2. Ünite: Kuvveti Tanıyalım

FB.5.2.1

Kuvvet kavramına yönelik açık uçlu sorular yöneltilerek beyin fırtınası tekniği ile öğrencilerin fikirleri alınır. Bu fikirlerden yola çıkarak öğrencilerin kuvvetin niteliklerini tanımlamaları sağlanır (E3.5). Kuvvetin büyüklüğünü dinamometre ile ölçebilecekleri vurgulanır. Kuvvetin ölçülmesinde kullanılan dinamometrelerin, ölçülecek kuvvete uygun kalınlıkta yaylara sahip olanlardan seçilmesi sağlanmalıdır. Kuvvetin birimi Newton (N) olarak verilir. Öğrencilerin gruplara ayrılarak bilimsel bir yaklaşımla, süreç içerisinde aktif rol alarak dinamometreyle farklı kuvvetleri ölçmeleri ve ölçüm sonuçlarını tabloya kaydetmeleri sağlanır (D3.3, OB7, KB2.6). Öğrencilerin ölçüm sonuçlarını tablo üzerinden karşılaştırmaları sağlanabilir. Öğrencilerin ulaştıkları bilgilere dayanarak kuvvetin dinamometre ile ölçülen bir büyüklük olduğunu Newton (N) birimi ile tanımlamaları sağlanır. Dinamometrelerde kullanılan yayların kalınlıklarının uygulanacak kuvvet ile ilişkili olduğu esneklik kavramı ile açıklanır. Uygulama sonrasında çalışma kâğıdı kullanılarak değerlendirme yapılabilir.

FB.5.2.2

Öğrencilere dinamometre tasarımlarını içeren bir performans görevi verilir. Öğrencilerin sınırlılıkları belirlenmiş problem durumuna uygun, malzemelerin esnekliğini ve kalınlığını dikkate alan basit araç gereç kullanarak mühendislik ve tasarım döngüsüne uygun bir dinamometre modeli önermeleri sağlanır (OB1). Dinamometre tasarım sürecinde iş birlikli, sorgulayıcı veya proje tabanlı öğrenme yaklaşımları kullanılabilir. Verilen performans görevleri çerçevesinde öğrenciler gruplara ayrılır ve öğrencilerden ifadelerinde özgür seçimler yaparak grup içinde yardımlaşmaları istenir (SDB2.1, E1.2, SDB2.2, D20.4). Tasarım sürecinde planlarını zamanında ve eksiksiz yürütmeleri öğrencilerden istenir (D3.2, D16.3). Öğrencilerin belirledikleri araç gereçten yola çıkarak özgün ve bütüncül bir anlayışla dinamometre modelini tasarlamaları sağlanır (SDB1.2).Tasarladığı modeli, arkadaşlarının modelleri ile karşılaştırarak tespit edilen hata ve eksiklikleri gelişim fırsatı olarak değerlendirip modellerini geliştirmeleri öğrencilerden istenir (SDB1.3, D16.3). Değerlendirmede kontrol listesi, bütüncül dereceli puanlama anahtarı vb. kullanılabilir.

FB.5.2.3

Öğrencilerin kütle hakkındaki ön bilgilerini tespit etmek için onlara sorular sorulabilir. Ardından kütle ve ağırlık kavramları tanımlanır. Kütle ve ağırlığı nasıl ölçebilecekleri sorulur. Ağırlığın büyüklüğünü dinamometre ile ölçebilecekleri vurgulanır. Öğrencilerden kütle ve ağırlık kavramlarının özelliklerini tanımlamaları istenir. Daha sonra öğrencilerden bilimsel bir yaklaşımla dinamometre kullanarak cisimlerin ağırlıklarını ölçmeleri, eşit kollu terazi kullanarak kütlesini ölçmeleri ve ölçüm sonuçlarını not etmeleri istenir (D3.3, OB7). Daha sonra öğrencilerin ölçüm sonuçlarını karşılaştırmaları ve sonuçların birbirlerinden farklı çıkma durumlarını yorumlayabilmeleri sağlanır (OB1). Buna göre kütle ve ağırlık kavramlarının benzerlik ve farklılıklarını listelemeleri öğrencilerden istenir. Kütle ve ağırlık arasındaki ilişkiden bahsedilir. Yer çekiminden hareketle herhangi bir cismin Dünya’daki konumuna bağlı olarak ağırlığın değişebileceği vurgusu yapılır. Ayrıca bir cismin Dünya ve Ay’daki ağırlıklarının farklı olduğu açıklanır. Ağırlık ve kütle ölçümleri Dünya ve Ay ile sınırlandırılarak diğer gezegenlerde vurgulanmaz. Kütle çekim kuvveti kavramına girilmeden yer çekimi kuvvetinden bahsedilir. Öğrenciler süreç içerisinde merak ettiği soruları sorabilir (E1.1, E3.8). Ağırlık ve kütle arasındaki ilişki matematik dersi ile ilişkilendirilebilir. Öğrencilerden elde edilen verileri kavram veya zihin haritası vb. ölçme araçlarıyla özetlemeleri istenebilir. Biçimlendirici değerlendirme için çalışma kâğıdı vb. kullanılabilir.

FB.5.2.4

Öğrencilere “Hareketi zorlaştıran veya kolaylaştıran etkiler var mıdır?“ sorusu yöneltilir. Ardından yüzeyin pürüzlü ve az pürüzlü olma durumu kısaca açıklanır. Öğrencilerden günlük hayattan katı, sıvı ve gaz ortamlarda temas eden yüzeylere ilişkin hareketi zorlaştıran veya kolaylaştıran örnekler vermeleri istenir. Öğrencilerin süreç içerisinde etkin bir katılım ile örnekler arasındaki ilişkileri keşfederek örüntü oluşturmaları teşvik edilir (SDB2.1). Öğrencilerin örüntülerden yola çıkarak sürtünme kuvvetinin çeşitli ortamlardaki etkilerine yönelik yüzeyin pürüzlü ve az pürüzlü olma niteliklerini, sürtünme kuvvetinin özelliklerini ve günlük yaşamda olumlu-olumsuz etkilerini dikkate alan genelleme yapmaları sağlanır (OB1). Su ve hava direnci sürtünme kuvveti ile ilişkilendirilir. Sürtünme kuvvetinin özelliklerini yansıtan anlam çözümleme tablosu vb. öğretim teknikleri kullanılarak veri kaydetmeleri sağlanır (OB7). Bu aşamada görsel sanatlarda kullanılan resim kâğıtları ve kalem türlerine değinilerek sürtünmenin sanattaki kullanımı konusunda farkındalık oluşturmaları sağlanır (OB9). İstanbul’un fethinde Fatih Sultan Mehmed’in gemileri yağlı kalaslar ve yuvarlak nesneler kullanarak karadan hareket ettirdiğine değinilir (D19.2). Öğrencilerin sürtünmenin etkilerini balık kılçığı tekniğiyle göstermeleri sağlanabilir. Değerlendirmede tanılayıcı dallanmış ağaç, yapılandırılmış grid vb. ölçme araçları kullanılabilir.

Öğrencilerden günlük yaşamda sürtünmeyi artıran ve azaltan durumları gözlemlemek için basit araç gereç kullanarak mühendislik ve tasarım döngüsüne uygun bir model tasarlamaları istenebilir.

Öğrencilerden mühendislik ve tasarım süreci kullanarak sürtünme kuvvetine yönelik kodlama ve Fen, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik (FeTeMM) eğitim anlayışına uygun mühendislik ve tasarım tabanlı etkinlikleri içeren araç tasarımları ya da modelleri oluşturmaları istenebilir.

Hazinî’nin bilime yaptığı önemli katkılardan biri yer çekimi konusundaki görüşleridir. Hazinî, yer çekiminin her cismi yerkürenin merkezine doğru çeken bir gücün varlığı ile ilgili bir teori ileri sürmüştür. Bu teori, kendisinden yaklaşık beş yüz yıl sonra gelen Newton tarafından kanıtlanmıştır. Hazinî’nin bu konudaki tespitlerinden hareketle bilimin doğası anlayışı kapsamında kütle ve ağırlık konularında tarihsel yaklaşımı dikkate alan performans görevi verilebilir.

“Dünya dönüyorsa ağaçlar ve taşlar neden fırlamıyor?“ sorusuna, o dönemde “Merkezde bir çekicilik olduğu için her şey dünyanın merkezine düşer.“ cevabı verilerek Biruni’nin bu konudaki çalışmalarının araştırılması öğrencilerden istenebilir.

Dinamometre modeli tasarım sürecinde öğrencilere sürecin aşamaları verilerek öğrencilerle birlikte tasarım yapılabilir.

Eğitsel dijital içerikler (video, animasyon, simülasyon vb.) soyut kavramların somutlaştırılmasında, kavramsal anlayışın kolaylaştırılmasında ve pekiştirilmesinde kullanılabilir.