5. Ünite: Maddenin Doğasına Yolculuk

FB.7.5.1.
Öğrencilere maddenin tanecikli yapıdan oluştuğunu hatırlatmak için öğrencilerden parkta oynadıkları sırada bir avuç kum alarak kumu diğer avucuna dökmeleri hayal ettirilebilir. Kum dökerken kum tanelerini fark etmeleri öğrencilerden istenebilir. Park zemininin bu kum tanelerinin bir araya gelmesiyle oluştuğu belirtilir. Aynı şekilde maddelerin de çok küçük taneciklerden oluştuğu sonucuna ulaşmaları öğrencilerden beklenir. Öğrencilere ip, kâğıt, kürdan, alüminyum folyo vb. malzemeler dağıtılarak bunları mümkün olan en küçük parçalara ayırmaları öğrencilerden istenebilir. Elde edilen en küçük parçanın daha da küçülüp küçülemeyeceği ve elde edilebilecek en küçük parçanın gözle görülüp görülemeyeceği merak ettirilir (E1.1). Maddelerin, kendilerini oluşturan sayısız parçacıktan meydana geldiği ve bu parçacıklara atom adı verildiği belirtilir. Proton ve nötronların atom çekirdeğinde, elektronların ise çekirdeğin çevresindeki boşluklarda yer alan parçacıklar olduğu belirtilir. Öğrencilerin atomu oluşturan temel parçacıklarından proton, nötron ve elektronu model, çizim vb. üzerinde belirlemeleri sağlanır. Proton, nötron ve elektronun yükleri ve kütleleri karşılaştırılarak birbirlerini nasıl etkiledikleri hakkında öğrencilere sorular yöneltilir (SDB2.1). Bu bağlamdan hareketle atomun kütlesinin neredeyse tamamının çekirdekten oluştuğu belirtilir. Atomun kimliğini belirleyen temel parçacığın proton olduğu ve farklı maddelere ait atomların proton sayılarının farklı olduğu belirtilir. Elektronların katmanlarda bulunduğu fakat elektronların çok hızlı hareket etmesi nedeniyle yerlerinin tespit edilemediği ve bu nedenle elektronların bulunma ihtimalinin fazla olduğu yerlerden bahsedilir (OB1). Atomun yarıçapını elektronların bulunabildiği son sınırın belirlediği vurgulanır. Bu açıklamalar doğrultusunda öğrencilerden atomu bir bütün olarak düşünmeleri öğrencilerden istenebilir. Öğrencilerin yeni bilgiler karşısında duygularını fark etmeleri için düşünceleri ve merak ettikleri sorulur (SDB3.1, E3.8, D11.1). Öğrencilerden atomu oluşturan temel parçacıklar ile ilgili dijital içerik, çizim veya modellemeler yaparak aralarındaki ilişkileri belirlemeleri istenir (OB2). Konu içinde geçen temel kavramlar ve aralarındaki ilişkiler tanılayıcı dallanmış ağaç, yapılandırılmış grid, boşluk doldurma vb. teknikler kullanılarak değerlendirilebilir.

FB.7.5.2.
Atom kavramı ile ilgili bilginin ilk olarak ne zaman ortaya çıktığı ve Democritus’tan günümüze nasıl geliştiği öğrencilere görsel, poster vb. araçlar inceletilerek merak uyandırılır (E1.1). “Öğrencilerden atom ile ilgili açık uçlu sorular sormaları istenir (E3.8, SDB2.1). Bu sorular tahtaya ya da defterlerine yazdırılabilir. Geçmişten günümüze kabul gören atom modelleri ile ilgili araştırma yapmaları ve bilgi toplamaları öğrencilerden beklenir (OB1, SDB1.2, KB2.6). Dalton, Thomson ve Rutherford’un önerdiği modellere detaylara girilmeden değinmeleri, Bohr’un önerdiği modelde elektronların belirli katmanlarda dolandığına, modern atom teorisinde ise elektronların yerlerini saptamanın mümkün olmadığına ve elektron bulutu kavramından bahsetmeleri öğrencilerden beklenir. Öğrencilerden topladıkları bilgiler doğrultusunda poster, afiş vb. performans görevleri hazırlamaları istenir (OB7, D3.4). Performans görevini sınıfta sunmaları öğrencilerden istenir (SDB3.3). Öğrencilerin poster, afiş tasarımları analitik dereceli puanlama anahtarları ile değerlendirilebilir. Poster, afiş vb. içeriklerin hazırlanma sürecinde görsel sanatlar dersinden faydalanılabilir. Dijital içerik, çizim veya modellemeler ek uygulamalar olarak kullanılabilir (OB2). Bu süreçte öğrencilerden hazırlayacakları ürünlerinde özgünlüklerini ve yaratıcılıklarını kararlılıkla kullanmaları istenir (E3.3, E1.4, D12.3). Bilimsel bilgi türlerinden teori hakkında genel bilgi verilir. Teorilerin doğada gerçekleşen olaylara açıklama getirmeye çalıştığı üzerinde durulur. Öğrencilerden ulaştıkları atom modellerini modern atom teorisine göre değerlendirerek doğrulamaları beklenir. Öğrencilere atom modellerinin geçmişten günümüze değişkenlik gösterip göstermediği ile ilgili sorular sorularak öğrencilerden bilginin yeni bilimsel bilgiler ışığında zamanla değişkenlik gösterebileceği çıkarımına ulaşmaları beklenir (SDB1.1).

FB.7.5.3.
Maddelerin tanecikli yapısının molekül şeklinde de olabileceği, aynı veya farklı atomların belirli oranlarda bir araya gelerek molekülü oluşturabileceği belirtilir. Atomları modellemede oyun hamuru, pinpon topu vb. malzemeler kullanılarak öğrencilerden aynı ya da farklı cins atomlardan oluşan molekül modelleri önermeleri istenir (E2.5). Öğrenciler gruplara ayrılabilir (D3.4, SDB2.2). Grup içinde öğrencilerden aldıkları görevleri yerine getirmeleri beklenir (D16.3). Aynı cins atomlar kullanılırken aynı renk ve büyüklükte, farklı cins atomlar için ise farklı renklerde ya da farklı büyüklüklerde malzemeler kullanmaları gerektiği üzerinde durulur (OB7). Oluşturulacak modellerde öğrencilerin estetik bakış açısıyla yaratıcılıkları ve özgün düşünmeleri sağlanır (D7.2, E3.3). Öğrencilerin oluşturduğu modelleri inceleyerek karşılaştırmaları ve geliştirmeleri sağlanır. Geliştirdikleri modelleri dijital sunu vb. yöntemlerle sunmaları öğrencilerden istenir. Sunum sırasında öğrencilerden empati kurmaları, arkadaşlarına karşı nazik davranmaları beklenir (SDB2.1, D14.1, OB2). Geliştirilen molekül modelleri ve sunumları analitik dereceli puanlama anahtarı yoluyla değerlendirilebilir.

FB.7.5.4.
Tahtaya saf maddeleri temsil edebilecek çeşitli tanecikli yapı örnekleri çizilerek öğrencilerden bu örnekleri dikkatli bir şekilde incelemeleri istenir (OB4). Öğrencilerden saf maddelerin aynı veya farklı cins atomlardan meydana geldiğini fark etmeleri beklenir. Bu kısımda görsel zenginlik açısından etkileşimli tahta yardımıyla dijital içerikler veya görseller sunulur (OB2). Öğrencilere molekül modelleri takımı veya kâğıt, misket, oyun hamuru vb. farklı materyallerle çeşitli modeller yaptırılır (OB7, E3.3). Öğrencilerden madde örnekleri vermeleri istenir. Verdikleri örneklerin aynı ve değişmeyen bir özelliğe sahip olup olmadıkları sorulur. Öğrencilerden saf maddelerin tek veya farklı cins atomlardan oluştuğunu belirlemeleri beklenir (SDB1.1). Saf maddelerin de kendi içinde farklı yapıda oldukları belirtilir. Örneğin oksijen, demir, bakır vb. maddelerin yapısında tek cins atom olduğu; su, karbondioksit vb. maddelerin farklı cins atomlar içerdiği belirtilir. Saf maddeleri aynı ya da farklı cins atom içermelerine göre ayrıştırmaları sağlanır (E3.7). Aynı ve farklı cins atom içeren maddeler niteliklerine göre element ve bileşik olarak adlandırılır. Öğrencilerden aynı cins atomlardan oluşan saf maddelere element, farklı cins atomlardan oluşan saf maddelere bileşik adı verildiğini belirtmeleri istenir. Öğrencilerden çevresindeki oksijen, azot, demir, bakır, su, karbondioksit, etil alkol vb. saf maddeleri daha önce öğrendikleri nitelikleri göz önünde bulundurarak zihin haritaları, anlam çözümleme tabloları vb. ile element ya da bileşik olarak etiketlemeleri beklenir (SDB1.2).

FB.7.5.5.
Elementleri farklı ülkelerdeki bilim insanlarının kendi dillerinde isimlendirmelerinden dolayı ortak dil bakımından problemlerin oluştuğu belirtilir. Öğrencilere “Bu problemlerin çözümüne ilişkin neler yapılabilir?“ sorusu yöneltilir (SDB3.3, E1.3, E3.4, D11.1). Sınıfta öğrencilerden birbirlerinin fikirlerine saygı duymaları beklenir (D14.1). İsimlendirilirken elementlerin ortak sembollerle gösterildiği üzerinde durulur. Öğrencilerden periyodik tablodaki ilk 18 elementin isimlerini ve sembollerini incelemesi sağlanır. Element sembollerinin uluslararası bir kullanım ve standardının olmasının kolaylık sağladığına değinilerek öğrencilerden mantıksal ilişkiyi keşfetmesi beklenir (E3.6). Semboller oluşturulurken tek harfli ise büyük, birden çok harfli ise ilk harfi büyük diğer harfleri küçük yazıldığı mantığına dayandırıldığından bahsedilir (E3.7, OB1). Elementlerin kullanım alanlarına girilmeden öğrencilerden bir önceki konuda öğrendikleri proton sayısı ile ilişkilendirilerek ilk 18 elementin ve altın, gümüş, bakır, çinko, kurşun, cıva, platin, demir ve iyot elementlerinin isimlerini ve sembollerini uyumlu bir bütün olarak öğrenmeleri beklenir (D3.1). Bunlarla ilgili kart oyunu tasarlama performans görevi verilebilir. Bu görev kontrol listesiyle değerlendirilebilir. Ayrıca eşleştirme oyunları, dijital içerikler vb. kullanılır (OB2, OB4).

FB.7.5.6.
Öğrencilere kitaplarını raflara yerleştirirken belirli ölçütleri dikkate alıp almadıkları ve düzen açısından belirli ölçütlerin olmasının nasıl bir fayda sağlayacağı sorulabilir (SDB2.1, E3.10). Öğrencilerden düşüncelerini özgürce ve kendine güvenerek ifade etmeleri ve arkadaşlarını nezaketle dinlemeleri beklenir (E1.2, E1.5, D11.3, D14.1). Verilen cevaplar değerlendirilir. Elementlerin bir arada görülebildiği ve belirli ölçütlere sahip bir sistemin varlığından bahsedilir. Bu süreçte kütüphanede de yerleştirilen kitap düzeni ile periyodik tablodaki elementlerin yerleştirilmesi arasında benzerlik kurulabilir. Etkileşimli tahtadan veya sınıf duvarına asılabilecek afiş üzerinden periyodik tabloyu öğrencilerden incelemeleri istenir (OB4). Periyodik tablo oluşturulurken elementlerin hangi özelliklerine bakılabileceği sorulur (E3.8). Periyodik tablonun özellikleri verilirken geçmişte sadece artan atom kütlelerine göre oluşturulduğu, günümüzde ise artan atom numarasına/ proton sayısına göre dizildiği belirtilir. Konuyu derinleştirmek için öğrencilere elektronların katmanlara dizilimi ile ilgili açık uçlu sorular sorulur. Öğrencilerden bir atoma ait örnek elektron dizilimini inceleyerek periyodik tabloda yer alan ilk 18 elementin atomlarının elektron dizilimini yapmaları istenir. Dublet ve oktet kuralı orbital şemalarına girilmeden verilir. Proton sayısı elektron sayısına eşit olan atomların nötr atom olduğuna değinilir. Bir atomun son katmanının alabileceği en fazla elektron ile dolu olması durumunda kararlı yapıda olduğu belirtilir. Son katmanları tam dolu olmayan element atomlarının ise kararlı yapıya geçmek için elektron almaları ya da elektron vermeleri gerektiği belirtilir (KB2.9). Örneğin son katmanı 5, 6, 7 ile biten atomların genellikle elektron almaya; 1, 2, 3 ile bitenlerin genellikle elektron vermeye yatkın oldukları söylenir. Bir atomun elektron almış ya da vermiş hâline iyon adı verildiği, atomun elektron alması durumunda negatif yüklü, elektron vermesi durumunda pozitif yüklü olduğu belirtilir (E3.7). Katyon ve anyon terimlerine girilmeden iyonların da maddenin tanecikli yapıları arasında olduğu belirtilir. Hesaplamalarda matematik dersiyle ilişki kurulabilir. Periyodik tablodaki sütunlara grup, satırlara da periyot adı verildiği söylenir, elementlerin sınıflandırılmasına girilmez. Öğrencilerden periyodik tabloda grup ve periyotlara ilişkin özellikleri belirmeleri istenir. Bu aşamada öğrencilerden periyodik tablodaki ilk 18 elementin katman sayısını periyot numarası ile son katmandaki elektron sayısını grup numarası ile ilişkilendirmeleri beklenir. Öğrencilerden periyodik tablodaki grup ve periyotlara ilişkin belirlenen özelliklerin benzerlik ve farklılıkları listelemeleri istenir ( E3.7, OB1). Helyum elementinin istisna oluşturduğuna değinilir. Bugün bilinen elementleri tanımlamak için periyodik tabloda 7 periyot olduğu, grupların özel isimlerine değinilmeden 8 tane A ve 10 tane B grubu olduğu belirtilir (OB7). Süreci değerlendirmek için tanılayıcı dallanmış ağaç, yapılandırılmış grid vb. ölçme araçları kullanılabilir.

FB.7.5.7.
Öğrencilere farklı cins elementlerin bir araya gelerek bileşikleri oluşturabildiği hatırlatılır. Elementlerin sembollerle gösterilmesinden yola çıkılarak bileşiklerin nasıl gösterilebileceğine dair sorular yöneltilir (SDB2.1, SDB3.1, E3.4). Bileşiklerin de elementler gibi uluslararası bilim dünyasında kullanılabilecek ortak dile ihtiyacı olduğu dile getirilir (E3.7). Yaygın bileşik formülleri inceletilerek öğrencilerden mantıksal ilişkileri fark etmeleri istenir (E3.6). Ayrıca molekül yapılı elementlerin de formülle gösterildiğinden bahsedilir. Bileşiklerin içerisindeki elementlerin sembollerinin kullanıldığı belirtilerek öğrencilerden formülleri yapılandırmaları beklenir (OB1).Örnekleri somutlaştırmak adına kart eşleştirme oyunları, çalışma kâğıtları, dijital içerikler vb. kullanılarak farklı modellerdeki atomların çeşitleri ve sayıları ile bileşik formülünün bir bütün oluşturduğunu keşfetmeleri sağlanır (OB2, OB4). Kullanım alanlarına girilmeden yaygın bileşiklere sadece su, sodyum klorür, karbondioksit, karbonmonoksit, amonyak, kükürt dioksit, hidrojen klorür, sülfürik asit, sodyum hidroksit ve glikoz örnek olarak verilir. Sürece ilişkin değerlendirmede çalışma kâğıtları vb. araçlar kullanılabilir.

FB.7.5.8.
Öğrencilerin karışım kavramı ile ilgili ön öğrenmelerini açığa çıkarmak için onlara açık uçlu sorular sorulabilir (SDB2.1, E1.1). Öğrencilerden saf maddelerin özellikleri hatırlatılarak saf olmayan maddelerin özelliklerini nitelemeleri istenir (SDB3.1). Bileşiklerle karışımların birbirinden farklı özellikte olduğuna değinilir. Karışımı oluşturan maddelerin belirli oranlarının ve formüllerinin olmadığı, belirli erime ve kaynama noktalarının bulunmadığı ve karışımı oluşturan maddelerin özelliklerini koruduğu vurgulanır. Sınıf ortamında şekersu, tuz-su, kum-su, zeytinyağı-su vb. karışımları oluşturmaları sağlanır. Karışımların her yerinde aynı özelliği gösterme durumuna göre yapılarının farklı olduğunu belirlemeleri sağlanır (E3.6). Örneğin öğrencilerden şekerin suda çözünerek her yerinde aynı özelliği gösterdiği, kumun suda çözünmeyip her yerinde aynı özelliği göstermediği sonucuna ulaşmaları beklenir (KB2.2). Öğrencilerden şeker-su, tuz-su vb. karışımları homojen; kum-su, zeytinyağı-su vb. karışımları ise heterojen olarak gruplandırmaları istenir. Homojen karışımların özel adının çözelti olduğu, çözücü ve çözünenden oluştuğu belirtilir (E3.7, OB1). Bazı maddelerin suya atıldığında iyonlarına ayrışabildiği belirtilerek suya tuz atılması durumunda sodyum ve klor iyonlarına ayrıştığı örnek olarak verilebilir. Öğrencilerden gruplara ayrılarak çevresindeki sıvı-katı, sıvı-gaz, sıvı-sıvı, katı-katı, katı-gaz ve gaz-gaz karışımlara örnekler vermeleri ve homojen yada heterojen karışım olarak anlam çözümleme tablolarında etiketlendirmeleri istenir (SDB2.2). Hazırlanan anlam çözümleme tablolarını değerlendirmek için analitik dereceli puanlama anahtarı kullanılabilir. Bunlarla ilgili kartlı eşleştirme oyunları, görsel modeller, çalışma kâğıtları, dijital içerikler vb. değerlendirmeler için kullanılır (OB2, OB4, E2.5).

FB.7.5.9.
Çözeltiler ile ilgili örnekler vermeleri istenerek öğrencilere çözünme süresi ile ilgili açık uçlu sorular sorulabilir (SDB2.1). Çözelti oluştururken çözünme süresinin değişiklik gösterebileceği belirtilir. Çayda şekerin çözünmesi vb. örnek olaylar üzerinden konuyu tartışmaları sağlanır. Öğrencilerden çözünme hızının nelere bağlı değiştiğini tanımlamaları istenir (E3.4). Öğrencilerin verdikleri cevaplarda öncül ve ardıl etkiler üzerinden nedensonuç ilişkisini gerekçelendirmeleri beklenir (SDB3.3). Belirlenen neden-sonuç ilişkileri üzerinden bağımlı ve bağımsız değişkenleri belirlemeleri istenir. Öğrenciler gruplara ayrılır. Gruplara bağımsız değişkenin temas yüzeyi, karıştırma ve suyun sıcaklığı olduğu düzenekler ayrı ayrı hazırlatılır (SDB2.2, D4.1). Bağımlı değişkenin çözünme hızı olduğu vurgulanır. Hazırladıkları şeker-su çözeltisinde şekerin çözünme hızının bağlı olduğu değişkenleri tahmin etmeleri istenebilir. Çözünen maddenin tanecik boyutu, karıştırma işlemi, suyun sıcaklığı gibi bağımsız değişkenleri değiştirerek bağımlı değişken üzerindeki etkisine ilişkin denemeler yapmaları sağlanır (SDB1.1, E3.7).Kontrol edilen değişkenlere dikkat edilmesi gerektiği vurgulanarak deney düzeneklerindeki çözünme hızlarına ilişkin gözlemler yaptırılır. Bağımsız değişkene göre çözünme hızının değiştiği belirtilir (OB7). Yapılan deneylere bağlı olarak gruplardan çözünme hızına etki eden faktörler ile ilgili kurdukları önermeleri sunmaları istenir (OB7). Öğrencilerden TGA gibi teknikler kullanarak verileri raporlaştırmaları istenebilir. Öğrenci raporları analitik dereceli puanlama anahtarı yoluyla değerlendirilebilir. Deney sonunda akran değerlendirme formu kullanılabilir. Öğrencilerden deney sonrasında kullanılan malzemeleri ve laboratuvar alanını temiz tutmaları beklenir (D18.2). Konuyu derinlemesine düşünmelerini sağlamak için açık uçlu sorularla desteklenmiş çalışma kâğıtları kullanılabilir (SDB3.3, E3.1). Konuyu somutlaştırmak için dijital içeriklerden faydalanılabilir (OB2).

FB.7.5.10.
Öğrencilere günlük hayattan örnekler verilerek karışımların ayrılıp ayrılamayacağı ile ilgili açık uçlu sorular yöneltilebilir. Karışımları ayırmak için hangi fiziksel yöntemlerin kullanılabileceği ile ilgili beyin fırtınası tekniği yaptırılabilir (E3.4, SDB2.1). Karışımları bileşenlerine ayırmak için karışımı oluşturan maddelerin tanecik boyutları, çözünürlükleri, yoğunlukları, erime ve kaynama noktaları vb. özelliklerinin farklarından yararlanabilecekleri vurgulanır. Karışımları oluşturan maddeleri bileşenlerine ayrıştırabilmek için buharlaştırma, yoğunluk farkından yararlanma, damıtma vb. fiziksel ayrıştırma yöntemleri kullanabilmeleri için öğrenciler iş birlikli öğrenme gruplarına ayrılabilir (E3.6, D3.4, D4.1, SDB2.2). Kâğıtlara; kum-su, tuz-su, zeytinyağı-su, etil alkolsu, kepek-un, odun talaşı-su vb. karışımlar yazılarak gruplardan bu kâğıtlardan birini çekmeleri öğrencilerden istenebilir. Öğrencilerden; grupların çektikleri kâğıttaki karışıma göre uygun yöntemi seçmeleri konusunda hipotez kurmaları ve kurdukları hipoteze göre deney düzeneği oluşturmaları beklenir (E3.3). Öğrencilerden seçtikleri karışımı oluşturan maddeleri yazmaları istenebilir. Deney sonunda bu maddeleri elde edip etmediklerini değerlendirmeleri sağlanır. Kullandıkları ayırma yönteminin doğru olup olmadığı test ettirilir (OB7, SDB1.2). Karışımı oluşturan maddelere ulaşamazlarsa öğrencilerden yeni bir yöntem kullanmaları istenir (SDB3.1). Öğrencilerden TGA vb. teknikler kullanarak verileri raporlaştırmaları istenebilir. Öğrenci raporları, analitik dereceli puanlama anahtarı yoluyla değerlendirilebilir. İlaç sektöründe kullanılan damıtma imbiği ve bugün kullanılan deney tüplerinin Cabir bin Hayyan’ın eseri olduğu vurgulanır. Laboratuvarlarda kullanılan araç gerecin birçoğunun mucidi olan bilim insanının ilk kimya laboratuvarını oluşturduğu açıklanır (D19.2).

Periyodik tablonun tarihçesini araştırmaları için öğrenciler yönlendirilebilir. Ham petrolün ayrıştırılma metodları ile oluşan ürünleri inceleyip raporlaştırmaları ve afiş olarak sunmaları öğrencilerden istenebilir. Elementleri kendi oluşturdukları semboller ile yeniden isimlendirmeleri teşvik edilir. Öğrencilerden kendi periyodik tablolarını oluşturmaları istenebilir. Farklı büyüklüklerdeki taneciklerden oluşan katı maddeleri birbirinden ayıran bir düzenek tasarımı oluşturmaları öğrencilerden istenebilir. Uzay madenciliğinde uzaydan hangi yöntemlerle madenlerin taşınabildiğine ve getirebilecek elementlerin hangi alanlarda nasıl kullanılabileceğine yönelik bir araştırma görevi verilebilir.

Öğrencilerin atom, molekül, element ve bileşik kavramları arasında tümevarımsal bir bağlantı kurmaları sağlanabilir. Bireysel öğrenmelerine olanak tanıyan animasyon, simülasyon vb. dijital öğrenme araçları kullanılabilir. Elementlerin sembollerinin ve proton sayılarının kolay öğrenilebilmesi için kodlama yöntemi kullanılabilir. Periyodik tablo için analojiler kullanılabilir. Deney aşamaları için ek açıklamalar ve yönlendirmeler yapılabilir.