TÜRK FĐZĐK VAKFI ÖĞRETME EĞĐTĐMĐ ETKĐ LĐĞĐ - I: LABORATUAR ETKĐ LĐKLERĐ DE ÖR EKLER

Transkript

1 TÜRK FĐZĐK VAKFI ÖĞRETME EĞĐTĐMĐ ETKĐ LĐĞĐ - I: LABORATUAR ETKĐ LĐKLERĐ DE ÖR EKLER ACTIVITY OF TEACHERS EDUCATIO BY TURKISH PHYSICS FOU DATIO I: SAMPLES OF LAB-ACTIVITIES Türk Fizik Vakfı Öğretmen Eğitimi Etkinliği I: Laborauar Etkinliklerinden Örnekler Gürcan UZAL (1), Aytekin ERDEM (1), Murat ÇELTEK (2) Emrah OĞUZHA (2), Mehmet SA CAR (3) ABSTRACT Turkish Physics Foundation has developed lab-activities supported by technology due to the needs of Science / Physics teachers and also has offered service for teachers by holding in-service educational seminar and workshop activities in some cities. In this activity, the teachers have been informed about how to prepare software materials suitable for their own units without knowing language of computer programme. As example; applets which were downloaded from Internet have been employed, settings which experiments can be applied in Internet have been obtained and recording these into CD a course-material have been formed. It has been thought that this course-material obtains significant contributions to making abstract concepts concrete and making it understanding easily in some units of Science / Physics ( 6 th, 7 th and 8 th classes) and units of Physics in high school for the needs of teachers. More clearly, seminar/ workshop activities of Science / Physics teachers on the base of unit-title has been searched in ex-pilot-work. It has been realized that teacher wishes have been become dense in the units of Primary Science / Physics ( 6 th, 7 th and 8 th classes ), meeting of power and movement-energy, If the pressure hasn t been, electricity that directs our life, and matter and electricity, electromagnetic induction and energy in high school physics units. Firstly, applets which have been downloaded from Internet for the stressed units and simulations have been shown. On the declaration, presented to that, units Electricity that Directs Our Life especially from the second-grade of Primary schools, units Matter and Electricity from the High Scool Physics topics have been chosen as samples and also examples of related experiments have been shown. On the study afterwards, making related experimental studies for teachers done, getting them to develop new experimental studies have been objected. Key-words: Education supported by computer, Physics applets, Physics education, Simulation programs. ÖZET Türk Fizik Vakfı (TFV) bir süredir fen bilgisi/fizik öğretmenlerinin gereksinimlerini belirleyerek teknoloji destekli laboratuar etkinlikleri geliştirmekte; bazı kentlerde düzenlediği hizmet içi eğitim semineri ve işlik çalışmalarında öğretmenlere bir dizi hizmetler sunmaktadır. Bu çalışmada, öğretmenlerin programlama dili bilmeden de, öğretim konularıyla ilgili uygun görsel yazılımları ve bazı materyalleri nasıl hazırlayabilecekleri açıklanmakta ve örnekler gösterilmektedir. Örnek olarak da internetten indirilen eğitim yazılımcıkları (appletler) kullanılmış, internet sayfaları üzerinde deney yapabilecekleri ortamlar sağlanmış ve CD ye kaydedilerek bir ders materyali oluşturulmuştur. Bu ders materyalinin öğretmenlerin gereksinim duydukları konularla ilgili olup bazı fen bilgisi/fizik (6., 7., ve 8. sınıf) üniteleri ve lise fizik ünitelerindeki kavramların daha anlaşılır hale getirilmesinde önemli katkılar sağlayacağı düşünülmektedir. Daha açıkçası, yapılan pilot çalışmada, bir grup fen bilgisi/fizik öğretmenlerinin ünite başlıkları bazında en çok katılmak istedikleri seminer/işlik çalışmaları araştırılmıştır. Öğretmen isteklerinin ilköğretim fen bilgisi (6., 7., ve 8. sınıflar) dersleri ünitelerinden Kuvvet ve Hareketin Buluşması-Enerji, Ya Basınç Olmasaydı, Yaşamımızı Yönlendiren Elektrik, Lise fizik ünitelerinden ise Madde ve Elektrik, Elektromanyetik Đndüksiyon ve Enerji ünitelerinde yoğunlaştığı görülmüştür. Önce belirtilen üniteler için internetten indirilen eğitim yazılımcıkları (appletler) ile simülasyonlar gösterilmiştir. Sunulan bildiride öncelikle ilköğretim ikinci kademe konularından Yaşamımızı Yönlendiren Elektrik, Lise fizik dersleri (1) PhD; TU Tekirdag Vocational School, Tekirdag, Turkey (2) Researcher; Thrace University, Faculty of Education, Edirne, Turkey (3) PhD; METU, Faculty of Education, Ankara, Turkey 461

2 ünitelerinden Madde ve Elektrik üniteleri örneklem olarak seçilmiş ve bu ünitelerle ilgili deneylerden örnekler sunulmuştur. Daha sonraki çalışmalarda ise öğretmenlere bu konularla ilgili deneysel çalışmalar yaptırılıp, kendilerinin konu ile ilgili yeni deney etkinliklerini geliştirebilmeleri hedeflenmektedir. Anahtar sözcükler: Bilgisayar destekli eğitim, Fizik appletleri, Fizik eğitimi, Simülasyon programları. GĐRĐŞ Günümüz eğitiminde öğrenci odaklı öğretim stratejilerinin aktif öğrenmeye yol açtığı çeşitli araştırmalarda vurgulanmıştır. Bireylerin bilgiyi alıp, yeni bilgiler üretmek için kullanabilmeleri ise ancak teknoloji ve laboratuar destekli /yardımlı öğrenmeleri ile mümkün olabilecektir. Eğitimde materyal kullanımı, algılama ve öğrenmeyi kolaylaştırdığı gibi; ilgi uyandırır ve sınıfa canlılık getirir. Öğrenme süresini kısaltır, bilgiyi pekiştirir ve kalıcılığını sağlar. Konu işlenirken öğrencileri aktif kılar, onlarda okuma ve araştırma arzusu uyandırır. Sınıf ortamına getirilmesi olanaklı olmayan veya ortamına gidilmesi olanaksız olan olay, olgu ve varlıkları, gerçek yüzleriyle sınıfa taşır [1]. Eğitimde materyal kullanımı; etkili bir eğitim-öğretim ortamı hazırlayarak, öğrencilerin öngörülen hedeflere daha kolay ulaşmalarını sağlar ve programın başarıya ulaşması için önemli bir rol oynar. Bu durum etkin eğitim için gereklidir. Özellikle fen bilgisi/fizik eğitim programlarının başarısı için eğitimde materyal kullanımı yaşamsal öneme sahiptir [2]. Laboratuar yönteminde; fen bilimleri ile ilgili temel bilgiler kanıtlanarak, deneylerin öğrenciler tarafından yapılarak öğrenilmesi amaçlanmaktadır. Öte yandan, bu yöntemin öğrencilerin akıl yürütebilmesi, eleştirel düşünebilmesi, bilimsel bakış açısını kazanması, problem çözme yeteneklerinin gelişmesi gibi yararları olacaktır. Bu nedenle laboratuar etkinlikleri, fen eğitiminde oldukça önem kazanmaktadır [3]. Bu çalışmada, öğretmenlerin programlama dili bilmeden de, öğretim üniteleriyle ilgili uygun görsel yazılımları ve bazı materyalleri nasıl kullanacakları açıklanmakta ve örnekler gösterilmektedir. Öğretmen eğitimi etkinliklerinde öncelikle ünite ile ilgili simülasyonlar kullanılarak, öğretmenlerin yapacakları deneysel çalışmaların etkinliği artırılmaya çalışılacaktır. Bilgisayar Destekli Fen/Fizik Öğretimi Günümüzde bilgisayar teknolojisinin hızlı gelişimi, bu teknolojinin eğitimde kullanılmasına da olanak sağlamaktadır. Bilgisayar destekli/yardımlı eğitim yazılımları, kavramların somutlaştırılmasında ve pratikte yapılması için uygun ortam yaratılamayan deneylerin simülasyonunda (benzetişimde) kullanılmaktadır (Altın, 2001). Benzetişim Amaçlı Uygulamalar (Benzetişim (Simulations) Programları); kimi gerçek yaşam olaylarının ya da hayali olay ve görüntülerden alınan bölümlerin sunulması, gösterilmesi biçiminde tasarlanır. Bir anlamda gerçeğe yakın modeller taklit edilir. Bilgisayar, öğrenilmesi söz konusu olan durumları somutlaştırma, ilişkilere hareket öğesi katma rolü oynayıp, sonuçları açık biçimde ilgililerin yararına sunar. Benzetişim amaçlı uygulamalar, gerçek yaşam olaylarını bilgisayarla sunarak, bu olguların gerçek yaşamda oluşabilecek kaza ve tehlike olasılıklarını ortadan kaldırır, maliyeti düşürür (Gemici ve ark., 2001). Ülkemizde Bilgisayar Destekli Eğitim (BDE) in önemi okul yöneticileri, öğretmen ve öğrenciler tarafından belirtilmekte ise de, okullarımızda gerçek anlamda bilgisayar destekli eğitim yapılamamaktadır. Okullarımızdaki bilgisayar sayısının yetersizliği, aile,öğrenci ve öğretmenin bu konuda yeterli bilince sahip olmaması gibi nedenler sıralanabilir. Ayrıca Türkçe yazılım paketlerinin yeterli olmaması da söz konusudur. Simülasyonlar, özellikle fen bilgisi/fizik eğitiminde son derece etkin bir yere sahip olmalarına karşın, eğitimcilerimiz tarafından etkin ve yeterince kullanıldıkları söylenemez. Bunun en önemli nedenlerinden biri, eğitimcilerin iyi tanımadıkları ve tamamen kontrollerinde olmayan teknolojiyi kullanmaktan kaçınmalarında saklıdır. Diğer bir neden de, istedikleri gibi bir materyal bulamamalarından kaynaklanmaktadır (Tekdal, 2002). Bu sorunları çözmenin bir yolu, öğretmen ve öğrencilerin kendilerine uygun simülasyonları yaratmalarıdır. Bu durum, Oluşturmacı (Constructivist) öğrenme teorisine de uygundur (Roblyer, Edwards, 2000). 462

3 3. FE /FĐZĐK ÖĞRETĐMĐ DE DE EYSEL YÖ TEM Bütünleyici (tamamlayıcı-destekleyici) bilimsel süreç becerilerinin aşamalarından biri olan deney yapma, değişkenleri değiştirme ve kontrol etme sürecidir. Bu süreç diğer tüm süreçlerle birleşir. Gerekli olan birçok araç gereci beceriyle kullanarak uygun bir düzenek kurmayı, değişkenleri değiştirip kontrol ederek veriler elde etmeyi, bu verileri kaydedip değerlendirerek model oluşturmayı, verileri yorumlamayı, sonuca varmayı ve yapılanları raporlaştırmayı içerir [8]. Gürdal [9], fen öğretiminde laboratuar etkinliğinin başarıya etkisini ortaya koymaya çalıştığı araştırmasında eğitim kadroları, öğretimi destekleyen laboratuarlardan yararlanılacak şekilde yetiştirilmedikçe ilk ve orta öğretimde laboratuar etkinliğinden söz edilemeyeceği sonucuna varmıştır. Güzel [10] in araştırmasına göre, fen bilgisi öğretmenlerinin yaklaşık yarısı (%54.29) fen bilgisi derslerinde laboratuardan yararlanmaktadır. Genç öğretmenlerin laboratuardan daha az yararlandıkları, buna karşılık yaşları 41 ve daha yüksek olan öğretmenlerin laboratuardan daha fazla yararlandıkları görülmektedir. Buna göre; laboratuardan en fazla yararlanma yüksek öğretmen okulu, eğitim fakültesi (%77.22) ve eğitim enstitüsü (%65.71) mezunu olan öğretmenlerde gözlenmiştir. Genç öğretmenlerin okulda gerekli araç gereci kullanma konusunda daha büyük beceriksizlik içinde oldukları (%58.33), buna karşılık yaşları 31 ve daha yüksek olan öğretmenlerin bu konuda daha yeterli oldukları görülmektedir. Öğrencinin olaylarla birebir ilişki kurabileceği, olaylara aktif bir şekilde katılabileceği en uygun ortamlardan biri kuşkusuz laboratuardır. Öğrencileri laboratuara götürüp, deneyi öğretmenin yapması ve öğrencilerin öğretmenlerini izlemesi ve deney sonucunu görmesi açısından bir laboratuar uygulaması değildir. Bu durumda yalnızca öğretmen uygulama yapmıştır ve aktif olan öğretmendir. Dole un Uygulama Konisi ne göre, gösteri deneylerinin hatırda tutulma oranı %30 dur. Öte yandan aktif deneylerin hatırda tutulma oranı ise %90 dır. Yıldırım ve Demir [11] in yaptıkları araştırmaya göre; Fen Bilgisi Öğretmenliği ne aday öğrencilerin gözlem yaptığı okulların çoğunda fen bilgisi laboratuarı mevcut olup, laboratuarlarda yeterli araç gereç bulunmaktadır. Bu okullardaki öğretmenlerin yaklaşık yarısı derslerini laboratuarda işlemekte ve bu derslerini daha önceden planlamaktadırlar. Son derece önemli ve olumlu bu gelişmeyle birlikte öğretmenlerin eksik olan araç ve gereçlerin temininde aynı duyarlılığı göstermedikleri görülmektedir. Öğretmenlerin yaklaşık yarısı var olan araç-gereçleri kullanarak ders işlemekte, ancak öğretmenlerin büyük çoğunluğu öğrencilerin bu araçları kullanmasına fırsat tanımamaktadırlar. Yapılan çeşitli araştırmalara göre; Bir konu dinleyerek %15, hem dinleyip hem görerek %35, yaparak %85 öğrenilmektedir [12]. 4. YÖ TEM Yapılan bir pilot çalışmada fen bilgisi/fizik öğretmenlerinin ünite başlıkları bazında katılmak istedikleri seminer konuları belirlenmiştir. Đnternetten bu konulara ait web sayfaları araştırılmış ve bazı yazılım appletleri tespit edilmiştir. Bu appletlerin kullanımı ile ilgili metinler Türkçe ye çevrilmiştir. Hazırlanan appletler CD ye aktarılmıştır. Belirlenen appletlerin benzeri deneylerin de kılavuzları hazırlanarak, hem simülasyonlar, hem de deney kılavuzları ekte sunulmuştur. Öğretmen eğitimi etkinliklerinde önce simülasyonların çalışmaları bilgisayar ortamında öğretmenlerin incelemesine sunulacak, daha sonra da öğretmenler benzer konulardaki deneyleri gerçekleştireceklerdir. 5. SO UÇLAR 1. Programlama dili bilmeyen, fakat temel bilgisayar bilgilerine (bilgisayar okur-yazarlığına) sahip öğretmenlerin internet ortamındaki deney düzeneklerinden (simülasyonlar) yararlanabilecekleri umulmaktadır. Öğretmen, simülasyonların kullanılışını gösteren metinleri anlayabilecek düzeyde yabancı dile sahipse hiçbir sorun olmayacaktır. 463

4 2. Şengel [13] ve arkadaşlarının yaptıkları araştırmada, bilgisayar simülasyonlu deneylerin yer değiştirme ve hız kavramlarını algılamada geleneksel laboratuar çalışmasına göre daha etkili olduğu sonucuna varılmıştır. 6. Ö ERĐLER 1. Öğretmen internet ortamındaki simülasyonları öğrencilerine sunarak, onların sanal ortamda deney yapmalarını sağlayabilir. Böylece birçok deney kısa sürede tekrarlanabildiğinden, konular daha iyi pekiştirilir. 2. Simülasyonların ardından sanal ortamdaki deneylerin benzeri deneyler laboratuarda tekrarlandığında, kavram yanılgıları tamamen giderilebilir. 3. Milli Eğitim Bakanlığı; Üniversitelerle işbirliği yaparak, ilköğretim fen bilgisi/fizik ve lise fizik ünitelerine yönelik Türkçe simülasyon programları hazırlatabileceği gibi, öğretmenlere simülasyon hazırlama konusunda hizmet içi eğitim seminerleri düzenleyebilir. 4. Fen bilgisi/fizik ve bilgisayar öğretmenleri işbirliği içerisinde kendi eğitim yazılımcıklarını oluşturabilirler. 7. KAY AKLAR [4] Altın, K. (2001). Fizik Dersinde Bilgisayar Kullanımı: Bir Simülasyon Yazılımıyla Ders Geliştirilmesi. Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu. Maltepe Üniv., 7-8 Eylül 2001, Đst., [5] Gemici, Ö. ve arkadaşları. (2001). Bilgisayar Destekli Fen Eğitimi ve Bir Örnek Uygulama. Fen Bilimleri Eğitimi Sempozyumu. Maltepe Üniv., 7-8 Eylül 2001, Đst., [8] Arthur, C. (1993). Teaching Science Through Discovery. Toronto: Macmillan Publishing Company. [3] Orbay, M. ve arkadaşları. (2003). Fen Bilgisi Laboratuvar Uygulamaları I-II Dersinde Karşılaşılan Güçlükler ve Çözüm Önerileri , saat 10:34. [9] Gürdal, A. (1997). Fen Eğitiminde Laboratuarın Başarıya Etkisi. Yaşadıkça Eğitim Dergisi. 55, Đstanbul. [10] Güzel, H. (2000). Đlköğretim Okulları I. ve II. Kademedeki Fen Bilgisi Derslerinde Lab. Etkinlikleri ve Araç Kullanımı Düzeyi. IV. Fen Bilimleri Kongresi. Hacettepe Üniv., 6-8 Eylül 2000, Ankara, [11] Yıldırım, M. Zeki ve Demir, K. (2000). Burdur Đl Merkezindeki Đlköğretim Okullarında Görev Yapan Fen Bilgisi Öğretmenlerinin Alanları ve Yeterliliklerine Đlişkin Görüşleri Đle Fen Bilgisi Eğitimi Öğrencilerinin Bu Öğretmenlerle Đlgili Gözlemleri , saat 13:48. [12] Soylu, H. (1984). Fen Öğretiminde Yeni Yaklaşımlar. Ortaöğretim Kurumlarında Fen Öğretimi ve Sorunları; Türk Eğitim Derneği Bilimsel Toplantısı Haziran 1984, Ankara, 140. [6] Tekdal, M. (2002). Etkileşimli Fizik Simülasyonlarının Geliştirilmesi ve Etkin Kullanılması , saat 16:30. [7] Roblyer, M. D. & Edwards, J. (2000). Integrating Educational Technology in to Teaching (2.Basım). Upper Saddle River, NJ: Merill/Prentice Hall. 464

5 [1] Aslan, Z. Ve Doğdu, S. (1993). Eğitim Teknolojisi Uygulamaları ve Eğitim Araç-Gereçleri. Ankara: Tek Işık Offset. [2] Akpınar, B., Turan, M. (2004). Đlköğretim Okullarında Fen Bilgisi Eğitiminde Materyal Kullanımı , saat 14:12. [13] Şengel, E., Özden, Yaşar, M. Ve Geban, Ö. (2002). Bilgisayar Simülasyonlu Deneylerin Lise Öğrencilerinin Yer Değiştirme ve Hız Kavramlarını Anlamadaki Etkisi , saat 16:41. [14] Kiselev, S., Yanovsky-Kiselev, T. (2004). Interactive Physics and Math with Java , saat 19:14. [15] Fendt, W. (2004). Java Applets on Physics , saat 14:00. Ek-1 Ohm Yasası Appleti Bu applet, bir dirençten oluşan basit devreyi gösterir. Ek olarak, dirence paralel bir voltmetre ve dirence seri bir ampermetre vardır. Seçme kutularını kullanarak, ölçü aletlerinin taşıyabileceği maksimum gerilim ve maksimum akım değerlerini seçebilirsiniz. "Maximum exceeded!" uyarısını görürseniz uygun bir ölçüm aralığı seçmelisiniz. R direnci ve U gerilimi dört butonla değiştirilebilir. Sağ üstte gerilim (U) ve akım (I) değerleri gösterilmektedir. Ek-2 Kirchoff Yasaları Appleti Devredeki direnç ve gerilim kaynaklarının alt/üst kısmına fare ile tıklayarak, direnç ve gerilim değerlerini arttırılıp/azaltılır. Direnç kademesinin değeri 1 ile 10 ohm, gerilim kademesi değeri 10 ile +10V tur. Menüden tel veya silici Eraser seçilerek bağlantı noktaları arasına tel bağlantısı yapılır/silinir. Menüden direnç seçilirse, istenilen bağlantı noktası arasına fare ile tıklayarak yerleştirilir. Dört direnç yerleştirebilirsiniz. Dirençler sadece dikey olarak yerleştirilebilir. 465

6 Ek-4 Kirchoff Yasaları Deneyi Amaç: Karışık bağlı devrelerde akım, gerilim ve güç ilişkilerini incelemek. Şekil 1. Deneyin Yapılışı: 1. Şekil 1 deki devreyi kurunuz. 2. Tablo 1 deki gerekli ölçümleri yaparak boşlukları doldurunuz. Multimetreyi gerilim ölçerken gerilim, akım ölçerken akım konumuna almayı unutmayınız. Tablo 1. Direnç Değeri V (Volt) I (ma) P (mw) R1 1 kω R2 100 Ω R3 220 Ω 3. Tablo 1 deki sonuçlara göre; a) I R1 =I R2 +I R3 oluyor mu? Niçin? b) V R2 =V R3 oluyor mu? Niçin? c) V R1 +V R2 =6 V oluyor mu? Niçin? d) P R1 +P R2 +P R3 =P TOPLAM oluyor mu? Niçin? Devre Elemanları ve Cihazları: 1 adet 1 kω direnç 1 adet 100 Ω direnç 1 adet 220 Ω direnç 1 adet multimetre Bağlantı kabloları 0-12 V Güç kaynağı 466