Page 79 - UFEK2017 Özetler Kitabı

3. ULUSAL FİZİK EĞİTİMİ KONGRESİ BİLDİRİ ÖZETLERİ KİTABI

B70 FİZİK EĞİTİMİNDE MATEMATİKSEL MODELLEME: FİZİK SARKAÇ

2
Atakan ÇOBAN , Mustafa EROL
1

1 Dokuz Eylül Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Buca, İzmir
2 Dokuz Eylül Üniversitesi, Buca Eğitim Fakültesi, Fizik Eğitimi Anabilim Dalı, Buca, İzmir

Günümüzde öğretilen tüm fizik konuları karmaşık, öğrenmesi ve akılda tutması güç denklemler içermektedir.
Öğrencilere bu denklemler sunulurken klasik anlatım yapmak yerine öğrencilerin bu denklemleri bir bilim adamının
izlediği yollara benzer yollar izleyerek çıkarmaları onlar için çok daha öğretici ve motive edicidir. Bu çalışma fizik sarkaç
periyot denkleminin modelleme yoluyla türetilmesini amaçlamaktadır. Çoğu modelleme çalışmalarında modelleme
aşamaları farklılık göstermektedir ve bazıları oldukça karmaşık olduğu için öğretmenler modelleme ile ders anlatmaktan
çoğu zaman kaçınmaktadırlar. Bu çalışma özelde fizik sarkaç veya başka bir fizik konusunun modelleme yoluyla
öğretiminin mümkün olabileceğini ve konuların öğretilmesinde modellemenin etkili olabileceğini göstermesi ve
öğretmenleri modelleme yöntemi kullanmaya teşvik etmesi açısından önemlidir.
Bu çalışmada fizik sarkaç konusunun öğretiminde kullanmak üzere öğrenci ve öğretmen modelleme
materyalleri geliştirilmiştir. Öğrenci materyali cevapsız ve sonuçsuz, boş olarak öğrencilerin üzerinde çalışabileceği
şekilde, öğretmen materyali ise öğretmene rehberlik edecek şekilde cevaplanmış ve sonuca ulaşılmış şekilde
hazırlanmıştır. Çalışmada modelleme 5 aşamaya ayrılmıştır. Bunlar 1) Giriş ve Semboller, 2) Temsillerin Koordinasyonu,
3) Uygulama, 4) Soyutlama ve Genelleştirme ve 5) Doğrulama aşamalarıdır.
İlk aşama olan ‘Giriş ve Semboller’ aşamasında öğrencilere modelin adı sunulmuştur, konu ile ilgili daha
önceden bildikleri kavramlar kısaca tekrar edilerek hatırlatılmıştır ve bir basit sarkaç simülasyonu öğrencilere sunularak
bu sarkacın salınım periyotunun bağlı olduğu değişkenleri düşünmeleri istenmiştir. Daha sonra öğrencilere fizik sarkaç
tanımı yapılmıştır ve bunun ardından bu tanıma dayanarak ve basit sarkaç ile ilişkilendirerek öğrencilerden fizik sarkacın
salınım periyodunun nelere bağlı olabileceğini düşünmeleri ve bunları not almaları istenmiştir.
İkinci aşama olan ‘Temsillerin Koordinasyonu’ aşamasında öğrencilerden, not aldıkları tahmini değişkenlerin
periyodu nasıl bir orantı ile etkileyeceğini düşünerek bunları aralarında tartışmaları ve ulaştıkları sonuçları kaydetmeleri
istenmiştir.
Bir sonraki ‘Uygulama’ aşamasında öğrencilerin fizik sarkaç yapmak için hangi malzemelerin kullanılabileceğini
tartışmaları istenmiş, ardından öğrencilere içerisinde fizik sarkaç kurmalarına yetecek ve bunların yanında gereksiz
malzemelerin de bulunduğu bir çanta verilmiştir. Öğrencilerin bu malzemelerden işlerine yarayacak malzemeleri fizik
sarkaç tanımından yola çıkarak belirlemeleri ve fizik sarkaç düzeneğini kurmaları beklenmiştir. Daha sonra, önceden
tartışma ile belirledikleri periyodu etkileyebilecek değişkenleri bu kez düzenek üzerinde test etmeleri istenmiştir. Her
değişkenin farklı değerleri için 5 kez periyot ölçümü yapmaları ve aralarındaki oranın tam olarak nasıl olduğuna
bakmadan yalnızca periyotu etkileyip etkilemediğini gözlemlemeleri istenmiştir. Ardından öğrencilerden sonuçları
inceleyip analiz ederek test ettikleri değişkenler arasında periyotu etkileyen ve etkilemeyen değişkenleri belirlemeleri,
periyodu etkilemeyen değişkenleri elemeleri ve periyodu etkileyen değişkenleri kaydetmeleri beklenmektedir.
Dördüncü aşama olan ‘Soyutlama ve Genelleştirme’ aşamasında, öğrencilerin önceki aşamada düzenek
üzerinde çalışılarak belirledikleri periyodu etkileyen değişkenlerin periyotla arasında tam olarak nasıl bir oran olduğunu
grafikler çizerek bu grafikler üzerinden belirlemeleri amaçlanmaktadır. Bu amaç doğrultusunda önceki aşamada yapılan
ölçümler göz önüne alınarak değişken ile periyot arasındaki ilişki incelenmiştir. Değişkenler ile periyot arasındaki ilişki
belirlendikten sonra geriye kalan sabit sayı değişken-periyot grafiği çizilerek grafiğin eğiminden hesaplanmıştır. Bu sabit
sayı bilinen sabitler cinsinden belirlenip yazılarak fizik sarkaç periyot denklemi son haline getirilmiştir.
Beşinci ve son aşama olan ‘Doğrulama’ aşamasında öğrencilere bir problem sunularak öğrencilerden bu
problemi teorik olarak ölçmeleri ve bunun yanında düzenek üzerinde anlatarak göstermeleri istenmiştir. Bu yöntemle
işlenen fizik dersleri öğrencilere daha kaliteli ve akılda kalıcı bilgiler kazandırmaktadır. Bu yöntemin başka bir olumlu
yanı da öğrencilerin bu karmaşık formüllerin nasıl ortaya çıktıklarını görmesi ve bir bilim adamı gibi düşünmeyi
öğrenmeleridir.

Anahtar Kavramlar: Fizik Eğitimi, Fizik Sarkaç, Matematiksel Modelleme

67