Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Fizik Eğitiminde Simülasyon Uygulamaları

No description
by

Blgn Tmc

on 11 October 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Fizik Eğitiminde Simülasyon Uygulamaları

Fizik Eğitiminde
Simülasyon Uygulamaları

Çünkü fiziğin öğretilmesi noktasında gerekli öğretim yöntemleri ve teknoloji; imkansızlık ya da bilgi eksikliğinden dolayı gerektiği
gibi ve yeterince kullanılamamaktadır.
Bu yüzden ön yargı ile yaklaşılan bu dersin anlaşılmasının ve anlatılmasının zor olduğu düşünülmektedir.
Bu durum fizik dersini zorlaştırmakta ve öğrencilerin kavramlardan çok, sayısal işlemlerle uğraşmasına sebep olmaktadır.
Bu nedenle de öğrenciler bu kavramları ve fizikte geçen olayları kendilerince zihinlerinde oluşturmaya çalışmaktadır.
Bu da öğrencilerde büyük kavram yanılgılarına
neden olmaktadır.
Aslında fizik dersi görsel olaylarla oldukça ilişkilidir.
Fizik öğretiminde deneysel yöntemlerle
ders anlatımının ne denli önemli olduğu yapılan araştırmalarla ortaya
konulmuştur.
Ancak yapılan araştırmalar deneysel yöntemlerle yapılan
uygulamalarda bazı sıkıntıların olduğunu göstermektedir.
Bunların sebeplerini
kısaca sıralayacak olursak;
okullarda yeterli deney malzemesinin olmayışı
deneysel yöntemlerle ders işlemenin uzun zaman alması
öğrencilerin veri
toplarken fazla zaman kaybetmesi
öğretmenler açısından deneysel çalışmaların
zaman alıcı olması
Ancak yapılan araştırmalar
gösteriyor ki
bunun sebebi ne öğrenciler ne de öğretmenlerdir.

Fiziksel kanunlara uygun olarak, anlatılmak istenen olayların veya
deneylerin, bilgisayar ortamında çesitli programlar yardımıyla simülasyonlarını
oluşturmak mümkündür. Bu durum hayal gücümüzle sınırlıdır.
Oluşturulacak bu simülasyonlardan eğitimde yararlanmak konuların görselliğini artırarak öğrenilenlerin kalıcılığını artırmaya yardımcı olmaktadır.
Ögrencilerin, anlatılmak istenen olayı deneyle dahi göremeyecekleri durumlar vardır.
Günümüzde öğrencilerin çok zor koşullar altında pahalı ve zaman kaybına neden
olacak deneyleri ve işlemleri yapmalarını kolaylaştıracak çok sayıda bilgi ve iletişim
teknolojileri uygulamaları içinde bilgisayar simülasyonlarının fizik öğretim ve
öğreniminde özel bir önemi vardır.
Simülasyonlar öğretmenlerin eğitimsel potansiyellerini ve öğrencilerin aktif
olarak öğrenmelerini hızlandırır ve zenginleştirir.
Bilgisayar simülasyonları kavramların
ve işlemlerin modellenmesi için değişik seçenekler sunarlar.
Simülasyonlar öğrencilerin başlangıçtaki bilgileri ile yeni fizik kavramlarının öğrenilmesi için köprü görevi görürler.
Asubel öğrencilerin daha önceki deneyimlerinden ve ön bilgilerinden
yararlanarak yeni karşılaştıkları durumlara anlam verebileceklerini savunmaktadır.
Asubel’e göre öğrenciler ancak işitme, koku, görme ve dokunma gibi duyu organları
yardımıyla aktif bir şekilde algıladıkları bilgiyi yapılandırır veya bütünleştirirler.
Bilginin bireyler tarafından eşyalar ve objeler üzerine yapılan aksiyonlar sonucunda
içeriden yapılandırılmadığını, dışarıdan hazır verilemeyeceğini Piaget’de ifade etmektedir.
Simülasyonlar, öğrencilerin yanlış kavramları yeniden formülize edebilmelerine
yardımcı olur. Bununla birlikte bilgisayar simülasyonları öğrencilere aşağıdaki
seçenekleri sunan açık öğrenim ortamlarıdır.
Fiziksel kavramlar, değişkenler ve olay (olgu) arasındaki ilişkileri anlamalarına
ve geliştirmelerine yardımcı olur.
Belli başlı kavram, ilişki ve metotların anlaşılmasına yardımcı olan çeşitli tasvirler (resimler, animasyonlar, grafikler, vektörler, sayısal bilgi gösterileri) kullanmalarına olanak sağlar.
Fiziksel dünya hakkında tasvirlerini ve zihinsel maddeleri ifade etmelerine
yardımcı olur.
Çok karmaşık, teknik olarak zor ve tehlikeli, para ve zaman kaybına neden olan ya da çok hızlı gerçekleşen, sınıf veya laboratuar ortamında test edilmesi mümkün olmayan olayları araştırmaya olanak sağlar.
Simülasyon programlarındaki çeşitli müdahale olanakları, öğrencilere
öğrenmenin değişik yöntemlerinden biri olan “keşfederek öğrenme” olanağını sağlar.
Öğrenciye anına dönüt vererek pekiştirme yaparak öğrencinin öğrenmelerini
kontrol etmelerini sağlar.
İşte bu nedenlerden dolayı fizik eğitiminde simülasyonlar önemli yer tutar.
Kısaca simülasyonların faydasını şu şekilde özetleyebiliriz. Anlaşılması zor ve karmaşık ünite ve konuları öğrenilmesinde, simülasyon programları konuyu daha basite indirger ve anlaşılır hale getirir.
Tüm bu işlevsel
etkinlikler ve sürenin sonunda, yani mevcut durumların farklı insanlar için, gerçeğe yakınmışçasına kazanılmasının öğrenilmesi sonucunda, bireyler kendi bilimsel
yapılarında kavramların haritalarını ve modellerini oluştururlar.
Fizik dersi öğrenciler tarafından sayısal bir ders olarak düşünülmektedir. Çünkü dersin içeriğinde matematiksel işlemler oldukça fazla yer tutmaktadır.
Birçok simülasyonun amacı, sıralı olay ve bilgileri anlatabilmektir. Öğrenciye bir sonraki basamağa atlatabilmek için öğrencinin vereceği cevaplara göre, bilgisayar ya bilgi sunacak ya da geri iletimde bulunacaktır. Her bir basamak yeni bir bilgi sunacaktır. Bir şekilde hedeflenen amaca ulaşılacaktır.
Benzetim uygulamalarını gerçeğin belirli bir kısmının görünümünün, bilgisayarda bir modelin oluşturulması yoluyla elde edilmesi ve bu oluşumun davranışının deneyler yapılarak incelenmesiyle, gerçek sistemin davranışı konusunda bilgi edinme süreci olarak tanımlayabiliriz.
Bilgisayar simülasyonlarının günümüz sınıflarında bu kadar popüler olmalarının ilk nedeni
simülasyonların programa kolayca dâhil edilebilmeleridir. Diger bir neden ise birçok kitabın
ya DVD ya da konularla ilgili simülasyonların yer aldıgı internet adreslerini de vermeleridir.
Oldukça güçlü görsel yardımcılar olan simülasyonlar sağladıkları etkileşimli ögrenme ortamı
ile geleneksel yöntemlerden çok daha etkilidirler.
Simülasyon kullanımı ögrencileri motive etmekte ve ögrenilecek konunun
sorumluluğunu ögrenciye yüklemektedir.
Hazır bir simülasyondan lambaların paralel bağlanması örneği
Hazır bir simülasyondan wheatstone köprüsü örneği
Simülasyon Örnekleri
Sabit ve hızlı ivmeli hareket simülasyonu
Eğik atış hareketi simülasyonu
Çukur ayna simülasyonu
Simülasyonların öğrencilere
katkısını kısaca şöyle
özetleyebiliriz:
Olayları anlamalarını, hipotez oluşturma ve fikirleri test etme yöntemleri
aracılığıyla fiziksel kurallar geliştirmelerini sağlar.
Ayrıca simülasyon programları; öğrencilerin öğrenme ortamında bireysel problem çözmelerine, problemlerin nasıl çözülmesi gerektiğine ve hangi öğrenme koşullarının farklılıklar taşıdığına ilişkin bilgi ve deneyim kazanmalarına yardımcı olur.
Böylece bu etkinlikler,
öğrenenler için denemeler sonucunda bu süreçleri etkili kullanabilecekleri fırsatı
kendilerince kazanılmış olabilmektedir.
Simülasyonlar kullanılırken hem ögrenciler
hem de öğretmenler aynı obje ve hareketi görürler. Bu sayede her iki grubun enerjisi ortak bir
görüntü oluşturmaya çabalamak yerine var olan görüntü üzerinde yoğunlaşır.
Schecker (1993), çalısmasında fizik eğitiminde bilgisayarların kullanımının en fazla olduğu durumların veri analizi ve simülasyonlar oldugunu söylemistir. Çalışmasında bilgisayarla modellemenin güçlü bir düşünce olduğunu öne
sürmektedir. Simge yönelimli modelleme paketlerinin fizik eğitiminde bilgisayar
kullanımının nitelikli bir yükselişi için önemli fırsatlar sağladığını ileri sürmektedir.
Fizik eğitiminde bilgisayar modellemelerinin kullanılmasının gereğini şu sekilde ifade etmiştir. Ögrenciler kuvvet, sıcaklık ve akım ile ilgili düşüncelerini ve öğrenmiş oldukları bilgilerini saklamaya meyillidir. Deneysel sonuçlar bu konularla ilgili yaygın kavramsal yanılgılar olduğunu göstermektedir.
fizik eğitiminde simülasyonların yeri ile ilgili yapılan araştırmalardan birkaçı
Fizik eğitimi anahtar kavramların iyi bir şekilde öğretilmesinin yanı sıra daha çok denklem çözümlemeleri ve sayısal hesaplamalar olarak görünmektedir. Modelleme paketleri fizikle ilgili bir alana ait kavram yapısını vurgulamak için yardım edebilir. Simge yönelimli modelleme çevreleri nitel bir analiz içinde tutmak için zorlamaktadır.
Özel fonksiyonel ilişkileri tanımlamadan önce modelin kavramsal yapısı formüle edilmelidir. Okulda verilen fizik derslerinin başlıkları genelde matematiksel düşüncelerden seçilmis olanlardır. Bu çalışmada sürekli değişen kuvvetler
kullanılmamıştır. Çünkü farklı özellik gösteren denklemler öğrencilerin matematiksel beceri düzeyleri oranında yapılabilir.
Snir ve arkadaşları (1995) fen eğitiminde bilgisayar simülasyonlarının
kullanımı üzerine bir rehber hazırlamışlardır. Anlamlı kavram geliştirmede bilgisayar simülasyonları kullanmanın önemli olduğunu vurgulamışlardır. Bunun için de
hazırlanacak simülasyonlarda en uygun kavramsal modelin kullanılması gerektiği
belirtilmiştir.
Morooneyc (1998)’in çalışmasında hesaplanabilir elektromanyetikler için bir
java simülasyonunun oluşturulması ve bunun için java kullanımının avantaj ve
dezavantajlarını açıklamıstır. Bu sebeple hesaplanabilir elektromanyetikler için
modellenmiş sistemlerin güçlügü ve karmaşıklığı için geliştirilmiş Jace programını
tanıtmıştır. Çalısmanın sonucunda Jace’nin bilimsel programlama için performansın
iyi bir ölçüsü olduğu gösterilmiştir.
Jimoyiannis ve Komis (2000)’in çalışmalarının amacı fizik eğitiminde yoğunlaşılan çalışma alanlarından birisi olan ögrencilerde kavram bilgisi oluşturmayı amaçlayan farklı ögretim yöntemlerinin etkilerini incelemektir. Çalışmada bilgisayar simülasyonları fizik kavramlarının öğretilmesinde güçlü bir çevre oluşturulabilecek desteği sağlayabildiğinden fizik öğretiminde önemli bir uygulama alanı olarak tanımlanmıştır.
Bu çalışma atış hareketi içerisinde hız ve ivme kavramlarının fonksiyonel olarak anlaşılması için geliştirilen bilgisayar simülasyonunun 15-16 yaşlarındaki öğrencilerden olusan bir kontrol bir de deney grubu üzerinde başarı açısından ne gibi bir etkisinin olduğunu anlamak için yapılmıştır. İki grup da geleneksel sınıf ortamında bu başlıktaki konuları almışlardır.
Ayrıca deney grubu bilgisayar simülasyonlarını da kullanmışlardır. Araştırma sonuçları simülasyonlarla
çalışan öğrencilerin diger gruba göre anlamlı ve yüksek bir başarı elde ettiklerini
göstermiştir. Elde edilen bulgular bilgisayar simulasyonlarının öğrencilerin fizikte
kavramaya ait zorlukları ortadan kaldıracak ve fizik içerisindeki fonksiyonel anlamayı kolaylaştıracak durumları oluşturan bir öğretim aracı olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Vıdaurre ve arkadaşları (2001) çalışmalarında üniversite seviyesinde
mühendislik için görülen fizik ögretimiyle, ögrencilerin parametreler arasındaki
matematiksel ilişkiyi kurmaya çalıstığı ancak bunun yeterli olamadığı belirtilmiştir. Öğrencinin yeni bir bilgiyi öğrenmesi için kendi alanıyla ilgili yeni bir kavramı o konuyla ilişkilendirmesi gerektiği söylenmektedir.
Bu anlamda özellikle görselliğe yönelik simülasyon programlarının böyle bir hedefe ulaşılmasında yardımcı olacağı anlatılmaktadır. Bu çalışmada “visual basic” programını kullanarak üç program
geliştirilmiş, bunlardan bir tanesi deneysel veriler sonucunda alınan datalara uygun olacak şekilde bir diğeri ise deneysel çalışmayı tamamlayıcı bir simülasyon olarak geliştirilmiştir. Geriye kalan diğer program ise hareket konuları üzerine
yoğunlaştırılmış ve öğrenciye Newton kanunlarını anlatmada yardımcı olmak için hazırlanmıştır.
Yen ve Li (2003) çalışmalarında Pnömatik (hava basıncı ile çalısan) araçlar için öğretim sistemleri ve Web-temelli öğretimi sunmuşlardır. Pnömatik laboratuvarında yer alan deney setleri internet üzerinden erişime ve kullanıma imkan verecek şekilde
tasarlanmıştır. Sistem; ders materyalleri, uzaktan veri yakalama modülleri ve pnömatik deney setini içermekte olup ders materyalleri HTML formatındaki
metinlerden, animasyonlu resimlerden, simülasyon programlarından ve bilgisayara ait tasarım araçlarından oluşmaktadır. Oluşturulan sistem ve sanal pnömatik
laboratuvarında Web üzerinden erişim şeklinde yapılan öğretime göre bireysel öğrenmeden kaynaklanan bir başarı sağlandığı ifade edilmiştir.
Zacharia’nın (2005) çalışmasının amacı interaktif bir simülasyon kullanımıyla
fizik kavramlarının doğru bir şekilde öğrenilmesini ve anlaşılmasını sağlamaktır. Bu çalışmanın en önemli amacı, interaktif bilgisayar simülasyonlar ile fizik kitaplarının fiziğin fenomeni sayılan konuların (mekanik – dalgalar ve optik – ısı fiziği) öğretimini yapan mezun olmuş fen öğretmenlerinin doğallık ve nitelikleri üzerine etkisini incelemek olmuştur.
Hali hazırda uygulanmakta olan hipotez – gözlem –açıklama modelleri yerine simülasyonlar ve fen kitapları fizikteki kavramsal konular içerisine eklenmiştir. Çalışmayla ilgili veriler yarı yapılandırılmış mülakatlardan toplanmış ve nitel analiz yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir.
Warner ve arkadaslarının (1997) çalışmalarında java simulasyonlarının web tabanlı ortamda K-12 ve üniversite öğrencilerine fizik öğretimine yönelik kullanımı
tartışılmıştır. Çalışma, fizikte anlatılması zor konuların modelleme yoluyla java simulasyonlarına dönüştürülmesi üzerine yoğunlaşmıştır. Java ile hazırlanacak olan
appletlerin mümkün olabildiğince sezgi yoluyla kullanılabilecek bir şekilde, içeriğe uygun olarak hazırlanması gerektiği vurgulanmıştır. Bu amaçla hazırlamış oldukları
Appletler, akıcı ve içeriğe uygun olarak tanımlanmıştır. Ayrıca bu çalışmayla bir ilgi alanı olarak birleşik sistemlerin geliştirilmesi üzerine dikkat çekilmeye çalışılmıştır.
Finkelstein ve arkadaşları (2005), çalışmalarında hazırlamış oldukları doğru akım devresi ile ilgili simülasyonu sanal laboratuvar olarak uygulamışlardır. Araştırmada üç grup belirlenmiştir. Bu gruplar: 1- sanal laboratuvar uygulamasıyla ders alacak öğrenciler, 2- gerçek laboratuvar kullanarak ders alacak öğrenciler, 3- hiç laboratuvar görmeden ders alacak ögrenciler olarak sıralanmıştır. Yapılan başarı ve beceri testlerinden sonra gruplar karşılaştırılmış ve sonuç olarak sanal laboratuvar ile ders alan öğrenciler başarılı bulunmuştur.
Eğitimcilerin BDÖ konusunda yeterli bilgiye sahip olmamaları
BDE görecek öğrencilerin önceden bilgisayar okur- yazarlığı kazanmış
olmaları gerekmektedir.
Bilgisayar yazılımlarında öğrencinin cevabı sadece doğru ya da yanlış olarak
nitelendirilir. Öğrencinin çözüm yolunda nerede hata yaptığı irdelenmez. Bu
durumda öğrenciyi cesaretlendirecek ve doğru yola ulaşmasını sağlayacak
yönlendirmeler yoktur.
BDE’de öğrenciler bilgisayarla birebir etkileşim içinde olduklarından, diğer
arkadaşlarıyla etkileşimleri zayıflayabilir. Öğrencilerin sosyalleşme sürecine olumsuz etki yapabilir.
BDE’nin sınırlılıklarını kısaca şöyle özetleyebiliriz:
bilgisayar destekli öğretimin sınırlılıkları var mıdır?
öneriler
Fizik ögretiminde hedeflenen düzeyde basarı elde edilebilmesi için derslerin uygulamaya ve deneye dayalı olarak yürütülmesi gerekmektedir. Okullarımızın fiziki imkânlarındaki yetersizlikler, hem ögrenciler hem de ögretmenler için zaman alıcı olması ve bazı deneylerin anlatılmak istenen fiziksel olayları yeterince yansıtamaması gibi sebeplerden dolayı fizik deneyleri ya yaptırılmamakta ya da
ögretim açısından yeterince etkili olamamaktadır. Bu nedenle; yeni, ucuz ve ögretimi kolaylastırıcı alternatif yöntemlere ihtiyaç vardır.
Bu ihtiyaç;

• Hazırlanacak etkilesimli simülasyonlar ile olusturulan sanal laboratuvarlarla

• Sanal laboratuvar uygulamalarının, internet ortamında ya da paket CD’lerle egitimcilerin hizmetine sunulması ile giderilebilir.
çift yarık deneyi simülasyonu
KAYNAKLAR
1- Ersin Bozkurt ve Ahmet Sarıkoç. 2008. Fizik Eğitiminde Sanal Laboratuar Geleneksel Laboratuarın Yerini Tutabilir mi?
2- Ersin Bozkurt. 2008. Fizik Eğitiminde Hazırlanan Bir Sanal Laboratuar Uygulamasının Öğrenci Başarısına Etkisi.
3- Seher Büyükbaba. 2011. İlköğretim 8. Sınıf Fen ve Teknoloji Dersi Ses Ünitesinin Bilgisayar Simülasyonları ve Animasyonları ile Öğretiminin Öğrenci Başarı ve Tutumuna Etkisi.
4- Zelal Güvercin. 2010. Fizik Dersinde Simülasyon Destekli Yazılımın Öğrencilerin Akademik Başarısına, Tutumlarına ve Kalıcılığa Etkisi
5- Ahmet İlhan Şen. 2001. Fizik Öğretiminde Bilgisayar Destekli Yeni Yaklaşımlar.
6- Oktay Bülbül. 2009. fizik Dersi Optik Ünitesinin Bilgisayar Destekli Öğretiminde Kullanılan Animasyonların ve Simülasyonların akademik Başarıya ve Akılda Kalıcılığa Etkisi.
7- Musa Dikmenli, Ersin Bozkurt, Sultan Altunsoy.Fen Öğretiminde Sanal Gerçeklik Uygulamaları.
8-Elizabek Minaslı. 2009. Fen ve Teknoloji Dersi Maddenin Yapısı ve Özellikleri Ünitesnin Öğretilmesinde Simülasyon ve Model Kullanılmasının Başarıya, Kavram Öğrenmeye ve Hatırlamaya Etkisi.
Full transcript