LĠSE 1 FĠZĠK DERSĠ ELEKTRĠK ve MANYETĠZMA KONUSUNDA WEB TABANLI ÖĞRETĠM ORTAMININ PLANLANMASI Dursun Can TURAN, KaĢif SATIR, ġaban KURNAZ, Muammer ġen ve Ufuk ÇORUH Ondokuz Mayıs Üniversitesi Eğitim Fakültesi Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Öğretmenliği Bölümü Özet: Bu çalışmanın ana amacı, Milli Eğitim Bakanlığı tarafından hazırlanan müfredata uygun olarak, 9. Sınıf Fizik dersinin Elektrik ve Manyetizma konusunun ikinci kısmını, web tabanlı interaktif yapılandırıcı öğretim ortamında öğrencilere sunmaktır. Abstract: The main objective of this study is provide an interactive web-based constructivist learning environment on the 2 nd section of 9 th Grade Physics course Electricity and Magnetism according to the curriculum prepared by Republic of Turkey the Ministry of National Education. 1. GĠRĠġ Fizik, hayatımızın her alanında mevcut olan, işleyişiyle her daim karşı karşıya olduğumuz ve anlamasak bile ona uygun davrandığımız, evrenle ilgili nasıl ları cevaplamamıza yardımcı olan bir doğa bilimdir, ayrıca en eski akademik disiplinlerden biridir. (İngilizce Wikipedia, Physics maddesi, http://en.wikipedia.org/wiki/physics, 25 Ekim 2011) Fizik dersi genelde öğrencilere en başta zevkli gelen, sonrasında işin içine matematik ve geometrik hesaplamaların girmesiyle, ayrıca konu örüntüsü de karmaşıklaşmaya başlayınca öğrenciyi birden iten bir ders olduğu gözlemlenmiştir (Talim Terbiye Kurulu, Ortaöğretim 9. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı). Öğretmen dersi ilgi çekici bir hale getirebilmek için yapılandırmacı bir metot izlerse, gündelik hayatımıza en başta da değindiğim gibi; her alanda nüfuz eden bu ilim dalını, daha kalıcı ve ilgi çekici hale getirebilir. Yapılandırmacılığın temelinde, öğrenenin bilgiyi tekrar etmesi değil, bilgiyi transfer etmesi ve yeniden yapılandırması vardır. Öğrenenlerin bilgiyi nasıl öğrendiklerine yönelik bir kuram olarak gelişmeye başlayıp, zamanla öğrenenlerin bilgiyi nasıl yapılandırdıklarına ilişkin bir yaklaşım halini almıştır. Yapılandırmacı yaklaşıma göre öğrenme yaşam boyu ilerleyen bir süreç olup; bilgi, yaşantılarını anlamlı hale getirmeye çalışan birey tarafından etkin olarak yapılandırılmaktadır. Bu süreçte, öğretmen rehber rolünü üstlenip öğrencinin çözüm yollarını kendisinin bulmasını sağlayarak, sosyal etkileşim içinde bulunacağı ortamlar hazırlamalıdır. (Argon, 2009) Yapılandırmacı yaklaşıma uygun olarak değerlendirme ürün ağırlıklı değil, süreç ağırlıklı olarak gerçekleşmektedir. (Demirel, 2008) İlk olarak, gündelik hayatımızdan örnekleri öğrencimize anlatan bir video ile Elektrik ve Manyetizma konusuna giriş yapacağız. Bu sayede öğrenciyi derse çekebilmeyi planlıyoruz. Konuya sunumlar ile giriş yaptıktan sonra, ilgili öğrenme davranışını kazandıracak interaktif etkinlikler sayesinde, öğrencinin kendi kendine yapılandırmacılığa uygun olarak öğrenebilmesini sağlayacağız. Bir yandan da mini testler ve uygulamalarla öğrencinin, anlatılanları ne seviyede öğrendiğini kontrol edeceğiz ve bu testlerin sonuçları veritabanımızda tutulacak. Düşük alan öğrencilerin, hazırbulunuşluluk seviyesini
yükseltebilmek için asenkron olarak görüntülü eğitim sunacağız. Öğretmenin rehberlik yapabilmesini ve süreci daha iyi takip edebilmesini sağlamak için, Moodle sistemi üzerinden, forumları aktif edeceğiz. Materyallerimizi, Autodesk 3D Studio MAX, Adobe Flash ve Adobe Captivate programlarını kullanarak hazırlayacağız. Captivate ile 3ds MAX ve Flash ta hazırladığımız animasyonları birleştirip ve düzenleyip, SCORM paketi olarak dışarı aktardıktan sonra Moodle dan SCORM aktivitesi olarak ekleyeceğiz ve Moodle sistemine kayıt olan öğrencilerimize bunlara erişime izin vereceğiz. Önceden de bahsettiğimiz gibi; öğrencilerimizin test notlarını da sistemde tuttuğumuzdan takibimizi yapabileceğiz. Böylece öğrencilerimize yapılandırmacılık yaklaşımına uygun hazırlanmış bir web uygulaması sunmuş olacağız. 1.1. ÇalıĢmanın Amacı Bu çalışmanın amacı, öğrencilere yapılandırmacı bir yaklaşımla sunulan Elektrik ve Manyetizma konusunu, web tabanlı eğitim sistemleriyle, öğretebilmektir. 1.2. ÇalıĢmanın Problemi En büyük problem sanal sınıfa olan ilgiyi sürekli canlı tutmak, zira kişiler uzaktan erişim sağladıkları için iletişimde kopukluklar doğabilir. Bundan mütevellit sıkıntıları forumlar ile mümkün mertebe azaltmaya çalışacağız. 1.3. ÇalıĢmanın Önemi Dünyada yaygın olan bir standardı kullanarak hem çalışmamızı evrenselleştirmiş hem de ülkemizde pek bilinmeyen bu standartların ve araçların kullanılmasını yaygınlaştırmak amaçlarımızdan biri; zira e-öğrenme çağımızın gereksinimlerinden doğan ve yüksek yatırımlar yapılan, fakat ülkemizde yeni yeni yaygınlaşmaya başlayan bir alandır. 2. YÖNTEM Yapılandırmacı yaklaşıma uygun olarak hazırladığımız materyallerimizi, bir LMS (Moodle) aracılığıyla, dünyaca kabul olmuş bir standart ile paketleyerek (SCORM) web üzerinden öğrencilerimize sunacağız. Böylece öğrencimiz sitemize erişebildiği her yerden bizim sunduğumuz eğitimi, istediği saatte (asenkron olarak) alabilecek ve isterse tekrar tekrar gözden geçebirebilecektir. Öğretim materyallerimizi yapılandırmacı yaklaşıma uygun olarak sunduğumuz için, öğrencimiz deneyerek, keşfederek, kendi kendine uygulayarak öğrenecek ve aklına takılan bir soru olursa bizlerden forumlar aracılığıyla yardım talep edebilecek. Ayrıca hazırladığımız kontrol testleri aracılığıyla öğrencinin öğrenme seviyesini, aldığı verimi ve yanlış öğrenimlerini takip edip, hataları üzerine durması konusunda öğrencimizi ikaz edebileceğiz. 3. BULGULAR 3.1. Milli Eğitim Bakanlığı Müfredatı İlköğretim 4 ve 5. sınıfta öğrenciler, çevrelerinde elektrik enerjisi ile çalışan araçları, elektriğin güvenli kullanımını ve basit elektrik devre malzemeleri (ampul, pil, kablo, anahtar vb.) ile çeşitli devreler kurmayı öğrendiler. 6, 7 ve 8. sınıfta ise öğrenciler; elektriklenme, elektriklenme çeşitleri, akım kavramı, direnç kavramı, elektrik akımının manyetik etkisini çoğunlukla formülsel hesaplamalara
girmeden nitel olarak incelediler. Potansiyel farkı olarak da ifade edilebilen gerilimi, bir iletkenin iki ucu arasında akım oluşmasına neden olabilecek enerji farkının bir göstergesi olarak öğrendiler. 9. sınıfta ise öğrencilerin çoğunlukla nitel ve ilköğretim düzeyinde öğrendiklerine ilave olarak matematiksel formüller içeren bazı nicel çalışmaları yapmaları gerektiği düşünülmektedir. Örneğin, potansiyel farkı kavramını ilköğretimde sadece pillerin (1,5 V, 9 V vb) ya da şehir geriliminin (220 V) olduğunu ve bu gerilim değerlerinin elektrik devrelerinde bir akıma sebep olduklarını fark ettiler. Bu düzeyde ise potansiyel farkı ile birlikte soyut bir kavram olan akım kavramını daha iyi kavramak için seri ve paralel devrelerde çeşitli uygulamalar yapacaklardır. Elektrik akımının manyetik etkisini formüllere girmeden günlük yaşamda sıklıkla karşılaşılan olayları açıklamak için kavramsal olarak tartışacaklardır. Manyetizma kavramı yerine bazı kaynaklarda magnetizma da denilmektedir. Bu farklı kullanım orijinal magnetism kelimesinin Türkçeye farklı çevirilerinden kaynaklanmaktadır. (Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı Ortaöğretim 9. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı)
3.2. Hedef ve Kazanımlar HEDEF Elektrik akımının manyetik etkisini gözlemlemek KAZANIM 1 Üzerinden akım geçen düz bir telin etrafında manyetik alan oluşturduğunu keşfeder KAZANIM 2 Manyetik alan içerisinde üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin nelere bağlı olduğunu deneyerek keşfeder KAZANIM 3 Basit bir elektrik motoru tasarlar 3.3. Etkinlikler KAZANIM 1 KAZANIM 2 KAZANIM 3 ETKĠNLĠK 1.1 Güncel örnekler sunan bir video ile konuya giriş yapma ETKĠNLĠK 1.2 Elektrik akımının etrafında oluşan manyetik alanın animasyonla gösterilmesi ETKĠNLĠK 1.3 Manyetik alan çizgilerinin 3D animasyonla gösterilmesi ETKĠNLĠK 2.1 Manyetik alan içerisinde üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin bu akım değiştirildiğinde verdiği tepkiyi gösteren etkileşimli animasyon ETKĠNLĠK 2.2 Üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin manyetik alan ile nasıl değiştiğini gösteren etkileşimli animasyon ETKĠNLĠK 2.3 Üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin telin uzunluğuna bağlı olarak nasıl değiştiğini gösteren etkileşimli animasyon ETKĠNLĠK 2.4 Manyetik alan içerisinde üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin nelere bağlı olduğunu gösteren etkileşimli animasyon ve bu bağıntıların öğrenci tarafından sürükle bırak kutucuklarla belirlenmesi ETKĠNLĠK 3.1 Basit bir elektrik motorunu öğrenciye hazırlatmak
3.4. Örnek Etkinlikler Örnek Etkinlik 1 ETKĠNLĠK 2.1: Manyetik alan içerisinde üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin bu akım değiştirildiğinde verdiği tepkiyi gösteren etkileşimli animasyon ETKĠNLĠĞĠN AMACI: Öğrencinin manyetik alan içerisinde üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin, tele verilen akımı ile nasıl bir ilişkisi olduğunu kavraması Bu etkinlikte öğrenciye Adobe Flash ile hazırladığımız yapay bir deney ortamı sunulacak. Bu ortam şuna benzer bir yapıda olacaktır: Bu yapay deney düzeneği sayesinde öğrencimiz, manyetik alan içerisinde bulunan tele etkiyen i değerini, düzeneğin alt tarafında sunduğumuz işaretini, fare ile sağa veya sola doğru çekerek değiştirecek ve değişen akım ile tele etkiyen kuvvetin nasıl değiştiğini gözlemleyebilecek. Ampermetre i=0 i max Akım arttığında tele etkiyen kuvvet artacak ve tel daha çok sola doğru esneyecek (manyetik alan içeri doğru olduğundan; x karakterleri o manaya geliyor; ama bundan şimdilik öğrencilerin haberi olmayacak), azaltıldığında ise tele etkiyen kuvvet azalacak ve tel daha da düzleşecektir. Örnek Etkinlik 2 ETKĠNLĠK 2.2: Üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin manyetik alan ile nasıl değiştiğini gösteren etkileşimli animasyon ETKĠNLĠĞĠN AMACI: Üzerinden akım geçen bir tel manyetik alana maruz kaldığı andaki tepkisini ve bu manyetik alanın yönünün ve şiddetinin, tele etkiyen kuvvet ile arasındaki bağlantıyı öğrencinin deneyerek öğrenmesi Bu etkinlikteki düzenek, Etkinlik 2.1 deki düzenek ile aynı olacak tek farkı, ampermetre zaten sabit bir değer gösteriyor olacak; yani i yi artırıp azaltma düzeneği kaldırılacak, onun yerine bu etkinliğin amacına uygun olarak manyetik alanın şiddetini ve yönünü arttırıp azaltan şu düzenek konulacaktır: B = 0 Düzeneğimizde simgesi manyetik alanın yönünün iki boyutlu düzlemden içeri doğru olduğunu belirtecekken, ddd simgesi tam tersine; yani alanın iki boyutlu düzlemden dışarı doğru olduğunu ifade edecek. Manyetik alanın yönü, telin ne tarafa doğru esneyeceğini belirtir. Simgelere yaklaştıkça uygulanan manyetik alan şiddeti artacak ve daha çok esnemeye yol açacaktır.
Örnek Etkinlik 3 ETKĠNLĠK 2.3: Üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin, telin uzunluğuna bağlı olarak nasıl değiştiğini gösteren etkileşimli animasyon ETKĠNLĠĞĠN AMACI: Üzerinden sabit bir akım geçen ve önceden yönü ve şiddeti belirlenmiş bir manyetik alan içerisinde bulunan tele etkiyen kuvvetin, telin boyuyla ilişkisini öğrencinin deneyerek öğrenmesi Bu etkinlikteki düzenek, Etkinlik 2.1 deki düzenek ile aynı olacak tek farkı, ampermetre zaten sabit bir değer gösteriyor olacak; yani i yi artırıp azaltma düzeneği kaldırılacak, ve de manyetik alanın da şiddeti ve yönü önceden belirtilmiş olacak; bu da manyetik alanın yönünü ve şiddetini değiştiren, Etkinlik 2.2 de mevcut olan düzeneğin bulunmayacağını belirtiyor. Düzenekte değiştirilebilen tek değer, telin uzunluğunu belirleyen l değeri olacak ve bu değer de şuna benzer bir düzenekle değiştirilecektir: l min l max Telin uzunluğu, simgesi sağa doğru çekilerek arttırılabilecek, hakeza sola doğru çekilerek de azaltılabilecek. Tel uzunluğu arttıkça etkiyen kuvvet de artacağından, tel daha da esneyecektir. Örnek Etkinlik 4 ETKĠNLĠK 2.4: Manyetik alan içerisinde üzerinden akım geçen bir tele etkiyen kuvvetin nelere bağlı olduğunu gösteren etkileşimli animasyon ve bu bağıntıların öğrenci tarafından sürükle bırak kutucuklarla belirlenmesi ETKĠNLĠĞĠN AMACI: Etkinlik 2.1, 2.2 ve 2.3 te sunacağımız düzenekler aracılığıyla, manyetik alan (B), akım (i) ve telin uzunluğu (l) değerlerini ayrı ayrı değiştirip etkilerini gözlemleyeceğimizi belirtmiştik. Bu etkinlikte (2.4) ise hepsini bir araya getirip, etkilerini gözlemlemelerini ve bu gözlemlerinin doğru olup olmadığını belirleyebilmeleri için, yani bir sonuca varabilmeleri için, hazırlayacağımız sürükle-bırak kutucuklarla tele etkiyen kuvvet ile (F) manyetik alan (B), akım (i) ve telin uzunluğu (l) arasındaki ilişkileri öğrenmelerini sağlamak. Bu etkinlikte önceki etkinliklerde (2.1, 2.2, 2.3) kullandığımız düzenekler bir araya gelecek ve tele etkiyen kuvvetin bağlı olduğu değişkenlerin (B, i, l), kuvvet (F) ile ilişkisi (ters orantı/doğru orantı, eşit, büyük, küçük), ilişkilerin belirtildiği siyah kutular, boş siyah kutuların üzerine bırakılarak, öğrenci tarafından belirlenecek. Eğer yanlış ise öğrenci hatalarını düzeltmesi yönünde uyarılacak, doğru ise de doğru olduğu belirtilip Kazanım 2 yi başarıyla kavradığı, öğrenciye belirtilecek. i=0 i max α 1/ α = > < B = 0 F F B i l min l max F l
4. SONUÇ ve ÖNERĠLER Bu çalışmada, yapılandırıcı yaklaşıma uygun olarak web tabanlı bir öğretim ortamı hazırlanmış ve 9. Sınıf Fizik dersi Elektrik ve Manyetizma konusu bu ortamda nasıl işlenilir sorusuna cevap verilmeye çalışılmıştır. Sanal sınıf uygulamalarındaki en büyük problemlerden biri ilgiyi canlı tutmak ve güdülenmeyi sağlamaktır. Bunu gerçekleştirebilmek için etkinliklerimizi ilgi çekici bir biçimde hazırlamalı ve mümkün olduğunca öğrencilerden ve eğitim materyali geliştiricilerinden aldığımız dönütlere dikkat ederek, uygulamalarımızın eksiklerini gidermeliyiz. 5. KAYNAKLAR Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığı, Ortaöğretim 9. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı (Ağustos 2011) Münire Erden, Yasemin Akman (1997), Eğitim Psikolojisi, Arkadaş Yayınları (4. Basım) Türkan ARGON, Eğitim Bilimine Giriş, PEGEM Akademi (2009), 329-330 Demirel, Ö. Öğretme sanatı öğretim ilke ve teknikleri, PEGEM Akademi (2008) H.D. Young, R.A. Freedman (2004). University Physics with Modern Physics (11. Basım). Advanced Distributed Learning, http://www.adlnet.gov WikiPedia Educational Technology maddesi (26 Ekim 2011) http://en.wikipedia.org/wiki/educational_technology WikiPedia Constructivism maddesi (13 Ekim 2011), http://en.wikipedia.org/wiki/constructivism WikiPedia Educational Psychology maddesi (14 Ekim 2011) http://en.wikipedia.org/wiki/educational_psychology WikiPedia Physics maddesi (25 Ekim 2011) http://en.wikipedia.org/wiki/physics Moodle LMS, http://www.moodle.org