3. TEMA: SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK

FBAB7. Deney Yapma

KB3.2. Problem Çözme

E3.10. Eleştirel Bakma, E3.11. Özgün Düşünme

SDB1.2. Kendini Düzenleme (Öz Düzenleme), SDB2.1. İletişim, SDB2.2. İş Birliği, SDB2.3. Sosyal Farkındalık, SDB3.2. Esneklik, SDB3.3. Sorumlu Karar Verme

D3. Çalışkanlık, D5. Duyarlılık, D8. Mahremiyet, D9. Merhamet, D10. Mütevazılık, D13. Sağlıklı Yaşam, D14. Saygı, D16. Sorumluluk, D18. Temizlik, D19. Vatanseverlik

OB1. Bilgi Okuryazarlığı, OB2. Dijital Okuryazarlık, OB4. Görsel Okuryazarlık, OB5. Kültür Okuryazarlığı, OB6. Vatandaşlık Okuryazarlığı, OB8. Sürdürülebilirlik Okuryazarlığı

KİM.9.3.1. Evsel atıklardan metal nanoparçacık elde etmek üzere deney yapabilme
a) Evsel atıkları kullanarak gümüş ve bakır nanoparçacık elde etmek üzere deneyler planlar.
b) Farklı evsel atıklardan gümüş ve bakır nanoparçacık eldesine ilişkin deney verilerini analiz eder.

KİM.9.3.2. Metal, alaşım ve metal nanoparçacıkların ekosistemdeki etkilerine ilişkin problem çözebilme
a) Metaller, alaşımlar ve metal nanoparçacıkların ekosistemdeki etkilerine ilişkin problemleri (sucul sistemde ve toprakta ağır metal birikimi, metal nanoparçacıkların sucul sistemden uzaklaştırılamaması sorunu vb.) belirler.
b) Belirlediği problemlerin ekosistem üzerindeki etkilerini özetler.
c) Problemlerin çözümüne yönelik veriye dayalı önermelerde bulunur.
ç) Problemin çözümüne yönelik önermelere ilişkin akıl yürütür.
d) Problemin çözümüne ilişkin değerlendirmelerde bulunur.

Nanoparçacıklar ve Ekolojik Sürdürülebilirlik: Metal Nanoparçacıklar, Metal, Alaşım ve Metal Nanoparçacıkların Çevresel Etkileri, Yeşil Kimyanın Atık Önleme İlkesi

ağır metal, atık önleme, ekolojik ayak izi, kimyasal ayak izi, metal nanoparçacık

Bu temanın öğrenme kanıtlarında ve öğrenme-öğretme uygulamalarında akran değerlendirme, küçük grup tartışması, deney raporu ve proje görevi kullanılabilir. Öğrenciler, evsel atıklardan gümüş ya da bakır nanoparçacık seçimi yaparak metal nanoparçacık elde etmek üzere bir deneyi tasarlayabilir, uygulayabilir ve raporlayabilir. Sürecin bütünü, “deney tasarım adımlarını takip ederek metal nanoparçacık elde edebilme ve deney sonuçlarını raporlayabilme” ölçütlerini içeren dereceli puanlama anahtarı ile değerlendirilebilir. Öğrenciler; yakın çevresinde bulunan bir ekosistemde metaller, alaşımlar ve metal nanoparçacıkların sebep olduğu problemler üzerine bir performans görevi gerçekleştirebilirler. Performans görevi “problemi belirleme, problemin ekosistem üzerindeki etkilerini özetleme, çözüme yönelik tahminlerde bulunma, tahminler üzerinden akıl yürütme ve çözüme ilişkin değerlendirmede bulunma” ölçütlerini içeren dereceli puanlama anahtarı ile değerlendirilebilir. Sınav kâğıtları ve temanın işleniş sürecinde ortaya çıkan ürünler, öğrenci ürün dosyasında toplanarak değerlendirme amaçlı kullanılabilir.

Öğrenciler, ilkokul üçüncü sınıftan itibaren sürdürülebilirlik teması ile tanışmaktadır. Öğrencilerin bu tema altında çeşitli beceriler ile birlikte ele alınan geri dönüşüm, tasarruf, su ayak izi, karbon ayak izi kavramlarını; çeşitlilik temasından da metallerin özelliklerini bildiği kabul edilmektedir.

Çevre kirliliği, evsel atıklar ve geri dönüşüm arasında ilişki kurularak öğrencilerin evsel atıkların ekosisteme etkileri ve sürdürülebilirlikle ilgili düşüncelerini sorgulamaları sağlanabilir.

Günümüzde nanoteknoloji alanında çok yoğun çalışmalar yapıldığı, nanoparçacıkların fiziksel ve kimyasal yöntemlerle elde edilebildiği bilgisi verilir. Nanoteknolojinin ve nanoparçacıkların gerekliliğini, avantaj ve dezavantajlarının (tıp, tarım, medikal ürünler, ilaç taşıma sistemleri, kozmetik, atık su arıtma vb. alanlarla ilgili) çok yönlü etkilerini gösteren çeşitli materyaller kullanılarak konuya dikkat çekilir. Böylece öğrencilerin ülke ekonomisine katkıda bulunmak için yeterliklerini geliştirmeleri ile ilgili farkındalık oluşturulur. Ülkesinin kalkınmasını ve gelişmesini desteklemesinin önemini ve ülke varlıklarını sürdürülebilir bir
şekilde kullanmanın gerekliliğini fark etmesine yardımcı olunur.

KİM.9.3.1
Sürdürülebilir kalkınma ve ekolojik sürdürülebilirlik hakkında bilgi verilir. Nanoteknoloji ve nano boyut tanımlanarak nanoparçacıkların kullanım alanlarına örnekler verilir. Nanoparçacıkların çözelti ortamında sentezi için fiziksel ve kimyasal birçok klasik yöntemin eskiden beri uygulanmakta olduğu belirtilir. Günümüzde daha ekonomik, çevre dostu, toksik etkisi olmayan biyolojik yöntemlerin yer aldığı “yeşil kimya ve nanoteknoloji”nin ön plana çıktığı vurgusu yapılır. Bu sayede sürdürülebilirlik bağlantısı kurulur. Öğretmen, gerekli kimyasal maddeleri (gümüş nitrat, sodyum sitrat, bakır sülfat ve askorbik asit) kullanarak gümüş ve bakır nanoparçacık eldesine ilişkin gösteri deneyi yapar. Ardından nanoparçacıkların evsel atıklar kullanılarak da elde edilebileceğine dikkat çekilerek öğrencilerin doğayı korumaları ve çevresel sürdürülebilirliğin sağlanabilmesi için atık yönetimini önemsemeleri beklenir. Böylelikle öğrencilerin çevreye duyarlı ve merhametli olmaları desteklenir (D5.2,D9.3). Öğrencilerden çeşitli evsel atıklar arasından en az üç farklı atık seçmeleri, gümüş veya bakır çözeltileri kullanarak bu atıklardan metal nanoparçacık elde etmeleri istenir. Öğrencilerin gümüş veya bakır nanoparçacık eldesi için grup çalışması ile deney yapmaları sağlanır (KB2.2). Deney sırasında öğrenciden planlı olması ve grupla uyumlu çalışması beklenir (OB8,D3.2,D10.3). Öğrenciler, yaptıkları deneyin sonuçlarını gösteri deneyinin sonuçlarıyla karşılaştırarak elde ettikleri ürünün nanoparçacık olup olmadığına karar verir. Elde ettikleri verileri bulut teknolojileri gibi çevrim içi ortamlarda kişisel bilgilerin gizliliğine dikkat ederek sınıf arkadaşları ile paylaşmaları için yönlendirilir (SDB2.2,OB2,D8.2). Öğrenciler paylaşılan tüm deneysel verileri grup arkadaşlarıyla inceleyerek analiz eder, grup çalışması sırasında saygı kurallarına dikkat edilmesi gerektiği hatırlatılır (SDB2.1,D14.1). Bu analizlerde öğrencilerden hangi evsel atıktan ne kadar metal nanoparçacık elde edilebildiğine, ne kadar evsel atığın geri dönüştürülebildiğine ve ne kadar atığın önlenebileceğine ilişkin değerlendirmeler yapmaları istenir (E3.10,OB1,OB6). Bu bağlamda öğrenciler yeşil kimyanın atık önleme ilkesiyle tanıştırılır. Ayrıca sürdürülebilir kalkınma amaçları çerçevesinde sorumlu üretim ve tüketim (12. hedef) ile ilgili sürdürülebilirlik bilincinin geliştirilmesi hedeflenir ve ülke kaynaklarını sürdürülebilir bir şekilde kullanmanın gerekliliğini öğrencilerin fark etmeleri sağlanır (SDB2.3,SDB3.3,D18.3,D19.4,OB1,OB6,OB8). Öğrencilerden deney sürecindeki planlama, uygulama ve sonuç çıkarma aşamalarında kendilerini değerlendirmeleri istenebilir (SDB1.2). Bu süreçte öğrenciler,  çevresel sürdürülebilirliği sağlamak için atık yönetimi ve doğayı korumanın önemini kavrayabilir. Böylece doğaya karşı duyarlı ve merhametli olmaları amaçlanır (D5.2,D9.3,OB6,OB8). Ayrıca öğrenciler, çevre temizliğine ve sürdürülebilirliğe dikkat etmeye teşvik edilebilir (D18.3).

KİM.9.3.2
Metal, alaşım ve metal nanoparçacıklarından üretilen malzemelerin kullanımındaki artış üzerine dikkat çekilir. Metal, alaşım ve metal parçacıkların canlılar üzerindeki etkileri ve doğadaki birikim süreçlerine ilişkin örnek olay verilir ve kanıt kartları öğrencilere dağıtılır (OB4). Öğrencilerden örnek olayı ve kanıt kartlarını incelemeleri; metal, alaşım ve metal nanoparçacıkların ekosistemde neden olduğu problemleri belirlemeleri istenir (OB8). Öğrencilerden su veya toprakta kimyasal madde birikiminin etkilerini kanıt kartlarındaki sözel ve görsel bilgileri kullanarak sağlıklı yaşam açısından özetlemeleri istenir (D13.4). Küçük gruplara ayrılan öğrencilerden problemi özetlemeleri ve bilimsel raporlardan elde ettikleri verilere dayalı olarak problemin çözümüne yönelik tahminlerde bulunmaları istenir (SDB2.2,OB8). Öğrencilerin grup çalışmasına aktif katılarak çalışkanlık değeri kazanmaları desteklenir (D3.4). Gruplardan seçtikleri problemin çözümüne yönelik önermeler sunmaları ve önermelerini sunulan diğer önermeler ile belirledikleri ölçütler temelinde karşılaştırmaları istenir. Problemlerin çözümü için önermelerde bulunan grupların ağır metal ve metal nanoparçacıkların kimyasal ayak izini azaltacak etmenler üzerinde çözüm önerilerini değerlendirmeleri sağlanır (KB2.10,E3.10). Öğrencilerin küçük grup çalışmalarına katkıları akran değerlendirme formu ile değerlendirilebilir. Bu süreçte sürdürülebilir kalkınmanın sudaki yaşam hedefine (14. hedef) yönelik uygulama yaparken öğrencilerin kimyasal ayak izini azaltmak için bireysel olarak neler yapabileceklerini de fark etmeleri sağlanır (OB5). Yapılan etkinlik ile öğrencilerin doğayı ve canlıları korumalarına, gelecek nesillere temiz bir çevre bırakmak için çaba göstermelerine, ekosistemi korumak için etkili atık yönetiminin önemini bilmelerine, davranışlarının çevre temizliği üzerindeki etkilerini değerlendirebilmelerine yardımcı olunarak çevreye saygı, çevresel temizliğe ve sürdürülebilirliğe önem verme değerleri vurgulanır (SDB2.2,SDB3.3,D14.3,D18.3,OB6,OB8). Bu etkinlik ile öğrenciler aynı zamanda metal, alaşım ve metal nanoparçacıkların sürdürülebilir kalkınmanın karasal yaşam hedefine (15. hedef) yönelik değerlendirmede bulunur. Öğrencilerin değerlendirmelerini toprak verimliliği ve tarımda sürdürülebilirlik ile ilişkilendirmeleri sağlanır. Türkiye’de sürdürülebilir tarımın tarihsel gelişimi kapsamında Atatürk Orman Çiftliği hakkında bilgi verilir. Öğrencilere sürdürülebilir tarım uygulamalarına yönelik araştırma ödevi verilebilir. Öğrencilerden yakın çevrelerinde bulunan bir ekosistemde metal, alaşım ve metal nanoparçacıkların sebep olduğu problemler üzerine bir performans görevi gerçekleştirmeleri istenebilir. Bu şekilde öğrencilerin görev bilincine sahip olmaları ve sorumluluk değeri kazanmaları desteklenebilir (D16.3). Aynı zamanda öğrencilere sanayi ve teknoloji alanındaki değişimler sonucunda oluşan çevresel koşullardaki problemleri anlamaları, bunların insan hayatına ve doğaya etkilerini fark etmeleri gibi durumlar ile ilgili çözüm önerileri geliştirmelerine yönelik performans görevi verilebilir (E3.11,SDB3.2,OB2).

Öğrencilerden yeşil sentez yöntemleri ile metal nanoparçacıklar üretmeleri istenebilir. Bu amaçla öğrencilere bitkisel özler (çay, nane, zeytin yaprağı vb.) ve mikroorganizmalar (bakteriler, mantarlar vb.) üzerine kapsamlı bir kaynak taraması yaptırılabilir. Öğrencilerden metal nanoparçacıkların (gümüş, altın, bakır vb.) sentezinde kullanılacak bitkisel ve mikrobiyal kaynakları belirleyerek metal nanoparçacıkların sentezini gerçekleştirmeleri istenebilir. Ayrıca derişim, pH ve tepkime süreleri gibi faktörlerin nanoparçacıkların boyutu, şekli ve dağılımı üzerindeki etkilerinin araştırılması sağlanabilir. Öğrenciler, yeşil sentez yöntemiyle metal nanoparçacıkların üretiminin çevresel etki analizini yapabilir; enerji tüketimini, atık üretimini ve karbon ayak izini geleneksel yöntemlerle karşılaştırabilir. Elde edilen nanoparçacıkların potansiyel uygulama alanlarını (tıp, elektronik, çevre temizliği vb.) inceleyebilir.

Öğrenciler, tarım alanlarında kullanılan metal nanoparçacıkların toprak sağlığına ve bitki büyümesine olan etkilerini araştırabilir. Bu amaçla laboratuvar koşullarında ve seralarda nanoparçacıkların bitkiler üzerindeki etkilerini inceleyebilir. Toprak örneklerinde ve bitki dokularında nanoparçacık analizleri yapabilir. Gerçek tarım alanlarında uzun vadeli nanoparçacık uygulamalarının etkilerini gözlemleyebilir. Çeşitli bitki türleri ve toprak tipleri üzerinde kapsamlı çalışmalar yapabilir. Nanoparçacıkların çevresel davranışını ve bitki-toprak etkileşimlerini modelleyebilir. Öğrenciler, bu gibi verileri kullanarak toprak sağlığını korumada ve gıda üretiminde sürdürülebilirlik stratejileri geliştirebilir; gıda güvenliği ve insan sağlığı üzerindeki potansiyel riskleri belirleyebilir ve bu riskleri yönetebilir.

*Öğrenciler, evsel atıklar yerine sanayi atıklarından metal nanoparçacıkların geri kazanımı üzerine projeler geliştirmek için teşvik edilebilir. Kullanılmış elektronik cihazlar, araba parçaları gibi belirli atık türlerinden nanoparçacık geri kazanımı üzerine odaklanılması sağlanabilir. Öğrencilere mevcut sanayi uygulamaları ve nanoparçacıkların ekolojik etkileri inceletilebilir. Günlük hayattan örnekler kullanılarak endüstriyel süreçlerin çevresel etkilerini azaltmak için yenilikçi çözümler geliştirilmesi sağlanabilir. Öğrencilerden sanayi atıklarından metal ve alaşımların üretimi ve kullanımının çevresel etkilerini analiz etmeleri
istenebilir. Böylece öğrencilerin bu malzemelerin ekolojik ayak izini azaltacak şekilde kullanılmasına ilişkin yöntemler geliştirmesi sağlanabilir. Ekoloji, kimya bilimi, malzeme bilimi ve mühendislik gibi farklı disiplinlere ait bilgilerin birleştirilmesi yolu ile kapsamlı ve etkili çözümler üretilmesi sağlanabilir. Bu süreçlerle eleştirel düşünme ve problem çözme becerileri geliştirilebilir.

Öğrencilere evsel atıklardan metal nanoparçacıkların elde edilmesine ilişkin deney videoları izletilebilir. Evsel atıklardan elde edilen metal nanoparçacık miktarına ilişkin hazır veri seti kullanılarak evsel atıkların ne kadarının geri dönüştürülebildiğine yönelik çıkarım yapılması sağlanabilir.

Programa yönelik görüş ve önerileriniz için karekodu akıllı cihazınıza okutunuz.