Etkinlik 5‟in UygulanıĢı Sırasında Elde Edilen Bulgular

Etkinlik iki ders saati süresi olan 90 dakikada tamamlandı. Etkinlikten önce hazırlanıp sınıfa getirilmesi gereken kutu EK-7‟de ġekil 5.1‟de verilmiĢtir. Kutunun içerisindeki düzenek ise EK-7‟de ġekil 5.2‟de gösterilmiĢtir. Kutunun içerisinde kurulan düzenek için bir bobin, demir çekirdek ve bir metal halka kullanıldı. Yuvarlak olan metal halka alüminyumdan yapılmıĢtır. Demir çekirdeğe geçirilen bu alüminyum halka, bobine alternatif akımın verilmesiyle kutudan dıĢarı fırlayacaktır. Öğrenciler ise kutunun dıĢından içerisindeki mekanizmayı değil, sadece bir halkanın hızla yukarıya doğru fırlayıĢını gözlemleyeceklerdir.

Etkinlik için EK-7‟de ġekil 5.1‟deki düzenek, öğrencilerin içerisini göremeyecekleri bir kutuya koyularak, önceden hazırlanmıĢ Ģekilde sınıfa getirildi. Öğrencilerin kutuya yaklaĢmasına ya da üzerindeki delikten içerisinde ne olduğuna bakmasına izin verilmedi. Ayrıca kutunun üstü bir örtüyle de örtüldü. Öğrenciler merakla içerisinde ne olduğunu görmek istemiĢ ve yapacakları etkinlik hakkında sorular sormuĢlardır. Öğrencilerin heyecanı üzerine, herkesin yerine oturması istendi. Daha sonra kutu herkesin rahatça görebileceği bir masanın üzerine konuldu. Öğrencilerden yapılacak deneyi çok dikkatli Ģekilde gözlemlemeleri ve isterlerse deneyin tekrar edilebileceği söylendi. Deneyde AC gerilim kaynağı olarak 220 V kullanılması gerektiği için, etkinliğin sadece araĢtırmacı ya da öğretmen tarafından yapılmasına dikkat edilmiĢtir. Kutudan dıĢarı çıkan uçlar prize takılmıĢ ve anahtar kapatılmıĢtır. Kutunun dıĢındaki delikten anahtarın kapatılmasından hemen sonra, metal halka aniden dıĢarı fırlamıĢ ve öğrenciler büyük bir ĢaĢkınlık ve heyecanla olayı gözlemlemiĢlerdir. Halkanın dıĢarı fırlaması esnasında çıkan ses ve birden kutudan fırlayan halka öğrencileri hem korkutmuĢ hem de heyecanlandırmıĢtır. Öğrenciler yapılan ilk denemede çok heyecanlandıklarını ve olayı iyi gözlemleyemediklerini belirtmiĢlerdir. Bu nedenle ilk denemeden sonra iki kez daha deney gerçekleĢtirildi. Bu denemelerin birinde halkanın ilk deneydeki kadar yükseğe fırlamaması üzerine öğrenciler, prize

kabloların daha yavaĢ yerleĢtirilmesini istedi. Böylece öğrenciler kabloların prize yerleĢtirilmesi ile halkanın fırlama hızı arasında bir bağlantı olduğunu söylediler. Ayrıca içerisinde ne gibi bir mekanizma olduğunu da merak eden öğrenciler, kutunun kendi etrafında çevrilerek gösterilmesini istediler. Yaptıkları iyi bir gözlem sonucunda kablo uçlarının prize takılmasıyla beraber çıkan titreĢim sesini de fark etmiĢlerdir. Çıkan sesin nedenini bilmek istediler. Kutunun içerisinde ne gibi olaylar sonuncunda halkanın fırladığını öğrenciler çok merak ettiklerini ve ilgilerini çektiğini söylemeleri üzerine EK-7‟dek ġekil 5.3‟te verilen formlar öğrencilere dağıtılarak, kendilerinden yapılması istenilenler açıklanmaya baĢlanmıĢtır.

Öğrencilerden verilen formdaki soruları dikkatle okuyarak yanıtlamaları istendi. K1 ile kodlanan öğrenci, bu olayın manyetik akı değiĢimiyle ilgili olduğunu söyledi.

Bunun üzerine öğrencilerden formdaki soruları diğer arkadaĢlarına danıĢmadan ya da yardım almadan sadece kendilerinin doldurması istendiği söylendi. Öğrenciler soruları okumaya baĢlayarak yanıtlamaya çalıĢmıĢlardır. Öğrencilerin zorlandıkları ya da yardım istedikleri noktalarda gerekli açıklamalar yapıldı. Formun ilk sorusunda olayla ilgili olan gözlemlerini yazmaları istenmiĢtir. Formun ikinci sorusunda gözlemledikleri farklı ve ilgi çeken bu olayı açıklayan bir hipotez kurmaları istenmiĢtir. Gözlemlerine ve çıkarımlarına dayanan bir hipotez önermeleri için günlük hayattan ya da okulda öğrendikleri önbilgilerden yararlanmaları beklenmiĢtir. Bu da bilimin oluĢmasında önbilgilerin önemini vurgulamak için iyi bir fırsat oluĢturmuĢtur.

Tüm öğrencilerin üçüncü soruya geçmeden hipotezlerini tamamlayarak diğer arkadaĢlarını beklemesi istendi. Öğrencilerin forma yazdıkları yanıtlar ise aĢağıdaki gibidir:

“Eğer kutunun içinde bir metal varsa, bu metal manyetik akı değişimiyle manyetik alan oluşturur ve alüminyum olan halkayı itebilir. Yavaş taktığımızda t büyüdüğü için manyetik alan azalır. Bu yüzden halka fırlayamaz. Yani kutunun içindeki manyetik alanda yukarı doğru kuvveti oluşur.” (K1)

“Kara kutunun içerisindeki yukarı doğru duran halkalar olduğunda akımı verdiğimizde yukarı doğru olan akım alüminyum halkaya yukarı doğru bir hareket yapmıştır. Alüminyum maddeyi ne mıknatıs çeker ne de başka bir şey.” (K2)

“Eğer içinde üreteç varsa kabloyu taktığımızda akım üretece gider ve bu akımın gittiği yerde manyetik alan oluşur. Bu manyetik alanın etkisiyle cisim dışarı fırlar. Halka üzerinden akım geçer ve manyetik alan yukarı doğru olur. Bu etkiyle fırlar.” (K3)

“Alüminyumu mıknatıs çekemez. Mıknatıs demir bir levha üzerine mıknatısta demir levhanın altına yerleştirilmiş olabilir. Demir levhalar prizden bir akım gönderildiğinde her mıknatısın manyetik alanı hem de demirin elektromıknatıslık özelliği kazanması alüminyumun akımla temas ettiği için dışarıya fırlamış olur.” (K4)

“Kutunun içerisinde alüminyumu itecek bir şey olabilir. İçerisinde demir gibi bir cisim vardır. Manyetik alanın etkisiyle fırlayabilir sadece.” (K5)

Her öğrenciden ilk olarak hipotezlerini kendilerinin oluĢturması istenmiĢti. Bu aĢamada ise bu hipotezlerini sırayla okuyarak diğer arkadaĢlarıyla paylaĢması istenmiĢtir. Öğrencilerin önerdiği hipotezlerin hepsi onaylanmadan kabul edilmiĢtir. Öğrencilere “Diğer arkadaşlarınızın hipotezlerini dikkatle dinleyiniz. Hangi hipotez

sizce daha güçlü ya da zayıf olduğuna karar veriniz” açıklaması yapılarak, beraber

çalıĢmanın ve verilerle uyuĢan mantıklı bir hipotez önermenin önemini tartıĢmaları beklenmiĢtir. Öğrenciler sırayla kurdukları hipotezleri arkadaĢlarıyla paylaĢmıĢ fakat birbirinin kurdukları hipotezler hakkında yorumda bulunamamıĢtır. Açıklamaları bir temele dayanmasına rağmen, tam olarak halkanın nasıl fırladığını belirtemedikleri görüldü. Herhangi bir tartıĢma ortamının oluĢmaması üzerine öğrencileri biraz daha yüreklendirmek için, hipotezlerini kısaca tekrar kendi cümleleriyle açıklamaları istendi. Bunun üzerine öğrencilerden bazıları hipotezlerini aĢağıdaki gibidir:

“Kutunun içerisinde bir demir çubuk olduğunu ve halkanın buna tırmanarak fırladığını düşünüyorum. Olayın ise /t ile ilgili olduğunu düşünüyorum. İndükleme var. Ayrıca K3 sağ el kuralını yanlış yerleştirmiş. ” (K1)

“Kutunun içerisinde bir elektromıknatıs oluştuğunu düşünüyorum. Ayrıca kutunun içerisinde demir çekirdek olup olmadığını bilemeyiz.” (K4)

“K1‟in kurduğu hipoteze göre halkanın yana doğru gitmesi gerek. K4 için ise elektromıknatıs fırlatmaz, metali kendine çeker.” (K3)

K2 ve K4 ise diğer öğrencilere kendi hipotezlerinin doğru olduğunu iddia ederek,

her biri kendi kurduğu hipotezin mantıklı olduğuna ve verilerle uyuĢtuğuna inandırmak için açıklamaya çalıĢtı. Öğrenciler birbirleriyle tartıĢırken, öğretmenlerine de danıĢarak hipotezlerini güçlendirmek istediler. Tüm hipotezlerin açıklanması bittikten sonra,

öğretmen tarafından hepsinin onaylanmasına karĢı çıktılar. Bir tanesinin doğru olması gerektiğini ve hangisinin doğru olduğunun söylenmesini istemiĢlerdir. Öğrencilere bu nedenle “Bir hipotezin sizce geçerli olmasını sağlayan nedir?” sorusu soruldu. Öğrenciler bir süre düĢündükten sonra bir hipotezin ne gibi özellikleri olduğunu biyoloji dersinde öğrendiklerini söyledirler. Buna göre bir hipotezin mantıklı olması ve verilerle uyuĢması gerektiğini, aksi takdirde eskisinin yeni bir hipotezle değiĢtirilmesi gerektiğini belirtmiĢlerdir. Öğrencilere “O halde hipotezinizi aldığınız eleştirilere göre tekrar

gözden geçiriniz. Hipotezinizde verilerle bir uyum yoksa gerekli değişimleri yapınız”

denildi. Bunun üzerine K4 ve K5 ise hipotezlerini değiĢtirmeyeceklerini belirtmiĢlerdir.

Diğer öğrenciler ise Ģu açıklamaları yapmıĢlardır:

“Benim hipotezime göre halkanın yana doğru fırlaması gerek. Bu nedenle hipotezde düzeltme yapmam gerekli. İkinci hipotezime göre kutunun içinde metal bir halka vardır. Halkanın ortasında demir bir çubuk olabilir. Manyetik alan yukarı doğru olduğundan alüminyum halka demir çubukta tırmanır ve fırlar.” (K1)

“Benim hipotezim verilerle uyuşuyor. Bu nedenle değiştirmeyeceğim.” (K2)

“K1‟in söylediği bana da mantıklı geldi. Bu nedenle içerisinde bir demir olduğunu ve onun üstünden tırmanarak fırladığını düşünüyorum. Sağ el kuralındaki yanlışlığı düzelteceğim.” (K3)

Öğrencilere “Aynı veri ve gözlemlerden yola çıkarak nasıl farklı hipotezler

kurdunuz?” sorusu soruldu. Öğrenciler diğer etkinliklerde bilimin doğasının bu

unsurunun vurgulandığından Ģikâyet etmiĢ ve hemen bilimsel bilginin subjektif ve yaratıcı doğası hakkında gerekli açıklamayı yapmıĢlardır. Bir öğrencinin verdiği yanıt ise aĢağıdaki gibidir:

“Hepimizin yaratıcılığı, hayal gücü ve geçmiş bilgileri farklı olmasından dolayı hepimiz farklı etkileniyoruz. Bu nedenle de bu olayın nedenini farklı düşünebiliriz.”

(K1)

Öğrencilerden formda yer alan üçüncü ve dördüncü soruyu yanıtlamaları istendi. Öğrencilerin önerdikleri hipotezleri verilerle kanıtlamaları gerekmektedir. Bu nedenle formun üçüncü sorusunda hipotezlerini test etmeleri için neler yapacaklarını ve buna uygun ne gibi değiĢiklikler gerektiğini açıklamaları istendi. Formda yer alan öğrenci cevapları Ģöyledir:

“Manyetik alan etkisinin varlığını anlamak için diyamanyetik bir madde koyarım. Eğer etkilenmezse bu olay manyetik alandan kaynaklanıyordur. Ayrıca bu kutunun çıkan kabloları doğru akıma bağlayıp etkisini gözlemlerim.” (K1)

“Hipotezde yazdıklarımızı bir deney ile test ederiz. Başka maddeler kullanırız. Ulaştığımız en yakın sonucu gözlerim.” (K2)

“1. Alüminyum yerine demir ya da tahta konulabilir.” “2. Verilen akım değiştirilebilir (doğru ve alternatif akım).” “3. Akım şiddeti değiştirilebilir.” (K3)

“Alternatif akımı azaltıp arttırılabilir. Alüminyumun yerine demir koyup manyetik alan özelliğine tekrar bakabiliriz. Alternatif akımı doğru akıma çevirelim.” (K4)

“İçersine bir kâğıt koyduğumuzda etkileşim olmuyorsa yani alüminyumla etkileşim olan bir şeydir. Karton koyduğumuzda da etkileşim yoktur.” (K5)

Öğrencilerin formun üçüncü sorusuna verdikleri yanıtlara uygun olarak istenilenler yerine getirildi. Ġlk olarak alternatif akım yerine, en fazla 12 V gerilim veren doğru akım kaynağı kullanılarak deney tekrar edildi. Doğru akımın Ģiddeti değiĢtirilerek denemeler yapıldı ancak halkanın kutudan fırlamadığı görüldü. Ayrıca metal yerine tahta ve kağıttan bir halka kutu içerisine konuldu fakat yine halkaların kutudan fırlamadığı gözlendi. Öğrencilerin hipotezlerini desteklemesi için istedikleri değiĢikliklerin yapılmasından sonra, “Kurduğunuz hipotezler tasarladığınız deneyleri

destekledi mi?” sorusu soruldu. Öğrencilerin kanıtlamak ve desteklemek kelimelerini

aynı anlamda ya da kararsızca kullandıkları görüldü. Bu nedenle öğrencilere

“Hipotezler kanıtlanır mı yoksa desteklenir mi?” sorusu yöneltildi. Cevaplardan

bazıları Ģöyledir:

“İçini göremiyoruz. Bu nedenle kanıtladık diyemeyiz.” (K1)

“Deney yaptık ve bunun sonucunda bence kanıtlamış olduk.” (K2)

K2 dıĢındaki diğer öğrenciler hipotezlerin desteklendiğini, kanıtlanmadığını

söyledi. K2‟nin kararsızlığı üzerine diğer öğrencilere de “Kutunun içerisinde nasıl bir mekanizma olduğunu biliyor muyuz?” sorusu soruldu ve asla içini göremeyecekleri

tekrar hatırlatıldı. Hipotezlerin test edildiğinde verilerle desteklendiği ancak kanıtlanamayacağını çünkü hiçbir zaman gerçekte kutunun içerisinde ne olduğunun görülemeyeceği belirtildi. Kutunun atomu kendilerinin de atom modelleri üstüne çalıĢan bir bilim insanı olduklarını düĢünmelerini ve hiçbir zaman detaylarını tam olarak

bilemeyecekleri ancak yapacakları deneyler sonucunda elde edilen verilerle atom hakkında bilgi sahibi olabilecekleri açıklandı. Rudherford‟un altın plakalarla yaptığı deney kısaca anlatıldı ve deneyin sonucunda aldığı verilere göre nasıl bir model kurduğu açıklandı. Bu nedenle de bilimsel bilginin asla kesin olmadığı ve değiĢebilir bir doğaya sahip olduğu vurgulandı.

Öğrencilerden formun dördüncü sorusunu yanıtlamaları istendi. Dördüncü soruya göre halkanın nasıl fırladığını açıklayan bir model oluĢturarak, bu modeli form kâğıtlarına öncelikle çizecek ve daha sonra gerekli malzemeleri temin ederek test edeceklerdir. Öğrencilere önceki etkinliklerde öğrendikleri ancak tekrar vurgulanması gerekli olan “Bilimsel modellerin ne gibi özellikleri olduğunu açıklayınız” sorusu tekrar soruldu. Öğrenciler bilimsel modellerin özelliklerini çok iyi öğrendiklerini belirtip, hepsi birden bu özellikleri sıralamaya baĢlamıĢtır. Bir öğrencinin yanıtı ise aĢağıdaki gibidir:

“Gözlemlediğimiz ancak ayrıntılarını bilmediğimiz bir olayı öğrenmemiz için oluşturulan ancak o olayın birebir kopyası olmayan temsillerdir.” (K3)

Hipotezlerine uygun olarak oluĢturacakları mekanizmanın nasıl çalıĢtığını açıklamaları ve bunu çizimleriyle desteklemeleri istenmiĢti. Öğrenciler bir yandan çizimlerini yaparken bir yandan da çok zorlandıklarını dile getirmiĢlerdir. Cevaplardan abzıları Ģöyledir:

“Aslında aklıma gelen çok şey var. Ancak bunları mantıklı olarak bir araya getiremiyorum.” (K5)

“Ben tamamen saçmaladım zaten. Niye tırmanıp fırlasın?” (K1)

“Hocam sizce en mantıklısının hangisi olduğunu artık söyler misiniz?” (K4) Öğrencilere verilerle uyuĢan tüm hipotezlerin mantıklı olduğu sürece, halkanın fırlaması olayını açıkladığını ve bu hipotezlerin kabul edilebileceği söylendi. Çizimlerini tamamladıktan sonra çizdikleri düzeneklerde hangi malzemelere ihtiyaç olduğunu tespit etmeleri istendi. Bu malzemeleri laboratuvardan temin ettikten sonra deneylerini sırayla hazırlayarak mekanizmanın halkanın fırlaması olayını nasıl açıkladığına bakıldı.

K2‟nin isteği üzerine ilk olarak çizdiği modelin düzeneği hazırlandı. K2 bobinin

üzerine alüminyum halkayı yerleĢtirmiĢ ve bobini de 220 V‟a bağlamıĢtır. Kablolar takıldığında halka fırlamıĢ ve K2 hipotezinin geçerli olduğunu sevinçle belirtmiĢtir.

K1 ve K3 ise bunun üzerine hemen kendi deney düzeneklerinin yapılmasını istedi.

Bu nedenle K2‟nin düzeneğine ek olarak bobin içerisine bir demir çubuk yerleĢtirildi ve

alüminyum halka da bu çubuğa geçirildi. K3, K1‟den etkilenerek hipotezini değiĢtirdi.

Kabloların prize takılmasıyla halkanın ve bobinin fırlaması öğrencileri ilk olarak korkutmuĢ, daha sonra ise sevinçle hipotezlerinin desteklendiğini söylemiĢlerdir. Gözlemlerinde elde ettikleri verilerle tam bir uyum isteyen öğrenciler, kutudan gelen titreĢim sesinin de gelip gelmediğini merak ettiklerini söylemiĢlerdir. Ġlk denemede heyecandan bunu fark etmediklerini söylemiĢlerdir. Bu nedenle birkaç kez daha deneme yapmıĢlardır. K4 ve K5 ise çizdikleri deney düzeneğini yapmayacaklarını çünkü mantıklı

olmadığını belirtmiĢlerdir.

Öğrencilerden yanıtlanması istenen formun tüm sorularının yanıtlanması ve bu düzeneklerin de test edilmesi üzerine, etkinlikte neler yapıldığının ve neler üzerinde durulduğunun kısa bir özet yapıldı. Öğrenciler etkinliğin bittiğini anlaması üzerine karĢı çıkarak kutunun içerisindekinin kendilerine gösterilmesini istediler. Öğrencilere bilimsel modellerin özellikleri tekrar hatırlatılarak, bilim insanlarının da kurdukları modellerin gerçekte o olayın birebir kopyası olmadığı ve bu nedenle gerçekte ne olup bittiğini bilmedikleri açıklandı. Bu nedenle de zamanla geliĢen teknolojiyle elde edilen verilerin değiĢmesi ya da tekrar yorumlanmasıyla bilimsel modellerin değiĢtiği belirtilmiĢtir. Öğrenciler o halde kitaplarındaki tüm bilgilerin bir gün yanlıĢ olabileceğini söylemeleri üzerine bilimsel bilginin değiĢebilir doğası üzerinde tekrar tartıĢıldı. Öğrencilerin bilimsel bilgiyi oluĢturmak için bir bilim insanı gibi çalıĢtıkları tekrar vurgulanarak etkinlik sonlandırıldı.