Fizik Öğretimi - YÖK Yayınları

Transkript

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
Prof Dr Ömer Ergin
Prof Dr Nevzat Kavcar
Prof Dr Mustafa Tan
Prof Dr Rahmi Yağbasan
Doç Dr Bahattin Düzgün
Y Doç Dr Azmi Gençten
Y Doç Dr Nail Özek
Marmara Üniversitesi, İstanbul
Balıkesir Üniversitesi, Balıkesir
Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir
Gazi Üniversitesi, Ankara
Gazi Üniversitesi, Ankara
Atatürk Üniversitesi, Erzurum
Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Samsun
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
1.2 Öğretmen Eğitimi Programlarının Genel Yapısı ve Ülkemizde Yapılan
Uygulamalar
1.3 YÖK/Dünya Bankası Projesi Neleri Değiştirecek
1.4 Projenin Amaçları
1.5 Metod Derslerinin Genel Amaç ve Hedefleri
1.6 Metod Dersini Öğretme ve Öğrenme Biçimleri
1.7 Öğrenci Etkinlikleri
1.2
1.3
1.4
1.4
1.7
1.8
2 Fen ve Fen Bilimleri Öğretimi
2.1 - 2.4
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.1
2.1
2.2
2.3
2.4
Giriş
Fen Bilimi Nedir ve Nasıl Gelişmektedir?
Fizik Niçin Öğretilmelidir?
Yeni Fen Programları İçin Yaklaşımlar
Öğrenci Etkinlikleri
1.1
3 Fen Bilimlerinde Öğrenme ve Başlıca Öğrenme Teorileri
3.1 - 3.12
3.1
3.2
3.3
3.4
3.1
3.1
3.10
3.11
Giriş
Öğrenme Kavramı ve Öğrenme Teorileri
Fen Bilimleri Öğretiminde Yeni Yaklaşımlar
4 Kavramlar, Kavramsal Sistemler ve Kavram Haritaları
4.1 - 4.13
4.1 Giriş
4.2 Kavramlar
4.3 Kavramsal Sistemler
4.4 Düşünme ve Etkinlik Soruları
4.5 Kavram Öğretimi
4.1
4.1
4.4
4.5
4.5
4.13
5 Planlama
5.1 - 5.18
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.1
5.1
5.2
5.16
5.18
Giriş
Planlamada Hedeflerin Önemi ve Belirlenmesi
Derslerin Planlanması
Yıllık Plan
6 Sınıf Yönetimi ve Disiplin
6.1 - 6.8
6.1
6.2
6.3
6.4
6.1
6.1
6.5
6.7
Giriş
Sınıf Yönetimine Etki Eden Faktörler
Sınıf Yönetimi Yaklaşımları
7 Bilimsel Süreç Becerileri
7.1 - 7.9
7.1 Giriş
7.2 Bilimsel Süreçler (Zihin Becerileri)
7.1
7.1
7.9
8 Fen Bilimleri Eğitiminde Laboratuarın kullanımı
8.1 - 8.10
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
8.1
8.2
8.2
8.6
8.7
8.8
8.9
Giriş
Laboratuarın Kullanım Amaçları
Laboratuar Yaklaşımları
Deney Öncesi ve Deney Sonrası Hazırlıklar
Deney Verilerinin Kaydedilmesi, İşlenmesi ve Rapor Edilmesi
Gösteri Yöntemi
9 Problem Çözme
9.1 - 9.18
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.1
9.1
9.2
9.5
9.6
9.7
9.14
Giriş
Fen Öğretiminde Problem Çözme
Problem Çözme Yeterlilikleri
Öğretim Yöntemi Olarak Problem Çözme
Problem çözme yöntemi ile ilgili örnek bir etkinlik
Güneş evi etkinlikleri
10 Eğitim Teknolojisinin Fizik Öğretiminde Kullanımı
10.1 - 10.15
10.1 Giriş
10.2 Tepegözün Eğitim-Öğretimde Kullanımı
10.3 Bilgisayarın Fizik Öğretiminde Kullanılması
10.4 Diğer Teknolojik Araçlar
10.1
10.1
10.4
10.14
10.15
11 Simülasyonlarla Fizik Öğretimi
11.1 - 11.21
11.1 Simülasyonlar (Canlandırma)
11.2 Bazı Simülasyon Örnekleri
11.3 Radyoaktivite ile İlgili Etkinlikler
11.1
11.1
11.3
11.16
12 Ucuz Malzeme Yapımı ve Kullanımı
12.1 - 12.8
12.1 Giriş
12.2 Etkinlikler
12.1
12.1
13 Fen Bilimleri Eğitiminde Tartışma Yöntemi
13.1 - 13.27
13.1 Giriş
13.2 Tartışma Türleri
13.3 Tartışma Yönteminin Mekanikte Uygulanması
13.4 Tartışma 1: Mekanikte İncelemeler: 100 m Dünya Rekoru ile İlgili Veriler
13.5 Tartışma 2: Bir Topun (Bilyenin) Hareketi
13.6 Tartışma 3: Galile’nin Düzeneği: Hıza Giriş
13.7 Tartışma 4: Düşünce Deneyleri
13.8 Tartışma 5: Atış Hareketleri
13.9 Tartışma 6: Hayvan ve Avcı Deneyi
13.10 Tartışma 7: Kütle, Ağırlık, Eylemsizlik Dengesi
13.11 Tartışma 8: Kuvvet ve Hareketin Öğretimi Problemi
13.1
13.1
13.2
13.4
13.10
13.13
13.16
13.20
13.23
13.24
13.27
14 Fizik Öğretiminde Proje Çalışmaları
14.1 - 14.27
14.1 Giriş
14.2 Proje Yöntemi
14.3 Elektronikte Uygulamalı Araştırmalar
14.4 Basit Bir Devrede, Diyotun, Termistörün, ve LDR’nin Etkisi
14.5 Araştırma 4: Transistörün Kullanımı
14.6 Araştırma 5: Yağmur Alarmı Yapma
14.7 Araştırma 6: Işığa Duyarlı Devre Yapımı
14.8 Araştırma 7: Isı Kontrollu Cihazlar
14.9 Araştırma 8: Amplifikatörler
14.10 Araştırma 9: Radyo Alıcıları
14.1
14.1
14.2
14.7
14.16
14.19
14.21
14.23
14.24
14.25
15 Fen Bilimlerinde Öğrenci Başarılarının Ölçülmesi
Değerlendirilmesi ve Soru Hazırlama
15.1 Giriş
15.2 Ölçme ve Değerlendirme Kavramı
15.3 Değerlendirme Yaklaşımları ve Öğrenmenin Ölçülme Alanları
15.4 Bloom'un Taksonomisi ve Soru Hazırlama
15.5 Soru Çeşitleri
15.1 - 15.12
15.1
15.2
15.3
15.6
15.9
15.11
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 eğitimöğretimden 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.
1.1
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
1.2
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
1.3
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.
1.4
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.
1.5
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:
1.6
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.
1.7
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.
1.8
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.
2.1
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.
2.2
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 bilimteknoloji 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.
2.3
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.
2.4
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
3.1
görür ve doğuştan yetişkinliğe doğru bir gelişim gösterdiğini savunur. Bu süreçleri kendi
içerisinde dört guruba ayırır
1
2
3
4
Duyusal-edimsel öğrenme aşaması (sensorymotor) : 0-2 yaş arası,
İşlem öncesi öğrenme aşaması (pre-operational ): 2-7 yaş arası,
Somut işlemler aşaması (concrete operational) : 7-11 yaş arası,
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.
3.2
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,
3.3
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.
f
1 Kavramların tanımı: fizik kitaplarındaki tanımlarına göre, M=
dan bulunan kütleye
a
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
m
bulunmuştur. Kütle ile periyot arasında T= 2π
matematiksel bağıntı bulunmuştur.
k
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?
3.4
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.
3.5
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
3.6
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)
B)
C)
D)
Konuyla ilgili temel amacı belirlemeli,
Öğreteceği konuyu alt kademelere ayırmalı,
Öğrencilerin sekizli öğrenme hiyerarşisinin hangi seviyelerinde olduklarını tespit etmeli,
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
3.7
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.
3.8
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
3.9
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
3.10
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.
3.11
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
3.12
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
4.1
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.
4.2
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.
4.3
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.
F
F
Yani, 1 = 2 =m
F =m .a
a1 a2
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
4.4
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 hacimbasınç-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.
4.5
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.
4.6
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.
4.7
Tablo 4.1 Yeryüzünde hareket
ÖZELLİKLERİ
Yeryüzünde
Hareket
Zaman
(t)
Çakış
Zamanı
(tç)
Uçuş
Zamanı
(tuç)
Yerçekimi
ivmesi (g)
Yükseklik
(4)
Max
Yükseklik
(hmax)
Serbest Düşme
Yukarıdan
Aşağıya
düşey
atış
Aşağıdan
Yukarıya düşey
atış
Yatay Atış
Eğik Atış
4.9
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)
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.
4.11
Tablo 4.2 Radyo Aktif Elementin Kavram Ağı
α (Alfa)
1. (+) yüklü
helyum tanecikleridir
2. iki proton iki nötrondan
β (Beta)
1
Radyoaktif elementin gözle
görülemeyen ışınları
3. Elektrik ve manyetik
alanlar tarafından saptırılırlar
(-) yüklü
2 Kütlesi elektron
kütlesine eşittir
3 Yüksek enerjili
4 Elektrik ve
magnetik
tarafından
saptırılır.
4. Kütlesi hidrojen atomunun
kütlesinin 4 katıdır.
℘ (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.)
4.12
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
4.13
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.
4.14
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
Bocon.publishers, Boston, Massaschusets,USA.
Copy. Allyn and
Novak, J.D., & Gowin, D.B. 1984, Learning how to learn. Cambridge University
Press.,New York, USA
4.15
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.
5.1
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)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
Sınıf : ............................................ Tarih : .........................
Ünite : ........................................... Konu : .........................
Amaçlar :
Hedefler :
Ders içi etkinlikler
Dersin temel kavramları
Kullanılacak araç ve gereçler
Değerlendirme
Süre : ......................
Başlık : ....................
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
5.2
aza indirgemenize, veya işbirliği
planlayabilirsiniz.
ya da girişimi teşvik etmenize yarayacak bir ders
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,
5.3
•
•
•
•
•
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 .........................................................
İçerik
Öğrenciler ne
yapacak
Konu : ......................................................
Amaç : ......................................................
Hedefler : .................................................
.................................................
.................................................
Öğretmen ne
yapacak
Değerlendirme
5.4
Süre
Gereken araçgereç ve kaynaklar
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.
5.5
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
5.6
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
v
E
+q
v
E
+1
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.
5.7
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 = d22 / 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
v
F
+1
- q
A
+1
A
Şekil 5.2 Durgun haldeki ‘+’ ve ‘-’ yüklerin elektriksel kuvvet çizgileri.
5.8
v
F
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.
5.9
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:
v
E
+ + + + + + + + + +
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:
v
E
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.
5.10
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.
5.11
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.
5.12
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:
r
d
E(N/C)
Eyüzey
d(m)
0
r
d
Şekil 5.9 Yüklü bir küre için E nin d ye göre değişimi.
5.13
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
v
E
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
5.14
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)
5.15
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.
5.16
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.
5.17
YILLIK PLAN ÖRNEĞİ
Ders Takvimi
Aylar
Haftalar
Dersler
Konular
Amaçlar
Kaynaklar
Okulu :
Ders :
Uygulanacağı sınıflar :
Yılı/Dönemi :
Araç ve Öğretme
Gereçler
Stratejileri
Zümre Öğretmenleri :
Okul Müdürü :
5.18
Ödev ve DeğerlenKonusu
dirme
Düşünceler
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.
5.19
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
6.1
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.
6.2
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.
6.3
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.
6.4
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.
6.5
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.
6.6
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.
6.7
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.
6.8
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.
7.1
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.
7.2
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.
7.3
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?
7.4
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
7.5
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.
7.6
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.
7.7
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.
V
R3
R1
A
B
R2
C
D
A
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.
7.8
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.
7.9
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.
8.1
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.
8.2
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=
2
2
RL + X L =
2
R L + (212 fL ) 2
verilen dökümanda bulunmuş olaak verilir. Aynı zamanda kangalın
V
X
içinden geçen akım ile uçları arasındaki gerilimin faz farkı ϑ = arctan L = arctan L
V RL
RL
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.
8.3
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
diyagramı deney kılavuzunda
şekildeki gibi verilmektedir.
VL
α Akım fazı
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.
V
ve bulunan bu değerlerin α= arctan L = actan ⎯⎯ = arcting =
VRL
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=
Tablo
I
Vab
(R) (V)
Vbc
(V)
Vac
(V)
VL
⇒ 2 = ............ Henri
212 fI
Ed=V
L
(V)
bd=VR
L
(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
8.4
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.
8.5
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.
8.6
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.
8.7
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= Σ
Mki
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:
8.8
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
2
3
4
5
Ekonomik bir yöntemdir malzeme israfını önler.
Tehlikeli deneyler emniyetli bir şekilde yapılır.
Öğrenciler tartışma sürecine atılırlar
Deney sonuçları daha güvenilir olabilir.
Öğrenciler bir deneyin profesyonel bir şekilde nasıl yapıldığını gözleme imkanı bulurlar.
8.9
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.
8.10
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.
8.11
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
9.1
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
9.2
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.
9.3
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
sıralamışlardır.
9.4
öneriler aşağıda
1
2
3
4
5
6
7
Öğrencinin ilgisini çeken, doğal ve fiziksel olayları içeren ve diğer derslerle
ilişkilendirilebilen problemleri seçin.
Öğrencilerin problemi anlamalarını, sınırlarını belirlemelerini sağlayın.
Problemin çözümü için gerekli ön bilgi, beceri ve yetenekleri belirleyin. Öğrenci bunlarda
yetersizse ön hazırlık yapın.
Öğrencilerden çözüm önerileri alın. Öğrenciler çözüm önerisi üretemiyorlarsa problemi
alt problemlere bölün, gerekirse ipuçları verin.
Problemi çözdürün ve çözümün doğru olup olmadığını çözümde kullanılandan farklı bir
yöntemle sınayın.
Problemin daha kolay, daha kısa, daha farklı çözüm yolu olup olmadığını tartışın.
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
9.5
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
9.6
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,
9.7
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
akım = akış hızı?
Sıcaklık farkı t
akış hızı?
İlişki: V= ?
∆t = ?
sl
A
s= dirençlilik olduğunda
1
veya R = ?
A
k= iletkenlik olduğunda
Direnç R =
2
Temel direnç R’ = ?
(k’ = termal iletkenlik olduğunda,
k yi içeren bir denklem yazın)
Elektiriksel dirençler R1 ve R2 paralel olduğunda
1
=? ortaya çıkar. Burada R= toplam
A
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?
9.8
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
9.9
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?
9.10
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.
9.11
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.
9.12
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)
9.13
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.
9.14
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. 17.
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).
9.15
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=
1 1
= dır
k' A
(R’=
1 1
= ile karşılaştırın)
k' A
Burada k = termal iletkenlik (Wm-1 K-1) ve 1 uzunluk ve A alan ve k=elektriksel iletkenliktir.
Soru 2
Elektriksel dirençler için
Termal dirençler için
ve sabit ∆t, Wα
1 1
1
=
+
R R1 R2
1
1
1
=
+
R' R'1 R' 2
(R=toplam direnç)
(R’=toplam termel direnç)
1
veya
R'
Toplam güç kaybı=pencereden güç kaybı+tuğladan güç kaybı
9.16
Soru 3
4 x10 −3
1 1
= =
= 2.7x10-3 KW-1
1.5
k' A
(Aday öğretmenlerin yaptıkları hatalar genellikle birimlerin kullanımıyla ilgilidir.
(mm→ m)).
a R=
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 =
∆t =
R'
20
= 1.3 KW
158
. x10 −3
d Aynı şekilde pencere için: güç kaybı = 7.5 KW
e 8.8 KW
Aday öğretmenleri
1
1
1
=
+
(b=tuğla,g = cam) kullanarak
R' R ' b R' s
toplam termal direnç Rt bulmaları için teşvik edin.
Rt = 2.28x10-3 KW-1 dır, ve toplam güç kaybı daha önce olduğu gibi =
Soru 4 ve 5
Bir duvarın yalıtımı dizideki dirençlere eşittir.
1 10 −2
= 19x10-3 KW-1
0.5 10.5
Tahta için:
R’=
Tuğla için:
R’ = 15.8x10-3 KW-1
Toplam
R’= 34.8x10-3 KW-1
Bu nedenle w =
∆t
20
=
103 = 575W dir.
R ' t 34.8
9.17
∆t
= 8.8KW dır.
R' t
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 =
6.0 x10 −3
1
=
= 6.0x10-3 KW
1x1
k' A
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 =
∆t
20
=
= 102 W.
R' toplam 196
9.18
Yüzey dirençleri göz önüne alınmazsı şunu elde ederiz:
Camdan güç kaybı=
2010
. 3
∆t
= 3.33KW
=
6
R ' cam
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→
V1
V
V
(V + V 2 + V3 )
= 2 = 3 = 1
R1
R 2 R3
R '1 + R ' 2 + R ' 3
Aynı şekilde termal dirençler için:
W=
∆T1 ∆T2 ∆T3
∆T
=
=
=
R' toplam R '1 R ' 2 R ' 3
∆T
20
= 1 vb.
013
.
0196
.
Bize şunları verir:
Böylece
∆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 =
∆T
20
=
= 48.5 W/m2
R' toplam 412
Tek pencere camı için değer 102 W/m2 idi ve %50 güç kaybı kabul edilebilir bir “gerçek”
değildir.
9.19
Sıcaklık düşmesi değerleri (soru 8 deki aynı yaklaşımı kullanarak) şöyledir.
Sıcaklık düşüşü
6.3
0.3
10.2
0.3
2.9
Termal direnç
iç yüzey hava tabakası
ilk pencere camı
yüzümüzle cam arasındaki boşluk
ikinci cam
dış hava tabakası
Grafik şöyledir:
9.20
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
• 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.
10.1
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.
10.2
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
10.3
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 alıştırmauygulama 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.
10.4
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
10.5
bulmak mümkündür. Bunun yanında visual basic ve benzeri programları kullanarak alıştırmauygulama 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
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Yatay atılmış bir cismin hareketini gözleme.
Bu harekete uygun güncel örnekler verme.
Hareketliye hareket süresince etki eden kuvvet veya kuvvetleri yazma, söyleme.
Hareketin ivmesini yazma, söyleme.
İlk hızın hareketliye etkisini gözleme.
İlk hızın hareketlinin hareket yörüngesine etkisini yorumlama.
Yatay atışla serbest düşme hareketi arasındaki farkı gözleme, sonucu yorumlama.
Yatay atışla ilgili matematiksel formülleri yazma, söyleme.
Bu formülleri problem çözümünde kullanma.
Yatay atış hareketini tanımlama.
10.6
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.
10.7
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.
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 ↵
10.8
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.
10.9
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
if :y < -50 [stop]
make ”y :Vo * :t * sin :a - (1 / 2 * 9.8 * :t * :t)
make ”x :Vo * :t * cos :a
pu
setpos se :x :y
pd
cisim
yatay :Vo :a :t :x :y
end ↵
to ci
repeat 360[fd .1 rt 1]
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.
10.10
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?
10.11
Bu verdiğiniz örnekler ve şekli yorumlayarak eğik atışın tanımını grup üyeleri ile tartışıp
ortak sonuçlarınızı yazın.
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
10.12
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
10.13
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.
10.14
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.
10.15
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.
11.1
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.
11.2
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.
t
Yarılanma ömrü tahminleri [ 1 ] ve bozulma sabitesi [λ] ile yapılabilir.
2
11.3
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 ?
-
dN
= λN
dt
Kendi fikirlerinizi yazın, bozunma denklemi ile ilgili sayfaya bakın.
11.4
“İDEAL” KÜP VEYA ZAR İÇİN BİLGİSAYAR SİMULASYONU SONUÇLARI
11.5
DÖRT VE SEKİZYÜZLÜ İÇİN BİLGİSAYAR SİMULASYONU SONUÇLARI
11.6
Şekil 1 Etkinliklerin yapılmasında kullanılabilen kağıt küp modelleri
11.7
Etkinlik 3
Bozunma denkleminin matematiksel incelenmesi
Her atış için zaman aralığı ∆t olsun.
∆N= Her atışta kaybolan veya bozulan küp sayısı.
Böylece
∆N
1
= − N (N= Zar atışından önceki sayı)
∆t
6
Buradaki (-) işareti bozunmayı (veya işaretli küplerin çıkarılmasını) gösterir.
1
bir küp için (veya belli bir tip atom için) bozunma sabitidir. Atomu değiştirin (veya
6
küpü dörtyüzlüyle değiştirin) ve farklı bir bozunma sabiti gereklidir.
Fakat
∆N
= − λN dir.
∆t
Burada λ verilen atom tipi için bozunma sabitidir.
∆N dN − dN
Öyleyse limit lim∆t
=
= λN
0∆t
dt dt
Böylece, genelde
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,
sabittir.
238
U, etc) herhangi bir zaman aralığında bozulma olasılığı
3 Yarılanma ömrü, verilen N sayıdaki atomun
N
ye azalmasıdır.
2
4 Çok büyük sayılar işleme karıştırıldığında bozulma yasası uygulanır.
11.8
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
11.9
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
ve bozunma sabiti λ yı iyi tahmin etmek amacıyla uygun grafikleri çizin.
2
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.
11.10
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
11.11
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
11.12
√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
11.13
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
11.14
6 YÖNDE RASTGELE YÜRÜYÜŞÜ ÇİZMEK İÇİN İSOMETRİK KAĞIT
11.15
6 YÖNDE RASTGELE YÜRÜYÜŞÜ ÇİZMEK İÇİN İSOMETRİK KAĞIT
11.16
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.
11.17
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?
11.18
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 = 10cm. = 10 −1 m
Böylece
Nl
105
= −1 = 10 6 =
N . l 10
N
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
11.19
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
11.20
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 [ A]
dt
= k [ A] ve radyoaktif atomların
− dN
= λN dir. Görüldüğü gibi her iki olayın hızı için yazılan ifadeler
dt
benzerdir. Yukarıdaki difarensiyel denklemler integre edilirse A= A0e-kt VE N= N0e-λt elde
edilir.
bozunma hızı
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
11.21
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.
11.22
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.
a1
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 =
N l = 510
. −9 . T .10 −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!!
11.23
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
• 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.
12.1
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.
12.2
PİM
KAMIŞIN UCUNU KESİN
KAMIŞ
1 CM’LİK KARELİ KAĞIT
KAMIŞA PİM GEÇİRİN
CARD/METAL OPEN BOX
KUTU ÜZERİNDEKİ DENGE PİMİ
12.3
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.
12.4
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
12.5
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).
12.6
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
12.7
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.
12.8
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
• 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
13.1
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.
13.2
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?
13.3
Tartışma 1: Mekanikte incelemeler:100 m dünya rekoru ile ilgili veriler
Amaç
Öğrencilerin kendi elde ettikleri verilerden faydalanarak konum-zaman, hız-zaman ve ivmezaman 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.
13.4
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?
13.5
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)
0
10
30
60
70
90
100
Geçen zaman
(saniye)
0.00
1.85
3.81
6.39
7.25
8.98
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.
13.6
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?
13.7
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
13.8
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
13.9
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
1.2
2.7
4.1
5.3
Topun 50 cm
yuvarlanması için
geçen zaman
1.57
1.47
0.88
0.93
0.71
0.69
0.56
0.58
ortalama zaman
ortalama hız
1.52
0.91
0.70
0.51
32.9
54.9
71.4
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?
13.10
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.
13.11
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.
13.12
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
Uzaklık
1
1
2
4
3
9
4
16
5
25
sonra:
Uzaklıkta
3
değişiklik
Zamanda değişiklik 1
böylece hız=
5
7
9
1
1
1
konumdakide ðiþim
= 3,5,7,9 ............
Zamandakide ðiþim
ve
ivme =
hýzdakide ðiþim
= 2,2,2,2 ...............
zamandakide ðiþim
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.
13.13
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 ±
1 2
at ,
2
v= vo ± at
13.14
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.
13.15
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
13.16
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.
13.17
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
halinde, karışıklığa sebep olan nedenler nelerdir? Tartışın.
inanmaları
13.18
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.
13.19
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
13.20
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.
13.21
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.
13.22
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.
13.23
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.
13.24
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
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
14.1
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.
14.2
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.
14.3
DİYOT veya TRANSİSTÖR lehimlerken, bunların sıcaktan korunması gerekir. Onun için,
pense, timsah ağızlı pens veya karga burun gerekir. Şekle bakın.
14.4
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.
Diyot, termistör ve LDR (ışığa bağımlı direnç) kullanımı için devre örnekleriyle birlikte
öğrenciler için sorular verilmiştir.
6
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)
+
9v
Birkaç pil, vb. (batarya)
Ampul
Anahtar (açık)
‘Reed’ anahtarı (açık)
14.5
Röle
Direnç (10,000 Ω) on bin ohm.
Değişken direnç
LDR (ışığa bağımlı direnç)
Termistör (Isıya bağlı olarak değişen direnç)
Transistör
14.6
Diyot
Değişken kapasitör (kondansatör)
Elektrolitik kapasitör
Bobin
Şerit çubuk çekirdekli bobin
Anten
Mikrofon
Topraklayıcı
14.7
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
(IN 4001)
.06 A), 1 adet anahtar, 1 adet diyot
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.
D1
+
9v
Şekil 14.1
6V. 06 A
Sorular
1
2
Elektrik akımı lambanın içinden geçiyor mu?
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.
14.8
D1
+
9v
6V. 06 A
Şekil 14.2
Sorular
1
2
Elektrik akımı lambanın içinden geçiyor mu?
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,
anahtar.
.06A), 1 adet 6-9 V pil veya DC kaynağı, 1 adet
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.
S
+
NTC mi ?
PTC mi ?
9v
6V. 06 A
Şekil 14.3
14.9
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
2
LDR zayıf ışık altında olduğunda, lamba ............................................................ onun için,
LDR’nin direnci ..........................................................
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.
S
+
9v
6V. 06 A
14.10
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.
a.c
C.RO
1kΩ
Şimdi devreye şekilde gösterildiği gibi bir diyot koyun. Dalga biçiminde nasıl bir değişim
oldu?
a.c
C.RO
1kΩ
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.
14.11
4 tane diyotu şekilde gösterildiği gibi devreye yerleştirin ve dalğa biçimine bakın.
+
a.c
1kΩ
d.c
-
14.12
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.
14.13
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
adet Anahtar
.06A), 1
İşlem yolu
1 “Reed” anahtarının sembolünü bulun. Sizce nasıl çalışıyor?
2 Aşağıdaki şekle bakarak daha önceden kullanılan türden bir devre yapın.
+
9v
6V .0.6 A
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.
+
+
9v
9v
-
-
Bir rölenin nasıl çalıştığını açıklayın.
14.14
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.
14.15
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.
14.16
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.
S
+
Z
R
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’in
yakınında
reed’den
uzak
Reed anahtarı
açık
Zil
çalmaz
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.
14.17
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.
10kΩ
X
6v 0.6a
6v 0.6a
c +
+
9v
-
b
e-
+
14.18
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
Konum 2
+
9v
2kΩ
Konum 1
6v 0.6a
5kΩ
- 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.
14.19
6v 0.6a
4.7kΩ
+
9v
2.2kΩ
5kΩ
Amaç
Transistörün anahtar olarak çalışmasını gözlemek.
Araç-gereç
9V luk batarya, 1 adet ampul (6V
BFY51 veya 2N3053
.06A), dirençler: 2 kn, 5kn, 4.7kn, 2.2kn, 1 adet transistör
Değişken direnci lehimlerken, merkezindeki uç ile en dıştaki uçlardan birini bağlayınız. Şekle
bakın.
değişken direnç
14.20
Ön bilgi 2: Elektronik sistemler
Elektronik parçalar birbirlerine bağlandıklarında bir elektronik sistem oluştururlar. Bir sistem
aşağıda görüldüğü gibi üç bölümden oluşur:
Algılamak
Dış dünyadan,
örneğin ışık, ısı
ses gibi bir
giriş sinyali.
Karar
vermek
Sistemin algıladığı
sinyale nasıl
tepki göstermesi
gerektiği, örneğin:
sıcak/açık veya
tersi, soğuk kapalı.
İş yapmak
Dış dünyaya
bir çıktı, örneğin:
hoparlör veya
lamba açık, zil
çalıyor.
Transistör devrelerini tasarlarken ve kullanırken bu aşamadan sonra ‘sistem’ yaklaşımını
kullanacaksınız.
14.21
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.
14.22
Bilgi sayfası
Yağmur alarmı, sıvı düzeyi devreleri
Aşağıda basit bir devre gösterilmiştir. Bu devrede değişken direncin ayarlanması
gerekmektedir.
6v 0.6a
Y
+
c
9v
2.2kΩ
b
-
e
5kΩ
Şimdi aşağıdaki devreyi kurun. Buradaki ek transistör ve dirençler devreyi algılayıcıdaki
değişiklere karşı daha duyarlı hale getirirler.
1kΩ
1kΩ
6v 0.6a
+
1kΩ
9v
100kΩ
Devredeki lamba yerine elektirikli zil kullanmayı deneyebilirsiniz.
14.23
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?)
14.24
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.
14.25
Bilgi ayfası
LDR (Işığa bağımlı direnç) ve ışığa duyarlı devreler
LDR karanlıkta olunca lambanın yandığı tipik bir devre aşağıdaki gibidir.
6v 0.6a
+
R 100kΩ
9v
2.2kΩ
V
İ
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
6v 0.6a
+
9v
1kΩ
-
14.26
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.
14.27
Bilgi sayfası
Isı kontrol cihazları
Tipik devreler aşağıda verilmiştir.
1kΩ
6v 0.6a
+
1kΩ
9v
10kΩ
-
10kΩ
5.6kΩ
Termistörü buz dolu beherin içine koyun. Ayarlanabilir direnci sadece lamba yanana kadar
döndürün.Termistörü ısınmaya bırakın. Tekrar buzun içine koyun. Lamba yanacaktır.
1kΩ
Y
6v 0.6a
10kΩ
1kΩ
10kΩ
-
5.6kΩ
Termistörü, içinde sıcak veya kaynamakta olan su bulunan behere koyun ve yukardakileri
aynen yapın.
14.28
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
+
9v
10kµ F
14.29
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.
-
+
+
14.30
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.
14.31
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.
þekil 14-24
10kΩ
+
-
+
10kµ F
BD 135
10kΩ
Direncin değeri 10 KΩ‘u çıkarılarak radyonun çekişi güçlendirilebilir.
14.32
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.
15.1
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).
15.2
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
15.3
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.
15.4
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.
15.5
Örneğin: Ohm yasasının ispatı deneyinde öğrenci,
Evet
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?
Hayır
........
.........
.........
.........
..........
..........
Bu kontrol listesine daha bir çok madde eklenebilir. Böylece öğrencilerin devinişsel alan ile
ilgili becerileri de ölçülmüş olur.
15.6
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
3. Aşağıdaki ifadeleri tanımlayınız?
a) Lens kanunu
b) Hall olayı
d) Merkezal ivme
e) Ohm kanunu
ii) Kavrama (anlama) seviyesi :
d) p=
w
t
c) Super iletken
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
15.7
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.
15.8
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)
10
20
30
40
50
60
70
80
Kırılma açısı (r)
6.7
13.3
15.6
25.2
30.7
35.1
38.6
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.
15.9
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.
15.10
Tablo 15.1
Öğrenci
adı
Kavram
adı
Eylemsizlik
Momenti
Dönme
Kinetik
Enerji
Açısal
Momentumun
ve
ktörel niteliği ve
korunumu
Eylemsizlik İvmesi
Eylemsizlik Kütlesi
Toplam doğru cevap
sayısı
ve puanı
Ünal
Karadana
Hami
Güzel
Ayşe Kır
Ümran
Boz
Salim
Cepni
+
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
+
+
3
--+
1
+
1,5
+
+
2
+
+
2
60
20
30
40
40
% Başarı
% 15
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.
15.11
Tablo - 15.2
0-44
45-54
55-69
70-84
85-100
1
2
3
4
5
F
D
C
B
A
Kalır
Geçer
Orta
İyi
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.
15.12
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.
15.13

Fizik Öğretimi - YÖK Yayınları

Transkript

Benzer belgeler

Bruner`in Öğrenme Kuramı

calendar of actıvıtıes

EĞİTİMCİLERİN İZLEMES İGEREKEN FİLMLER

Öğretmen Niteliklerinin Lise Seviyesindeki Öğrencilerin Fizik Başarı

WTKE`in olumlu yanları Bilgisayar destekli eğitimin sağladığı sabit

Okul Gazetesi

PDF İndir - Eskişehir Osmangazi Üniversitesi

proje tabanlı eğitim - Fezalar Project Based Learning

Salman Khan - (Dünya Okulu: Eğitimi Yeniden Düşünmek Kitap Özeti)