Öğrenme Alanı : Fiziksel Olaylar 4. Ünite : Yaşamımızdaki Elektrik Önerilen Süre : 10 ders saati A. Genel Bakış Bu ünite, 4 ve 5. sınıfta yer alan basit elektrik devre uygulamalarını temel alıp daha da genişleterek elektrik enerjisinin iletimi konularını veren bir içeriğe sahiptir. Ünite aynı zamanda, öğrencilerin öğrendikleri yeni kavramları, sahip oldukları ön bilgiler ile ilişkilendirmeyi ve elektriğin tehlikelerinden sakınarak gereken önlemleri alma konusunda bilinçlendirmeyi amaçlar. Bu ünitede, soyut ve anlaşılması zor bir kavram olan akım kavramına girilmeden ampul parlaklığından hareketle iletken ve yalıtkan maddelerin elektrik enerjisini ileten ve iletmeyen maddeler olarak sınıflandırılması esas alınmıştır. Dolayısıyla direnç kavramı, elektrik enerjisinin iletimine gösterilen zorluk olarak ifade edilmiş, fakat dirençlerin seri ve paralel bağlanması konularına yer verilmemiştir. Öğrenciler, 5. sınıfta pil sayılarını değiştirerek veya pil sayısını sabit tutup ampul sayısını değiştirerek ampullerin parlaklığını değiştirebileceklerini (artırıp-azaltabileceklerini) öğrenmişlerdi. Bu seviyede ise öğrenciler; iletkenin boyunun, kesitinin veya cinsinin değiştirilmesi ile bir ampulün parlaklığını değiştirebileceklerini deneyerek keşfeder. Öğrenciler, bir elektrik devresindeki ampulün parlaklığının devredeki iletken telin direncinin değerinin artması/azalması ile değişebileceğini gözlemleyerek bir reosta modeli tasarlar. Öğrenciler, direncin biriminin ohm olarak adlandırıldığını öğrenecek; fakat Ohm Yasası konusuna bu düzeyde girilmeyecektir. Ünitede verilen öğrenme, öğretim ve değerlendirme etkinlikleri öneri niteliğindedir. Öğretmenler fizikî şartları da dikkate alarak tüm öğrencilerin etkin katılımını sağlayacak uygun bir öğrenme ortamı hazırlamalıdır. Ünitede öğrencilerin, çeşitli tahminlerde bulunmaları, bu tahminleri test etmeleri ve problem çözmeleri teşvik edilerek, alt sınıflarda edindikleri bilimsel süreç becerilerini geliştirmeleri hedeflenmektedir. Öğrenciler, öğretim ve değerlendirme etkinliğinde yer alan Engelli Yol etkinliği ile elektriğin soyut kavramlarını rol oynama ile öğrenmeye çalışır. Bu etkinlik öğrencilerle tartışılarak, gerçek hayata benzeyen ve benzemeyen yanlarına cevap aranır. B. Ünitenin Amacı Bu ünitede öğrencilerin, elektrik enerjisinin iletiminin hangi maddelerle sağlanacağını, iletkenlerin özelliklerinin değişiminin devrede ne gibi etkiler oluşturacağını keşfetmeleri amaçlanmaktadır. Böylece öğrencilerin elektriğin tehlikelerinden korunma yollarını daha bilinçli bir şekilde edinmeleri hedeflenmektedir. C. Ünitenin Odağı Bu ünitenin odağı, elektrik enerjisinin iletimi ve direnç kavramı etrafında farklı basit elektrik devreleri oluşturarak devre elemanlarının birbirleri ile ilişkisini deney, araştırma ve gözleme dayalı etkinliklerle araştırmak olmalıdır. Böylece öğrenciler, deneysel uygulamalarda hangi değişkenlerin değiştirilmesi, hangi değişkenlerin ise sabit tutulması gerektiği ile ilgili becerileri kazanır. 128
Ç. Önerilen Konu Başlıkları Hangi Maddeler Elektrik Enerjisini Đletir? Elektrik Çarpmalarından Korunalım Yalıtkanlar Sizi Korusun! Đletkeni Değiştir, Ampulün Parlaklığı Değişsin Elektriksel Direnç Nedir? Ampulün de Bir Direnci Vardır 129
D. Ünitenin Kavram Haritası **BU KAVRAM HARĐTASI SADECE ÖĞRETME Đ BĐLGĐLE DĐRMEK VE Ü ĐTE ĐÇĐ DEKĐ KAVRAMLARI BĐR BÜTÜ HALĐ DE GÖSTERMEK AMACIYLA VERĐLMĐŞTĐR. BU KAVRAMLAR KULLA ILARAK FARKLI KAVRAM HARĐTALARI DA OLUŞTURULABĐLĐR. 130
E. Ünite Kazanımları ve Etkinlikler ÖĞRE ME ALA I: FĐZĐKSEL OLAYLAR 4. Ü ĐTE: YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK Ü ĐTE KAZA IMLAR ETKĐ LĐK ÖR EKLERĐ AÇIKLAMALAR YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK 1. Elektrik enerjisini ileten ve iletmeyen maddelerle ilgili olarak öğrenciler; 1.1 Maddelerin elektrik enerjisini iletip iletmediklerini test etmek için basit bir elektrik devresi tasarlar ve kurar (BSB-16). 1.2 Maddeleri, elektrik enerjisini iletme bakımından iletken ve yalıtkan maddeler olarak sınıflandırır (BSB-4). 1.3 Metallerin iletken, plâstiklerin ise yalıtkan olduğunu fark eder. 1.4 Bazı sıvı maddelerin iletken, bazılarının ise yalıtkan olduğunu fark eder. 1.5 Maddelerin elektriksel iletkenlik ve yalıtkanlık özelliklerinin çeşitli amaçlar için kullanıldığını fark eder (FTTÇ-28). 1.6 Yalıtkan maddelerin, elektrik enerjisinin sebep olabileceği tehlikelere karşı korunmada nasıl kullanılabileceğini araştırır (FTTÇ-5). 1.7 Kendisi ve çevresindekilerin güvenliği açısından elektrik çarpmalarına karşı alınması gereken önlemleri listeler (TD-5). Elektrik Enerjisini Đletelim Öğrenciler, tek ampulden oluşan basit bir elektrik devresi kurar. Devrede birbirine bağlı kablolardan herhangi ikisini birbirinden ayırır. Öğrenciler, ayrılan bu kablolar (test uçları) arasına tahta, plastik, demir, seramik, bakır vb. maddeleri dokundurduklarında veya şekerli su, tuzlu su vb. sıvı çözeltilere daldırdıklarında ampulün hangi durumlarda yanıp yanmayacağını tahmin eder ve yargılarını bir tabloya kaydeder. Tahminlerini test eden öğrenciler, maddeleri elektrik enerjisini iletip iletmeme durumuna göre sınıflandırır (1.1;1.2; 1.3; 1.4; 1.5). Öğrenciler daha sonra elektrik enerjisini ileten maddeleri iletken; iletmeyen maddeleri yalıtkan olarak adlandırarak bu maddeleri sınıflandırdığı yeni bir tablo oluşturur. Maddenin Cinsi Đletken Yalıtkan Tahta Plastik Çivi Tuzlu su Saf su Yalıtkanlar Sizi Korusun! Öğrenciler, bağlantı kablolarının, prizlerin, fişlerin yapıldığı maddelerin özelliği hakkında araştırma yaparak elektrik çarpmalarına karşı yalıtkanların önemini tartışarak yorumlar (1.5; 1.6). [!] Öğrenciler, evlerindeki veya okullarındaki elektrik prizlerine çeşitli maddeleri sokmamaları ve bu durumun tehlikeleri konusunda uyarılır. 1.1 Gaz maddelerin iletkenliği konusuna girilmeyecektir. Ama gazların da iletken veya yalıtkan olabileceği vurgulanmalıdır. [!] Yalıtkan maddelerin bazı durumlarda iletken olabileceği vurgulanır. 1.6 kazanımı, Türkçe dersi Okuma temel dil becerisi ile ilişkilendirilir. Hangi Maddeler Elektriği Đletir? Boşluk Doldurmaca : Sınıf-Okul Đçi Etkinlik : Okul Dışı Etkinlik : Ders Đçi Đlişkilendirme : Diğer Derslerle Đlişkilendirme : Ölçme ve Değerlendirme???: Kavram Yanılgısı [!]: Uyarı : Sınırlamalar : Ara Disiplinlerle Đlişkilendirme (Ayraç içindeki 1. rakam Fen ve Teknoloji dersi kazanımını, 2. rakam ara disiplin kazanımını gösterir.) 131
ÖĞRE ME ALA I: FĐZĐKSEL OLAYLAR 4. Ü ĐTE: YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK Ü ĐTE KAZA IMLAR ETKĐ LĐK ÖR EKLERĐ AÇIKLAMALAR Ampulün Parlaklığını Değiştirelim Öğrenciler, Bir elektrik devresindeki ampulün parlaklığını nasıl değiştirebiliriz? sorusuna cevap arayarak ampul veya pil sayısının değiştirilmesinin ampulün parlaklığını 2. Đletkenlerde elektrik enerjisinin iletimi ile değiştirebileceği ile ilgili 5. sınıfta edindikleri ön bilgileri hatırlar. Öğrenciler üç gruba ilgili olarak öğrenciler; ayrılarak Acaba ampul parlaklığını başka hangi değişkenler değiştirebilir? sorusuna yeni 2.1. Bir elektrik devresindeki ampulün parlaklığının tahminlerde bulunur. nelere bağlı olduğunu tahmin eder. 2.2. Ampulün parlaklığı ile ilgili tahminlerini test 1.Grup, iki bağlantı kablosu arasına belli bir uzunlukta iletken bir madde (uzun bir çivi, kurşun kalemin ucu vb.) koyar. Test uçları adı vereceği bu uçları iletkenin üzerinde hareket verilecektir. edecek bir deney tasarlar ve kurar (BSB-16). ettirir. Ampulün parlaklığının değişimini gözlemler. Gözlem sonuçlarını kaydeder. 2.3. Bir elektrik devresindeki ampulün parlaklığının, 2.Grup, iki bağlantı kablosu arasına aynı cins ve uzunlukta, fakat farklı kesitlerde bulunan iletiminden devredeki iletkenin uzunluğu, dik kesit alanı ve uygun bir iletken madde koyar. Test uçlarını bu iki iletken maddenin uçlarına değdirir. Yine cinsinin değiştirilmesiyle değişebileceğini ampulün parlaklığını gözlemler. Gözlem sonuçlarını kaydeder. deneyerek fark eder (BSB-13,14,15, 31). 3. Grup, aynı kesit ve uzunlukta farklı cinste iki iletkeni deneyerek ampulün parlaklığını 2.4. Maddelerin elektrik enerjisinin iletimine karşı gözlemler. Gözlem sonuçlarını kaydeder. Tüm bu denemelerden sonra her bir grup kendi gösterdikleri zorluğu direnç olarak ifade eder. yaptığı denemelerde ampulün parlaklığının değişimi ile ilgili olarak çeşitli çıkarımlarda 2.5. Bir iletkenin direncinin uzunluğuna, dik kesit bulunur. Grupların vardıkları sonuçlar, tahtaya yazılarak elektrik enerjisinin iletkenlerdeki alanına ve cinsine göre değiştiği sonucuna varır iletimi hakkında genel bir yargıya varılır (2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5). (BSB-31). Öğrenciler, bu denemeler sırasında deneydeki bağımlı, bağımsız ve kontrol edilen 2.6. Yalıtkanların direncinin iletkenlere göre çok değişkenleri belirler. Aynı zamanda her bir denemeye ait değişkenleri tablo halinde sunar verilecektir. daha büyük olduğunu ifade eder. 2.7. Devre elemanlarının iki uçlu olduğunu Bir Đletkenin Direncini Ölçebilir miyiz? (BSB-13,14,15). gözlemler ve her birinin belirli bir direnci Öğrenciler, farklı iletken tellerin (bakır, demir, nikel-krom vb.) dirençlerini bir direnç ölçer olduğunu ifade eder. yardımıyla ölçer. Direncin birimini, onu ilk olarak bulan George Simon Ohm un anısına ohm 2.8. Bir iletkenin direncini ölçer ve birimini belirtir. olarak bilindiğini öğrenir (2.7;2.8; 2.9). yaydığı 2.9. Ampulün de bir iletken telden oluştuğunu ve Ampulün de Bir Direnci Vardır verilecektir. bir direncinin olduğunu fark eder Öğrenciler, kullandıkları ampulün içerisinde de bir iletken tel olduğunu gözlemleyerek bu 2.10. Direncin değerinin artması veya azalmasının iletken telin de bir direncinin olacağını fark eder (2.10). ampulün parlaklığını nasıl değiştirdiğini Direnç değerleri farklı iletkenler kullanarak ampulün parlaklığını test edebileceği bir devre deneyerek keşfeder (BSB-30, 31). kurar. Direnç değerlerinin değişiminin ampulün parlaklığını nasıl değiştireceği ile ilgili nitel Engelli Yol 2.11. Devredeki ampulün parlaklığını bir yargıya varır (2.11). değiştirebilmek için basit bir reosta modeli Romantik Bir Ortam Oluşturalım tasarlar ve yapar (FTTÇ-5). Öğrenciler evlerde, iş yerlerinde kullanılan ışık şiddetinin ayarlanabildiği çeşitli aydınlatma araçlarının yapısını araştırır. Daha sonra bir önceki etkinlikteki deneyimlerinden yola çıkarak basit bir reosta modeli tasarlar. Tasarladığı bu model ile kurduğu devredeki ampulün parlaklığını değiştirip değiştiremeyeceğini test eder (2.12). YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK : Sınıf-Okul Đçi Etkinlik : Okul Dışı Etkinlik : Ders Đçi Đlişkilendirme : Diğer Derslerle Đlişkilendirme : Ölçme ve Değerlendirme???: Kavram Yanılgısı [!]: Uyarı : Sınırlamalar : Ara Disiplinlerle Đlişkilendirme (Ayraç içindeki 1. rakam Fen ve Teknoloji dersi kazanımını, 2. rakam ara disiplin kazanımını gösterir.) Elektrik akımı kavramı 7. sınıfta Direnç kavramı elektrik enerjisi yola çıkılarak izah edilecektir. [!] Öğrencilere dik kesit alanının ne demek olduğu açıklanır 2.8 Ohm Yasasının ispatı 7. sınıfta Burada sadece birim olarak verilecektir. 2.9 Ampulün içindeki telin neden ışık 8.sınıfta 132
F. Önerilen Öğretim ve Değerlendirme Etkinlikleri Etkinlik umarası : 1 Etkinlik Adı : Hangi Maddeler Elektriği Đletir Đlgili Olduğu Kazanımlar : 1.1;1.2; 1.3; 1.4; 1.5 Öğrenciler aşağıdaki tabloda verilen maddelerin elektriksel iletkenliklerini test etmek için bir devre şeması önerir ve kurar. Daha sonra maddelerin elektrik enerjisini iletip iletmediğini tespit ederek aşağıdaki tabloyu doldurur. Madde Đletken Yalıtkan Önerilen Devre Şeması Seramik Bakır Hava Plastik Saf su Tuzlu su Zeytinyağı Plastik? Etkinlik umarası : 2 Etkinlik Adı : Boşluk Doldurmaca Đlgili Olduğu Kazanımlar : 2.1; 2.2; 2.3; 2.4; 2.5; 2.6; 2.7 direnç, tebeşir, elektrik enerjisi, iletken madde, iletkenin boyu, elektrik yükü, yalıtkan madde, tuzlu su, iletkenin cinsi, metaller, plastik, iletkenin kesiti, şekerli su, hava, ateş. Yukarıda verilen kelimelerin uygun olanlarını aşağıdaki boşluklara yerleştiriniz. Bir elektrik devresindeki ampulün parlaklığını, ilgili değişkenlerin sabit kalması şartıyla artırmak için... azaltılmalıdır. Elektrik enerjisini ileten maddeler,... olarak adlandırılır. Elektrik enerjisini iletmeyen maddelere,... örnek olarak verilebilir. Elektrik enerjisini ileten maddelere,... örnek olarak verilebilir...., elektrik enerjisine gösterilen tepkidir. Bir elektrik devresindeki ampulün parlaklığını diğer değişkenler sabit olmak şartıyla değiştirmek için... değiştirilmelidir. Elektrik enerjisini iletmeyen maddeler,... olarak adlandırılır. Bir elektrik devresindeki ampulün parlaklığını diğer değişkenler sabit olmak şartıyla azaltmak için... arttırılmalıdır. 133
Etkinlik umarası : 3 Etkinlik Adı : Engelli Yol Đlgili Olduğu Kazanımlar : 2.1; 2.2; 2.3; 2.4; 2.5; 2.6; 2.7 Öğrenciler direnç kavramını tanımlamak, iletkenin boyu, kesiti ve cinsinin iletkenin direncine etkisini açıklamak, iletkenin direncini etkileyen faktörleri birbirleri arasında ilişkilendirmek için aşağıdaki rolleri üstlenerek bir rol oynama etkinliğini hep birlikte yaparlar. Bu etkinliği yaptıktan sonra edindikleri bilgileri test etmek ve gerçek yaşama benzeyen benzemeyen yönlerini belirlemek için etkinliğin sonunda verilen sorulara cevap bulmaya çalışırlar. Roller: Direnç görevi: Her sıradan birbirine doğru dönen öğrenciler direnç görevi görür, öğrenciler birbirine doğru yaklaşarak direncin kesitini azaltır, çok sayıda öğrenci birbirine doğru dönerek direncin uzunluğunu arttırır. Đletken tel görevi: Sıralı öğrenciler iletken bir teli temsil ederler. Đletkenin cinsini temsil görevi: Kız erkek öğrenciler (Kız öğrenciler alüminyum tel, erkek öğrenciler bakır tel görevi görebilirler. ) Yönergeler: 1. Öğrenciler, birbirlerinin enselerini görecek şekilde yan yana ikişerli sıra oluştururlar. 2. Her öğrenciden önündeki öğrenciyle yarım kol boyu, yanındaki öğrenciyle yaklaşık iki kol boyu mesafe bırakmaları istenir.(şekil I) 3. Đkili sıranın bir yerinde, her sıradan iki öğrenci, birbirlerine doğru döner ve her biri birer adım yaklaşarak aynı hizaya gelir.(şekil II) 4. Bu ikili sıranın içinden diğer öğrencilerin belli bir süre kesintisiz geçişleri sağlanır. 5. Öğrencilerin sıranın içinden geçişleri gözlemlenir. 6. Birbirine dönük öğrencilerin birbirlerine doğru birer adım daha, aynı hizaya gelecek şekilde yaklaşmaları istenir.(şekil III) 7. Geçişler gözlemlenir. 8. Her sıradan ikişer öğrencinin daha yüzlerini birbirine dönmeleri istenir.(şekil IV) 9. Önceki birbirine dönük öğrencilerin birer adım geriye giderek yeni birbirine doğru dönen öğrencilerle aynı hizaya gelmeleri istenir. 10. Öğrencilerin geçişleri gözlemlenir. 11. Sekiz öğrencinin hep birlikte birbirlerine doğru birer adım yaklaşmaları istenir.(şekil V) 12. Bu yaklaşma sırasında aradan öğrenci geçişleri gözlemlenir. 13. Đkili sıra oluşturulduğunda, her sıradan birbirine dönecek iki kız öğrencinin seçilmesi sağlanır. 14. Kız öğrencilerin, kolları yere paralel olacak şekilde, el ele tutuşmaları istenir. Kız öğrenciler kollarını biraz aşağıya indirirler. 134
15. Sıra içinden geçecek öğrenciler, el ele tutuşmuş öğrencilerin kolları altından geçmeye çalışırlar. Öğrencilerin geçişleri belli bir süre gözlemlenir. 16. Birbirine dönük kız öğrencilerin yerine erkek öğrenciler yerleştirilir. 17. Erkek öğrenciler, kolları yere paralel olacak şekilde el ele tutuşur ve yere eğilirler. 18. Sıradan geçecek öğrenciler bu kez, erkek öğrencilerin kolları üzerinden atlarlar. 19. Öğrencilerin geçişleri gözlemlenir. ELER GÖZLEMLEDĐK, PAYLAŞMAYA HAZIR MIYIZ 1. Oluşturulan ikili sıra neyi temsil ediyor? 2. Đkili sırada birbirine doğru dönük öğrencilerin etkinlikte görevi nedir? 3. Birbirine doğru dönük öğrenciler neyi sağladı? 4. Birbirine doğru dönen öğrencilerin birbirine yaklaşmalarıyla ne sağlandı? 5. Direnç gerçek devrede neyi sağlar? 6. Birbirine doğru dönen öğrencilerin birbirine birer adım yaklaşmalarıyla dirençte nasıl bir değişiklik oldu? 7. Kesitin azalmasıyla ne gibi değişiklikler gözlemlendi? 8. Bir elektrik devresinde direncin kesitinin azalmasıyla ampulün parlaklığı nasıl değişir? 135
9. Birbirine doğru dönen öğrenci sayısının artırılmasıyla sistemde nasıl bir değişiklik sağlandı? 10. Öğrenci sayısının artması etkinlikte neyi sağlar? 11. Devrede iletkenin direncinin boyunun artması sistemi nasıl etkiler? 12. Birbirine dönük sekiz öğrencinin birbirine yaklaşmalarıyla etkinlikte hangi değerler değişir? 13. Aynı devrede birbirine dönük öğrencilerin hepsinin kız veya erkek seçilmesiyle ne sağlanır? 14. Kız öğrenci olduğunda sıradan geçen öğrencilerin geçişiyle erkek öğrenci olduğunda sıradan geçen öğrencilerin geçişi arasında fark var mıdır? Açıklayınız. 15. Bir elektrik devresinde direncin cinsi elektrik enerjisi iletimini nasıl etkiler? 16. Etkinlikteki rollerin gerçek olayla benzeyen ve benzemeyen yönlerini listeleyin. BE ZEYE............ BE ZEMEYE............ 136