1 Yeşil Isınma Öğretmen Notları Bilgi ve Anlama Elektronik radyasyonun tüm çeşitleri sürekli bir spektrum oluşturur. Işınım belirli bir madde tarafından emildiğinde bu ışınım emilimi maddenin ısısını artırır. Kızılötesi ışınım vücut tarafından emilir ve ısı şeklinde hissedilir. Elektromanyetik ışınım farklı dalga boylarında yansıtılır, emilir, farklı madde ve yüzeyler tarafından farklı bir şekilde iletilir. Koyu ve mat yüzeyler ışınımı daha çok emer. Açık renkli ve parlak yüzeyler ışınımın iyi yansıtıcılarıdır. Isıl enerji dalgalar aracılığıyla enerjinin taşınmasıdır ve bu süreçte madde parçacıkları bulunmaz. GİRİŞ Bu özde araştırmanın amacı güneş panellerinde kullanılmak üzere hangi rengin ve yüzeyin kızılötesi ışınımı en iyi emdiğinin belirlenmesidir. Onlara güneş panelleri ve yapısı, Güneş ten gelen kızılötesi ışıma hakkında bilgi verilir. Bununla birlikte öğrencilerle bilimsel bir araştırma nasıl yapılır hakkında bir tartışma yapılır. Öğrenciler Yeşil Isınma 3 te (MAKALE) yöneltilen soruları yanıtlamaya, Yeşil Isınma 4 teki hipotezleri test etmeye ve Yeşil Isınma 5 teki yapılan tahminin doğru olup olmadığına yönelik bir araştırma süreci planlar. Öncelikle öğrenciler yaptıkları planları onaylanması için sunar, sonrasında araştırmalarını planlarlar. Araştırma yapıldıktan sonra araştırma raporları yazılır.
2 Bu özün rotasıdır: Deneysel ve araştırmacı beceriler Bir deney planlama, Delil elde etme, Delilleri analiz etme ve sonuçlar çıkarma, Değerlendirme delili sunma. Araştırma-Sorgulama Temelli Fen Eğitimi Bağlantıları Bilimsel fikir ve modelleri bir olguyu açıklamak ve bu fikirleri yaratıcı bir biçimde teorileri test etmek ve üretmek için geliştirmek, Gözlemlerden ve deneylerden elde edilen delilleri eleştirel bir biçimde analiz etmek ve değerlendirmek, Çeşitli bilimsel metotları ve teknikleri, fikirleri ve açıklamaları geliştirmek ve bunları araştırınla olguyu tekrar test etmek için kullanmak,
3 Pratik ve araştırmacı aktiviteleri planlama ve gerçekleştirme, Birincil ve ikincil kaynaklardan çeşitli gerekli verileri elde etme, kaydetme, analiz etme ve bilimsel açıklamalara delil sağlamak için buları kullanma, Uygun metotları kullanarak bilimsel meseleler üzerine olan tartışmalara katkıda bulunmak ve bilimsel bilgi dünyası ile iletişme geçmek için bilgi-iletişim teknolojilerini kullanmak. Bu aktivite ek olarak öğrencilere şu fırsatları sunmaktadır: Araştırma, deney, tartışma ve argümanlar geliştirme, Bilim hakkında daha fazla bilgi edinmek için gerçek yaşamdan örnekler kullanma. Ön Bilgi Bu öze başlamadan önce öğrenciler iletim, ışınım ve konveksiyon yolu ile ısı aktarımını öğrenirler. Elektromanyetik spektrum hakkında öğrencilerin biraz bilgiye sahip olması kullanışlı olabilir. Ayrıca öğrenciler ışığın bir düzlemden nasıl yansıdığını bilirler. Aktiviteye başlarken A. Öğrenciler bu çalışma boyunca gruplar halinde çalışırlar. Aşağıda bir takım öneriler yer almaktadır: Ön bilgilendirme, e-mail ve basın bildirisi Tüm sınıf, öğretmen konuyu ve uygulama için bağlamı ve seti tanıtır Artalan makalesi: yaşam birimi yarışması Küçük ve büyük grup tartışması Araştırma ve diğer sorgulamaların Çiftler, üçlüler veya dörtlüler yapılması (ekipmanların durumu ile değişkenlik gösterebilir) Rapor & sunum Bireysel veya küçük gruplar, her grup sonuçlarını tüm sınıfa sunar
4 B. Zamanlama Bu etkinlik 3 ders saati sürdürülebilir. Araştırmaların planlanması ev ödevi olarak verilebilir. C. Etkinlikler Öğretmen öğrencilere Öğrenci Etkinlik Kâğıdı nı dağıtır ve kısaca tanıtır. Bu etkinlik kâğıdı aynı zamanda bir kontrol listesi olarak çalışmaktadır. böylelikle öğrenciler kendi gelişimlerini inceleyebilirler. Sonrasında ise Yeşil Isınma 1 makalesi öğrencilere dağıtılır. Bu makalede güneş panellerinin güneşten gelen ışınları nasıl suyu ısıtmak için kullanıldığına yönelik bilgiler yer almaktadır. Bu aktivite öğrencileri en iyi hangi yüzeyin kızılötesi ışınımı emebileceğini belirlemelerine yönelik bir araştırmaya yönlendirmektedir. Yeşil Isınma 2 makalesi ise öğrencilere bilim insanlarının araştırmalar yaparken hangi süreçleri işlettiklerine yönelik bilgi vermektedir ve bu konuyu tartışmaya açmaktadır. Öğrencilerin araştırmalarına başlamaları için 3 etkinlik kâğıdı da aynı anda kullanılabilir. Yeşil Isınma 3 makalesi öğrencilerden Hangi renkli yüzey kızılötesi ışınımı en iyi soğurur? sorusunu cevaplaması için planlaması gereken bir deneyi gerçekleştirmelerini istemektedir. Yeşil Isınma 4 makalesi ise bir hipotez ortaya koyar ve öğrencilerden bu hipotezi test edebilecekleri deneyler planlamalarını ister. Hipotez şöyledir: Mat siyah yüzeyli bir cisim ısıyı açık renkli parlak yüzeye sahip olan bir cisimden daha iyi emer ve suyu daha çok ısıtır (?). Yeşil Isınma 5 makalesi Eğer kızılötesi radyasyon ışığı elektromanyetik bir ışınımsa ışığı yansıtan yüzeyler, kızılötesi ışınımı da yansıtırlar varsayımını içermektedir. Öğrenciler bu varsayımın doğru olup olmadığını test etmek için deneysel düzenler kurgulamak zorundadırlar. Deneylerini tasarlayabilmek için öğrenciler Genel Öğretmen Notları nın olduğu akış şeması ile bilgilendirilir. Öğrenciler bu akış şemasını araştırmalarını kurgulamak için kullanabilirler. Aslında burada öğrencilerin sadece bir etkinlik kâğıdını kullanmaları amaçlanmıştır: soruya cevap verme, hipotezi test etme ve bir varsayımı doğrulama veya yanlışlama. Hangi etkinlik kâğıdının kullanılacağı öğretmenin tercihidir veya her üç etkinlik kâğıdı da aynı sınıfta kullanılabilir. Öğrenciler kendi deneysel düzeneklerini planlayacağından, onlara okul laboratuarında deneyle ilgili olan malzemelerin elde edebilmesi için bir
5 rehberlik süreci sunulabilir. Bunun dışında öğrencilere birçok laboratuar malzemesi sunulup kendi deney düzeneklerine göre bunlardan deneylerini gerçekleştirirken işine yarayacaklarını seçmesi istenilebilir. D. Detaylarla Araştırma Araştırma süreci ve tasarımı sınıftan sınıfa değişebileceğinden özellikli bir araştırma süreci detayı sunmak mümkün değildir. Ancak, aşağıda araştırma sürecinin icra edilmesine yönelik bazı öneriler sunulmuştur. Yeşil Isınma 3 makalesinde sorulan soru çok basit bir biçimde cevaplanabilir: Farklı renklerdeki kâğıtlar termometrelerin etrafına sarılır ve ısıl ışıma yapacak kaynak ya da lambalar hepsine eşit mesafede olacak şekilde yerleştirilir. Öğrenciler termometre sıcaklığının 100 derece üstüne çıkarılmaması yönünde uyarılmalıdır, aksi takdirde termometreler deforme olabilir. Ancak bu deneme daha karmaşık tasarımlarla da yapılabilir? Yeşil Isınma 4 makalesindeki hipotez mat-siyah bir kâğıdın içinde bir miktar su içeren beherglas ya da test tüpünün etrafına sarılması; diğerine ise beyaz parlak bir kağıdın sarılması ile test edilebilir. Bunlar ısıl bir ışıma kaynağından eşit mesafeye yerleştirilirler ve her iki beherglas/test tüpü içindeki sıcaklık artışı belli aralıklarla izlenir. Ancak bu deneme daha karmaşık tasarımlarla da yapılabilir? Yeşil Isınma 5 te ele alınan varsayımlar benzer bir deneyle test edilebilir, hatta burada kâğıt alüminyum folyo ile değiştirilebilir. Not: Öğrenciler sıcaklıkta meydana gelen değişimi daha detaylı izlemek için ışıma sensorları, termometre sensorları ya da dijital termometreler kullanabilirler. E. Güvenlik sorunları Sıcak ve radyasyonlu yüzeyler: yanma tehlikesi!!! Eğer yanma gerçekleşirse; yanan vücut bölgesi en azından 10 dakika soğuk su altında bekletilmelidir. Daha küçük bir yanma kazasında medikal müdahale yapılabilir. Not: Bu özde yer alan risk değerlendirmelerini özün bahsettiği yönde hazırlamanız önem taşımaktadır.
6 İleri öğrenci araştırma fırsatları! Öğrenciler bir güneş paneli modeli yapmaya çalışabilirler. Sığ bir kutunun etrafı bir alüminyum folyo ile şerit şeklinde kaplanır, plastik borular kutunun tırnaklarına sarılır, dolayısıyla kutunun boyu aşağı düşürülür. Plastik borular siyah bir kâğıtla kaplanır ve sert bir plastikten yapılmış olan madde kutunun en üstüne kapatılır. Damla damla su aşağıdan kutunun üst tarafına çıkacak şekilde verilir. Sıcak ve güneşli bir günde eğer bu sistem güneşe doğru bir açı ile yerleştirilirse, panelin içinden geçen su panele giriş noktasından çok daha sıcak olacaktır. YEŞİL ISINMA Öğrenci etkinlik kâğıdı Ortamın hazırlanması Güneş panellerinin nasıl çalıştığını araştıracaksınız. Güneş panellerinin çalışma prensibi ile ilgili bir soruyu, hipotezi ve varsayımı içeren bir araştırma gerçekleştireceksiniz. Kazanım kontrol listesi Bir soruya, hipoteze ve varsayıma dayanan bir araştırma gerçekleştireceksiniz. Bulgularınız hakkında bir rapor yazacaksınız. Sizler bir Araştırma Akış Şeması oluşturarak araştırmanızı yönlendirme noktasında işinizi kolaylaştırabilirsiniz. Etkinlik içinde çalışırken aşağıdaki süreçleri oluşturmanız beklenmektedir. Yeşil Isınma 2 makalesinde senin grubunun planlarını gösteren bir Araştırma Akış Şeması, Yeşil Isınma 3, 4 ve 5 makalelerinde ise araştırmalarınız üzerine bir bilimsel ve detaylı rapor. Yeşil Isınma 1 Güneşten gelen enerji verimli bir şekilde evsel ve endüstriyel amaçlı kullanılmak üzere kontrol edilebilir ve kullanılabilir. Güneş enerjisinin toplanmasının en yaygın iki yolundan biri güneş panelleri diğeri ise fotovoltaik hücreler kullanmaktır. Bilim insanları bu iki güneş enerjisi toplama yolunu (aracını) tek bir araçta güneşin enerjisini daha etkili bir biçimde kullanmak üzere birleştirmeye yönelik yapılan
7 araştırmalara devam etmektedir. Bu bağlamda bu etkinlik güneş panellerine odaklanmaktadır. Güneş panelleri nasıl çalışır? Dünya yüzeyine Güneş ten ulaşan enerji güneş panelleri aracılığıyla suyun içinde hareket ederek yani yansımalar yaparak suyu ısıtabilirler. Panellerin dış yüzeyine ulaşan güneş enerjisi ışınım paneller tarafından emilir. Güneş paneli ünitesinde depolanmış su buradan gelen enerji ile ısınır. Sudaki enerji evsel sıcak su sistemlerine ısı değişimcisi tarafından aktarılır. Sıcak su evler, hastaneler, ofisler veya fabrikalar için kullanılabilir. Suya daha fazla ısının aktarılması daha etkili güneş panellerinin kullanılması ile mümkündür. Güneş panellerini daha etkili hale getirmenin yollarını bilirsek, fosil yakıtlardan elde edilen enerji kullanımını büyük ölçüde azaltabiliriz. Tam bu sırada Yeşil ısınma 2 makalesini okuyun. O size bilim insanlarının bilimsel araştırma süreçlerine nasıl başladıkları hakkında bilgi verecektir.
8 Yeşil Isınma 2 Bilimciler deney ve araştırma yaparlar. Onlar test edebilecekleri yeni fikirler hakkında düşünürken sahip oldukları bilgileri kullanırlar. Bu fikirler onları üzerinde araştırma yaptıkları yeni düşüncelere yönlendirir. Değişken ve dinamik araştırma basamakları Konu hakkında bilgi Araştırman için bir başlangıç noktası oluştur! Bu bir soru olabilir araştırma sizi bu soruya cevap vermeye yönlendirebilir Yeşil Isınma 3 teki soruları cevaplamak olabilir Araştırmaya yönelik bir fikir? Bu gözlemlenen bir durum için yapılmış bir açıklama olabilir araştırma size açıklamanın doğru olup olmadığını gösterecektir. Bu açıklama bazı durumlarda hipotez olarak adlandırılır. Yeşil Isınma 4 makalesindeki hipotezi test etmeye çalışınız. Bu gerçekleşmesi muhtemel olan bir varsayımda olabilir - araştırma size varsayımın doğru olup olmadığını gösterecektir. Yeşil Isınma 4 makalesindeki varsayımı test etmeye çalışınız. Araştırmayı planlama ve yapma Sonuçları anlamaya çalışmak Konu hakkında yeni bilgi NOTLAR Sizin araştırmanız gelecekte yapılacak başka bir araştırma için bir başlangıç noktası oluşturabilir. Yazılı bir rapor, bir konuşma, bir poster, bir TV program senaryosu hazırlamanız bulguların paylaşılması için oldukça önemlidir. Diğer insanlarla ne öğrendiğini paylaşma
9 Yeşil Isınma 3: Sorular Sorma Aşağıda yapılandırılmış bilimsel bir sorunun cevabını öğrenmek için bir araştırma planlıyor ve gerçekleştiriyor olacaksın. Güneş panelleri enerjiyi güneşten alırlar. Bu tip bir enerji kızılötesi ışınım olarak adlandırılır. Bazı renklendirilmiş yüzeyler üzerine düşen gün ışığının çoğunu emerler. Bu tip yüzeylerle oluşturulmuş güneş panelleri suyun ısınmasında oldukça iyi olabilirler. Bazı yüzeyler ise üzerlerine düşen kızılötesi ışınımın çoğunu yansıtırlar. Bu tip yüzeylerle oluşturulmuş güneş panelleri suyun ısınmasında oldukça verimsiz olabilirler. Kızılötesi ışınımı en iyi hangi yüzey emer?!!!düşüncelerinizi yapılandırmak için Araştırma Akış Şeması kullanınız. Araştırmanızı bitirdiğinizde süreçle ilgili bir rapor yazınız. Sorunuzu cevaplamak için delillerinizi kullanınız. Cevap sadece delilleriniz değildir, sizler bulgularınız üzerine onların ne anlama geldiğine yönelik düşünmelisiniz ki bu size asıl cevabı verebilecektir. Belki de cevap senin güneş panelleri hakkında öğrendiğin yeni bir şey olabilecektir. Ne öğrendiğinizi anlatmak için bir rapor yazınız veya tüm sınıfa kısa bir sunum yapınız.
10 Yeşil Isınma 4: Hipotez test etme ve geliştirme!!!bir hipotezi test etmek için bir araştırma planlıyor ve gerçekleştiriyor olacaksın. Hipotez: Mat, koyu ve siyah yüzeyli bir güneş paneli, parlak açık renkli yüzeye sahip olan başka bir güneş paneline göre suyu daha fazla ısıtacaktır, çünkü koyu yüzeyler ısıyı daha fazla emer. Bu hipotezde yer alan bilimsel bilgi: Görünür ışık ve kızılötesi gibi elektromanyetik ışımalar parlak ve açık renkli yüzeylerce yansıtılır ve koyu-mat yüzeylerce emilir. Bir koyu-mat renkli güneş paneli boyunca geçen su, açık ve parlak renkli bir güneş panelinden geçen suya göre daha çok ısınabilecektir. Şimdi senden istenen bu hipotezin doğru olup olmadığı hakkında hangi deliller oluşturabileceğindir. Not: Düşüncelerinizi yapılandırmak için araştırma akış şeması kullanınız. Araştırmanızı bitirdiğinizde süreçle ilgili bir rapor yazınız. Hipotezinizin doğru olup olmadığını test etmek için bulgularınızı kullanınız. Cevap sadece bulgularınız değildir, sizler bulgularınız üzerine onların ne anlama geldiğine yönelik düşünmelisiniz ki bu size cevabı verebilecektir. Yeni bir hipotez hakkında düşünmek ve onun nasıl çalıştığını görmek için bu süreçten elde ettiğiniz yeni bilgileri kullanabilirsiniz.
11 Yeşil Isınma 5: Varsayımları test etme Bir varsayımı test etmek için bir araştırma planlıyor ve gerçekleştiriyor olacaksın. Kızılötesi ışınım elektromanyetik bir radyasyondur, ışık gibi ve ışığı yansıtan yüzeyler kızılötesi ışınımı da yansıtırlar, ışığı emen yüzeyler kızılötesi ışınımı da emerler. Senin yaptığın varsayımın altında yatan bilimsel bilgi: Sürekli bir spektrumdan gelen farklı türde elektromanyetik ışınımın sadece bir kısmı gözle görülebilir. Tüm spektrumun belli kısımları uzun dalga boyuna (gama ışınları, X ışınları), bazı kısımları ise kısa dalga boyuna (radyo dalgaları) sahiptir. Görülebilir ışınlar bu iki uç bölgenin arasında yer alır. Kızılötesi radyasyon belli bir dereceye kadar görülebilir ve görülebilir ışıktan daha uzun dalga boyuna sahip olan bir ışındır. Dolayısıyla görülemez, ancak kızılötesi ışının dalga boyu görülebilir ışına yakın olduğundan yansıma ve emilme açısından görülebilir ışınla benzer özelliklere sahiptir. Not: Şimdi senden istenen bu varsayımın doğru olup olmadığı hakkında nasıl deliller toplayabileceğindir. Araştırmanızı bitirdiğinizde süreçle ilgili bir rapor yazınız. Varsayımınızın doğru olup olmadığını test etmek için bulgularınızı kullanınız. Cevap sadece bulgularınız değildir, sizler bulgularınız üzerine onların ne anlama geldiğine yönelik düşünmelisiniz ki bu size cevabı verebilecektir. Yeni bir varsayım hakkında düşünmek ve onun nasıl çalıştığını görmek için bu süreçten elde ettiğiniz yeni bilgileri kullanabilirsiniz.