Maddenin Hal Değişimini İncelemek İçin Arduino Deneyi

Yıl 2022, Cilt: 10 Sayı: 1, 208 - 226, 29.06.2022

Abdulsamet Karaşahin Uğur Sarı

https://doi.org/10.56423/fbod.1108976

Öz

Hal değişimi konusu öğrencilerin kavramsal olarak anlamakta zorlandığı ve öğrenmede güçlükler yaşadığı konulardan birisidir. Bu çalışmada ortaokul sekizinci sınıf hal değişimi konusu kazanımlarına yönelik olarak, okullarda ve evde kolaylıkla yapılabilecek basitlikte ve ekonomik bir Arduino deneyi tasarlanmıştır. Ayrıca deney simülasyon ile desteklenerek atomik boyutta somutlaştırma ve gerçek deney ile sanal deneyi birlikte kullanma imkânı sunulmuştur. Deneyde saf su ve etil alkolün ısıtılması sürecinde hal değişim olayı gözlemlenirken sıcaklık sensörü yardımıyla sıcaklık-zaman verileri toplanmıştır. Bu verilerden, maddeler için sıcaklık-zaman grafikleri oluşturulmuş ve hal değişimi olayı hem gözlemler hem de grafikler üzerinden incelenmiştir. Deneyde elde edilen sıcaklık-zaman grafiklerinin beklenen karakteristikte olduğu belirlenmiştir. Deney için kullanılan donanım ve yazılım hal değişimi olayını incelemek için yeterlidir ve bu nedenle bir laboratuvar ve öğretme-öğrenme bağlamına uyarlanabilir. Sunulan deneyin fen bilimleri dersinde Arduino araçlarının kullanımına yönelik öğretmenlere rehber olabileceği, öğrencilerin ise deney ile hal değişimine yönelik somut deneyimler yaşayabileceği, veriler toplayıp kendi grafik çizimlerini gerçekleştirebilecekleri değerlendirilmektedir.

Anahtar Kelimeler

Arduino mikroişlemcisi, hal değişimi olayı, sıcaklık sensörü, fen öğretimi, simülasyon

Kaynakça

• Andersson, B. (1990). Pupils’ conceptions of matter and its transformations (age 12-16). Studies in Science Education, 18(1), 53–85.
• Arduino, İnternet Sitesi. http://arduino.cc/en/Guide/HomePage. Erişim Tarihi: 05.02.2022.
• Aydoğan, S., Güneş, B., & Gülçiçek, Ç. (2003). Isı ve sıcaklık konusunda kavram yanılgıları. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 23(2), 111-124.
• Beichner, S. (2002). Fen ve mühendislik için fizik 1. Kemal Çolakoğlu(Çev.) Ankara: Palme Yayıncılık.
• Bogusevschi, D., Muntean, C.-H., Gorgi, N., & Muntean, G.-M. (2018). Earth Course: Prımary School Largescale Pılot On Stem Educatıon. EDULearn. Palma de Mallorca, Spain.
• Brockman, R. M., Taylor, J. M., Segars, L. W., Selke, V., & Taylor, T. A. (2020). Student perceptions of online and in-person microbiology laboratory experiences in undergraduate medical education. Medical education online, 25(1), 1710324.
• Coramik, M., & Ürek, H. (2021). Calculation of kinetic friction coefficient with Phyphox, Tracker and Algodoo. Physics Education, 56(6), 065019.
• Coştu, B., Ayas, A. & Ünal, S. (2007). Kavram Yanılgıları Ve Olası Nedenleri: Kaynama Kavramı. Kastamonu Eğitim Dergisi, 15(1), 123-136.
• Darrah, M., Humbert, R., Finstein, J., Simon, M., & Hopkins, J. (2014). Are virtual labs as effective as hands-on labs for undergraduate physics? A comparative study at two major universities. Journal of science education and technology, 23(6), 803-814.
• De Jong, T., & Van Joolingen, W. R. (1998). Scientific discovery learning with computer simulations of conceptual domains. Review of educational research, 68(2), 179-201.
• Demirci, N. , Uyanık, F. & Uyanık, F. (2009). Onuncu Sınıf Öğrencilerinin Grafik Anlama ve Yorumlamaları İle Kinematik Başarıları Arasındaki İlişki. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 3(2), 22-51.
• DS18B20 Waterproof Temperature Sensor Datasheet Website (show (terraelectronica.ru) Duman, M. Ş. & Avcı, G. (2016). Sekizinci Sınıf Öğrencilerinin Maddenin Halleri Ve Isı Ünitesine Yönelik Kavram Yanılgıları. Uşak Üniversitesi Eğitim Araştırmaları Dergisi, 2(3), 129-165.
• eduMedia, Anasayfa. https://www.edumedia-sciences.com
• eduMedia, Suyun 3 hali. https://www.edumedia-sciences.com/tr/media/133-suyun-3-hali
• Erickson, G., & Tiberghien, A. (1985). Heat and temperature. Children’s ideas in science, 52-84.
• Fuchs, H. U. (1987). Entropy in the teaching of introductory thermodynamics. American Journal of Physics, 55(3), 215-219.
• Gönen, S., & Akgün, A. (2005). Isı ve sıcaklık kavramları arasındaki ilişki ile ilgili olarak geliştirilen çalışma yaprağının uygulanabilirliğinin incelenmesi. Elektronik Sosyal Bilimler Dergisi (elektronik), 3(11), 92-106.
• Gya, R., & Bjune, A. E. (2021). Taking Practical Learning İn STEM Education Home: Examples From Do‐İt‐Yourself Experiments İn Plant Biology. Ecology And Evolution, 11(8), 3481-3487.
• Hines, S. L., Vedral, A. J., Jefferson, A. E., Drymon, J. M., Woodrey, M. S., Mabey, S. E., & Sparks, E. L. (2020). Engaging online students by activating ecological knowledge. Ecology and Evolution, 10(22), 12472-12481.
• Husnaini, S. J., & Chen, S. (2019). Effects of guided inquiry virtual and physical laboratories on conceptual understanding, inquiry performance, scientific inquiry self-efficacy, and enjoyment. Physical Review Physics Education Research, 15(1), 010119.
• Kite, V., Park, S., McCance, K., & Seung, E. (2021). Secondary science teachers’ understandings of the epistemic nature of science practices. Journal of Science Teacher Education, 32(3), 243-264.
• Koç. A. ve Böyük, U. (2012). Basit malzemelerle yapılan deneylerin fene yönelik tutuma etkisi. Türk Fen Eğitimi Dergisi, 9(4), 102-118. Kranda, S., & Akpınar, M. (2019). Grafik okuma ve çizmede yaşanılan zorluklara ilişkin öğrenci görüşleri. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 35(2), 415-427.
• Milli Eğitim Bakanlığı (MEB, 2018). Fen Bilimleri Dersi Öğretim Programı ve Kılavuzu (İlkokul ve Ortaokul 3, 4, 5, 6, 7 ve 8. sınıflar). Ankara: MEB Yayınları.
• Nichols, D. (2017). Arduino-based data acquisition into Excel, LabVIEW, and MATLAB. The Physics Teacher, 55(4), 226-227.
• Phanphech, P., Tanitteerapan, T., & Murphy, E. (2019). Explaining and enacting for conceptual understanding in secondary school physics. Issues in Educational Research, 29(1), 180-204.
• Russell, D. W., Lucas, K. B., & McRobbie, C. J. (2004). Role of the microcomputer‐based laboratory display in supporting the construction of new understandings in thermal physics. Journal of Research in Science Teaching: The Official Journal of the National Association for Research in Science Teaching, 41(2), 165-185.
• Rutten, N., Van Joolingen, W. R., & Van Der Veen, J. T. (2012). The learning effects of computer simulations in science education. Computers & education, 58(1), 136-153.
• Sarı, U. & Kırındı, T. (2019). Using Arduino in Physics Teaching: Arduino-based Physics Experiment to Study Temperature Dependence of Electrical Resistance . Journal of Computer and Education Research, 7(14) , 698-710.
• Sari, U., Pektaş, H. M., Çelik, H., & Kirindi, T. (2019). The Effects of Virtual and Computer Based Real Laboratory Applications on the Attitude, Motivation and Graphic Interpretation Skills of University Students. International Journal of Innovation in Science and Mathematics Education, 27(1), 1-17.
• Sari, U. (2019). Using the Arduino for the experimental determination of a friction coefficient by movement on an inclined plane. Physics Education, 54(3), 035010.
• Sarı, U., Duygu, E., Şen, Ö. F., & Kırındı, T. (2020). The Effect of STEM education on scientific process skills and STEM awareness in simulation based inquiry learning environment. Journal of Turkish Science Education, 17(3), 387-405.
• Sarı, U. (2021). Dijital/Sanal okul dışı öğrenme ortamlarında STEM eğitimi. Büşra Bakioğlu, Mustafa Çevik (Ed.). Okul dışı ortamlarda STEM eğitimi içinde (s. 17-50). Ankara: Nobel Akademi Yayınları.
• Tairab, H. H., & Khalaf Al-Naqbi, A. K. (2004). How do secondary school science students interpret and construct scientific graphs?. Journal of Biological Education, 38(3), 127-132.
• Taşar, M. F., Kandil İngeç, Ş., Ünlü Güneş, P. (2002, Eylül). Grafik çizme ve anlama becerisinin saptanması. V. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi, ODTÜ, Ankara.
• Tekerek, B., & Cebesoy, Ü. B. (2017). 8. sınıf öğrencilerinin ısı-sıcaklık ünitesindeki çizgi grafiği ile ilgili zorlukları üzerine disiplinlerarası bir çalışma. Necatibey Eğitim Fakültesi Elektronik Fen ve Matematik Eğitimi Dergisi, 11(2), 307-332.
• Tortosa, M. (2012) The Use Of Microcomputer Based Laboratories İn Chemistry Secondary Education: Present State Of The Art And İdeas For Research-Based Practice. Chemistry Education Research And Practice, 13(3), 161-171.
• Ural, E. & Başaran Uğur, A. R. (2021). Fen Bilgisi Öğretmen Adaylarının Isı-Sıcaklık ve Maddenin Halleri Konularına İlişkin Kavram Yanılgıları Arasındaki İlişkinin İncelenmesi .OPUS International Journal of Society Researches, 18(40), 2221-2257. DOI: 10.26466/opus.868034
• Yager, R. E., & Mccormack, A. J. (1989). Assessing Teaching/Learning Successes İn Multiple Domains Of Science And Science Education. Science Education, 73(1), 45-58.
• Yayla, G., & Özsevgeç, T. (2015). Ortaokul öğrencilerinin grafik becerilerinin incelenmesi: Çizgi grafikleri oluşturma ve yorumlama. Kastamonu Üniversitesi, Kastamonu Eğitim Dergisi, 23(3), 1381-1400.
• Yılmazlar, M. (2019). Sıcaklık ve Isı. Karamustafaoğlu, O. & Yılmazer, M. (Der.), Fizik 3 içinde (1-23). Ankara: Nobel Yayıncılık
• Yükseköğretim Kurulu Başkanlığı (YÖK, 2018). Fen Bilgisi Öğretmenliği Lisans Programı. Ankara: YÖK Yayınları.