Ünite 9
12 Temmuz 2007
Ünite 9
Aday Öğretmen Kılavuzu
BİLİMSEL BİLGİ:KAVRAMSAL YAKLAŞIM
1 Giriş
Çocuklar günlük hayatlarında teknolojiyle kuşatılmışlardır. İçinde yaşadıkları kültür ne olursa olsun çocukların yaşamlarının niteliği teknoloji ya da onun yokluğu tarafından derinden etkilenmektedir. Toplum, problemlerle ilişkili bir sürü kritik teknoloji ile yüzyüze gelmiştir. Teknoloji hem sorunların hem de çözümlerin kaynağıdır. Bu sorunların gelecekteki çözümü, şimdiki ilkokul çocukları tarafından yapılacaktır. Bu sorunları çözmeleri için çocukların uygulanabilir öğrenme deneyimlerine ihtiyaçları vardır. Çözüm getirecek anlama için bilgi ve beceri, erken yaşta ilkokulda verilmelidir.
Geleneksel fen bilgisinden farklı olarak yeni düzenleyici yapılar vardır. Güneş sistemi, hava, madde, enerji ve diğerleri Fizik, Kimya ve Biyoloji gibi eski disiplinlerden çıkıp büyümüştür. Modern bilimde çok disiplinli problemler bilimsel araştırmalara yol açmaktadır. Bilimsel dünya dramatik bir şekilde değişmiştir ve okul programı bu yeni açılımları yansıtmalıdır
Kavramsal temalar daha esnektir ve yaşa uygun öğrenme deneyimleri için çok daha fazla olasılık sunarlar. İlkokulun her seviyesindeki çocuğun bu temaları vurgulayan elle yapılan, araştırma ile yönlendirilmiş, bütün değişkenlerin kontrol edilebildiği yansız deneyler ile yoğun bir şekilde deneyim kazanmış olması gerekmektedir. Bu temalar basitten karmaşığa doğru oluşur; sonuçta ilkokul hayatı boyunca birçok deneyimin odak noktası olmalıdır. İlkokul fen bilgisinin asıl amacı, olaylara dayanan bilgi içeriğini öğretmek değil, deneyim sağlamaktır. Etkinliklerin seçimi, temalar aslolmaya başlayınca başkalaşır. Ana kavramı anlamak, aynı kavramla çok çeşitli deneyimle mümkün olur.
Öğrencilerde varolan bilgi ağını bilmek ve bunun üzerine yapı kurmak en önemli şeydir. Bu, öğrencilerin gerçek hayat tarafından yönlendirilmiş problemler ve soruları keşfetmelerine olanak sağlanarak yapılmalıdır. En iyi fen bilgisi, çoğunlukla basit fikirler ve basit malzemeler kullanılarak öğrenilir.
2 Ünitenin hedefleri
Bu ünitede amaçlanan öğrenmeleri tamamladığınızda şunları yapabilmelisiniz:
Bilimsel ve teknolojik okuryazarlığı yakalayan kavramsal temaları belirleme; o temaların öğrenme deneyimlerinde ön düzenleyici olarak nasıl kullanılabileceğini gösterme.
Kavramsal temalara, fen süreçlerine ve tutumlarına dayanan öğrenme deneyimlerinin tasarlanmasında yeterlilik gösterme.
Öğrenme deneyimlerine rehberlik etmede düzenleyici ilkeleri kullanarak deneysel
yaklaşımlı ve araştırma yaklaşımlı fen dersleri yürütme.
Kavramsal temalar ile diğer ünitelerden ilgili öğretim sorunları arasında bağlantılar kurma.
3 Genel bakış
Bilim adamlarının katıldıkları etkinliklerden birisi eşyaların ve olayların insanlara anlamlı gelecek bir şekilde düzenlenmesi etkinliğidir. Biyologlar organizmaları sınıflandırmış, fizikçiler hareket eden eşyalarla ilgili kanunlar ortaya koymuş ve kimyacılar elementler tablosunu oluşturmuşlardır.
Bilimin içeriğinin büyük bir bölümü, büyük bir açıklama gücüne sahip Newton kanunları, elementler tablosu gibi büyük kavramsal temalardan oluşur. Bu düzenleyici kavramsal sistemler olmaksızın bilimin gerçekleri çoğu zaman çok az anlamlıdır.
Bu ünite, bitkilerin sınıflandırılması, fototropism(ışığa yönelme), kinetik ve potansiyel enerji, aerodinamik, maddenin halleri, mühendislik tasarımı ve biyolojik habitat (yaşam ortamları) hakkında etkinlikler içermektedir. Ayrıca, bu konuları daha anlamlı yapmak için bu kavramsal temaların nasıl kullanılacağını da göstermektedir. Meyve ve sebzeleri anlamlı sınıflar şeklinde düzenlemenin, bitkilerin enerji kaynaklarına doğru yönelmelerine neden olan değişkenleri incelemenin, bir sistem içinde potansiyel ve kinetik enerji üzerinde çalışmanın, model uçakların aerodinamik özellikleriyle ilgili deney yapmanın, buz küpler erirken hal değişmelerini tanımlamanın, mühendislik tasarımlarına statik ilkelerini uygulamanın ve biyolojik yaşam ortamlarını incelemek için farklılık kavramını kullanmanın çocuklara nasıl öğretileceğini göstermektedir.
Bilimin içeriğini öğretmen adaylarına aktarmaya çalışmakta yararlı olan kavramsal sınıfların yedi tanesi aşağıda verilmektedir.
3.1 Düzenleme
Düzenlilik, doğal olayı düzenlemek için çeşitli yollarla bilime getirilmiştir. Çocukların, düzenleme işlemini kurmaları, kullanmaları ve anlatmaları için fırsatları. olmalıdır. Çocuklar en basit şemadan başlayarak aşama aşama karmaşık olana doğru ilerlerler. Bazen düzenleme birçok sistemi içerebilir. Aynı zamanda tek bir nesne içinden de çıkabilir. Düzenleyici şemalar popülasyonlara veya organizmalara uygulanır. Doğal nesnelerin örüntüleri, geometrik şekiller birçok nesne ve organizmanın ortak özelliği olan simetri özelliği de diğer formlardır.
3.2 Neden ve etki
Doğal dünyadaki olaylar önceden tahmin edilebilir yollarla ortaya çıkar. Genellikle bazı değişimler sisteme sunulduğunda sistem buna tepki gösterir. Nedenleri araştırma ve açıklamalar bulma bilmin temel etkinliklerinden biridir. Nedensiz etki olamaz. Gözlemlenmiş bir olayı açıklamak için yola çıkan çocuklar genellikle yanlış kavramlar oluşturmaktadır. Çoğunlukla bu durum, onların neden ve etki arasındaki bağlantıyı kuramamalarından kaynaklanmaktadır. Bu süreç gelişimseldir ve biribirlerine bağlı birçok deneyimi etkili bir şekilde kullanmayı gerektirir. Küçük yaştaki çocuklar, oyuncak bir teknenin yüzmesini onun en belirgin özelliğine (rengine) bağlarlar. Tekne tasarlayarak deneyim kazanmaları çocukların yüzmeyi daha fazla anlamasını sağlar. Etkileşimleri tanımlamak, basit bir makina tasarlamak ve olayların sırasını önceden tahmin etmek diğer örneklerdir.
3.3 Sistem
Bir sistem, etkileşen bir bütünü oluşturan daha küçük elemanların (alt sistemler) bir bileşimidir. Dışarıdan gelen kuvvetler sık sık sistem içinde bu etkileşimi ya da hareketi canlandırmaktadır. Birçok doğal olay bir sistem içerir. Bunlar etkileşimlere neden olabilirler ya da bir etkileşimin ürünü olabilirler. Örneğin yanan mum bir sistemdir. Elemanları, parafin, fitil ve alevdir. Bununla beraber etkileşim, kibrit olmadan ortaya çıkmaz. Bu etkileşimin ürünleri karbondioksit,su ve karbondur. Çocuklar bir sistemi ve parçalarını değişimleri izleyerek anlarlar. Bu bir fonksiyonel parça-bütün ilişkisidir. Resimler, haritalar ve tahmin edilen miktar sistemlerin uygulamalarıdır.
3.4 Modeller
Doğal hayatta doğrudan gözlemleyemediğimiz birçok olay vardır. Bu yüzden, yapabildiğimiz bütün gözlemleri ve onların yorumlarını kullanarak gözlemleyemediğimiz şeyin bir modelini yaparız. Gerçek şeyler mevcut olsalar bile maliyet bir etken olabilir. Çoğunlukla bir nesneyi temsil etmek için çizimler kullanırız. Özellikleri test etmek için modeller kullanımının teknolojisinden kaynaklanan fikir, deneylerin birçok tasarım çeşitlerine uygun düşer. Somut bir temeli olmadığından kavramsal bir modeli kavramak çocuklar için zordur. Küçük çocuklar boyut ilişkilerini anlamakta çok zorlanırlar. Çocukların görüşünde bir model kendini temsil eder, gerçek şeyi değil. Sonuç olarak öğrenciler modeli gerçek şeyle eşleştirmekte zorluk çekerler.
3.5 Değişim
Doğal dünyada değişim, devamlıdır ve her yerdedir. Bazı şeyler değişmez ya da gözlemlenmesi zor olarak görünebilir. Bunun tek nedeni, değişim hızının çok yavaş olmasıdır. Değişim, enerji onu tekrar bir düzene sokuncaya kadar kaotik bir duruma doğru gider. Değişimin doğasını anlamak, nesne ve çevresi arasındaki etkileşimi karakterize etmek için önemlidir. Diğerleri doğrusal ilerlerken bazı değişimler döngüsel olabilir. Değişim, teknolojide problemler yaratır. Çözümlerden yeni ürünler ortaya çıkabilir. Öte yandan bir çözüm arama işleminde yeni problemler de ortaya çıkabilir. Değişimlerin kanıtlarını araştırma çocuklar için deneylerinde önemli bir etkinliktir. Ekosistemlerin, döngülerin ve hareketlerin hepsinde değişimle bağlantılı aşamalar vardır.
3.6 Yapı ve işlev
Bir nesnenin ya da organizmanın yapısı, davrandığı ve yapabildiği hareketler onun davranış yollarını etkiler. Yapı ve işlev fikirleri hem devamlığa hem de farklılığa bağlıdır. Yapı- işlev ilişkisi birçok şekilde ortaya çıkar ve yeni değişkenlerin işe karışmasıyla değiştirilebilir. İkisinin arasındaki ilişki teknolojideki birçok problem için merkezidir. Yerine getirilecek kendine has bir işlev ihtiyacı olan yerde mühendisler ona uyacak bir yapı oluştururlar. Organizmalar yapılarını özel işlevlere uydururlar. Çocuklar, gözlemlenen özelliklerden anlam çıkarırlar. Bu tema tasarımla, icatlar için yaratıcı olanaklarla ve kalıntıları yorumlayarak birleştirilebilir.
3.7 Çeşitlilik
Doğal dünyanın en göze çarpan niteliği onun çeşitliliğidir. Yalnız çok çeşitli organizma ve nesne yoktur; aynı zamanda gruplar içinde de çok sayıda çeşitlilik vardır. Gelişen anlamayla, bu farklılığı sürdürme ihtiyacı daha fazla farkedilir olmuştur. Yaşamı sürdürme bireylerin farklılaşmasına bağlıdır. Çocuklar, canlılarla yaşadıkları ortam arasındaki bağları bulmak için doğal bir ortamı inceleyebilirler. Doğal ortamlardan yaşama aralıklarının ve dağılımlarının toplanması bu alana uyar.
4 Materyaller
Bu ünitedeki etkinliklere başlamadan önce gerekli malzemeleri temin ettiğinizden emin olun. Aşağıdakiler farklı bir çok etkinlikte kullanılabilir ve bunların her sınıfta bulunması gerekir.
Çeşitli renk ve boyutlarda kağıt.
Pek çok çeşit karton.
Renkli ve duman renkli asetat tabakaları, renkli filtreler.
Makas ve zamk.
Mürekkepli kalem, kurşun kalem, keçe uçlu markörler, pastel kalemler.
Ataş ve seloteypler.
Cetvel ve iletkiler.
Işık kaynakları.
Pamuk.
Düz kaplar veya petri kapları.
Metal rondelalar, metal paralar ve diğer ağırlıklar.
İçinde özellikle yiyecek resimleri olan çok sayıda resimli eski dergi.
Bunlara ek olarak, bazı özel materyaller gereklidir ve bunlar belli bir etkinliğe başlamadan az önce temin edilmelidir.
5 Etkinlikler
Bu ünite aşağıdaki etkinlikleri içermektedir:
KAVRAMSAL SİSTEM ETKİNLİK
· Düzenleme · Tohumlar, meyveler ve sebzeler:
Pazardaki ürünleri düzenleme
· Neden-Etki · Fototropism:
Bitkilerle deney yapma
· Sistem · Kinetik ve potansiyel enerji:
Mancınıkla deney yapma
· Modeller · Aerodinamik:
Kağıttan uçak yapma
· Değişme · Suyun halleri
Buz küplerinin erimesi
· Yapı ve İşlev · Mühendislik tasarımı:
Yapılar
· Farklılık · Biyolojik farklılık:
Habitat araştırması
6 Değerlendirme
Bu tür bir ünitede öğrencinin gelişmesinin değerlendirilmesi kavramlar ve kavramsal sistemlerle ilgili bir anlayışı gerektirir. Bu konudaki bilgilerinizi tazelemek için dördüncü üniteyi gözden geçirmek isteyebilirsiniz.
Öğrencinin gelişmesini değerlendirmek onlara şu konularda sorular sormayı içerecektir:
kavramsal sistemin örnekleri olan ve olmayan eşya ve olguları (phenomena) tanımla.
yeni bir eşya ve olgular kümesine belli bir kavramsal sistemi uygula.
yeni bir eşya ve olgular kümesini bütünleştiren kavramsal sistemi tanımla.
yeni bir kavramsal sistem oluşturma (dikkat edin , bu çok güçtür).
Aday öğretmenlerin aşağıda belirtilenler için oluşturduğu tematik ağları da inceleyebilirsiniz:
kavramsal temanın doğru temsili
kavramların sayısı ve karmaşıklığı
yaratıcılık ve bireysellik
Kavramsal sistemler ve bilimsel kavramlar hakkında aday öğretmenlerle görüşmeler yapabilir ya da küçük gruplarla tartışmalar yürütebilirsiniz. Fikirleri diğer durumlara uygulamak için anlayış ve yeteneğin kanıtını arayın. Onlara bakkal dükkanı, mutfak ya da çiftlik gibi bilinen ortamlar hakkında sorular sorunuz.
ETKİNLİK 9.1 TOHUMLAR, MEYVELER VE SEBZELER: PAZAR ÜRÜNLERİNİ DÜZENLEME
Materyaller
Tohum, meyve ve sebze gibi çok çeşitli ürünler. Tohumlar çok çeşitli fasulye, fındık ve tahıl türlerini içermelidir. Sebze grubunda ise domates, patates, ıspanak, lahana, havuç ve sakız kabağı bulunmalıdır. Mümkün olduğunca çok çeşitli ürün temin edilmelidir.
Bu ürünleri öğretim elemanınız temin edebilir ya da sizden bu ürünleri temin etmenizi isteyebilir. Bunların hepsi kolayca bir pazardan satın alınabilir. En ucuz olanları almayı isteyebilirsiniz.
Ayrıca büyük tabaka kağıt, zamk, makas ve içinde çok sayıda yiyecek resmi bulunan dergilere gereksiniminiz olacaktır. Bu etkinliği tamamlamak için araştırma yapmaya gereksinim duyarsanız öğretim elemanınızdan yiyeceklerle ilgili referans kitapları isteyebilirsiniz.
Hedefler
Bu etkinliği tamamladıktan sonra aşağıdakileri yapabilmelisiniz:
a pazar ürünlerinin önemli özelliklerini tanımlayabilme,
b bu özelliklerine göre pazar ürünlerini sınıflandırabilme,
c bir takım kavramsal sınıfları temel alarak, pazar ürünlerini düzenleyen bir tematik ağ oluşturma.
İşlemler
Grup halinde ya da bireysel çalışarak aşağıdaki etkinlikleri tamamlayın.
a İki gruba ayırma
Yiyeceklerinizi iki gruba ayırın. Bir gruptaki herşey bir özellikle birbirine benzer olsun.
Diğer gruptaki her şey o özellikte birinci gruptakilerden farklı olsun.
Sonra bunları tek grupta toplayın ve diğer bir özellikte iki gruba ayırma işlemini tekrarlayın.
Diğer kişilerden yiyecekleri niçin bu şekilde iki gruba ayırdığınızı bulmalarını isteyin.
Bir biçimde birbirinden farklı iki sebze ve meyve grubu oluşturabilmek için kaç yol düşünebilirsiniz ? En çok yol düşünebilen kişi ya da grup yarışmayı kazanır.
b Çok gruba ayırma
Yiyecekleri bu kez üç gruba ayırın. Bir gruptan fazlasına ait bir yiyecek varsa onu şimdilik bir kenara ayırın.
Sonra yiyecekleri dört gruba ayırın. Daha sonra beş grubu deneyin. En çok kaç grup düşünebiliyorsunuz ?
Her gruba o yiyeceklerin niçin o grupta olduğunu açıklayan bir isim verin. Bu ismi bir karta yazın ve o grup yiyeceğin yanına koyun.
c Tematik ağlar oluşturma
Dergilerden çok sayıda meyve ve sebzenin resimlerini kesip çıkartın.
Meyve ve sebzelerinizi nasıl düzenlediğinizi göstermek için büyük bir tabaka kağıdın üstüne bir tematik ağ ya da kavram haritası yapın. Resimleri, yiyecek ağındaki uygun yerlere yapıştırın. Tematik ağınızı ya da kavram haritanızı sınıfınızın duvarlarında sergileyin.
Zamanınız varsa ve biraz eğlenmek istiyorsanız aşağıdaki oyunları oynamayı deneyin.
d Kutuda ne var ?
Bir kişi bir kutuya hangi tür yiyeceklerin konacağına ilişkin bir kural koyar. Fakat hiç kimseye söylemez.
Diğer oyuncular o kutuya çeşitli yiyecekleri birer birer koyarlar. Kuralı koyan kişi o yiyeceğin kutuya konulup konulmayacağını söyler. Oyuncular denemeleri tekrarlayarak kuralı bulmaya çalışırlar.
Kuralı ilk keşfeden kişi oyunu kazanır.
e Benim yiyeceğim hangisidir?
Bir tip yiyeceği tanımlayan bir kavram seçin.
Belirtmek istediğiniz yiyeceklerden dört tanesini bir sıraya, belirtmek istemediklerinizden dört tanesini de bir başka sıraya koyun.
Diğer oyuncular belirtmek istediğiniz ve belirtmek istemediğiniz gruba ait olduğunu düşündükleri yiyecekleri seçerler.
Kavramı ilk tahmin eden oyuncu kazanır.
f Yirmi yiyecek sorusu
Bir meyve ya da sebze alın ve kimseye göstermeden elinizde tutun.
Sadece evet ya da hayır sözcükleriyle cevap verilebilen soruları cevaplandırın.
Yirmiden az soruyla yiyeceği belirleyebilen kişi oyunu kazanır.
g Yiyecek kalıpları
Meyve ve sebzelerinizden bazılarını öyle dizin ki bunlar bir kalıp (pattern) oluştursun.
Sonra bunlardan bir tanesini alın ve diğerlerinin yanına koyun.
Diğer kişilerden, hangi yiyeceğin dizideki boşluğa ait olduğunu bulmalarını isteyin.
Eklemeler
Bu derste büyük bir olasılıkla yiyecekler hakkında pek çok şey öğrendiniz. Başka şeyler hakkında da birşeyler öğrenmek istiyorsanız aşağıdakilerden bazılarını deneyin:
Deniz kıyısında yaşıyorsanız deniz hayvanları kabuklarını toplayın. Hayvan kabuklarının, bunları düzenlemenizde yardımcı olacak kaç özelliğini tanımlayabilirsiniz ?
Kayaçlar ve minerallerle ilgileniyorsanız taş ustasını ya da kasabanızda taşlardan eşya üreten kişiyi bulun. Bu insanların işlerinde kullanabilecekleri kayaçlardan mümkün olduğu kadar çok sayıda biriktirin.
Yakında bir ırmak ya da göl varsa buralardan organizmalar toplayın ve bir akvaryum oluşturun. Akvaryumunuzun tematik bir ağını yapın.
Sınıfınızdaki tüm insanlarla ilgili bir örgüt şeması oluşturun. Kaç tane farklı grup oluşturabilirsiniz ?
ETKİNLİK 9.2 FOTOTROPİSM: BİTKİLERLE DENEY YAPMA
Materyaller
Canlı bitkiler, tohumlar, renkli ve duman renkli asetat, renkli filtreler, ultra-viole filtre, siyah kağıt, floresan ve akkor lamba, düz tabaklar, pamuk.
Hedefler
Bu etkinliği tamamladıktan sonra şunları yapabilmelisiniz:
a Fototropism üzerindeki çeşitli çevresel etmenlerin etkilerini test etmek için düzenek kurabilme,
b Fototropismle ilgili çeşitli değişkenlerin göreceli önemini ifade edebilme.
İşlemler
a Tohumları çimlendirme. Fasulye ve tahıl tohumlarını pazardan temin edin. Nohut ve buğday iyi birer seçimdir. Sigara küllüğü gibi düz tabakların içine bir tabaka pamuk ve pamuğu ıslak tutacak kadar su koyun. Tohumları doğrudan pamuğun üstüne koyun ve tabağı sıcak bir yerde (15-20 0C) 2-3 hafta kadar tutun. Pamuğu ıslak tutun.
b Bitkileri çimlendirme. Havuç, turp ve şalgam gibi kök bitkilerinden birinin tepesini 3-4 cm kesin. Kökün üzerinde yeşil yapraklar varsa bunları tepeden kesin fakat yaprakların çıktığı tepedeki yeşil bölümü kesmemeye özen gösterin. Kökü üçte biri suyla dolu bir bardağa yerleştirin. 1-2 hafta kadar sıcak bir yerde muhafaza edin.
c Bitkileri büyütme. İlkbaharın başlarında (Şubatın ya da Martın sonu) bir yerden dikilecek soğan (GÖĞER) temin edin. Soğanları, tepeleri 1-2 cm kadar toprağın altında kalacak şekilde bahçeden alınmış bir saksıya dikin. Sıcak bir yerde nemli olarak 1-2 hafta muhafaza edin.
d Fototropismle deney yapma. Bitkilerin ışığa doğru yönelme eğilimlerine fototropism denir. Evinizin pencere eşiğinde bitki yetiştiriyorsanız bunu farkına varmışsınızdır. Işığa doğru eğildiklerinden bunları sık sık çevirmek durumunda kalabilirsiniz. (Bakınız: Şekil 9. 1)
Şekil 9.1 Işığa yönelme
Bu deney fototropismi etkileyen etmenlerle ilgili deney yapmak için size bir olanak sağlamaktadır. Dikkat etmeniz gereken değişkenlerden bazıları şunlardır:
- farklı türde bitkiler
- ışığın yoğunluğu
- ışığın rengi
- ışık kaynağının tipi
İncelemek istediğiniz başka değişkenler düşünebiliyor musunuz ?
Grupla çalışarak, bitki fototropisminde yukarıdaki değişkenlerden birini test eden bir deney tasarımlayın. Bu deneyi yapın. Bir bitkiyi diğerinden daha çok eğebilir misiniz?
Eklemeler
Bitkilerin köklerinin de fototropismden etkilenip etkilenmediğini ortaya koyabilir misiniz? Bitkilerin büyümesini yerçekiminin yönü de etkiler. Bunu göstermek için bir deney yapabilir misiniz ?
ETKİNLİK 9.3 KİNETİK VE POTANSİYEL ENERJİ: MANCINIKLARLA DENEY YAPMA
Malzemeler
(Her beş kişlik grup için)
Tahta bloklar, metal şeritler, esnek plastik, esnek tahta ve metal şeritlerle aynı boyutta (yaklaşık 20 cm) diğer şeritler, ufak kanca veya çivi, farklı uzunluk ve kalınlıktaki çeşitli lastik bantlar, mancınıkların üzerine konabilecek çeşitli nesneler (pamuk topları, kauçuk tapalar, küçük tahta bloklar, ağırlık ve boyutta değişiklik gösteren diğer nesneler; metrik ölçek (cetvel, metre), yay, açı ölçer.
Hedefler
Bu araştırmalar serisini tamamlayan bir öğrenci şunları yapabilecektir:
a Çeşitli nesnelerin uçuş uzaklığını etkileyen değişkenleri yoklamak için kullanılabilecek bir düzenek (mancınık) tasarlama.
b Yansız bir deneyi planlama ve yürütme yeteneği gösterme.
c Verileri toplama ve düzenleme; böylece verilerin deney sonuçları üzerindeki etkilerine genellemeler yapılabilme.
d Etkinliğini arttırmak için düzeneği tekrar tasarlama.
Yöntem
Araştırma, öğrenci yapımı bir düzeneğin kullanımını içermektedir. Mancınığın şeması Şekil 9.2 de gösterilmiştir. Amaç, mancınığa yerleştirilen bir nesnenin bırakıldığında çıktığı yüksekliği ve aldığı yolu gözlemleyerek ve ölçerek veri toplamaktır. Öğrenciler, sistemdeki birçok değişkenin etkilerini gözden geçirecektir. Bu deneylerden toplanan veriler kaydedilmeli ve grafik haline sokulmalıdır. Aynı deneyde birden fazla değişkeni değiştirmeme gerektiği üzerinde bir tartışma gereklidir.
AĞIRLIK
ES E ESNEK ŞERİT
Şekil 9.2 Mancınık
b Nihai amaç, nesnelerin hangi kombinasyonunun ağırlığı en uzak mesafeye atacağını belirlemektir. Karşılaştırma amacıyla her grubun verilerini ortak bir çizelgeye kaydedin. Her grubun verilerinin bu bileşimi, araştırıcı grupları tarafından nasıl kullanılır? Bu kadar büyük bir veri havuzuyla ne yapabilirsiniz?
c Bu etkinlik,yeterli alanın olduğu bir yerde yapılmalıdır. Açıölçerdeki her 10 derecelik aralıkda en az üç deneme gerçekleştirin. Nesnenin gittiği uzaklığı temsil etmek için ölçtüğünüz uzaklıkların ortalamasını kullanın. Bu ölçüleri bir veri çizelgesine kaydedin. Bu işlemi diğer nesnelerle tekrarlayın. Karşılaştırma için sonuçları bileşik bir çizelgede işaretleyin.
d Aşağıdaki deneylerde mancınık sisteminde farklı bir kaldıraç kolu kullanılmaktadır. Aynı şekilde nesnelerle denemeleri yürütün ve veriyi de aynı yolla kaydedin. Deneme nesnelerinin yere çarptığı ilk noktaya uzaklıkları not alın. Mancınığı bir sandalyenin üzerinden ateşleyin. Denemeler boyunca tutarlı olamak için çaba gösterin. Hata yapmamak için her denemeyi uygularken birisinin tabanı (blokları) tutmasını sağlayın.
Sorular
Sizce bir nesnenin ağırlığı fırlatma uzaklığını nasıl etkiler?
Kaldıraç kolunun yapıldığı malzeme fırlatma uzaklığını nasıl etkiler?
Kaldıraç kolunun açısı hangi yönden fırlatma uzaklığını etkiler?
Sayılarınızda hangi örüntüler not edilebilir? Bu, düzeneğin kullanımında nasıl fark yaratır?
Sonuçları nasıl açıklarsınız?
Lastik bantın boyutu sonucu nasıl etkiler? Bu neden kaynaklanır?
Niçin en güçlü lastiğin, kolu en büyük açıyla eğip en hafif nesneyi en uzak mesafeye
atmasını beklemezsiniz?
Bir mancınık tasarımını nasıl geliştirebilirsiniz? Bu hangi yönlerden bir tasarım
problemidir? Deneyde hangi bilimsel prensipler (kinetik ve potensiyel enerji) kapsanmıştır?
Her denemede hangisinin değiştirilebilir hangisinin kontrol edilebilir değişken olduğundan
emin olun. Eğer fırlatılan nesnenin ağırlığının etkisini test ediyorsanız ağırlık değiştirilen
değişkendir; lastik bant ve kaldıraç kolu sabit tutularak kontrol edilen dağişkenlerdir.
Kaldıraç kolunu veya lastik bandı değiştirdiğinizde diğer ikisini sabit tutmanız gerekecektir.
Veri çizelgelerini aşağıdaki başlıklarla yapın:
metal kaldıraç, kolun açısı, uzaklık, yükseklik, sabitler
10 Farklı veriler kayıt kağıdını tekrar yapılandırılmasını gerektirecektir.
11 Değiştirilen değişkene karşı ölçülen değişkeni işaretleyerek, sonuçları grafik haline sokun.
12 Yansız bir deney olması için aynı anda birden fazla değişkenin değiştirilmemesi gerektiğini anladığınızdan emin olmalısınız. Bu nedenle bu etkinlikte ana değişkeni değiştirdiğinizde birçok deneysel test için ortaya çıkan bir potensiyel vardır
Eklemeler
Mancınıkların ötesinde deney yapabileceğiniz başka sistemler vardır.
- Makineler daima en iyi örneklerdir. Ağır şeyleri kaldırmak için bir takım kaldıraçlar ve palangalar yapmaya çalışın. Model buhar makinaları ya da inşaat takımları yapın. Daha basit örnekler üç ve iki tekerlekli bisikletler olabilir. Daha iyisini yapabilir misiniz ?
- Akarsular birer sistemdir. İçinde suyun akabileceği bir arazi modeli inşa etmeye çalışın. Bu sistem nasıl çalışıyor ?
- Biyolojik organizmalar birer sistemdir. Kalp ve dolaşım sistemi nasıl çalışıyor ? Siz de böyle bir sistem yapabilir misiniz ?
ETKİNLİK 9.4 AERODİNAMİK: KAĞIT UÇAKLAR YAPMA
Malzemeler
Çeşitli kağıtlar, uçak şablonu, veri kağıtları, makas, kağıt kıskaçları, bant.
Hedefler
Kağıttan uçak modelleri tasarlamak ve yapmak için malzeme verilen öğrenciler şunları yapabilmelidir:
a Değişkenleri belirleme ve değiştirme; veri toplama.
b Amaca yönelik verileri kaydetme ve anlamını yorumlama.
c Özel bir amaca ulaşma için bir model tasarlayabilme.
Yöntem
a Öğrencilere normal bir düz kağıt verin. Öğrencilere herhangi birşey söylemeden onların uçak yapmalarını sağlayın. (Özgürce keşfetme,tasarımları oluşturma ve değiştirme.) Çeşitli tasarımları test etmek için oldukça fazla zaman tanıyın ve öğrencileri daha fazla uçak yapmaları için cesaretlendirin.
b Öğrencilerin tasarım sonuçlarını ve uçuş testlerini tartışın. Bir farklılık yaratacak gibi görünen özellikler hakkında konuşun. Tasarımlarını nasıl geliştirebilecekleri konusunda sorular sorun.
c Öğrencilerin hepsine bir uçak tasarımı için şablon verin. Uçuş testi işlemini tekrarlayın. Devam eden tartışmada, uçuş modelini etkileyecek değiştirilebilir değişkenler üzerinde
öğrencilerin kafa yormasını sağlayın. Modelin ağırlıklarını (kağıt kıskaçlarını), katlama sayısını, kanat kıvrımlarını (yukarı ya da aşağı) v.b. değiştirmek düşünülebilir.
d Öğrencilerin bir değişken seçmesini ve seçilen bu değişkenin tek değişken olması durumunda ne olacağını test eden yansız bir test oluşturmalarını sağlayın. O tek değişken hakkında karar verme ve uzlaşma ihtiyacı duyacaklardır. Sonuçları bir grafiğe geçirin.
e Öğrenciler, sonuca ilişkin hipotezi formülleştirmeye dayanarak uçağı tekrar tasarlamalılar. Yeni bir değişkenin sunulması bir harekettir.
f Serbest araştırma oturumu. Değişkenlerin tartışılmasından sonra öğrencilerin farklı malzemeleri kullanabilecekleri, farklı tasarımların deneyini yapabilecekleri ve yeni malzemeler kullanabilecekleri serbest bir araştırmaya olanak tanıyın.
g Uçurma yarışması.
Öğrencilere birinci yarışmanın, havada en uzun süre kalan uçak tasarımını belirlemek için yapılacağını söyleyin.
İkinci yarışma en uzun uçuş mesafesini belirlemek için yapılacak.
Değişkenlerin değiştirmesini gerektirecek diğer olası tasarımları göz önünde bulundurun.
Hareket
Amaca yönelik
değişim
Bağımsız değişken
Değişime
cevap
Bağımlı değişken
Aynı kalan
Sabit
Tekrar katlanmış
Kıskaç eklenmiş
Bant eklenmiş
Kanat şekli
Ağırlık merkezi
Uçağın ağırlığı
Uçuş süresi
Toplam düz uçuş
mesafesi
Kağıdın boyutu
Kağıdın dokusu
Kağıdın
ağırlığı
Sınıf veri tablosu
Soru 1
Hareket
Soru 2
Amaca yönelik
değişim
Soru 3
Değişime
cevap
Soru 4
Aynı
kalan
Şekil 9.3 Kağıttan uçaklar
Şekil 9.4 Kağıttan uçak şablonu
Eklemeler: Modeller üç karmaşıklık düzeyinde olabilir: fiziksel, kavramsal ve matematiksel. Üzerinde çalışabileceğiniz diğer modellerden bir kaç örnek aşağıda verilmektedir:
- Kağıt uçakların yanında başka fiziksel modeller güneş sistemi ya da kristal yapısıdır. Maksimum dağılım için tohum modelleri yapmayı deneyebilirsiniz. Toplumsal yönden önemli bir bilim için, kentlerde daha verimli trafik düzenlerinin modelleri üzerinde çalışabilirsiniz.
- Kavramsal modeller gıda zincirleri ya da ekosistemler gibi fikirleri içerebilir. Bunları oluşturmanın bir yolu tematik ağların kavram haritalarını yapmaktır; bir başkası ise simülasyonlar oluşturmaktır. Yırtıcı hayvan ve avı ya da popülasyonlarla ilgili bir bilgisayar simülasyonuna ilişkin bir oyun deneyin.
- Matematiksel modeller çalışılması daha zor olan modellerdir. Fakat siz popülasyonların büyüklüğünü etkileyen olumlu ve olumsuz dönüt halkaları gibi basit olanları deneyebilirsiniz.
ETKİNLİK 9.5 SUYUN HALLERİ: BUZ KÜPLERİNİN ERİMESİ
Materyaller
Saydam plastikten kaplar, cam kavanozlar, polistern, polistren kaplar, kum, tuz, testere talaşı, aluminyum folyo, pamuk, gazete kağıdı, çeşitli sıvılar ve ısı yalıtkanlığı özelliği olduğu düşünülen diğer malzemeler.
Hedefler
Kendine buz kalıpları ve çeşitli diğer malzemeler verilen öğrenci, şunları yapabilecektir:
a Çeşitli malzemelerin ısı yalıtkanlığı niteliklerini test etmek için farklı deneyler tasarlama.
b Verileri, zamana dayanan bir formda toplama; bu verileri düzenleme ve en azından bir
grafikte işaretleme.
c Farklı malzemeleri niteliksel ve niceliksel olarak karşılaştırma.
d Sorunlarla ilişkili değişkenleri göz önünde bulundurma ve bu değişkenlere değinme.
e Uygulama için fikirleri devreye sokma.
Yöntem
Öğretmeniniz size çeşitli sıvılar, kaplar ve sarma malzemeleri verecektir.
Bir buz kalıbının kütlesini bulunuz. Onu, yayvan bir kap içinde, masanın üstüne koyup ne kadar sürede eridiğini ölçünüz. Buz kalıbı erirken gözlemlerinizi kaydediniz.
Tüm sınıfın verilerini birleştirerek, buzun kütlesi ile erime süresi arasındaki ilişkiyi gösteren bir grafik çiziniz.
Bir buz kalıbının kütlesini bulunuz ve onu bir bardak suya atarak yine a ve b işlemlerini yapınız.
Bir buz kalıbını bir bardak alkole atarak aynı işlemleri tekrarlayınız.
Buz kalıbını çeşitli materyallere sararak, sarılı buzun ne kadar sürede eridiğini deneyiniz.
Bir buz eritme yarışması düzenleyiniz. Kim buzunu en uzun süre erimeden tutar? Kim buzunu en kısa sürede eritir?
Eklemeler
Değişme, sizin için çalışmaya devam edebileceğiniz kavramsal temalardan en kolayı olmalıdır, çünkü değişme hep çevremizde olmaktadır.
- Mevsimleri inceleyin. Günün uzunluğu ve güneşin açısına, ortalama sıcaklığa, bitkilerin çiçek açması ve yapraklarını dökmesine, hayvanların ve kuşların göçmeye başlamasına ilişkin kayıtlar tutun. Daha sonra mevsimleri açıklayacak bir yeryüzü-güneş MODELİ yapın.
- İlkbaharda, yakındaki bir gölcükten kurbağa yavruları toplayın. Bunları bir akvaryumda muhafaza edip izleyin. Gözlemlediğiniz şeylerin günlüğünü tutun. Bir kurbağanın yaşam döngüsünün öyküsünü yazın.
- Sağanak yağmur yağarken dışarıya çıkın ve değiştiğini gördüğünüz herşeyin kaydını tutun.
ETKİNLİK 9.6 MÜHENDİSLİK TASARIMI: YAPILAR
Materyaller
Çeşitli kağıt ve kartonlar, zamk ve seloteyp, kitap ya da bloklar, metal rondelalar, madeni para ve diğer ağırlıklar.
Hedefler
a Öğrenciler, kayıt edilebilir verileri elde etmek için malzemeleri değiştirerek kavramları anladıklarını göstereceklerdir.
b Öğrenciler, bu verileri kullanılabilir veya temsil edilebilir bir formda düzenleyebileceklerdir. Örneğin, bir grafik.
c Öğrenciler, malzemeleri değiştirme yoluyla belirlenmiş tanımlanmış işlemleri uygulama yeteneklerini sergileyeceklerdir.
d Öğrenciler, verileri toplayabilecek, düzenleyebilecek ve yorumlayabileceklerdir. Ayrıca orjinal deneyleri tekrar tasarlama ve bu verileri kullanarak yeni deneyler tasarlama yeteneğine sahip olduklarını gösterebileceklerdir.
Yöntem
Önceden yapılmış çeşitli kağıttan yapı modelleri (kalın ambalaj malzemesi) alın veya öğrencilerin standart uzunlukta ama farklı genişlikte kağıt şeritleri katlayarak model yapmalarına nezaret edin. Bazı olasılıklar aşağıda gösterilmiştir:
Şekil 9.5 Çeşitli yapılar
b Uç destekleri için iki tane birbirinin aynı kitap ya da blok alın.
c Bu yapıları tutmak için birbirine benzer ağırlıklar (metal pullar, madeni
paralar vs. ) ve bir kap alın. Bazı deneyler için çok sayıda ağırlık gerekebilir.
d Sınıftaki öğrencileri 4-6 kişilik gruplara ayırın.
e Çeşitli köprülere yerleştirilen ağırlıkların yapı üzerindeki ya da kaptaki yerleşimlerinin önemini tartışın. Desteklerin yanına yapılan yerleştirmenin tersine merkeze yapılan yerleştirme kritik bir etken midir? Bununla beraber çeşitli testlerden toplanan verileri kıyaslayabilmek için yerleştirme kotrol edilebilir değişken olmalıdır yoksa test verisine güvenilirlik azalır. Tutarlılık önemlidir.
f Öğrenciler en güçlüden en zayıfa kadar yapıların gücünü kestirmeye çalışacaklar. Bir süre sonra öğrenciler kendi fikirlerini üretip kendi tasarımlarını oluşturacaklar ya da yeni bir şey oluşturmak veya yeniden tasarımda bulunmak için farklı değişkenlerle oynayabileceklerdir.
g Kararlılıkla ve karışıklıktan sakınarak, test metodu hakkında uzlaşmaya varın.
Eklemeler
Pipet, kürdan veya diğer ortak nesneler kullanarak istediğiniz yükseklikte ve/veya sağlamlıkta kuleler inşa edin.
Pipetler gibi ortak nesneler kullanarak bağlantıların yapısını ve kullanma (materyalleri birbirine bağlama yöntemleri, bağlantıların sağlamlığı ve esnekliği) yerlerini araştırın.
Köprü için çeşitli yapısal tasarımları araştırın ve kemer, yaylanma, kiriş ve diğerleri gibi elemanların sağlamlığını araştırın.
Önceden kestirerek ve ölçümler yaparak hareketli bantlarla kesim noktaları ve dönüşlerdeki değişimleri keşfedin.
Kağıt pensleri kullanarak geometrik şekillerin şekil değiştirmelerini inceleyin. Şekilleri ve ilişkileri ayırt etmek için ölçümler kullanın. Değişimler, katlama sayısı ile ortaya çıkar.
Origami olarak adlandırılan eski bir Çin kağıt katlama tekniğini kullanarak oluşturulabilecek birçok şekli araştırın. Bu yaratıcı etkinlik çeşitli şekiller yazma ya da çizme etkinliğiyle birleştirilebilir.
ETKİNLİK 9.7 BİYOLOJİK FARKLILIKLAR: HABİTAT ARAŞTIRMASI
Gerekli bilgiler
Organizmalar, doğal yaşama ortamı (habitat) denilen alanlarda yaşarlar. Doğal ortamlar fiziksel ve biyolojik koşullar tarafından belirlenir. Bunlardan bazıları nem, ışık ve sıcaklıktır. Ayrıca doğal ortamda yaşayan diğer canlılar da bir etken olabilir.
Organizmaların doğal ortamlarında kendilerini yayma şekli bu koşullar tarafından etkilenir. Nem ve çimenlik alan isteyen bir organizma, bu koşulların olduğu alanlarda daha fazla bulunur.
Organizmaların kendilerini doğal ortama yerleştirebilecekleri üç tane düzen vardır: kümelenmiş, düzenli, rastgele. Dağılım çoğunlukla koşulların değişmesinden etkilenir. Bazıları için düzen, mevsimle birlikte çeşitlilik gösterir. Canlılar çoğunlukla diğer organizmalarla ortak olarak bulunabilirler.
Malzemeler
Benzetimi yapılan hayvanı (yaratığı) temsil etmesi için her üç ortak nesneden 100-200 tane. Ne çok geniş ne de çok dar bir dil bastırma çubuğu (ya da eşdeğeri) iyi bir örnek olacaktır; her gruba bir veri panosu, çeşitli keçe uçlu kalemler, bir tane çok ince keçe uçlu kalem, bir tane harita panosu, kurşun kalemler.
Hedefler
Kendisine benzetim koşulları altında tanımlanmış bir doğal ortam verilen öğrenci şunları yapabilmelidir:
a Yaratıklardan örnekler toplama ve ilgili gözlemleri yapma.
b Bütün veriler (gözlemler) kaydedildiğinde yerleşim düzenini yorumlama.
c Benzetimi yapılmış deneyimlerin koşulları ile gerçek bir durum arasında ilişki kurma.
d Tanımlanmış doğal ortamda canlıların gözlemlendiği bir alan çalışması sürdürme.
İsopodlar, toprak solucanları ve karıncalar verilebilecek bazı örneklerdir.
İşlemler
Öğretmeniniz bir biyolojik organizmayı temsil etmek üzere bir nesne seçti. Bu nesneler bir çalışma alanında bir çeşit kalıpla (pattern) dağıtılmış durumdadır. Sizin göreviniz bu kalıbı betimlemek ve bunun önemini keşfetmektir. (Şekil 9.6 yı inceleyiniz)
Bunu yapmak için aşağıda belirtilenleri yapmanız gerekir:
- çalışma alanının bir haritasını oluşturmak,
- nesnelerin örneklerini toplamak,
- nesnelerle bunların dağılımına ilişkin gözlemlerin kaydını tutmak,
- topladığınız verilerin yorumunu yapmak ve
- nesnelerin dağılımı ve bunların olası önemine ilişkin bir rapor sunmak.
Şekil 9.6 Bir habitat haritası örneği
Eklemeler
İşlemi, gerçek organizmaların araştırılmasına uygulayın. Öğrenciler hayvanları toplamamalılar ama hayvanların yerlerini, kimliklerini belirlemeliler ve davranışlarını gözlemleyip bu davranışları ifade etmeliler. Diğer doğal ortam tiplerini tanımlamalı ve dağılım örüntülerini aramalılar.
Kategori: Eğitim