5. Ünite: Maddenin Doğası

FB.5.5.1

Çevredeki malzemelerin kütlesinin olduğu ve boşlukta yer kapladığı, örneklerle fark ettirilebilir. Kütlesi olan ve boşlukta yer kaplayan yani hacmi olan her şeye madde dendiği belirtilir. Öğrencilere maddenin yapısı ile ilgili açık uçlu sorular yöneltilebilir (E1.1). Maddenin tanecikli, boşluklu ve hareketli yapısı farklı malzemeler kullanılarak model ile gösterilebilir. Öğrencilerden maddenin yapısının niteliklerini tanecikli, boşluklu ve hareketli olarak belirlemesi beklenir. Maddelerin taneciklerinin arasındaki boşlukların farklı olabileceği vurgulanır. Katılar sıkıştırılamazlar ancak sıvıların sıkıştırılamadığı varsayılır. Enjektör vb. gereçle gaz maddelerin sıkıştırılabilirliği gözlemlenebilir. Katıların ve sıvıların belirli hacimleri olduğu ancak gazların hacimlerinin değişebileceği, katılar belirli bir şekle sahipken sıvı ve gazların bulunduğu kabın şeklini aldıkları vurgulanır. Katıların taneciklerinin titreşim, sıvı ve gaz taneciklerinin ise titreşim, dönme ve öteleme hareketi yaptıkları çeşitli model ve örneklerle inceletilir (OB4). Sıvı ve gazların öteleme hareketi sayesinde akışkanlık özelliğine sahip olduğu belirtilir. Etkinlikler sonucunda öğrencilerden farklı yöntemlerden elde edilen sonuçları karşılaştırarak sıkıştırılabilme durumu ile öteleme, titreşim ve dönme hareketlerini belli bir plan doğrultusunda açıklamaları beklenir (D3.2). Öğrencilere katı-sıvı-gaz maddelerden ikişer örnek verilerek bu maddeleri tanecikli, boşluklu ve hareketli yapısı bakımından ayrıştırmaları öğrencilerden istenir. Bilgi haritası, anlam çözümleme tablosu gibi teknikler kullanılarak öğrencilerden maddeleri tanecikli yapısına göre katı-sıvı-gaz olarak gruplandırmaları öğrencilerden istenir. Hazırlanan bilgi haritalarını veya anlam çözümleme tablolarını değerlendirmek için kontrol listesi kullanılabilir. Maddenin hâl değişimi sonucu tanecikleri arasındaki boşluk ve taneciklerinin hareketliliğinin değişebileceği konusunda iş birlikli öğrenme teknikleri kullanılarak öğrencilere sorumluluklar verilip birlikte çalışmaları ve düşüncelerini başkalarıyla tartışmaları sağlanabilir (KB2.18, D16.3, SDB2.2, SDB2.1). Öğrencilerin etkinlikler sırasında yardımlaşmaları ve çalışmalara gönüllü katılmaları teşvik edilebilir (D20.4). Öğrencilere günlük yaşamdan farklı madde örnekleri verilerek maddeleri tanecikli, boşluklu ve hareketli yapılarına göre etiketlendirmeleri öğrencilerden istenir. Öğrencilerden elde edilen bilgiyi çözümlemeleri, maddenin yapısını sınıflandırmaları ve kendi cümleleri ile yorumlamaları istenebilir (KB2.4, OB1). Konunun somutlaştırılması için dijital içeriklerden yararlanılabilir (OB2). Konu içinde geçen temel kavramlar ve aralarındaki ilişkiler kavram haritası vb. kullanılarak değerlendirilebilir.

FB.5.5.2

 Isı ve sıcaklık kavramları ile ilgili günlük yaşamdan seçilen örnek olaylar ile öğrencilere açık uçlu sorular sorularak konuya ilgilerinin çekilmesi sağlanabilir. Öğrencilerden ısı ve sıcaklık kavramlarının özelliklerini keşfetmeleri için kavram karikatürleri vb. teknikler kullanılarak tartışmaları istenebilir (E2.5, OB4). Isı ve sıcaklık kavramlarının özelliklerini belirlemeleri öğrencilerden istenir. Isının doğrudan ölçülemediği ama kalorimetre kabı yardımıyla hesaplanabildiği, sıcaklığın ise termometre ile ölçülebildiği ifade edilir. Isı birimi olarak joule (J) veya kalori (cal), sıcaklık birimi olarak Derece Celsius (Selsiyus) (oC) kullanıldığı belirtilir. Isının bir enerji çeşidi olduğundan bahsedilir. Isı ve sıcaklık kavramları ile ilgili benzerlikler ve farklılıkları listeleyerek yorumlamaları öğrencilerden istenir. Bu süreçte öğrencilerden kendi kararlarını almaları beklenir (D11.2, E1.5). Süreç, çalışma kâğıdı kullanılarak değerlendirilebilir.

FB.5.5.3

Öğrencilere sıcaklığı farklı olan sıvıların karıştırılması ile ilgili TGA tekniği kullanılarak açık uçlu sorularla sıvıların son sıcaklıkları ile ilgili tahminleri alınır. Sıvıların sıcaklıklarını ölçmek için araçlar belirlemeleri ve bu araçları kullanarak bir deney tasarlamaları öğrencilerden istenir.Öğrencilerden farklı sıcaklıklardaki sıvılar arasında ısı alışverişine ait nitelikleri tanımlamaları beklenir. Sıvıların karıştırılmadan önceki ve sonraki sıcaklıklarını termometre ile ölçerek ölçümlerini çalışma yapraklarına kaydetmeleri öğrencilerden istenir (OB7, KB2.2). Karıştırılan sıvılar arasında sıcaklığı yüksek olandan düşük olana doğru ısı akışı olduğunu yorumlayarak değerlendirmeleri sağlanır (E3.10). Deneylerde aynı tür sıvılar kullanılmasına dikkat edilir. Sıcaklıkları eşit olan maddeler arasında ısı alışverişi olmadığına değinilir. Öğrencilerden deney verilerini raporlaştırmaları ve bu süreçte sabırlı olmaları beklenir (D12.3). Öğrenci raporları analitik dereceli puanlama anahtarı ile değerlendirilebilir. Yorumlarını desteklemek için günlük yaşamdan katı, sıvı ve gazlarla ilgili farklı örnekler verilir. Dijital içerikler, sanal laboratuvarlar vb. üzerinden farklı etkinlikler yoluyla maddelerdeki ısı alışverişine yönelik deneyler yapılabilir (OB2).

FB.5.5.4

 Öğrencilerden günlük hayatta karşılaştıkları hâl değişimi olaylarına yönelik ısının madde üzerindeki etkilerini tahmin etmeleri ve önermelerde bulunmaları istenir (KB3.3). Öğrencilerin sınıf içinde yapılacak gösteri deneylerine dayalı gözlemlerle ısının maddeler üzerindeki etkilerini ifade etmeleri sağlanabilir. Öğrencilerin gösteri deneyleri gibi bilimsel gözleme dayalı olan, günlük yaşam deneyimleri gibi bilimsel gözleme dayalı olmayan önermeleri karşılaştırmaları sağlanır (D3.3, SDB1.2). Bu süreçte nicel veri kayıtlarına bağlı olarak öğrencilerin çıkarım yapmalarına ve gözlemlerine dayalı tahminlerle oluşturduğu ölçütleri azimli bir biçimde test etmelerine fırsat sağlanır (E1.3). Öğrencilerden maddenin ısı etkisiyle hâl değiştirebileceğini temellendirmek için gözlem verilerinden nicel sonuçlar çıkarmaları, sonuçlarını matris tabloya kaydetmeleri, akış şeması ile hâl değişimini çizerek göstermeleri ve yorumlamaları istenir. Buradan hareketle erime, donma ve kaynama sırasında hâl değişimi boyunca sıcaklığın sabit kalacağı sonucuna ulaşmaları öğrencilerden beklenir (OB1, OB4). Bu süreçte temel kavramlar olarak erime, donma, buharlaşma, kaynama, yoğuşma, süblimleşme ve kırağılaşma kavramlarına odaklanılır. Öğrencilerden gözlemlenmemiş durumlara ilişkin günlük yaşamda sıklıkla karşılaştıkları hâl değişim örneklerine yönelik tahminde bulunmaları istenir. Öğrencilerden oluşturdukları ölçütler çerçevesinde, ısının madde üzerinde yaptığı etkilerle ilgili tahminlerinin geçerliğini sorgulamaları istenir (E3.10). Buharlaşmanın her sıcaklıkta olabilirken kaynamanın belli bir sıcaklıkta gerçekleştiği üzerinde durulur. Öğrencilerin hazırladıkları akış şemaları ve raporları analitik dereceli puanlama anahtarları ile değerlendirilebilir. Süreç, çalışma kâğıtları ile değerlendirilebilir.

FB.5.5.5

Öğrencilere günlük yaşamdan ısı iletkeni ve ısı yalıtkanı olan malzemelerle ilgili açık uçlu sorular yöneltilebilir. Öğrencilerden ısı iletimi bakımından maddelerin niteliklerini tanımlamaları istenir. Bu bağlamda öğrencilerden günlük yaşamda karşılaşılan maddeleri ısı iletkeni veya yalıtkanı olarak ayrıştırmaları beklenir. Demir, bakır, alüminyum vb. malzemeler kendi içinde ısı iletkenlikleri karşılaştırması yapılmadan örnek olarak verilebilir. Öğrencilerden günlük yaşamdan bir örnek olay ile maddeleri ısı iletkeni veya yalıtkanı olarak gruplandırmaları beklenir. Öğrencilerden ısı iletkeni veya yalıtkanı olarak seçilen maddeleri etiketlendirmeleri beklenir (KB2.9). Binalarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri türlerine değinilmeden binalarda ısı yalıtkanı malzemeler kullanıldığından bahsedilir. Isı yalıtımının aile ekonomisine ve ülke varlıklarının tasarruflu kullanımına yönelik önemini tartışarak topluma katkısını değerlendirmeleri sağlanır (D19.3, D17.2, SDB2.3, D2.2). Öğrenme ürünlerinin değerlendirilmesinde çalışma kâğıdı kullanılabilir.

FB.5.5.6

Öğrencilerden günlük yaşamda ısı akışını yavaşlatan örnekler vermeleri istenebilir. Bir binanın sıcaklık değerinin korunması için yapılacak ısı yalıtımı üzerine kurgulanan bir senaryo ile öğrencilerden model önermeleri istenir (D17.1). Isı yalıtımının tüm mevsimlerde işlevsel olduğu üzerinde durulur. Tasarımlarını oluştururken görseller, dijital içerikler ve günlük yaşamdaki örneklerden yararlanarak çıkarım yapmaları sağlanır (OB4). Öğrencilerin ülkemizdeki kültürel mirasa ait tarihi yerleri ısı yalıtımı açısından incelemeleri sağlanır (KB2.6, D17.2, OB5). Bu konular sosyal bilgiler dersi ile ilişkilendirilebilir. Mühendislik ve tasarım döngüsü kullanılarak öğrencilerin yaratıcı bir model oluşturmaları sağlanır (E3.3). Öğrencilerin süreci bilimsel olarak yürütmelerine yönelik yönlendirme yapılır (D3.3). Öğrencilerin aynı amaç için geliştirilmiş modelleri karşılaştırarak yeni kanıtlara göre tasarımlarını geliştirmeleri ve yenilemeleri sağlanır (E3.4). Geliştirilen tasarımların son hâllerini öğrencilerden birbirleriyle paylaşmaları istenir (SDB2.1). Geliştirilen ısı yalıtımı modelleri analitik dereceli puanlama anahtarı yoluyla değerlendirilebilir.

Günlük yaşamdan kolay ulaşılabilir çeşitli malzemeler üzerinden öğrencilerin ısının günlük yaşamda tasarruf sağlayacak biçimde kullanımına yönelik proje üretmeleri sağlanabilir.

İmkânları olan okullar için robotik ve kodlama setleri üzerinden blok tabanlı kodlama yoluyla öğrencilerin maddelerin sıcaklıklarını ölçebilecekleri bir tasarım üretmeleri sağlanabilir.

“Sıcaklığı Ölçmek: Termometrenin Tarihi“ isimli etkinlik ile öğrencilerin Biruni’den Galileo Galilei’ye ve günümüzde en yaygın kullanılan sıcaklık ölçeğinin (°C) mucidi İsveçli bilim insanı Anders Celsius’a (Endırs Selsiyus) yolculuk yapmalarını sağlayacak bir araştırma ödevi verilebilir.

Termoelektrik (peltier) soğutucular kullanarak bir ısıtma veya soğutma aracı tasarlaması öğrencilerden istenebilir.

Câbir bin Hayyân’ın kimya bilimine katkılarından bahsedilerek Türk-İslam âlimlerinin tarihe yön veren duruşlarından ve bilime verdikleri önemden bahsedilebilir.

Maddenin tanecikli, boşluklu ve hareketli yapısı ile ilgili öğrencilerin bireysel ilerlemelerine olanak tanıyan animasyon, simülasyon gibi dijital öğrenme araçları uygulanabilir.

Sıcaklığı farklı olan sıvıların karıştırılması sonucu ısı alışverişi olduğu konusu küçük parçalara bölünerek sunulur ve her bir süreç adım adım açıklanabilir.

Bir binanın ısı kaybını önlemek için yapılacak ısı yalıtımı tasarımı etkinliğinde günlük yaşamdan kolay ulaşılabilir çeşitli malzemelerle öğrencilerin ek etkinlikler yapmaları sağlanarak konu somutlaştırılabilir.