışmaları olarak adlandırılırlar. Projeler genellikle öğrencilerin kendi hayatlarında karşılaştıkları olaylarla ilgili olduğundan buldukları sonuçlar da hayatlarının bir parçası olur. Proje yürüten öğrenciler öğrendikleri bilgileri niçin öğrendiklerini sorgularlar. Bu yolla, öğrenciler araştırmacılık ne demektir ve bilim adamı nasıl çalışır ve bilgi üretir konusunda az da olsa bilgi sahibi olurlar. Öğrenciler lise fizik müfredatıyla ilgili onlarca proje oluşturabilirler. Bu yolla, öğrenci kendine olan özgüveni geliştirir ve bu yolla öğrenmiş olduğu teorik bilgiler ile pratikte çok şeyler yapabileceklerine inanırlar. Proje çalışmaları bireysel olarak yürütüldüğü gibi, grup olarak da yürütülebilir. Bu yolla, öğrenciler birlikte çalışmanın kurallarını öğrenir. Aynı zamanda, sorumluluk duygusunu geliştirmiş olur. Bunun yanında bir projeyi yönlendirecek olan öğretmen adayına, bir projeyi yürütürken ne çeşit araştırma metotları kullanıldığına bunların kökenlerini ve pratikteki uygulamalarının neler olduğu hususunu içeren açık ve seçik bilgilerin verilmesi gerekmektedir (Çepni ve diğ.1994). Projeler proje yönetimini bilen ve uygulayan öğretmenler veya öğretmen adayları

14.2

tarafından yönetilirse etkili ve verimli olur. Bu durumda porje yöntemini uygulayabilecek öğretmen adaylarının ‘Araştırmacı öğretmen yetiştirme’ (Çepni ve Akdeniz, 1996) yaklaşımı ile eğitilmesi gerekmektedir. 14.2.1 Bir projenin uygulama aşamaları Seçilen bir projenin her aşamasında öğrenci Neyi, Niçin ve Nasıl sorularına cevap verecek bilgi ve becerilere sahip olması gerekmektedir. Bir proje genelde 7 ana basamaktan oluşur. Bunlar 1 Verilen veya seçilen alanda araştırılabilir bir problem oluşturulması.Verilen konu ile ilgili bir çok soru hazırlanıp öğrenciler birbirleriyle veya öğretmenleriyle tartışabilirler. Daha sonra her sorunun neyi ifade ettiği araştırılır. 2 Problemin araştıralabilir hale dönüştürülmesi. Birinci maddede görüldüğü gibi bir alan ele alınmasına rağmen bu alanla ilgili bir çok problem oluşturulabilir. Fakat, problemlerin her birini derinlemesine araştırmak için geniş bir araştırmacı gurubuna ve zamana ihtiyaç vardır. 3 Projenin amacının belirlenmesi. Yukarıdaki araştırılabilir hale getirilen (a) ve (b) sorularından faydalanarak belirlenmiş projenin amacı yazılabilir. 4 Projenin araştırma metodolojisinin oluşturulması. Bu aşamada belirlenen amaca ulaşmada hangi metodolojinin en uygun olacağına karar verilmesi gerekmektedir. 5 Alan çalışmasının yürütülmesi. Projenin tabiatına uygun olarak veriler toplanır. 6 Toplanan verilerin analizi. Elde edilen verilerin doğasına uygun olan analiz teknikleri seçilebilir. 7 Sonuç ve önerilerin yazılması. Verilerden elede edilen analiz sonuçlarının neyi ifade ettiği üzerinde yorumlar yapılır. 14.3.1 Elektronikte uygulamalı araştırmalar Güncel olma iddasındaki her ders kitabında bir miktar elektronik olması gerekmektedir. Bundan dolayı, fizik eğitiminde elektroniğe daha fazla yer vermenin nedenleri gittikçe daha da açıklık kazanmaktadır. Bundan dolayı öğretmen adaylarını yapılması planlanan öğretim programı değişikliğine hazırlamak gerekmektedir. Okulunuzda araç-gereç ne kadar sınırlı olursa olsun, bu derisn en önemli özelliği öğrencilerin tek başlarına veya tercihen küçük gruplarda gerçekleştirdikleri proje çalışmalarıdır. 14.3.1.1 Giriş Elektronikte uygulamalı araştırmalar için uyulması gereken temel esaslar aşağıda verilmiştir. Bu ünitede verilen araşıtrmalar projenin kapsam ve odak noktalarını belirtmekte ve sistem yaklaşımına anlam kazandırmaktadır. Bundan dolayı burada ‘sistem’ yaklaşımının kullanımı üzerinde önemle durulmuştur. Bunun anlamı şudur: Parça, bir elektrik devresine yerleştirildiğinde ne iş görür? Diğer parçaları kontrol etmek ve çalıştırmak amacıyla nasıl kullanılabilir? Küçük bir proje üzerinde tek başınıza veya küçük bir grup ile çalışmanız istenecektir. Bu da, elektroniğin modern teknolojik dünyada nasıl kullanıldığını gösteren bir elektronik cihaz tasarlamayı ve yapmayı gerektirecektir.

14.3

Gelecekte muhtemelen bu türden daha fazla çalışma lise öğrencileri tarafından yapılacaktır. Sistem yaklaşımı öğretimi hakkında düşünmenizi sağlamak üzere bazı sorular verilmiştir. 14.3.1.2 Amaçlar Öğretmen adayı, 1 Basit devrelerde diyot, termistör, LDR (ışığa bağımlı direnç) ve transistörlerin kullanımını bilmek. 2 Lehim ve elektrik devrelerinin bağlantısını yapabilmek. 3 Okullarda kullanmak üzere basit devreler tasarlayıp yapabilmek. 4 Günlük yaşamda elektronik parçaların nasıl kullanıldığını gösterebilmek. 5 Öğrencileri, “sistem” yaklaşımını kullanarak elektronik devreleri tasarlama, yapma ve sınamaya teşvik edebilmek. 6 Uygulamaya dayalı proje yaklaşımını okullara getirmeye istekli olmak. Ön bilgiler (1) Lehimleme Amaç İyi elektirik devre bağlantısının nasıl yapılabileceği becerisi kazanmak ve listedeki öğrencilerine kavratmak. 14.3.2.1 İşlem yolu Piyasadaki devre kartlarını veya kendi ‘devre’ kartınızı kullanabilirsiniz. Lehim veya devre kartı yapmak için: 1 İnce bir tahta veya karton parçası alın. 2 Kartın üzerinde parçaları birleştireceğiniz noktalara temiz toplu iğneleri koyun. 3 Havyayı açın. Isınınca ucunu bir bezle temizleyin (Dikkatli olun!). Havyayı desteğine geri koyun. 4 Bağlayacağınız parçanın tellerini veya bağlantı kablosunun uçlarını iğnelerin etrafına şekildeki gibi sarın. 5 Lehimi, lehimlenecek kısmın hemen yanına getirip havyayı ikisine de değdirin. Lehim hemen akar ve iyi lehim düz, yuvarlak ve parlak olur.

14.4

DİYOT veya TRANSİSTÖR lehimlerken, bunların sıcaktan korunması gerekir. Onun için, pense, timsah ağızlı pens veya karga burun gerekir. Şekle bakın.

14.5

Bu üniteyi yürütürken lise öğrencileri aşağıdaki noktalara ihtiyaç duyarlar: 1 Kendilerine açık ve özlü olarak neyi nasıl yapacaklarının söylenmesi. 2 Devre şeması 3 Devredeki diyotu bağlamanın doğru yolunu anlamak 4 Doğru bir elektrik bağlantısı yapmanın üç basit yolu: timsah ağızlı pense, diyotun devre tahtasına lehimlenmesi ve ataşla tutturulması. 5 Kullanılan sembollerin hatırlatılması. Büyük bir çizelge veya her sembol için ayrı resim yapın. Bu konu ile ilgili örnekler verilmiştir. 6 Diyot, termistör ve LDR (ışığa bağımlı direnç) kullanımı için devre örnekleriyle birlikte öğrenciler için sorular verilmiştir. 14.3.4 Elektronik devre elemanları Aşağıdaki sembol ve şekiller öğrenciler tarafından iyi tanınması için sınıfın ve laboratuarın uygun yerlerine asılmalıdır. Sembol Anlamı İletken (bağ) Birkaç pil, vb. (batarya)

Ampul Anahtar (açık) ‘Reed’ anahtarı (açık)

9v

+

14.6

Röle Direnç (10,000 Ω) on bin ohm. Değişken direnç LDR (ışığa bağımlı direnç) Termistör (Isıya bağlı olarak değişen direnç) Transistör

14.7

Diyot Değişken kapasitör (kondansatör) Elektrolitik kapasitör Bobin Şerit çubuk çekirdekli bobin Anten Mikrofon Topraklayıcı

14.8

Araştırma 1 (a) Basit bir devredeki diyotun etkisi. Amaç Basit bir devrede diyotun etkisini araştırmak Araç-Gereçler: 6-9 V pil veya doğru akım kaynağı, 1 adet ampul (6V .06 A), 1 adet anahtar, 1 adet diyot (IN 4001) İşlem yolu Tipik bir diyot aşağıdaki gibidir.

Diyotun üzerindeki çemberin yakın olduğu uç katodu gösterir.

Diyotun sembolü ise şudur Devreyi yapın, anahtarı kapatın ve lambaya bakın. Şekil 14.1 Sorular 1 Elektrik akımı lambanın içinden geçiyor mu? 2 Diyot büyük direnç olarak mı? küçük direnç olarak mı? görev yapar. Şimdi yukardaki devrede verilen diyotu ters çevirirek aşağıdaki devreyi yapın. Anahtarı kapatıp, lambaya bakın.

9v

+ D1

6V. 06 A

14.9

Şekil 14.2 Sorular 1 Elektrik akımı lambanın içinden geçiyor mu? 2 Diyot büyük direnç olarak mı? küçük direnç olarak mı? görev yapıyor. Diyotun yerine edğişken bir direnç koyun ve dirençi değiştirirken lambaya bakınız. Araştırma 1 (b) Basit bir devrede termistorun etkisi Amaç Isıya bağımlı termistörlerin çalışma prensiplerini araştırmak. Araç-gereçler 1 adet NTC veya PTC, 1 adet ampul (6V, .06A), 1 adet 6-9 V pil veya DC kaynağı, 1 adet anahtar. İşlem yolu Diyot dirençten hengi yönlerden farklıdır? Tartışın. Diyot yerine termistör (ısıya bağımlı direnç) koyun. Şekildeki devreyi kurun. Anahtarı kapattıktan sonra dermistörü elinizde ısıtın ve lambanın parlaklığını kontrol edin. Daha sonra termistörü soğutup aynı gözlemi yapın. Şekil 14.3

+

9v

D1

6V. 06 A

NTC mi ? PTC mi ?

6V. 06 A

S

+

9v

14.10

Gözlemlerinize dayalı olarak aşağıdaki çömleleri tamamlayın. 1 Termistör sıcak olduğunda, lamba ............................................................... onun için,

termistörün direnci.......................................................... 2 Termistör soğuk olduğunda, lamba ............................................................. onun için,

termistörün direnci............................................ Araştırma 1 (c) Basit bir devrede LDR ısığa bağımlı direnç etkisi. Amaç Işığa bağımlı bir direncin (LDR) çalışma prensibini araştırmak. Araç-gereçler 6-9 V pil veya doğru akım kaynağı, 1 adet Ampul (6V, .06), 1 adet LDR, 1 adet anahtar İşlem yolu Termistörün yerine bir LDR (ışığa bağımlı direnç) koyun. Aşağıdaki devreyi kurup anahtarı kapattıktan sonra devreyi gözleyin. LDR nin üzerine bir elfeneri veya parlak bir ışık yaklaştırın. Ne oluyor? LDR yi ters bağlayıp aynı gözlemlerinizi yapın. Gözlemlerinize dayalı olarak aşağıdaki cümeleleri tamamlayın. 1 LDR zayıf ışık altında olduğunda, lamba ............................................................ onun için,

LDR’nin direnci .......................................................... 2 LDR kuvvetli ışık altında olduğunda, lamba ............................................................... onun

için, LDR’nin direnci ............................................................ Yukarıdaki incelemelere bağlı olarak aşağıdaki soruları gruplar halinde tartışın. Yaptığınız incelemeleri lisedeki öğrencilerinize bir proje olarak verdiğinizi düşünerek aşağıdaki soruları cevaplayın. 1 Öğrencilerin diyotun termistörlerin ve LDR(nin devre üzerindeki etkilerini anlayabilmeleri için minimum elektrik bilgilerinin ne olması gerekir? 2 Başka nasıl bir yönlendirmeye ihtiyaçları olabilir? Neyi nasıl yapacağınız konusunda size söylenenlerin aynısını öğrencilere sözlü olarak tekrarlamak veya tahtaya yazmak yeterli mi? 3 Araştırma esnasında veya sonrasında öğrencilere sorulacak başlıca sorular neler olabilir? 4 Öğrencilerin yapacağı bir sonraki araştırma ne olmalıdır? 5 Diyot dirençlerden hangi yönlerden farklıdır? Bir tabloyla veya sadece anlatarak diyot, termistör ve LDR arasındaki benzerlik ve farklılıkları özetleyiniz.

6V. 06 A

S

+

9v

14.11

3.7 Araştırma 2: bir redresör olarak diyot 3.7.1 Gereçler: 12 V Alternatif akım kaynağı, 1 K Ω Direnç, Osiloskop (C.R.O.), Diyot (örn, IN 4001) 3.7.2 İşlem yolu Devreyi aşağıda gösterildiği şekilde yapıp, osiloskopta dalganın biçimine bakın. Şimdi devreye şekilde gösterildiği gibi bir diyot koyun. Dalga biçiminde nasıl bir değişim oldu? Amaç: Diyotun ‘yarım ve tam dalga doğrultucu’ olarak kullanılmasını incelemek. Direnç azaltıldığında, bunun dalga biçimindeki etkisini tahmin edin. Şimdi direnci 1 K Ω‘den 100 Ω‘a düşürerek devreyi tekrar deneyin.

1kΩ

a.c

C.RO

1kΩ

a.c

C.RO

14.12

4 tane diyotu şekilde gösterildiği gibi devreye yerleştirin ve dalğa biçimine bakın.

a.c

+

-

1kΩ d.c

14.13

3.8 Araştırma 3: Reed ve Röle Amaç Reed ve Röle’nin çalışma prensibini incelemek. Araç-gereçler, (1) e bak. 1 Lise öğrencilerine reed ve rölenin çalışmasını göstermekte kullanmak üzere deneyler tasarlayın. 2 Öğrencilere bu konuda soracağınız soruları yazın. 3 Sorularınızı “Öğrenci Çalışması: Reed ve Röle başlıklı kağıttakilerle karşılaştırın. 4 Öğrencilerle kullanabileceğiniz bir Reed anahtarının büyük bir şemasını çizin. Şemada iki tip reed anahtarlarını da gösterin. 5 Reed ve Rölelerin bulabildiğiniz kadar kullanım alanlarını araştırıp öğrenin. 6 Bir veya daha fazla pencere a açık olduğunda b kapalı olduğunda alarm zilini çalıştıracak bir devre tasarlayın. 7 Bir alarm zilini, teli kesildiğinde çalıştıracak bir devre tasarlayın. Lise öğrencilerine devre tasarlatmak ve reed ve röle kullandırtmak için neler yapılabilir? Fikirlerinizi arkadaşlarınızla paylaşın. Reeds ve röle başlıklı bilgi sayfasına bakın. Araştırma 3 de yaptığınız deneylere dayalı olarak (2) deki soruları tartışın.

14.14

Amaç Reed ve röle’nin çalışma prensibini kavratmak. Araç-gereç 2 adet 9V batarya ve DC göç kaynağı, 1 adet Read, 1 adet Bobin, 2 adet Ampul 6V .06A), 1 adet Anahtar İşlem yolu 1 “Reed” anahtarının sembolünü bulun. Sizce nasıl çalışıyor? 2 Aşağıdaki şekle bakarak daha önceden kullanılan türden bir devre yapın. 3 Anahtarı çalıştırmak için bir mıknatıs nasıl kullanılabilir? Deneyin. Mıknatıs için en iyi konum hangisidir? Neden? 4 Mıknatısa, mıknatısı döndürecek şekilde bir ip bağlayın. Dönen mıknatısın anahtarı nasıl etkileyeceğini tahmin edin. Deneyin. 5 “Reed” anahtarını, “reed” bobininin yanına koyarak bir devre yapın. Buna röle denir. Anahtar kapalı olduğunda ne olacağını tahmin edin. Deneyin. Bir rölenin nasıl çalıştığını açıklayın.

9v

+

-

9v

+

-

9v

+

6V .0.6 A

14.15

6 Şimdiye kadar yaptıklarınızın hepsinde normalde açık konumdaki bir reed anahtarı kullandınız. Reed anahtarları normalde kapalı konumda da üretilmektedir. 6 Deneylerinizi normalde kapalı anahtarla tekrarlayın. 7 Deneyi yapmadan önce tahminde bulunun. 8 “Reed” ve röle devrelerinin pratikte ne tür kullanımları olabilir? Düşüncelerinizi gösterecek devreler tasarlayın. [İpucu: alarm zilini kapatma] Öğretmeniniz değişik fikirler bulabilmenize yardımcı olacaktır.

14.16

Bilgi sayfası “REED” ve “RÖLE”

Kullanabileceğiniz şekiller aşağıda gösterilmiştir. Reed anahtarı bir cam boru içine konmuş ince yaprak anahtardan ibarettir. Ya normalde kapalı, veya normalde açık olur. Reed ve röle’yi öğretirken normalde açık ve kapalı olmak üzere iki tipi olduğunu vurgulayın.

14.17

Bilgi sayfası 3.10.1 Arabalarda marş motoru (1) Kontak anahtarı çevrildiğinde, bu bir anahtar işlevi görerek röleyi çalıştırır. Bu da, büyük bir anahtar işlevi görerek marş motorunu çalıştırır. 3.10.2 Bir telefonu doğru hatta bağlama (2) Birçok iş yeri telefon bağlamak için santral kullanmaktadır. Buradaki anahtar röle tipidir. 3.10.3 Devre Tasarlama Lise öğrencileri aşağıda bir örneği verilen bu işlemi yapmaktan ve böylece bildiklerini kullanmaktan hoşlanırlar. Alarm devresinde Z alarm zili S anahtar M mıknatıs R de, normalde kapalı konumdaki reed anahtardır. Mıknatıs yukarıdaki şekildeki gibi reed’in yakınına konur (S anahtarı kapatılmalıdır). Mıknatıs Reed anahtarı Zil reed’in yakınında

açık çalmaz

reed’den uzak

kapalı çalar

Bu devre, kapalı bir pencere açıldığında alarm çalıştıracak devrenin aynısıdır. Açık bir pencerenin, kapanınca bir alarmı çalıştırması için ‘normalde açık’ bir ‘reed’ anahtarı gerekir. Öğrencilerin, normalde açık bir ‘reed’e bir mıknatıs yaklaştırınca ‘reed’in kapandığını anlamaları önemlidir. Normalde açık bir ‘reed’e bir mıknatıs yaklaştırırsak reed kapanır. Bir bobinden geçen akım, bir bobini mıknatısa dönüştürerek ‘reed’ anahtarını açıp kapatır.

+

Z

S

R

14.18

Aşağıda tipik bir transistör ile birlikte transistörün bir devreye lehimlenmesi sırasında ayaklarının ‘iyi’ ve ‘kötü’ şekilde bükülmesi gösterilmiştir. Amaç Transistörün bir devreye bağlanmasını ve çalışma prensibini araştırmak. Araç-gereçler 2 ampul, 1 transistör, 9V luk batarya, 10 kn direnç İşlem yolu 1 Araştırma 4 (a): Transistörün bir devrede kullanılması Ana ve toplayıcı devreleri BFY 51 veya 2N3053 veya .... gibi bir transistör kullanarak bu devreyi yapın.

9v

6v 0.6a +

-

10kΩ

c 6v 0.6a

e b

+

-+

X

14.19

Anahtarı kapatın. Hangi lambalar yanıyor (x mi, y mi, ikisi de mi?) Peki bu size, ana devresindeki akım hakkında (küçük mü, büyük mü?) ne anlatıyor? Tahmininizi, x lambasının 100 mA’lık ampermetreyle değiştirerek kontrol edin. IB, IC ve IE’yi birbirine bağlayan formül nedir? Amaç Küçük bir baz akımı ile büyük bir kolektör ve emetör akımlarını kontrol etmek. Baz akımı olmadan collector emetu arasında akım akmaz. 3.12 Araştırma 4 (b): anahtar olarak transistör Amaç (1) İşlem yolu Konum 1’de gösterilen devreyi kurunuz. 5 K Ω ‘luk direnci lehimlemenize gerek yoktur. Ataşla tutturun. 2 K Ω‘luk direnci yüksek akımdan korumak için daima ana devreye yerleştirmek gerekir. - Y lambasının yanıp yanmayacağını tahmin edin. - Şimdi anathatarı kapatın. Tahmininiz doğru mu? - Şimdi Konum 2’ye 5K Ω‘luk direnci yerleştirin. - Y lambasının yanıp yanmayacağını tahmin edin. - Anahtarı kapatın. Tahmininiz doğru mu? Şimdi siz basit bir ‘açık-kapalı’ anahtar yapmış bulunmaktasınız. Aşağıdaki devreyi kurun ve bu devrenin bir transistörü kontrol etmek için neden daha iyi olduğunu açıklayın. Değişken direnci lehimlerken, merkezindeki uç ile en dıştaki uçlardan birini bağlayın. Şekle bakın.

+

Konum 1

Konum 2

9v

6v 0.6a

2kΩ

5kΩ

Y

14.20

Amaç Transistörün anahtar olarak çalışmasını gözlemek. Araç-gereç 9V luk batarya, 1 adet ampul (6V .06A), dirençler: 2 kn, 5kn, 4.7kn, 2.2kn, 1 adet transistör BFY51 veya 2N3053 Değişken direnci lehimlerken, merkezindeki uç ile en dıştaki uçlardan birini bağlayınız. Şekle bakın.

değişken direnç

+

-5kΩ

4.7kΩ

9v

6v 0.6a

2.2kΩ

14.21

Ön bilgi 2: Elektronik sistemler Elektronik parçalar birbirlerine bağlandıklarında bir elektronik sistem oluştururlar. Bir sistem aşağıda görüldüğü gibi üç bölümden oluşur: Dış dünyadan, Sistemin algıladığı Dış dünyaya örneğin ışık, ısı sinyale nasıl bir çıktı, örneğin: ses gibi bir tepki göstermesi hoparlör veya giriş sinyali. gerektiği, örneğin: lamba açık, zil sıcak/açık veya çalıyor. tersi, soğuk kapalı. Transistör devrelerini tasarlarken ve kullanırken bu aşamadan sonra ‘sistem’ yaklaşımını kullanacaksınız.

Algılamak

Karar vermek

İş yapmak

14.22

Amaç Yağmura duyarlı bir alarm devresi kurmak ve çalışma prensibini incelemek. Araç-gereçler İğne, w çubuklar, ağaç veya karton 3.14 Araştıma 5 Yağmur alarmı yapma Algılayıcı tahta veya ince kartondan bir tablaya iğneyle tutturulmuş bakır çubuk veya telden yapılır. Şeritler arasında bağlantı teli yoktur. Buradaki direnç çok az mı yoksa fazla mı? Bakır çubuk veya tellerin arasına şekildeki gibi küçük oluklar yapın veya kazın ve bu oluklara biraz tuz (NaCl) koyun. Oluklarda katı halde tuz varken direnç çok yüksek midir yoksa çok düşük müdür? Oluklara biraz su döktüğünüzde katı haldeki bu tuza ve dirence ne olur? Şimdi bir algılayıcınız oldu. Ne olursa yüksek direnç, ne olursa düşük direnç olur? Yüksek direnç ............................ olduğu zaman Düşük direnç ............................ olduğu zaman Şimdi araştırma 4’teki basit devreyi kullanarak yağmur alarmınızın çalışıp çalışmadığını görmek için bir devre yapıp sınayın. İki metal çubuk, bir şişe mantarı ve bir kabı, yağmur alarmı veya “dolu kap” alarm cihazı olarak nasıl kullanabilirsiniz? Tasarlayın, yapın ve sınayın! Yağmur alarmı başlıklı bilgi sayfasına bakın.

14.23

Bilgi sayfası Yağmur alarmı, sıvı düzeyi devreleri Aşağıda basit bir devre gösterilmiştir. Bu devrede değişken direncin ayarlanması gerekmektedir. Şimdi aşağıdaki devreyi kurun. Buradaki ek transistör ve dirençler devreyi algılayıcıdaki değişiklere karşı daha duyarlı hale getirirler. Devredeki lamba yerine elektirikli zil kullanmayı deneyebilirsiniz.

-

+

1kΩ 1kΩ

100kΩ

1kΩ 9v

6v 0.6a

+

-5kΩ

2.2kΩ

Y

9v c

6v 0.6a

b e

14.24

Cu veya Al telden (askıdan kesilmiş) yapılan yağmur alarmı veya sıvı düzeyi ölçme aygıtı veya dolu kap algılayıcısı aşağıda gösterilmiştir. Sıvı düzeyi algılayıcısına tuz (NaCI) eklendiğindeki duyarlılık değişir.(Niçin?)

14.25

Araştırma 6 Işığa duyarlı devre yapımı Amaç Işığa duyarlı bir devre kurup, çalışma prensibini incelemek. Araç-gereçler: Transistör, LDR (Işığa bağlı direnç), 9 V lamba, transistör. İşlem yolu 1 Transistör devreli bir LDR (ışığa bağlı direnç) kullanın; LDR karanlıkta kaldığında lamba yanacaktır. Bu da arabalarda otomatik park lambası veya evlerin dışına konulan bir lamba olarak kullanılabilir (karanlık basınca lambalar yanar). 2 Devrede öyle bir değişiklik yapın ki, lamba, LDR ışık görünce yansın. Bu tür bir devre nerelerde kullanılabilir? Parlak ışıkta LDR’nin direncinin yüksek mi veya düşük mü olduğunu unutmayın.

14.26

Bilgi ayfası LDR (Işığa bağımlı direnç) ve ışığa duyarlı devreler LDR karanlıkta olunca lambanın yandığı tipik bir devre aşağıdaki gibidir. R direnci ve LDR voltajı ayırıcı görevi yaparlar. Voltaj girişi (Vi) LDR’nin direncine bağlıdır. Parlak ışıkta LDR’nin direnci (yaklaşık 1 Ωk), R direnciyle karşılaştırıldığında düşüktür. Onun için giriş voltaj (Vi), transistörü çalıştıramayacak kadar küçüktür (yaklaşık 0.6 V gerekir). Karanlıkta LDR’nin direnci 10 ΩM kadardır, bu da transistörü çalıştırmaya yeter. R’yi değişken bir dirençle değiştirmek suretiyle lambanın yanacağı ışık düzeyi değiştirilebilir. Karanlık elde etmek için, LDR’yi kapaklı bir karton kutuya koyabilirsiniz. R ve LDR birbiriyle değiştirildiğinde, aydınlıkta lamba yanar, karanlık söner. Ek çalışma İkinci bir transistör kullanılırsa, daha duyarlı bir ışık anahtarı elde edilir. Devre iki bölümden oluşur: bir bölümde amplifikatör görevi yapan transistör, diğerinde ise anahtar görevi yapan transistör vardır.

+

-

1kΩ

1kΩ

9v

6v 0.6a

+

-

9v

V

R 100kΩ

2.2kΩ

6v 0.6a

İ

14.27

Araştırma 7 Isı kontrollü cihazlar Amaç Isıya bağlı bir devre kurup çalışmasını incelemek. Araç-gereçler Bilgi sayfasında ki devre elemanları kullanılabilir. İşlem yolu Öyle bir devre tasarlayıp yapın ki, a) su donunca b) çaydanlıktaki su kaynayınca bir alarm işareti versin. (KR472 cw) veya benzer tipte (TH3) bir disk termistör kullanın. Bir yangın alarmı devresinin nasıl çalıştığını özetleyin. Bilgi sayfasına bakın.

14.28

Bilgi sayfası Isı kontrol cihazları Tipik devreler aşağıda verilmiştir. Termistörü buz dolu beherin içine koyun. Ayarlanabilir direnci sadece lamba yanana kadar döndürün.Termistörü ısınmaya bırakın. Tekrar buzun içine koyun. Lamba yanacaktır. Termistörü, içinde sıcak veya kaynamakta olan su bulunan behere koyun ve yukardakileri aynen yapın.

-

1kΩ

1kΩ 6v 0.6a

10kΩ

5.6kΩ

Y

10kΩ

+

-

1kΩ

1kΩ

9v

6v 0.6a

10kΩ

5.6kΩ

10kΩ

14.29

3.17 Araştırma 8 (a): ‘Bir Basamaklı’ amplifikatör Amaç Basit bir ses yükseltici devresi kurup çalışma prensibini incelemek. Araç-gereçler 1 adet 9V batarya, 1 adet 10 f kondansatör, 1 adet 270 kn direnç, 1 adet BD 135 transistör. İşlem yolu Aşağıdaki devreyi kurun. Kapasitörün doğru bağlanmasına dikkat edin. Bu bir ‘bir basamaklı’ amplifikatörüdür. X’te mikrofona konuşun, Y’de dinleyin.

+

-

270kΩ

10kµ F

9v

14.30

3.18 Araştırma 9 (b): ‘İki Basamaklı’ amplifikatör telefon devresi Amaç İki basamaklı bir ses yükseltici devresinin çalışmasını kavramak. Araç-gereçler 1 adet 10 uf kond., 2 adet transistör BC 107 ve BD 135, dirençler 2x270 kn 5,6kn, 1 adet hoperlör, 1 adet mikrofon Aşağıdaki devreyi yapın. Bu devre telefon devresinde olduğu gibi iki yönlü çalışır.

-+

+

14.31

Araştırma 9 (a) basit bir radyo alıcısı Amaç Basit bir radyo alıcısı devresi kurup çalışmasını incelemek. Araç-gereçler Demir çubuklu (ferrit anten bobin), uzun bakır tel (en az 20 m), 200 pF değişken kapasitör diyot (örn., OA81), hoparlör İşlem yolu Aşağıdaki deneyi kurun. Bobin kuvvetli olursa belki kulaklık ile ses duyulabilir. Yüksek bir yere anteni bağlayarak, birucunu sarkıtın ve diğer ucunu bakır bir su borusuna bağlayın. Ferrit çubuğu ses duyuluncaya kadar oynatmak suretiyle radyoyu ayarlayın. Sonra sesini yükseltmek için kapasitörü ayarlayın.

-

14.32

3.20 Araştırma 9 (b) daha iyi bir radyo alıcısı Amaç Tek basamaklı bir ses yükselticisi kullanarak bir radyo alıcısı devresi düzenlemek. Araç-gereçler Devre üzerindeki elemanlar. Tek basamaklı bir amplifikatör kullanılarak alınan sinyal netleştirilir. Direncin değeri 10 KΩ‘u çıkarılarak radyonun çekişi güçlendirilebilir.

+

-

þekil 14-24

+

10kΩ

10kΩ

10kµ FBD 135

15.1

ÜNİTE 15

FEN BİLİMLERİNDE ÖĞRENCİ BAŞARILARININ ÖLÇÜLMESİ, DEĞERLENDİRİLMESİ VE SORU

HAZIRLAMA 15.1 Giriş Bu ünitede, ortaöğretim öğrencilerinin izledikleri fen bilimleri müfredatı (fizik ve kimya) sonucunda başarılarının değerlendirilmesi incelenecektir. Bu kapsamda, başarının nasıl ölçülüp değerlendirilebileceği ve bu değerlendirmede kullanılacak soruların seviyeleri ve ölçmedeki uygunlukları özel örnekler verilerek incelenecektir. Öğretmen adayları aldıkları genel ölçme değerlendirme derslerinde bir dereceye kadar deneyim kazanmaktadırlar. Ancak, bu ders genel verildiği için kimyaya özgü kaliteli sorularla yeterince incelenemediği bir gerçektir. Bundan dolayı öğretmen adayı alanında hangi tür sorularla hangi seviyelerde bir ölçme yapabileceği konusunda yeterince deneyim kazanamamaktadır. Hallbuki, değerlendirme öğrenmekden ayrı düşünülecek bir kavram değildir, onun ayrılmaz ve en karmaşık parçalarından biridir. Bu ünitede öğretmen adaylarının daha iyi yetiştirilmeleri için bu alanda ihtiyaç duyacakları temel bilgilere yer verilecektir. 15.1.1 Amaçlar Öğretmen adayları: • Değerlendirme çeşitlerini (çözümleyici, şekillendirici, tamamlayıcı) ve hangi alanlarda öğrenmenin ölçülüp değerlendirilebileceğini kavrar. • Ölçme ve değerlendirme kavramlarını ve aralarındaki ilişkiyi anlar. • Ders hedeflerine (Bilişsel, duyuşsal ve devinişsel hedefler) uygun soru geliştirme becerisi kazanır. • Bloom taxonomisine göre bilişsel alana yazılan soruları sınıflama becerileri geliştirir. • Ölçme sorularını değerlendirip yorumlar. • Soru tiplerini ve nota dönüştürülme yollarını kavrar.

15.2

15.2 Ölçme ve değerlendirme kavramı Ölçme insanların, olayların veya eşyaların belirli bir niteliğini gözleme ve sonuçlarını sayı veya sembollerle ifade etme işlemidir (Turgut, 1994). Bu, ölçme kavramının genel bir tanımıdır. Eğitimde ölçme ise öğrencilerde amaçlanan hedeflere uygun davranış değişikliğinin ne ölçüde meydana geldiğinin değişik tekniklerle, sayılarla veya sembollerle belirlenmesidir. Fen bilimleri eğitiminde başarının ölçülmesi öğretme-öğrenme sürecinin ayrılmaz bir parçasıdır. Bu ölçme işinde, eğitim-öğretimin bütün kademelerinde, ilkokuldan üniversiteye kadar, formal ve informal yöntemler kullanılmaktadır. Formal yöntemde test veya yazılı sınavlar kullanılırken, informal yöntem öğrencilerin sınıfta ve laboratuarda izlenmelerine dayanmaktadır. Değerlendirme ise eğitimde öğrencinin başarı düzeyini belirlemek için kullanılan bir terimdir. Başka bir deyişle, değerlendirme öğrencinin öğrenme seviyesinin öğretmen veya başka uzman kişilerce belirlenmesi sürecidir. Değerlendirme aynı zamanda ölçme sonuçlarının bir yorumudur. Bu yorum öğrencileri başarılı veya başarısız diye sınıflandırma yanında öğretmenin performansının da bir göstergesidir. Değerlendirme sonuçları, herhangi bir ders müfredatının önceden belirlenmiş amaçlarına ne ölçüde ulaşılabildiği konusunda bir fikir elde edilmesinde en önemli göstergelerden birisidir. Müfredatın amaçları ile değerlendirme arasındaki bu ilişkilendirme Ralph Tyler’in (1949) 1940’ların sonlarında amaç ve hedeflerin önemini ortaya koymasından sonra gündeme gelmiştir. Bunu takiben değerlendirme için bazı temel sorular gündeme gelmiş ve onun öneminden söz edilmeye başlanmıştır. Rowntree (1977) değerlendirme konusunu aydınlatmak için beş önemli soru sormaktadır. Bunlar: Niçin değerlendirme yapılmalı? Ne değerlendirilmeli? Nasıl değerlendirilmeli? Değerlendirme sonuçları nasıl yorumlanmalı? Ve bu sonuçlara göre neler yapılmalı? dır. Değerlendirme yapılırken bu soruların dikkate alınması değerlendirmenin objektif ve amacına uygun olarak yapılmasına imkan sağlayacaktır. Bizim eğitim geleneğimizde not çok önemli bir kavramdır ve öğrencilerin hem okula hem de ilgili derse karşı tutum ve ilgisini etkileyen temel faktörlerden biridir. İyi bir ölçme ve değerlendirme mekanizması öğrenmenin her kademesini içermelidir. Örnek olarak bilgi, kavram, yasa ve teorilerin anlaşılıp anlaşılmaması objektif ve kapsamlı bir değerlendirmenin parçalarından olmalıdır. Ülkemizde fizik derslerinin öğretmenleri öğrencilerini kendilerine özgü yöntemlerle ölçüp değerlendirmektedirler.Milli eğitim bakanlığının lise öğrencilerinin başarılarının değerlendirilmesi için önerdiği sadece şudur. Haftalık ders saati ikiden fazla olan derslerde her dönemde üç yazılı yoklama yapılması ve en az bir sözlü notunun öğrencinin genel durumu dikkate alınarak verilmesi ve haftalık ders saati iki ve daha az olan derslerde ise, iki yazılı yoklama ve bir sözlü notu verilmesi gerektiği şeklindedir (Tebliğler dergisi, 1992).

15.3

Değerlendirme konusunda daha ayrıntılı bilgi yoktur. Liselere teftişe gelen bakanlık müfettişleri ise soruların kısa cevaplı seçilmesini ve her konudan soru sorulmaya çalışılmasını öğretmenlere önermektedirler. Fizik öğretmenleri öğrettikleri dersin hedeflerinde nelerin ve hangi düzeyde başarılması gerektiğini belirlemeli ve buna paralel sorular geliştirmelidir. Yani, öğrenmeden ulaşılması istenen hedeflerle bu hedeflerin başarılma derecesi ancak uygun sorularla test edilebilir. Başka bir deyişle, amaçlanmamış bir konuda soru sorarak başarı ölçülemez. Öğretmenler özellikle bu noktaya dikkat etmelidirler.

15.3 Değerlendirme yaklaşımları ve öğrenmenin ölçülme alanları: 15.3.1 Değerlendirme yaklaşımları Genel olarak literatürde üç değerlendirme yaklaşımından söz edilmektedir. Bu yaklaşımlar eğitim-öğretim sürecinin değişik aşamalarında uygulanır. Bu üç yaklaşım ve temel özellikleri aşağıda incelenmiştir. i) Eksikleri belirleyici (diagnostik) değerlendirme Bu değerlendirme şekli bir ünitenin öğretimine başlamadan önce öğrencilerin o ünite hakkındaki bilgilerini ve anlama seviyelerini tespit etmek amacıyla yapılır. Bu değerlendirmenin başka bir adıda ön-test yaklaşımıdır. Bu yolla öğrencilerin seviyesini ve yanlış anlamalarını belirleyen öğretmen, ilgili ünitenin öğretimini ona göre planlar. Eğer ünitenin başlangıcında böyle bir test uygulanmamış ise, konu ilerledikçe herhangi bir aşamada öğretmen bu yaklaşımı kullanarak öğrencilerinin ihtiyaçlarını belirler. Bu belirlenen ihtiyaçları karşılama yöntemleri öğretmen tarafından düşünülerek geliştirilir ve uygulanır. ii) Şekillendirici (formative) değerlendirme Bu yaklaşım eğitim ve öğretim süreci ilerlerken öğrencilerin öğrenmelerini ve gelişimlerini değerlendirmeyi amaçlar. Öğretmen öğrencilerinin öğrendikleri ve öğrenemedikleri konu ve kavramları onlara güdüleyici bir şekilde ileterek motivasyonlarını artırır. Bu değerlendirme sürekli olmalı ve bireysel olarak öğrencilerin izlenmelerine dayanmalıdır. Böylece istenilen davranış değişikliklerini geliştirmek amacına ulaşılmış olur. Bu değerlendirme şekli hem formal hem de informal yollarla yapılabilir. iii) Tamamlayıcı (summative) değerlendirme Tamamlayıcı değerlendirme yaklaşımı, değerlendirmedeki en son aşamadır. Bu yaklaşımla öğrenci eğitim-öğretim süreci sonunda bir bütün olarak değerlendirilir. Yani, öğrenme etkinlikleri sonucunda öğrencinin neleri kazanıp neleri kazanamadığı bu yaklaşımla belirlenir. Bu değerlendirmede, öğrencilerin bilgileri, becerileri ve davranış değişikleri kapsamlı bir şekilde ölçülür. Bu yaklaşımla, bir öğrencinin bir dönem veya bir akademik yıl sonunda bir dersten geçme veya kalma durumu belirlenir. Bu belirlemede, öğrencinin dönem boyunca aldığı sözlü, yazılı veya diğer şekillerdeki notları dikkate alınır. 15.3.2 Öğrenmenin ölçülme alanları Öğrenme, daha önceki ünitelerde de değinildiği gibi, üç ana bölümden oluşur. Bunlar; bilişsel (kognitif), duyuşsal (affetif) ve devinişsel (psikomotor) öğrenmelerdir. Öğrenmenin değerlendirilmesi bu ünitenin temel amaçlarından olduğu için sözü edilen öğrenme kategorileri kısa olarak aşağıda incelenecektir. Bu incelemenin temel gerekçelerinden en

15.4

önemlisi, müfredatların sözü edilen üç alanda da hedefler içermesidir. Bu yüzden değerlendirmede de bu üç alanın dikkate alınması gerekir. i) Bilişsel (kognitif) alan: Bu alanla ilgili değerlendirme daha çok öğrencilerin zihinsel yeteneklerinin ölçülmesine dayanır. Genellikle, öğrenciye verilen kavramı öğrenci tanır, hatırlar, karşılaştırma yapar, yorumlar ve onunla ilgili problem çözer. Bunun sonucuna göre öğrencinin bilişsel yetenekleri değerlendirilir. Bu alan ile ilgili daha geniş bilgi Bloom’un taxonomisi ve soru hazırlama adlı alt bölümde(9.4) verilmiştir. ii) Duyuşsal (affektif) alan: Müfredat programları zihinsel hedefler dışında da hedefler içermektedir. Bu hedeflerden bir bölümü öğrencilerin sınıf içi sosyal faaliyetleri ile ilgi, tutum ve bireylerin sahip olacakları değer yargılarıyla ilgilidir. Bu hedeflerin öğrencilerin öğrenmesinde önemli rol oynadıkları literatürde sıkça ifade edilmektedir. Bu nedenle değerlendirme sürecinde de dikkate alınmaları gerekmektedir (Kempa, 1986; Ayas, 1995). Öğrencilerdeki duyuşsal değişme ve gelişmeleri ölçmek için değişik soru tipleri kullanılmaktadır. Bu sorular eğitim-öğretim süreci öncesinde ve sonrasında kullanılarak gelişmeler izlenmektegdir. Bununla beraber, öğrencilerin gözlenmeleri ve görüşme (mülakat) yöntegmiyle fikirlerinin alınması da duyuşsal öğrenmeleri belirlemede özellikle son zamanlarda kullanılmaktadır. Birkaç örnek soru ile bu konuya açıklık getirelim: a) Benim için fizik zevkli 1 2 3 4 5 sıkıcı önemli 1 2 3 4 5 önemsiz kolay 1 2 3 4 5 zor faydalı 1 2 3 4 5 faydasız dır. Bu tür bir ifade ile öğrencinin fiziğe karşı tutumu rakamlardan kendi düşüncesine en uygun olanları işaretlemesiyle ortaya çıkarılabilir.

15.5

c Duyuşsal karekterleri ölçmede yazılı cevap gerektiren sorularda sorulabilir.

1 Fiziği sever misin? 2 Niçin fizik öğrenmenin faydalı olacağına niçin inanıyorsunuz?

3 Hangi dersleri zevkle çalışıyorsunuz? Niçin?

d Bazan öğrencilere belli ifadeler verilerek o ifadelerle ilgili bir kompozisyon yazmaları istenir. Bu kompozisyonda öğrenci verilen ifadeleri destekleyip desteklemediğini gerçekleri ile birlikte sıralar.

1 Fizik birçok kişi için sıkıcı ve gereksizdir. Bu konudaki düşüncelerinizi yazınız. 2 Fizik teknolojisinin gelişimine diğer alanlara kıyasla daha fazla katkı sağlar. Bu konudaki görüşlerinizi yazınız.

İİİ Devinişsel (Psikomotor) Alan Müfredat programlarının hedefleri arasında öğrencilerde fen bilimleri laboratuarlarında pratik maharetlerin geliştirilmesi şeklinde bir ifade bulunmaktadır. Pratik maharetler, el ve göz becerileri, duyu organlarının koordineli kullanılması, laboratuvar araç ve gereçlerinin kullanılması gibi yetenekleri içerir. Öğrencilerin devinişsel yeteneklerinin ölçülmesi ve değerlendirilmesi için farklı yöntemler kullanılabilir. Bunlardan biri kontrol listesi kullanılarak bir öğrencinin laboratuarda bir deneyi planlayıp yapmada izlediği adımlar kontrol edilebilir.

15.6

Örneğin: Ohm yasasının ispatı deneyinde öğrenci, Evet Hayır 1. Direnç, voltmetre ve ampermetreyi tanıyabildi mi? ....... ........ 2. Dirençleri seri olarak bağlayabildi mi? ....... ......... 3. Ampermetreyi ve voltmetreyi devreye doğru olarak ....... ......... bağlayabildi mi? 4. Her direncin ucundaki potansiyel farkını voltmetreden ........ ......... doğru okuyabildi mi? 5. Akımı ampermetreden doğru okuyabildi mi? ........ .......... 6. Devreye uygulanan toplam gerilimin, herbir direncin ......... .......... uçlarındaki gerilimlerin toplamına eşit olduğunu bulabildi mi? Bu kontrol listesine daha bir çok madde eklenebilir. Böylece öğrencilerin devinişsel alan ile ilgili becerileri de ölçülmüş olur.

15.7

15.4 Bloom’un taksonomisi ve soru hazırlama 15.4.1 Bloom taksonomisi Bloom taksonomisi (Kempa, 1986; Colletta &, Chiopette 1989) birçok öğretmen ve eğitimci tarafından öğrenci bilişsel alanla ilgili kısmı başarılarının ölçülmesinde ençok kullanılan yaklaşımdır. Bu taksonominin basitten karmaşığa (düşük zihinsel düzeyden yüksek zihinsel düzeye) doğru altı seviyeden oluşur. Bunlar: 1 Bilgi seviyesi 2 Kavrama (Anlama) seviyesi 3 Uygulama seviyesi 4 Analiz seviyesi 5 Sentez seviyesi 6 Değerlendirme seviyesi, dir. Bununla beraber, birçok sınav sistemi bu seviyelerin ilk üçünü aynen kullanırken son üçünü birleştirir. Böylece dört basamaklı bir ölçme yaklaşımı elde edilir (kempa, 1986). Orjinal takonominin altı basamağını orta dereceli okullar için dörde indiren bu yaklaşımın kategorileri aşağıda örneklerle açıklanmaktadır. i.Bilgi seviyesi: bu seviyede öğrenciden sadece öğretilen bilgilerin hatırlanması istenir. Bilimsel bilgiler, hipotezler, teoriler, kavramlar gibi olguların sadece anlatıldıkları şekliyle hiçbir yorum getirmeden hatırlanması bu seviyenin kapsamına girer. Bu basamakla ilgili sorular, ne, nerede, ne zaman, kim ve tanımlayın gibi soru kelimeleri ile kurulur. Bu seviyede sorulan sorulardan amaç düşünme ve yorumdan ziyade ezberlenen bilgilerin geri istenmesi şeklindedir. Bu bilgiler ezbere dayalı olduğu için kısa sürede unutulur. Bundan dolayı, öğretmenler bu tür sorulara fazla önem vermemelidirler. Çünkü, bunlar öğrencinin zihinsel yeteneklerinin gelişmesine çok az katkıda bulunur. Ancak, bu tür sorular sınavlarda hiç kullanılmamalı denilemez. Örneğin 10-15 soruluk kısa cevaplı bir sınavda 1-2 soru bu basamaktan seçilebilir. Bilgi seviyesi ile ilgili örnek sorular 1. İçinde serbest yükleri bulunan cisimlere; a) yalıtkan b) iletken c) molekül bileşikler d) hiçbiri 2. Aşağıdaki ifadelerden hangisi Joule kanunu verir?

a) w= F.l b) W= Q.V c) W= i2.R.t d) p= wt

3. Aşağıdaki ifadeleri tanımlayınız? a) Lens kanunu b) Hall olayı c) Super iletken d) Merkezal ivme e) Ohm kanunu ii) Kavrama (anlama) seviyesi : Bu seviyede öğrenci öğrendiklerini organize edip yorumlayabilir. Yani, öğrenci kendisine sunulan bilgileri zihninde canlandırıp farklı şekillerde ve farklı cümlelerle ifade edebilir. Tablolar, grafikler, karşılaştırmalı işlemler, bilgi sayfaları gibi kaynakları inceleyip kendi

15.8

cümleleriyle yeniden ifade edebilir. Bu seviyedeki sorularda “açıkla”, “karşılaştır”, “benzerlik ve zıtlıklarını bul” gibi ifadeler bulunmalıdır. Bu seviyedeki sorulardan amaç öğrencinin bir şekilde verilen bilgileri başka bir formda yorumlama yeteneğini ölçmektir. Buradaki sorularda öğrenci mevcut bilgilerini kullanarak yorum yapar . Örnek sorular: 1 İvme ile yer çekimi ivmesi aşağıdaki ifadelerden hangisinde ortak özelliklere sahiptir. a) İkiside yerin çekim kuvvetinden dolayı oluşur. b) İkiside dışarıdan bir etki olması dolayısıyla oluşur. c) İkiside hızlanmayı ifade eder. d) İkiside hareketin sabit olmadığını ifade eder. 2 Işığın kırılmasının ışığın dalga modeli ile mi açıklamak daha uygundur, yoksa tanecik modeli ile mi açıklamak daha uygundur. Gerekçeleri ile birlikte yazınız. 3 Foto elektrik olayı ışığın hangi özelliğini açıklamada kullanılır? 4 Bir cismin eğrisel bir yörüngede hareket edebilmesi için hangi şartların gerçekleşmesi gerekir? iii) Uygulama seviyesi: Bu seviyede öğrenci bilimsel bilgilerini ve anlayışını karşılaştığı yeni durumlara uygulayabilir. Burada, öğrenciden önceki bilgi birikiminden uygun bölümleri ve ilişkileri seçerek yeni duruma uygulaması ve sonuçları yorumlaması beklenir. Bu seviyedeki sorularda kullanılacak uygun soru kelimeleri , çözünüz, kullanınız, sınıflayınız, seçiniz ve ne kadar” gibi kelimelerdir. Bu seviyedeki sorulardan amaç, öğrencilerin bilgi birikimlerini karşılaştıkları yeni durum ve problemlerin çözümlemede kullanabilme yeteneklerini ölçüp değerlendirmektir. Örnek sorular: 1) 2 kg kütleli bir cisim, şekildeki gibi eğik düzlemin alt ucundan 10m/s lik hızla fırlatılıyor. Bu cisme hareket boyunca 2,5 newton luk bir sürtünme kuvveti etki ediyor. Cisim bir müddet sonra A noktasına geri geliyor. Dönüşte A noktasındaki kinetik enerji kaç jouldur? Şekil 15.1 2. şekilde görüldüğü gibi bir disk üzerine 23,1 gr lık bir blok konmuştur. Blokla disk arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,75 dir.

15.9

a) Bloğun diskle birlikte dönebileceği maximum hızı hesaplayınız? b) Disk yatayla 5° lik açı yaptığı durumda bu hızı hesaplayınız? iv) Analiz, sentez ve değerlendirme seviyeleri (yüksek seviyeli zihinsel yetenekler): Bu seviyelerde öğrenci bilimsel bilgileri, o bilgileri oluşturan parçacıklara ayırabilir (analiz), Parçacıklara ayırdığı bilgilerden farklı birleştirmeler yaparak yeni bilgiler üretebilir (sentez), ve üretilen yeni bilgileri nedenleri, bilimsel geçerliliği ve sonuçları ile birlikte yorumlayabilir (değerlendirme). Bu seviyelerde amaç öğrencilerin yüksek seviyeli zihinsel yeteneklerini ölçmektir. Bu ölçmede kullanılacak sorulardaki kelimeler şunlardır: Analiz: analiz et, destekle, kanıt göster, nedenleri tanımla, niçin ve yorumla. Sentez: tahmin et, geliştir, planla, sentez yap, üret, alet geliştir, yap veya kur. Değerlendirme: değerlendir, görüşünü söyle, iddia et, değer takdir et, değerlendirme yap gibi. Örnek sorular: Analiz sentez ve değerlendirme ile ilgili sorular 1) Işığın kırılması deneyinde (tanecik modeline göre) yapılan deney sonucunda aşağıdaki veriler elde edilmiştir. Gelme açısı (i) Kırılma açısı (r) 10 6.7 20 13.3 30 15.6 40 25.2 50 30.7 60 35.1 70 38.6 80 40.7 a) Tablodan verilen verilerden faydalanarak kırılma açılarının gelme açılarının fonksiyonu olarak gösteren bir grafik çizin. b) Hangi grafik bir matematik sonuç çıkarmak için daha güvenilirdir? 2) 3 m kütleli cisim D den serbest bırakılıyor ve F noktasındaki 2 m kütleli cisimle esnek olarak çarpışıyor. 2 m kütlesi nereye kadar çıkabilir? 3. Hacim ile sıcaklık arasındaki ilişkiyi veren bir hipotez kurunuz ve bu hipotezi test edecek bir deney, düzeneği planlayın. 4. Çekirdek çevresinde dönen elektron, klasik mekaniğe göre enerji kaybederek çekirdek üzerine düşmesi beklenir ancak gerçekte böyle bir durum gözlenmez. Bunun sebebi sizce nedir açıklayın.

15.10

15.5 Soru çeşitleri Öğretmen öğrencilerinin öğrenme seviyelerini değerlendirmede çok değişik soru tiplerinden yararlanabilir. Bunlar, doğru-yanlış, çoktan seçmeli, eşleştirme, yazılı cevap gerektiren ve boşlukların doldurulması olarak tanımlanabilecek soru tipleridir. Bir sınavda bu soru çeşitlerinden bir veya birkaçı kullanılabilir. Etkili bir ölçme yapmak için değişik soru çeşitleri kullanmakla birlikte yazılı cevap gerektiren düşünce sorularına özel bir önem verilmelidir. Burada sözü edilen soru çeşitlerinin herbirini kullanmanın avantaj ve dezavantajları ölçme ve değerlendirme kitaplarında ayrıntılı olarak verilmiştir. Bu nedenle burada detaya inilmemiştir. 15.5.1 Etkili soru sorma Öğretmen öncelikle öğrencileri sınav yapmadaki amacını belirlemelidir. Bu amacın dersin veya ünitenin hedefleriyle paralellik göstermelidir. Derste geliştirilmesi hedeflenmeyen bir davranışın ölçülmesi çalışılması gereksizdir. Ayrıca, sorulan sorular dersin hedefleri doğrultusunda Bloom taxonomisinin değişik seviyeleri ile uygunluk göstermelidir. Bunun yanında sorular basitten karmaşığa bir yol izlemeli ve basit, orta zorlukta ve çok az sayıda da olsa zor, yani üstün zihinsel beceri (Bloom’un son üç seviyesi; analiz, sentez ve değerlendirme) gerektiren sorular olmalıdır. Bir sınavda sorulan sorular incelenmelidir. Eğer sınavdaki herhangi bir soru bütün öğrenciler tarafından cevaplandırılmışsa bu o seviye için çok basittir ve daha sonraki sınavlarda sorulmamalıdır. Aksine, eğer bir soruya hiçbir öğrenci cevap verememiş ise bu soruda o seviye için ya çok zordur ya da açık değildir ve daha sonraki sınavlarda sorulmamalıdır. Bu konuyla ilgili daha ayrıntılı bilgi ölçme ve değerlendirme kitaplarının madde analizi bölümlerinde bulunabilir. 15.5.2 Öğrenme sonuçlarının nota dönüştürülmesi Öğrenme teorilerinin incelendiği ünitede öğrencilerin zihinsel kapasiteleri ve becerilerinin birbirlerine göre farklılıklar gösterdiği belirtilmiştir. Bu farklılık öğrencilerin öğrenme etkinliklerinden değişik anlama düzeylerinde bilgi ve beceri edineceklerinin bir göstergesidir, yani öğrenme çoğu zaman tam olmamaktadır. Bunun yanında, fizikte birçok kavram öğrenciler tarafından yanlış anlaşılmaktadır. Bu yanlış anlamalardan dolayı bu kavramla ilgili olan üst kavram da ya hiç anlaşılmamakta vaya yanlış anlamalar devam etmektedir. Mevcut orta öğretim not sistemine göre, karnelerdeki notlar öğrencilerin her bir dersteki genel durumunun bir göstergesidir. Bu not hiç bir şekilde öğrencilerin hangi kavramları anladığı veya hangilerini anlamadığının bir göstergesi değildir. Bu nedenle öğretmenler öğrencilerini daha sık yoklamalı ve müfredattaki her bir ünite için bir değerlendirme cetveli hazırlayıp öğrencilerinin durumunu bu cetvelle takip etmelidir. Böylece, hangi öğrencilerin hangi kavramlarda anlama zorluğu çektiklerini öğretmen tesbit edebilir. Aşağıda örnek bir kavram anlama cetveli verilmiştir. Tablodaki herbir kavramın anlaşılıp anlışılmadığı değişik seviyelerde ve tiplerdeki sorularla belirlenebilir.

15.11

Tablo 15.1 Öğrenci adı Kavram adı

Ünal Karadana

Hami Güzel

Ayşe Kır Ümran Boz

Salim Cepni

% Başarı

Eylemsizlik Momenti

+ --- --- --- --- % 15

Dönme Kinetik Enerji

--- --- --- --- ---

Açısal Momentumun ve ktörel niteliği ve korunumu

--- ---

Eylemsizlik İvmesi + --- + + Eylemsizlik Kütlesi + + + + + Toplam doğru cevap sayısı ve puanı

3

60

1

20

1,5

30

2

40

2

40

Yukarıdaki tablo öğretmene yalnızca kavramların öğrenilip öğrenilmediği konusunda bilgi verir. Ancak öğretmen öğrencilere not verme zorundadır. Bunun için de bir puanlama yapmalıdır. Puanlama ölçme işleminin soyısal bir sonuca ulaştırılması veya gözlenen özelliklerin nicelendirilmesi işlemidir (Turgut, 1995). Bu işlem sonucunda her bir öğrenci için bir puan hesaplanmış olur. Bu puan ham puandır.Bu puan öğrencinin başarılı veya başarısız oludğunu belirtmez. Bu puanların nota dünüştürülmesi ve öğrencilerin geçip geçmemelerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu belirlemede değişik kriterler kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları, mutlak başarı oranına göre not verme, sınıftaki puan dağılımına göre not verme, basit ortalama ile not verme v.b.dir. Orta öğretim sistemimizde genel olarak 100 üzerinden ölçme ve 1-5 üzerinden değerlendirme yapılmaktadır.

15.12

Tablo - 15.2 0-44 1 F Kalır 45-54 2 D Geçer 55-69 3 C Orta 70-84 4 B İyi 85-100 5 A Pekiyi Tablo 15.1’de Ünal Karadana isimli öğrencinin verilen kavramlarla ilgili puanlamasını ve değerlendirilmesini şöyle belirleyebiliriz. Eğer tablo 15.1’deki soruları eşit ağırlıklı kabul edersek, öğrenci toplam olarak 5 sorudan 3 soruya doğru cevap vermiştir. Bu öğrenci 60 ham puan almıştır. Bu ham puan , harf olarak C ve not olarak 3’e karşılık gelmektedir. Bu değerlendirme sonuç olarak öğrencinin geçtiğini göstermektedir. Öğrenci etkinlikleri: 1 İlinizde ota öğretim kuruluşlarında çalışan bir lise fizik öğretmeni seçerek bir yıl boyunca okuttuğu müfredat ile ilgili hangi tür değerlendirme yaklaşımlarını kullandığını belirleyin. Kullandığı yaklaşımları neden tercih ettiği konusunda, kendisinin görüşlerini alın. 2 Lise fizik I kitabından İş ve enerji ünitesini seçerek bu ünite ile ilgili ünitenin hedef davranışlarını da dikkate alarak, Bloom taksonomisinin seviyelerinegöre sorular geliştirin. Geliştirdiğiniz soruları üç dörtlü gruplarda anlaşılırlık, üniteden amaçlanan hedef davranışlara uygunluk, yazılan seviyeye uygunluk açısından tartışın. 3 Lise fizik öğrencilerinin duyuşsal davranışlarını (ilgi, tutum, tavır) ölçmede kullanabileceğiniz bir ölçek geliştirin. Geliştirdiğiniz ölçeği üç ve dörtlü gruplarda tartışarak iyileştirin. Bölümün alt sınıftaki öğrencliere bu geliştirilen ölçeği uygulayın. Sonuçları değerlendirerek öğrencileri fizik derslerine karşı ilgi, tutum ve tavırlarını yorumlayın. 4 Bölümünüz 1. sınıf öğrencilerini temel fizik lab.I veya izleyerek yaptıkları herhangi bir deneyde hangi devinişsel becerilere ihtiyaç duyduklarını listeleyin. Hazırladığınız listeleri üç dörtlü gruplarda karşılaştırarak hangi devinişsel becerilerin her bir deney için gerekli olduğunu tartışın. 5 İki, üç ve dört no’lu etkinliklerdeki ölçeklerinizi nasıl puanlayabileceğinizi ve bu puanları değerlendirme için neler yapacağınızı grup içinde tartışın.

15.13

Kaynaklar Ayas, A., (1995), Kimyada Öğrenci Başarılarının Ölçülmesi ve Türkiye’de Yaygın Kullanılan

Başarı Ölçme Teknikleri. II. Eğitim Bilimleri Kongresi, Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fak. Ankara.

Colletta,E. & Chiapetta, A., (1989), Science Instruction in the Middle and Secondary Schools

(second edition). Merrill Publishing Company, Toronto, Canada. Kempa, R. (1986). Assesment in Science.Cambridge University Press, U.K Rowntree, D., (1977), Assessing Students: How shall we know them? Harper & Row, London.

U.K. Tebliğler Dergisi (1992). Ders Geçme ve Kredi Sisteminin Uygulanması. MEB

yayınları, Ankara. Turgut, M.F., 1995, Eğitimde Ölçme ve Değerlendirme Metotları( Onuncu baskı). Yargıcı

Matbaası, Ankara. . Tyler, R., (1949), The Basic Principles of Curriculum and Instruction. University of Chicago

Press ,U.S.A.