Fizikte Bazı Denklemlerin Öğretimi İçin Kart Oyunu

ÖZET

Bu çalışmanın amacı, bir kart oyunu sayesinde fizikte bazı temel denklemlerin öğretimini zevkli ve daha kolay hâle getirmektir. Bu oyun 11 – 17 yaş grubu öğrencileri için geliştirilmiştir.

GİRİŞ

11 – 17 yaş grubu öğrencileri fizik müfredat programlarında bulunan bazı temel denklemleri zor öğrenmekte ve birbirine karıştırmaktadır. Bu yüzden de fizik dersi genellikle bu öğrenciler için zor, sevimsiz ve çekilmez bir ders olarak nitelendirilmektedir.

Mekanik ve elektrik konularında yer alan temel denklemleri doğru yazmanın, kullanmanın ve kontrol etmenin bir yolu bu denklemlerde yer alan niceliklerin birimlerini doğru bilerek boyut analizi yapmaktır. Bu da genellikle söz konusu yaş grubu öğrenciler için zor ve sıkıcı bir işlem olarak kabul edilmektedir.

Biz eğitimci ve öğretmenlerin görevi, bu şekilde zor öğrenilen ve sıkıcı kabul edilen konuları, zevkli ve hatta eğlenceli metotlarla öğretmektir. Bu metotların başında da deney, bulmaca ve oyun metotları gelmektedir.

Bu çalışmada geliştirilen kart oyunu sayesinde elektrik ve mekanik konularında yer alan bazı temel denklemlerin öğretimi bir oyuna dönüştürülerek daha zevkli ve bu sayede de daha kolay hale getirilmiştir.

Bu öğretim metodu iki şekilde gerçekleştirilebilir.

1) Bilgisayar oyunu ile: Her hangi bir bilgisayar programı kullanılarak, kartlar hareket ettirilebilecek (istenilen yerlere taşınabilecek) şekilde hazırlanır ve bu sayede oyun bireysel olarak bilgisayarda oynanabilir.

2) Kartondan yapılan kartlarla: Bilgisayar kullanımının mümkün olmadığı durumlarda, grup halinde ve sınıf veya laboratuar ortamında oynanabilir.

Bu oyunun iki temel öğesi vardır. Bir temel tablo ve bir deste kart.

TEMEL TABLO

Temel tablo Şekil 1’de gösterilmiştir ve üzerine kartların yerleştirilebileceği boş bir denklemden ibarettir. Nicelikler eşitliğin her iki tarafına pay ve payda olarak yerleştirilebilir.çift yönlü çapraz oklar, bize kartların kaydırılması için izin verilen yönleri gösterir. Yani bir tarafın paydası diğer tarafın payına geçebilir veya bunun tersi mümkün olabilir.

Şekil 1: Kart oyunu için temel tablo

KARTLAR

Elektrik temel denklemleri için birim kart takımı Şekil 2’de gösterilmiştir. Şekilde de görüldüğü gibi çok kullanıldıklarından ve önemli olduklarından dolayı takımda iki akım ve iki voltaj kartı bulunmaktadır. 

Şekil 2: Elektrik birim kart takımı

Kartların en üstünde niceliğin ismi (meselâ; Akım, Direnç gibi) yazılır. Bunun altında bu niceliğin biriminin sembolü ve ismi yer alır. En altında ise renklendirilmiş semboller (jetonlar) bulunur. Burada Amper için kırmızı eşkenar dörtgen, saniye için yeşil artı işareti ve Ohm için ise mavi altıgen sembolleri kullanılmıştır. Böylece voltaj kartımızda kırmızı eşkenar dörtgen ve mavi altıgen, yük kartında da kırmızı eşkenar dörtgen ve yeşil artı işareti olmak zorundadır. Burada potansiyel farkı için kısaca voltaj kelimesini kullandığımızı da belirtelim.

OYUNUN OYNANMASI

Oyun, “her bir eşitliğin iki tarafındaki sembol sayısı aynıysa (özdeşse) eşitlik dengededir (doğrudur)” prensibine dayanır. Kartlar bu prensibe göre Şekil 1’de verilen tabloya, eşitliğin her iki tarafındaki semboller (jetonlar) özdeş olacak şekilde yerleştirilir. Yerleştirme işlemi yapılırken paydaki jetonlar + , paydadaki jetonlar ise – olarak değerlendirilir. Daha sonra kartlar okların izin verdiği yönlerde hareket ettirilerek çeşitli niceliklerin birbiri cinsinden bağıntıları elde edilebilir. Böylece istenilen veya merak edilen bir niceliğin, ilgili diğer nicelikler cinsinden değeri öğrenilmiş olur. Mesela; V = I x R eşitliğini tabloya yerleştirerek, eşitliğin her iki tarafındaki sembollerin özdeşliğinden, eşitliğin doğru olup olmadığı görülebilir. Ayrıca kartların her biri çeşitli yerlere taşınarak, bu üç nicelik arasında alternatif eşitlikler kurulabilir. Bunu, aşağıdaki örnek üzerinde izah etmek daha açıklayıcı olur.

BİR ÖRNEK

Güç eşitliğinin akım ve voltaj nicelikleriyle gösteriminin ilkeleri Şekil 3’de gösterilmiştir. Denklemin ilk şekli Şekil 3a’da görülmektedir.

Burada denklemin her iki tarafında da bir mavi altıgen ve iki kırmızı elmas olduğundan denklem dengededir.

Şekil 3-b’de ise bir öğrencinin bu denklemi çözme girişiminde yaptığı yanlış gösterilmiştir. Bu yanlışlık açıkça görülebilir. Çünkü sağda sadece bir tane kırmızı eşkenar dörtgen varken denklemin sol tarafında 3 tane kırmızı eşkenar dörtgen vardır.

Paydanın kullanımı ise şekil 3-c’de gösterilmiştir. Burada akım kartı iki başlı oktan aşağı kayar ve gücün altında son bulur.

Semboller hattın altında negatif olarak sayılırsa denklemin şu andaki şekli ile eşitlendiğini görürüz. Sol tarafta hattın üstünde 2 altında 1 kırmızı eşkenar dörtgen var. Böylece toplam 2-1=1 kırmızı eşkenar dörtgen olur. Bu şekilde eşitliğin sağ tarafı ile sol tarafı tamamen uyuşur. Şimdiye kadar mavi altıgenlerden bahsedilmedi. Yukarıdaki tablonun sağ ve sol tarafında birer tane var. Böylece denklem eşitlenir ve doğrudur.

MEKANİK BİRİMLERİ

Aynı prensip SI birimlerine ve Şekil 4’de gösterilen değişik birim kartlarına uygulanabilir.

Şekil 4: Seçilmiş mekanik birimleri için kart takımı

Burada kilogram için sarı daire,metre bölü saniye kare için (m/s²) mor dikdörtgen ve saniye için yeşil artı kullanılmıştır. Gerçekte metrenin sembolü her ne kadar uygunsuz gözükse de (bir mor, iki yeşil sembol), uzaklık, zaman, hız, ivme, kuvvet ve enerji kartlarıyla kullanıldığı zaman bunun neden böyle seçildiği daha iyi anlaşılır.

Frekans biriminin kartı Şekil 5’te görülmektedir:

Şekil 5: Dalga eşitliğinde kullanılacak kartlar

Şekilden de görüldüğü gibi frekansın birimi olan Hertz için turkuvaz renkli dalgalı kutu sembol olarak seçilmiştir. Ayrıca 1 sayısını gösteren kartın sembolü olarak da saniye (yeşil artı) ve Hertz (dalgalı kutu) seçilmiştir. Bu kart f = 1/T ve 1 x v = f x l eşitliklerinin kullanılmasına izin vermektedir.

SONUÇ

Geliştirilen ve bilgisayar oyunu haline dönüştürülen bu kart oyunu sayesinde, öğrenciler fizikte karmaşık ve zor görünen bazı temel nicelikler, bunların birbiri cinsinden bağıntıları ve birimlerinin üstesinden, zorlanmadan ve oyun oynayarak gelirler. Bunlardan başka fizik konularının öğreniminde çok faydalı olan ve çok sık başvurulan boyut analizi prensibi ile de tanışmış olurlar.

Ancak bu kart oyununun fiziğin tamamını açıklayamayacağını, bunun sadece gözden geçirme, mukayese etme yardımcı materyali olarak kullanılabileceğini belirtelim. Bu oyun boş dersleri doldurmak veya günün yorgunluğunu atmak için son ders aktivitesi olarak da kullanılabilir.

Ayrıca öğrenciler, buna benzer ve daha değişik olarak birçok yeni oyunlar da geliştirebilirler. Böylece hem boş vakitlerini değerlendirebilir, hem fizik öğretimine katkıda bulunabilir, hem de fizik öğretimini daha zevkli hale getirebilirler. Bunun için öğretmenin yardımının yavaşça kaldırılması ve böylece öğrencilerin pratik kazanması ve kendilerine gerekli fırsatların ve imkanların sağlanması lazım gelir.

NOT: Arzu eden öğretmen ve öğrenciler, söz konusu bilgisayar oyununun kopyasını çalışmanın birinci yazarından temin edebilirler.

* Prof.Dr., Gazi Ün. Gazi Eğt. Fak. Ort. Fen ve Mat. Al. Eğt. Böl. Fizik Eğt. Anabilim Dalı Öğretim Üyesi. E–Mail : selma@gef.gazi.edu.tr

** Gazi Ün.Gazi Eğt. Fak. Ort. Fen ve Mat.Al. Eğt. Böl. Fizik Eğt. Anabilim Dalı 4. Sınıf Öğrencisi.