BUHARLI GÜÇ ÇEVRİM VERİMİNİN EKSERJİ ANALİZİYLE BELİRLENMESİ Murat KAYA 1 ÖZET Bu çalışmada basit Rankine buhar güç çevrimi termodinamik olarak ele alınmıştır. Çevrimin verimli olarak çalışmasını etkileyen parametreler dikkate alınarak, çevrime ekserji analizi uygulanmış ve sistemin ekserji verimliliği belirlenmeye çalışılmıştır. Kapalı ve adyabatik kabul edilen sistemin termik verim ve ekserjitik verimleri mukayese edilerek sistemin net güç çıktısına etki eden parametreler belirlenmiştir. Buhar kazan basıncının artması ve türbin çıkış basıncının düşmesiyle türbin ekserjitik veriminin arttığı gözlenmiştir Anahtar Kelime : Ekserji analizi, Rankine çevrimi, Optimizasyon ABSTRACT THE DETERMINATION OF EFFICIENCY OF THE STEAM POWER CYCLE BY EXERGY ANALSİS In this study simple Rankine steam power cycle is theoretical investigated. Optimum efficiency of the system is (tried to) determined by applying exergy analyses to the parameters that effects the cycle to work efficiently The methods to increase the system net power output are determined by compared the thermal and exergy efficiency. The system is assumed closed and adiabatic. Key word: Exergy analysis, Rancine cycle, optimization Simge E Ekserji (kw) P Pompa (kw) W Türbin çıkış net işi (kw) T Sıcaklık ( C) h Entalpi (kj/kg) s Entropi (kj/kg.k) m Kütle (kg/sn) ε Özgül ekserji η Termik verim Ψ Ekserji verimi τ Boyutsuz ekserji 1 Öğr. Gör. Dr., Celal Bayar Üniversitesi, Makine Müh. Böl. Muradiye Kampüsü, 45140 Manisa, Türkiye
alt indisler fiz kim Fiziksel Kimyasal 1. GİRİŞ Ülkemizde ve dünya ülkelerinde, sosyal ve ekonomik kalkınmanın en sağlıklı temel girdisi olan enerjiye gün geçtikçe daha fazla gereksinim duyulmaktadır. Son yıllarda nüfusun gittikçe artması ve buna paralel olarak enerji ihtiyacının artması, bu ihtiyacı karşılama konusunda büyük gayretler yapılmaktadır. Ülkelerin kalkınmalarında enerjinin ve enerji hammaddelerinin yeri çok önemlidir. Kişi başına tüketilen enerji miktarı toplumların gelişmişlik seviyelerini göstermektedir. Yaşadığımız yüzyıl itibariyle enerji insan hayatının yaşam kaynağı haline gelmiştir. Canlıların tümünün doğrudan veya dolaylı olarak enerjiye ihtiyaçları vardır. Hızla artan dünya nüfusuna karşılık, aynı oranda enerji kaynaklarımız da azalmaktadır. Bu kaynakların azalması gelecek acısından kıymetini artırmaktadır. Bundan dolayı da bu kaynaklardan elde edilen enerjinin maksimum kullanılması, enerji kayıplarının minimuma indirilerek verimli ve maliyet acısından etkin kullanımı, enerjinin bir şekilden değer şekle dönüşüm yöntemlerinin incelenmesi önem kazanmıştır. Enerji tasarrufu ekonomik büyümeden ve çağdaş yaşam şartlarından taviz vererek enerjinin az kullanılması değildir. Enerji tasarrufu enerji üretiminin ve tüketiminin maksimum verimle gerçekleştirilmesi, enerji kayıplarının minimuma indirerek verimliliğin artırılmasıdır. Yakıt rezervlerinin azaldığı ve global rekabetin arttığı günümüzde elektrik enerjisi ihtiyacını karşılamak, kaliteyi artırmak, maliyet giderlerini azaltmak endüstri tesislerinin başlıca problemidir. Bu nedenle endüstri tesislerinde birleşik ısı güç santrallerinin kullanımı ağırlık kazanmıştır. Dünyadaki elektrik üretiminin büyük bir çoğunluğu buhar güç santrallerinde yapılmaktadır, Bu bakımdan ısıl verimde sağlanacak küçük iyileştirmeler bile yakıttan önemli tasarruflar sağlayabilir. Bu nedenle buharlı güç santrallerinin dayandığı çevrimin ısıl verimini artırmak için büyük çabalar gösterilmektedir [1]. 2. SİSTEMİN TANIMI Teorik olarak çalıştığımız bu sistemde kazana yakıt ekserjisi olarak değişik değerler verilmiştir. Bununla birlikte türbin giriş basıncı 4 MPa ile 8 MPa arasında değerler verilmiştir. Türbin giriş basınç değerlerine karşılık (aynı zamanda kazan basıncı ) her bir basınç için türbin giriş sıcaklığı 250 o C ile 800 o C arasında alınmıştır. Yine bu parametre değişimleri içerisinde türbin çıkış basıncı 400 kpa ile 100 kpa aralığında alınarak türbin net çıkış gücü ve ekserji verimliliği irdelenmiştir. Çevre şartları olarak, basınç 101.35 kpa, sıcaklık ise 25 o C de alınmıştır. 3 E yan Buh ar kaza nı T 4 W net
1-2 Pompa adyabatik sıkıştırma 3-4 Türbinde adyabatik genişleme 1-3 Sabit basınçta ısı geçişi pompa ve buhar türbini verimi %100 olarak kabul edilmiştir. 3. BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİNDE EKSERJİ KAVRAMI Sistemle çevresinin etkileşimi sırasında, sistem tarafından kazanılan enerji, çevresi tarafından kaybedilen enerjiye eşit olmak zorundadır [1]. Termodinamiğin birinci yasası temel olarak enerjinin korunumu ilkesinin bir ifadesidir. Enerji sistem sınırlarını ısı veya iş olarak geçebilir. Enerji geçişi, sistemle çevresi arasında bir sıcaklık farkından dolayı oluşuyorsa ısı geçişi olarak, eğer sıcaklık farkı söz konusu değilse iş olarak tanımlanır. Sisteme olan ısı geçişi ve sistem tarafından yapılan iş artı, sistemden olan ısı geçişi ve sistem üzerine yapılan iş ise eksi olarak alınır [1]. Termodinamiğin ikinci yasasının kullanımı sadece hal değişimlerinin yönünü belirlemekle sınırlı değildir. İkinci yasa enerjinin niceliği yanında niteliği de ön plana çıkarır. Birinci yasa enerjinin niceliği üzerinde durur ve enerjinin bir biçimden diğerine dönüşümü sırasında ki değişimleri sayısal değerlerle ifade eder. Sayısal değer olarak eşit, fakat biçim ve kaynak bakımından farklı enerji arasında ayrım gözetmez. Enerjinin niteliğini korumak mühendislerin başlıca tasalarından biridir. İkinci yasa enerjinin niteliğini ve bir hal değişimi sırasında bu niteliğin nasıl azaldığını hesaplamak için somut yöntemler ortaya koyar [1]. Ekserji ile enerji arasında bazı temel farklılıklar vardır. Enerji kütle veya enerji akışına bağlı çevreden bağımsızken, ekserji çevre şartlarına da bağlıdır. Enerji hareket ya da hareket meydana getirme kabiliyeti olarak tanımlanabilirken ekserji iş yada iş yapabilme kabiliyeti olarak tanımlanmaktadır. Enerji miktarla ölçülebilen bir kavramken, ekserji hem miktara hem de niceliğe bağlı bir kavramdır. Enerjinin değeri hiçbir şartta sıfır olmazken ekserjinin değeri çevre şartlarında sıfırdır. Enerji birinci kanun gereği korunur ve yok olamaz, halbuki ekserji sadece tersinir işlemlerde korunur, tersinmez işlemlerde kullanılır, yani azalır [2]. Enerjinin korunumu prensibini ifade eden termodinamiğin birinci kanunu her ne kadar enerji analizlerinde gerekli ise de, bu kanun analizi bir enerji sisteminin çeşitli bileşenlerinin potansiyelleri ile kullanım sınırlamaları hakkında tam bir değerlendirme vermez. Bu durum enerji sistemlerinin tasarım ve imalatında istenen uyumluluğu sağlamaz. Halbuki termodinamiğin ikinci kanunu veya ekserji analizi enerji sistemlerinin tasarımında ve
performans analizinde daha iyi sonuç verir. Ekserji veya kullanılabilir enerji, bir sistemin çevresi ile denge haline gelirken yapabileceği en fazla faydalı işi belirtir. Bu bakımdan ekserji, belirli bir çevre hali için sistemin iş yapabilme potansiyelinin bir ölçüsüdür. Ekserji analizi ısıl sistemlerin değerlendirilmesinde ve tasarımında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bir enerji kaynağının enerji miktarını belirlemek, sistem kurulması için yeterli bilgi değildir. Asıl bilinmesi gereken, enerji kaynağının iş potansiyeli ya da kaynağın iş imkanıdır. Belirli bir halde ve belirli bir miktarda enerjiden elde edilebilecek maksimum işi veren özelliğe kullanılabilirlik denilmektedir. Son yıllardaki çalışmalarda, kullanılabilir enerji ile birlikte ekserji (exergy) kavramı bütün dillerde ortak kullanılabilen bir kavram haline gelmiştir [1]. Termik analizde enerji akışı ve dönüşümüne, ekonomik analizde ise sadece maliyete bakılır. Ekserji maliyetinde hem sistemin çevreyle etkileşiminin, hem de sistemdeki tersinmezliklerin maliyete etkisi incelenir [3]. 3.1 Çevre ve Denge Bir sistem ile çevresi arasında basınç, sıcaklık, kompozisyon, hız ya da yükseklik farkı var ise bu durumda iş alma potansiyeli var demektir. Sistem çevre şartlarına eşit olduğunda ise bu potansiyel kaybolur. Bundan dolayı çevre diğer sistemlerin iş potansiyellerini değerlendirmek için bir referanstır. Sistem ile çevresi arasında denge bulunduğu duruma ölü durum adı verilir. Ölü durumda sistem ile çevre arasında mekanik, termik, kimyasal denge olduğundan sistemin basıncı, sıcaklığı, kimyasal kompozisyonu çevrenin değerlerine eşittir [4]. 3.2 İş ve Isı Geçişi İçin Ekserji Çevre, sıfır dereceli bir ısıl enerji deposu kabul edilerek kontrol yüzeyinde gerçekleşen ısı transferine ait ekserji, bu ısı enerjisinden elde edilebilecek maksimum iş miktarı olarak tanımlanır. Kontrol yüzeyinde T r sıcaklığına sahip bir nokta veya bölgeden gerçekleşen ısı transferi hızı Q. r ise; ısıl enerjiden işe dönüşüm için en büyük dönüşüm hızı, ile verilir. Eşitlikte yer alan,.. Q W = E = Q τ (1) max T τ =1 0 (2) T r boyutsuz ekserji sıcaklığı olarak isimlendirilir. Kontrol yüzeyi üzerindeki T sıcaklığının yüzey üzerinde değişken olduğu durumlarda, Q. A birim alan başına ısı geçiş hızı (ısı akısı ) biliniyorsa, bu olay için ısıl ekserji akısı; A ısı geçiş alanı olmak üzere,.. Q T T0 E A r. = QA d A (3) T
ile hesaplanır. Fakat, uygulamada, (1) eşitliğinin kullanımını mümkün kılacak düzgün sıcaklık dağılımına sahip kontrol yüzeyi düzenlemelerine daha çok gidilir. 3.3 Madde Akışı İçin Ekserji Kararlı bir madde akışına eşlik eden ekserji, akışın sadece çevreyle gireceği etkileşimler sırasında gerçekleşecek işlemler dikkate alınmak kaydıyla, akışın herhangi bir başlangıç durumundan, ölü duruma getirilmesi durumunda, elde edilebilecek maksimum iş miktarıyla belirlenir. Böylece bir madde akışının ekserjisi, akış durumunun ve çevre durumunun belirlediği bir özelliktir. Madde akışına ait ekserji E. ile gösterilir ve enerjide olduğu gibi aşağıdaki bileşenlerin toplamından oluşur...... = E k+ E p+ E fiz+ E kim (4) E Eşitlikteki; E. k, kinetik ekserjiyi; E. p, potansiyel ekserjiyi; E. fiz, fiziksel ekserjiyi ve Ė kim da kimyasal ekserjiyi ifade eder. Çevre ile aynı şartlarda bulunan sistemlerde kinetik ve potansiyel ekserji ( E k = E p =0 ) dır. Kapalı bir sistemin özel durumunda ekserjisini veren denklem ise E fiz = ( U - U o ) + P 0 + ( v - v o ) - T o ( s - s o ) (5) dir. Dış sıcaklık T o durumunda Açık sistemlerde ise ekserji dengesi de dt = j T 1 T o j. Q W Po W = (hi - h o ) T 0 (s i s o ) m özet olarak bir maddenin kütle akışında toplam ekserjinin temel ifadesi 1 2 e = ( h h ) T ( s s ) + v + gz+ e (7) dir. 1 2 v + gz+ e 2 olarak ele alınır. kim 3.4. Fiziksel Ekserji o. dv dt = 0 dır. Burada özgül fiziksel ekserji o o E D + 2 g m g e g ç m ç e kim ç (6) ε fiz = (h- h o ) T o (s s o ) (8) Madde akışının fiziksel ekserjisi; P o basıncına ve T o sıcaklığına sahip çevreyle gireceği fiziksel işlemlerin sadece ısıl etkileşimleri kapsaması olarak tanımlanır. Kinetik ve potansiyel enerjileri ihmal edilebilecek, P 1 basıncı T 1 sıcaklığına sahip bir madde akışının, girdiği kontrol hacminde, T o sıcaklığında çevreyle sadece tersinir ısı geçişi şeklinde bir etkileşime girdiği ve Po ve T o değerlerine sahip olacak şekilde kontrol hacmini terk ettiği düşünülürse, birim kütle başına transfer edilen ısı miktarı;
(q o ) ter = T o (s o - s 1 ) (9) ile gösterilir. Kontrol hacmi için, enerji denklemi (q o ) ter - (w x ) ter = h o - h 1 (10) şeklinde yazılacağından, kontrol hacminden alınacak tersinir iş miktarı, madde akışının fiziksel ekserji, ε fiz1 = (w x ) ter = ( h 1 - T 0 s 1 ) - ( h 0 -T 0 s 0 ) (11) elde edilir. Eşitlikte yer alan; β = h T 0 s (12) terimleri, özgül ekserji fonksiyonu şeklinde tanımlanırsa, ''1'' indisiyle gösterilen başlangıç ve ''0'' indisiyle gösterilen çevre durumlarındaki özgül ekserji fonksiyonlarının farkı olarak madde akışının ''1'' durumuna ait özgül fiziksel ekserjisi; ε fiz1 = β 1 - β 0 (13) eşitliği ile bulunur. Fiziksel ekserji fonksiyonu aynı zamanda termodinamik kaynaklarda yer alan Gibbs fonksiyonu tanımıyla de eşdeğerlilik arz eder [3-4]. Fiziksel işlemlerin analizinde, madde akışının sadece bir durumuyla ilgilenmek yeterli olmaz. Farklı iki durum için, fiziksel ekserjilerin farkı ε fiz1 -ε fiz2 = ( h 1 - h 2 ) - T 0 ( s 1 - s 2 ) (14) eşitliğiyle hesaplanabilir. Bu eşitlikten gözlenebilen önemli bir sonuç, madde akışında ortaya çıkabilen fiziksel ekserji değişimleri farkının çevre ile sadece T 0 değeriyle bir bağlantısının olmasıdır. Madde akışının fiziksel ekserjisi, ısıl etkileşim için ε 1 T bileşeni''. fiziksel ekserjinin basınç bileşeni ise; ''ısıl bileşen'' ve ε1 P ''basınç T0 T T T0 ε 1 = dh (15) T T1 P1 ε 1 P = T0 ( s 0 -s i ) - ( h 0 - h i ) (16) eşitliğiyle verilir. Eşitlikteki i indisi, P 1 sabit basıncında gerçekleşen etkileşim sonunda ulaşılan, T 0 sıcaklığına sahip noktayı gösterirken, T 0 (s 0 - s i ) terimi tersinir ısı geçişini, ( h 0
-h i ) terimi ise akışkanın ideal olmayan davranışından kaynaklanan enerji kaybını temsil eder. Bu bileşenler kullanılarak, madde akışına eşlik eden fiziksel ekserji; İfadesiyle hesaplanır. (15) eşitliği dh T ε fiz1 = ε 1 T + ε 1 P (17) dq = ds T = kullanılarak integre edilirse; ε 1 T = T 0 ( s i - s 1 ) - ( h i - h 1 ) (18) elde edilir ki, bu eşitlikte (16) eşitliği ile birlikte (17) de yerlerine yazılırsa (11) eşitliğine ulaşılır. Yukarıdaki paragraflar da elde edilen fiziksel ekserji bileşenleri, akış şartları itibariyle P 1 > P 0 ve T 1 >T 0 şartları için elde edildi. Mükemmel bir gaz akışı söz konusu olduğunda, iki farklı durum için entalpi ve entropi farkları (6) ifadesinde yerine yazılırsa; eşitliği elde edilir. ε fiz = C p ( T - T 0 ) - T 0 [ 4. BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMİNDE ORANSAL VERİM C p ln T - R ln P ] (19) T 0 P 0 Bir ısıl tesisin performansını değerlendirmek üzere, klasik olarak iki tip kriter tanımlanmaktadır. Bunların ilki; enerji dönüşümü oranları ve performans katsayılarıdır. Enerji dönüşümü oranlarıyla genel ısıl verimin bulunması amaçlanır. Performans katsayıları ile de, ısıl tesisin bütününe yönelik performans ifade edilmiş olur. Diğer tip kriter ise, hakiki ve ideal çıktıların oranları olarak tanımlanır ve genel olarak ısıl tesisin bileşenlerine yönelik bir verim değerinin bulunması amaçlanır. Bütün bu kriterleri formüle ederken, enerjinin bütün formları, 2. kanuna başvurmaksızın, kalite yönünden eşdeğer kabul edilir. Ekserji analizi ise, ısıl tesis analizinde, enerji kalitesi kavramını gündeme getirdiğinden, klasik olarak tanımlanan verim ve performans katsayıları yerine, ekserjiye dayalı bir verimin tanımlanması daha uygun olacaktır. Bir kontrol hacmi dikkate alındığında, tüm tersinmezlikleri içine alacak şekilde, giren ve çıkan ekserji değerleri toplamıyla ekserji balansı;. E gir = E + İ. çıı (25) olarak yazılabilir. Eşitlikteki ekserji terimleri, iş, ısı transferine eşlik eden ekserji ve madde akışına eşlik eden ekserji miktarlarından oluşabileceği gibi, bir ısı değiştirgecinden geçen bir akışkanın net ekserji değişim miktarını da göstermiş olabilir. Eşitlikte yer alan tersinmezlikler toplamı, bir kontrol hacmine giriş ve çıkışlar dikkate alındığında, Gouy-Stodola bağıntısı kullanılarak;
İ = T 0 [ ṁ ç s ç - ṁ gir g s g - çýk r. Q r T r ] (26) eşitliği ile hesaplanmak durumundadır [ 4 ] 2. kanuna göre İ 0 olacağından, E E çıı gir 1 (27) Bağıntısını sağlamak durumundadır. Böylece, bir kontrol hacmi açısından, ekserji çıktısının ekserji girdisine oranı ''1 '' den küçüktür ve bu değer tersinmezliklere bağlı olarak ortaya çıkar. Tersinirlik durumunda, oranın ''1'' olacağı açıktır. İşte, bu oran, 2. kanuna dayalı bir verim değeri olarak; Ψ = E E çıı gir veya Ψ = 1-. I E gir eşitliğiyle tanımlanabilir. Bu verim ''oransal verim'' olarak isimlendirilir [4]. 5. SONUÇ Sonuç olarak ekserji analizinin, Rankine çevrimli güç santralinin optimizasyonunda önemli bir yöntem olduğu belirlenmiştir. Komponentlere kütle, enerji ve bunlara bağlı ekserji denge denklemleri uygulanmış ve ekserji verimi çıkartılmıştır. Kazana verilen yanma ekserjisinin değişimiyle türbin basıncı ve sıcaklık değişimi yapılarak her bir kompozisyonda net iş ve türbin ekserjitik verim değişimleri incelenmiştir. Kazan basıncının artırılması ve türbin çıkış basıncının düşürülmesi türbin ekserjitik veriminin arttığı gözlenmiştir Şekil 2. de Kazana ekserji değişimine karşılık türbin giriş basıncı 4 MPa ile 8 MPa arasında alınarak türbin sıcaklığı her bir basınç aralığında incelenmiştir. Türbin giriş sıcaklığının düşük olduğu noktalarda Basıncın yüksek olmasına rağmen kazan ekserjisi de düşük değerler almaktadır. Şekil 3. de ise türbin giriş basıncı 4 MPa da ve giriş sıcaklığı 500 o C de sabit tutularak, W net çıkış güc değişimi türbin ekserjitik verimiyle mukayese edilmiştir. Şekil 4. de Türbin giriş basıncı 4MPa ile 8 MPa arasında giriş sıcaklığı 250 o C ile 800 o C arasında her bir basınç için sıcaklık değişimine bağlı olarak ekserji verimi belirlenmiştir. Şekil 5. de Türbin giriş sıcaklık değişimine bağlı olarak türbin giriş ekserjisi ve kazan ekserjisi değişimi ele alınmış ve giriş sıcaklığı arttıkça kazan ekserjisinin daha fazla arttığı gözlenmiştir.
Şekil 6. de Türbin giriş sıcaklık değişimine bağlı olarak termik ve ekserjitik verimler incelenmiş giriş sıcaklığı arttıkça termik verimin arttığı gözlenmiştir. Şekil 7. de Türbin giriş sıcaklık değişimine bağlı olarak Türbin giriş ekserjisi türbin basınç oranlarına göre değerlendirilmiştir. Düşük sıcaklıklarda bütün basınç oranlarında türbin giriş ekserjisi düşük olmasına rağmen yüksek sıcaklıklarda ekserji artmaktadır ve yüksek basınç oranları için daha fazla ekserji girişi olmaktadır. Şekil 8. de Türbin çıkış basıncı değerlerine bağlı olarak, türbin giriş sıcaklık değişimi ile ekserji verimi belirlenmeye çalışılmıştır. Türbin çıkış basıncının düşük olması ekserjitik verimi oldukça artırmaktadır. Şekil 9. de Türbin çıkış basıncı değerlerine bağlı olarak, W net işinin ve ekserji verimi incelenmiştir. Türbin çıkış basıncının düşük olması ekserjitik verimi ve W net işini oldukça artırmaktadır.
6. KAYNAKLAR 1. Çengel, Y.A. ve Boles. M.A., ''Thermodynamics An Engineering Approach'', Mc Graw- Hill. İnc., (1994). 2. Tsatsaronis, G., and Moran,M.J., Exergy-aided cost minimization Energy. Convers. Magmt, 38, 15-17, 1535-1542 (1997). 3. Bejan. A., Moran.M., Tsatsaronis. G., Termal Desıgn and Optimization John Wıley and Sons, İnc, (1996). 4. Kotas T.J., The exergy Method of Thermal Plant Analysis, Mc Graw-Hill, (1985). 5. Wall.G., On the Optimizaion of Refrigerration Machınery, İnternational Journal of Refrigeration Vol. 14.,pp.336-340.(1991). 6. Gemci. T., Öztürk. A., Exergy analysis of a sulphide- pulp pregaration process in the pulp and paper industry Energy Convers. Mgmt. Vol.39 No:16-18 pp 1811-1820, (1998). 7. Çengel, Y. A., Retrofitting a geothermal power plant to optimize performance; a case study Renewable and advanced Energy systems for the 21 st century, April 11-14, Lahaina, Maui, Hawaii (1999). 8. Dinçerİ., Al-Muslim Thermodynamic analysis of reheat cycle steam power plants İnternational Journal Of Energy Research, Vol 25,727-739 (2001)
ÇOKLU ZEKÂ KURAMINA DAYALI BİR EĞİTİM YAZILIMI HAZIRLANMASI İlhan TARIMER 1, Galip KARACA 2 ÖZET Günümüzde Türk Eğitim sisteminde çoklu zekâ teorisine dayalı çok sayıda uygulama görülmektedir. Bu bağlamda, farklı zekâ türleri için ders programları yeniden düzenlenmektedir. Bu çalışmada çoklu zekâ kuramına göre analog elektronik devre elemanlarının anlatıldığı ve web üzerinden kullanıma sunulan bir eğitim yazılımı anlatılmaktadır. Bu yazılım tasarımında, çoklu zekâ kuramının ne olduğu ve nasıl tanımlandığı hakkında bilgi verilmiş ve internet ortamında bir uygulama sunulmuştur. Tasarlanan bu eğitim yazılımı sayfasından kullanıcıların sahip oldukları zekâ türlerini belirlemeleri; kendi zekâ türlerine göre analog elektronik devre elemanlarını öğrenebilmeleri öngörülmüştür. Anahtar sözcükler: Çoklu zekâ, internet, analog elektronik devre. DESIGNING OF AN EDUCATION SOFTWARE BASED UPON MULTI INTELLIGENCE THEORY ABSTRACT Nowadays, several applications based on multi-intelligence theory are popular in Turkish Education System. In this respect, lecture plans are re organised for various intelligence types. In this study, an educational software is described which introduces analogue electronics components and their web paging according to multi intelligence theory. Users may choose their own has intelligence types and learn analogue electronics circuit components using web page. Keywords: Multi-intelligence, web paging, analogue electronics circuits. 1. GİRİŞ Bir öğrenme psikologu olan Howard Gardner zeka kavramına farklı bir boyut getirmiş ve zekanın bir veya birkaç faktörden çok daha fazlasını içerdiğini ve her insanda 7 farklı zekanın bulunduğunu belirtmiştir [1, 7]. Yapılan çeşitli IQ ölçümlerinde dünyanın en ünlü atletleri, en büyük müzisyenleri girdikleri sınavlarda çok düşük puanlar almışlardır. Bu başarılı insanların zihinsel yeterliliği farklı ilgi ve beceri alanları ile yeniden tanımlanabilir. Çünkü her insanın kendini ifade ederken 1 Yrd. Doç. Dr.,Muğla Üniversitesi, Teknik Eğitim F., Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi B., Muğla 2 Muğla Üniversitesi, Teknik Eğitim F., Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi B., Muğla 1
kullandığı dil farklıdır. Bir müzisyen kendini yaptığı bestelerle, bir tiyatrocu kendini canlandırdığı rollerle ya da bir ressam kendini çizgileri ile ifade eder. Yaşam matematiksel ve sözel etkinliklerle sınırlandırılamayacak kadar renkli ve zengindir. Unutulmaması gereken çok önemli bir nokta insanların kesinlikle bir zekâ bölümüne bağlı olmadıkları, zekânın sürekli bir gelişim dinamizmine sahip olduğudur [3, 4]. Zekâ, bir kişinin bir veya birden fazla kültürde değer bulan bir ürün ortaya koyabilme veya günlük ya da mesleki hayatında karşılaştığı bir problemi etkin ve verimli bir şekilde çözümleme yeteneğidir [5]. İnsan, kendi zekâsını arttırma ve geliştirme yeteneğine sahiptir. Günümüzde insan zekâsının gelişiminin, yine insanın yapabilecekleri ile ilgili düşüncelerle veya kendisi hakkında sahip olduğu ufkuyla paralellik gösterdiği kabul edilmektedir [8]. Zekâ, sadece değişmekle kalmaz, aynı zamanda başkalarına da öğretilebilir. Bu anlayışa göre, hangi yaş ve seviyede olursa olsun, insanın zihinsel işlevleri iyileştirilebilir ve geliştirilebilir [1, 2]. İnsan zekâsı, insandaki beyin ve zihin sistemlerinin etkileşimi sonucu ortaya çıkan çok yönlü bir olgudur. Diğer bir deyişle, insan zekâsının insanın içinde yaşadığı fiziksel, sosyal ve kültürel çevresini algılamasını, tanımasını, anlamasını ve kontrol etmesini sağlayan birçok yönü vardır. İnsan zekâsı çok çeşitlilik ve çok yönlülük göstermesine rağmen kendi içinde bir bütündür. Dolayısıyla, bir birey günlük yaşamında çözmesi gereken bir problemle karşılaştığında zekâsının çeşitli alanları bir bütünlük göstererek uyum içinde çalışır. Bu çalışmada çoklu zekâ kuramına dayalı öğrenme için bir eğitim yazılımının algoritmik temel yapısı gösterilmiş; ekran görünümleri verilmiştir. Uygulamaya konulan bu yazılımın, kişinin zekâ türüne uygun bir öğrenmeyi gerçekleştirmesi için kullanıcıya alternatif seçimler sunulmuştur. 2. ÇOKLU ZEKÂ TEORİSİNİN İLKELERİ VE ALANLARI Yaşamda çok basit işlerde bile farklı zekâ bölümleri kullanılır [2]. Çünkü insanlar çok farklı zeka türlerine sahiptirler ve her insanın kendine özgü bir zeka profili vardır. Zekâ türlerinin her biri insanda farklı bir gelişim sürecine sahiptir ve bütün zekalar dinamiktir. Bir zekânın kullanımı esnasında diğer zekalardan da faydalanılabilir. 2
Kişisel altyapı, kültür, kalıtım ve inançlar zekâların gelişimi üzerinde etkiye sahiptirler. Geleneksel yapıdaki görüşlerin yetersizliğini fark eden Gardner, Zihnin Çerçeveleri ve Zekâ Yeniden Yapılandırıldı adlı çalışmasında en az sekiz zekâ alanının varlığından söz eder. Gardner e göre bu sekiz zekâ alanı sözel-dilsel, mantıksal-matematiksel, görseluzamsal, müziksel-ritmik, bedensel, sosyal, içsel ve doğacı zekâ olarak verilmiştir [3]. Kendi kendine öğrenme ilkelerinin bilgisayar teknolojisi ile birleşmesinden oluşmuş bir yöntem olan bilgisayar destekli eğitim, öğretim sürecinde bilgisayarın seçenek olarak değil, sistemi tamamlayıcı ve güçlendirici bir öğe olarak kullanılmasına dayalıdır. Bu eğitim, öğrencileri sürekli aktif tutarak öğrenci bilgisayar etkileşimini sağlar ve soru cevap şeklinde tekrarlanır. Laboratuvar ortamında yapılması tehlikeli ve pahalı olan deneyler benzetişim yöntemi ile kolayca yapılabilmekte, böylece zaman ve para yönünden kar edilmektedir. Uzaktan eğitim ile mekân ve zaman kavramındaki problemler ortadan kalkmakta, yaşam boyu eğitim ve bireysel öğrenme gerçekleşmektedir. 3. ÇOKLU ZEKÂ TEORİSİNE DAYALI EĞİTİM YAZILIMI UYGULAMASININ TANITIMI Bu çalışma için hazırlanan eğitim yazılımı internet üzerinden kullanıma sunulmaktadır. Bu çalışmanın yayınlandığı web sayfasına girildiğinde ders anlatımlarının farklı zekâ türlerine göre anlatıldığı görülebilir. Müziksel zekâya sahip olanlar için bir fon müziği ile dersin tamamı sesli olarak anlatılmış; görsel zekâya sahip olanlar için ders içeriği, resim ve animasyonlarla desteklenerek renk kazandırılmıştır. Aynı zamanda dersler her zekâ türüne göre farklı olarak anlatılmış ve internette yayınlanmıştır [www.galipkaraca.net]. Bu eğitim yazılımı tasarlanırken PHP script dili ile yazılmış olan TYPO3 içerik yönetim sistemi kullanılmıştır. Bu yüzden tasarım aktif site özelliğindedir. Yani istendiğinde çok kolay olarak değiştirilip güncellenebilir veya yeni testler, konular eklenebilir. Tablo 3.1 de verilen kodlar birinci bölüm için hazırlanmış olan değerlendirme kısmına aittir. Tablo 3.1. Örnek kod (php) 3
<?php $cevap=array('a','b','c','d'); $d = 0 ; $y = 0 ; if($_post["sr1"]==$cevap[3]) {$d++; }else {$y++;} if($_post["sr2"]==$cevap[0]) {$d++; }else {$y++;} if($_post["sr7"]==$cevap[2]) {$d++; }else {$y++;} if($_post["sr8"]==$cevap[2]) {$d++; }else {$y++;} echo "<table cellspacing='0' cellpadding='0' width='550'><tr bgcolor='#00ccff'>"; echo "<td align='center'><strong>doğru Sayısı</strong></td>"; echo "<td align='center'><strong>yanlış Sayısı</strong></td>"; echo "<tr>"; echo "<td align='center'>$d</td>"; echo "<td align='center'>$y</td>"; echo "</tr></table>";?> TYPO3, ücretsiz ve açık kaynak kodlu bir içerik yönetim sistemidir. Tasarlanan web sitelerinin içeriklerini aktif olarak değiştirebilmek ve güncelleyebilmek için oluşturulmuş bir paket programdır [5]. Bu çalışmadaki sayfa tasarımı ayrıca Macromedia Dreamweaver, Macromedia fireworks flash mx programlarından da yararlanılmıştır. Resimlerin tasarımı için fireworks, haraketli animasyonlar ve grafikler için flash ve bazı gerekli yerlerde kodların düzenlenmesi için Dreamweaver dan yararlanılmıştır [10, 11, 12]. Tasarım penceresinde ilk olarak kullanıcılar, sahip oldukları zekâ türlerini öğrenmeli, buna gore ders anlatımını seçmelidirler. Zekâ türü sonuçları Tablo 3.2 den görüldüğü gibi zekâ türleri için gelişmişlik düzeylerini gösteren puan aralığından baskın zekâ türü öğrenilebilir. Tablo 3.2. Zekâ puan aralıkları 4
Ders konusu olarak elektronik teknolojisi alanından iletken, yalıtkan ve yarı iletken maddeler, diyotlar, çeşitleri ve transistörler seçilmiştir. Ayrıca siteden çoklu zekâ hakkında bilgi alabilir sunulan güncel haber, makale ve yazılar da takip edilebilir. Eğitim yazılımının anasayfa genel görünümü, Şekil 3.1 de verilmektedir. Şekil 3.1 Anasayfa Zekâ testi Bu bölümde hangi zekâ türünün daha baskın olduğu öğrenilmektedir. Şekil 3.2 den görüldüğü gibi bu testte toplam 80 soru vardır. Bu sorular cevaplandıktan sonra zekâ türlerine ait puanlar görülebilir. 5
Dersin içeriği Şekil 3.2. Zekâ testi Bu kısımda iletken, yalıtkan ve yarıiletken maddeler, P ve N yüzey birleşimleri, diyotlar ve çeşitleri ve transistörler hakkında bilgi sunulmuştur. Bu konu her zekâ türüne göre farklı şekilde, o zekânın daha iyi anlayabileceği bir formatta sunulmuştur. Şekil 3.3 de, sözel zekâya göre ders anlatımının ilk sayfası verilmiştir. 6
Şekil 3.3. Sözel zekâya göre ders anlatımı Sözel zekânın genel özelliğinden dolayı, bu kısımdaki ders açıklamaları uzun olarak anlatılmıştır. Sözel zekâsı baskın olanlar, yazıları sevmektedir ve okumaya düşkündür. 7
Şekil 3.4. Müziksel zekaya göre ders anlatım sayfası Müziksel zekâ, ritme ve müziğe düşkündür. Bu nedenle, ders içeriği verilirken yazının yansıra bir fon müziği de eklenmiştir. Şekil 3.4 de göründüğü gibi sayfanın en üstünde media player a yüklenmiş olan dersler ve fon müziği isteğe göre dinlenebilmektedir. Ayrıca başlıkların fon renkleri değiştirilmiştir ve önemli yerler farklı renkte tablo içerisine alınmıştır. Bu değişiklikler, müziksel zekânın dikkatini çekecektir. 4. WEB UYGULAMASININ VE TYPO3 İÇERİK YÖNETİM SİSTEMİNİN KOD ŞABLONLARI Tablo 4.1 de hazırlanan web sayfasının ana şablonu için yazılan kodlar verilmiştir. Tablo 4.2 de ise Typo3 içerik yönetim sisteminin kodları verilmiştir. 8
Tablo 4.1. Web uygulamasının kodları. <body> <!-- ###DOCUMENT_BODY### başla--> <div align="center"> <table width="800" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr> <td colspan="2" valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r1_c1.jpg" width="279" height="32"></td> <td width="140" valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r1_c4.jpg" width="140" height="32"></td> <td width="205" valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r1_c5.jpg" width="205" height="32"></td> <td colspan="2" valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r1_c6.jpg" width="176" height="32"></td> </tr> <tr> <td colspan="2" valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r2_c1.jpg" width="279" height="68"></td> <td valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r2_c4.jpg" width="140" height="68"></td> <td valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r2_c5.jpg" width="205" height="68"></td> <td width="143" valign="top" align="left"> <!-- ###SAG_MENU### basla--> <div id="sag_menu"> <ul> <li><a href="#">anasayfa</a></li> <li><a href="#">site haritası</a></li> <li><a href="#">yardım</a></li> <li><a href="#">iletişim</a></li> </ul> </div> <!-- ###SAG_MENU### bitis--> </td> <td width="33" align="right" valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r2_c7.jpg" width="33" height="68"></td> </tr> <tr valign="top"> <td width="58" valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r3_c1.jpg" width="58" height="81"></td> <td width="221"><img src="uploads/tf/img_tmp_r3_c2.jpg" width="221" height="81"></td> <td valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r3_c4.jpg" width="140" height="81"></td> <td valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r3_c5.jpg" width="205" height="81"></td> <td valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r3_c6.jpg" width="143" height="81"></td> <td valign="top"><img src="uploads/tf/img_tmp_r3_c7.jpg" width="33" height="81"></td> </tr> <tr valign="top"> <td colspan="2" style="background-repeat:repeat-x" background="uploads/tf/kusak_back.jpg">###language###</td> <td><img src="uploads/tf/img_tmp_r4_c4.jpg" width="140" height="22"></td> <td><img src="uploads/tf/img_tmp_r4_c5.jpg" width="205" height="22"></td> <td><img src="uploads/tf/img_tmp_r4_c6.jpg" width="143" height="22"></td> <td><img src="uploads/tf/img_tmp_r4_c7.jpg" width="33" height="22"></td> </tr> <tr valign="top"> <td colspan="6"> <table width="800" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr valign="top"> <td background="uploads/tf/img_tmp_sol.jpg" style="background-repeat:repeat-y" class="sol_sutun"> <table width="175" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr> <td class="box_header">giriş</td> </tr> <tr> <td class="box_content"> <!-- ###LOGINBOX### basla--> <table border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr align="left"> <td class="login">kullanıcı:</td> <td> </td> </tr> <tr> <td><form name="form2" method="post" action=""> <input name="textfield" type="text" size="12"> 9
</form></td> <td> </td> </tr> <tr align="left"> <td class="login">şifre:</td> <td> </td> </tr> <tr> <td><input name="textfield2" type="text" size="12"></td> <td><img src="uploads/tf/go_search.gif" alt="giris" width="37" height="10" /></td> </tr> </table> <!-- ###LOGINBOX### stop--><a href="index.php?id=38" target="_top">yeni Kayıt</a> & <a href="index.php?id=38&cmd=edit" target="_top">profil</a></td> </table> <!-- ###LOGINBOX### stop--><a href="index.php?id=38" target="_top">yeni Kayıt</a> & <a href="index.php?id=38&cmd=edit" target="_top">profil</a></td> </tr> </table> <table width="175" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr> <td class="box_header">menüler</td> </tr> <tr> <td> <!-- ###SOL_MENU### basla--> <div id="sol_menu"><ul> <li><a href="#">çoklu zeka hakkında</a></li> <li><a href="#">ders anlatımları</a></li> <li><a href="#">testler</a></li> <li><a href="#">yazılım hakkında</a></li> <li><a href="#">duyuru ve Haber</a></li> <li><a href="#">makale ve Yazılar</a></li> <li><a href="#">ziyaretçi derfteri</a></li> </ul> </div> <!-- ###SOL_MENU### bitis--> </td> </tr> </table> <table width="175" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr> <td class="box_header">duyurular</td> </tr> <tr> <td class="son_haber"> <!-- ###HABER_BLOCK### basla--> <table border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" class="son_haber2"> <tr> <td>burada son eklene haber bilgisi yer alacak. </td> <td align="center" valign="top"><img src="uploads/tf/bootcamp.jpg" width="40" height="35"></td> </tr> <tr> <td colspan="2"> veya ï ½olu zeka ile ilgili aktif bilgi olabilir. <a href="#"> Devam</a> </td> </tr> </table> <!-- ###HABER_BLOCK### bitis--> </td> </tr> <tr> <td height="5" bgcolor="#ff9900"></td> </tr> </table> </td> <td width="588" class="center_column"> <!-- ###ICERIK### basla--> İçerik yer alır <!-- ###ICERIK### bitis--> </td> <td width="33" background="uploads/tf/img_tmp_sag.jpg" style="background-repeat:repeaty"> </td> </tr> 10