10. Sınıf Kimya

Öğrencilere bir değişimin kimyasal olup olmadığının nasıl anlaşılabileceği sorulabilir. Günlük hayatta karşılaşılabilecek kimyasal bir olay örnek verilir. Bu örnek aracılığı ile olayın alt mikro boyutuna, makroskobik boyutuna ve sembolik gösterimine öğrencilerin dikkati çekilebilir.

Öğrenciler, “akıllı tepkime izleyici sistemi” geliştirebilir. Bu sistemin geliştirilmesinde çeşitli kimyasal tepkimelerin gerçek zamanlı olarak izlenmesini sağlayacak sensörler ve gelişmiş görüntüleme teknikleri kullanılabilir. Özellikle renk değişimi, enerji değişimi ve gaz çıkışı gibi göstergelerin izlenmesi üzerine odaklanılması sağlanabilir. Öğrenciler, yapay zekâ algoritmaları ile işlenen bu veriler sayesinde tepkime mekanizmalarını daha iyi anlayabilir. Ayrıca yapay zekâ, tepkimelerin tahmin edilmesi ve analiz edilmesinde de kullanılabilir. *Öğrenciler, kimyasal tepkime türlerini öğretmek için kullanılabilecek bir sanal gerçeklik (VR) deney seti geliştirebilir. Bu set; asit-baz, indirgenme-yükseltgenme gibi farklı tepkime türlerini etkileşimli ve görsel olarak sunabilir. Böylece öğrenciler, sanal ortamda tehlikeli kimyasal maddelerle doğrudan temas etmeden deney yapabilir ve tepkimelerin sonuçlarını gözlemleyebilir. Öğrenciler, kimyasal tepkime denklemlerinin denkleştirilmesini öğreten ve pratik yapma imkânı sunan bir mobil uygulama geliştirebilir. Geliştirdikleri uygulamada kullanıcıya rastgele tepkime denklemleri sunulabilir ve bu tepkime denkleminin denkleştirme süreci adım adım gösterilebilir. Ayrıca kullanıcının denkleştirme becerilerini geliştirmek amacıyla oyunlaştırılmış ögeler de konabilir. Öğrencilerden çevresel izleme, sağlık, güvenlik ve endüstriyel uygulamalar için hassas ve hızlı tepki veren gaz sensörleri geliştirmeleri istenebilir. Öğrenciler; spesifik gaz moleküllerine duyarlı sensörlerin tasarlanmasında karbon nanotüpler, grafen, metal oksitler gibi nanomalzemelerin yüzey alanı ve elektronik özelliklerinden yararlanabilir. Sensörlerin yüzeylerini belirli gaz moleküllerine daha duyarlı hâle getirecek kimyasal gruplarla modifiye edebilir. *Öğrenciler çeşitli endüstriyel gazları ayırma, sera gazı emisyonlarını azaltma, hava saflaştırma, tıbbi gaz ayırma ve saflaştırma işlemlerini verimli ve etkili bir şekilde gerçekleştirebilecek nano filtreler geliştirebilir. Bu amaçla zeolit, metal-organik çerçeveler (MOF) ve nanoporöz karbon yapılar gibi nanoporöz malzemeler kullanarak belirli boyut ve şekildeki gaz moleküllerini seçici olarak geçirecek filtreler tasarlayabilir. Tıbbi cihazlar yapabilir veya bunları kullanabilir. Öğrenciler, nano ölçekte gaz davranışlarını inceleyerek nanoteknoloji ve malzeme bilimi alanlarında yeni uygulamalar geliştirebilir. Örneğin nano ölçekli gaz sensörleri veya gaz moleküllerini etkin bir şekilde ayıran nano filtreler tasarlayabilir. Öğrencilere oksijen tedavisinde kullanılan sistemlerin tasarımı ve çalışma prensipleri inceletilebilir. Öğrenciler, hastanelerde kullanılan oksijen tüpleri, maske sistemleri ve ventilatörler gibi ekipmanların nasıl çalıştığını araştırmaları için yönlendirilebilir. Böylece gazların tıbbi alandaki hayati önemini anlayabilir ve bu sistemlerin hastalar üzerindeki etkilerini keşfedebilir.

Saf maddelerin ölçülebilir özellikleri arasındaki ilişkileri belirlemeye yönelik tümdengelimsel akıl yürütebilme becerisi işe koşulurken mol sayısı ile kütle, molekül sayısı ve atom sayısı arasındaki ilişkiyi Avogadro yasasını kullanarak test etme süreci öğretmen rehberliğinde gerçekleştirilebilir. Gazların özellikleri arasındaki ilişkilerin öğrenilmesi sürecinde bilimsel sorgulayabilme becerisi yerine kanıt kullanma becerisi işe koşulabilir. Veri toplama ve kaydetme işlemleri görsel materyaller kullanılarak öğretmen rehberliğinde gerçekleştirilebilir.

Günlük hayattan somut örnekler ile öğrencilere farklı maddelerin birbiri içinde çözünme sürecine ilişkin sorular sorulabilir. Öğrencilerin çözünme ve erime kavramları hakkında sahip olabilecekleri kavram yanılgıları uygun yöntem ve teknik aracılığı ile sorgulanabilir.

Öğrencilerden katı, sıvı ya da gazların çözünme sürecini web tasarım araçlarını kullanarak modellemeleri istenebilir. Çözünme sürecini kullanarak günlük hayatta karşılaşılan problemlere (tekstil, mobilya vb. ürünlerdeki lekelerin çıkarılması gibi) çözümler üretilmesi sağlanabilir. Öğrenciler, petrol sızıntısının temizlenmesi gibi kimyasal bir sorunu çözmek için özgün çözümler geliştirebilir. Öğrencilerden katı bir madde ile hazırlanan doymuş sulu çözeltilerde çözünenden farklı bir katının çözünürlüğünü ve bu çözünürlüğü etkileyen etmenleri incelemek üzere hipotez oluşturmaları veya bilimsel sorgulama yapmaları istenebilir. Öğrenciler; çözeltilerin kullanım alanlarına ilişkin gıda, tıp, endüstri gibi farklı alanlardan elde ettikleri bilgileri birleştirerek bunların insan sağlığına ve çevresel etkilerine yönelik kapsamlı ve yenilikçi çözümler geliştirebilir. Öğrencilerden yüksek kalorili içeceklerdeki belirli kimyasal maddelerin (şeker, taurin vb.) varlığına ilişkin analiz yapmaları ve derişimlerini belirlemeleri istenebilir. Bu analizleri kanıt olarak kullanarak enerji içeceklerinin insan sağlığına etkisine yönelik çıkarımlarda bulunmaları sağlanabilir. Öğrencilerden dijital araçları kullanarak enerji içecekleri ve besin takviyelerinin insan sağlığına zararları konusunda akranlarını bilinçlendirmeye yönelik broşür, poster, el afişi, kamu ve okul spotu gibi çalışmalar tasarlamaları istenebilir. Öğrenciler, tasarladıkları çalışmaları yakın çevresindeki akranları ve farklı öğrenim seviyesindeki öğrencilerle paylaşmaları amacıyla yönlendirilebilir. Gerekli, etik izinleri alarak çalışmalarını genel ağ üzerinden paylaşmaları da sağlanabilir. Elektrolit çözeltilerin gıda, tıp, endüstri gibi alanlarda kullanımına yönelik saha gezileri düzenlenebilir; alan uzmanları ile görüşülmesi sağlanabilir. Öğrencilerden bu gezi ve görüşmelerden elde ettikleri verilerden yola çıkarak elektrolit çözeltilerin farklı alanlarda kullanımına yönelik, yenilikçi çözümler geliştirmeleri istenebilir. Böylece öğrencilerin bilimsel bilgiyi insanların ve toplumun yararına kullanmaları sağlanabilir. Öğrencilerden endüstriyel atıklar, pestisit çözeltileri, tıbbi ilaç çözeltileri, evsel atıklar gibi kimyasal çözeltilerin ekolojik etkilerini araştırmaları istenebilir. Araştırmaları sırasında elde ettikleri bilgilerden yola çıkarak atıkların çevreye olan etkilerini en aza indirebilmek için öğrencilerin yeni öneriler geliştirmeleri ve önerilerinin uygulanabilirliğini deneysel araştırmalar ile belirlemeleri sağlanabilir. Öğrenciler, sürdürülebilir kalkınma hedefleri doğrultusunda geliştirdiği çözümlerini proje olarak da sunabilir.

Çözünme sürecine ilişkin bilimsel model oluşturma ve matematiksel model kullanma süreçlerinde öğrencilerin soyut kavramları anlamasını kolaylaştıracak materyallerden yararalanılabilir. Hipotez oluşturma becerisinin işe koşulduğu öğrenme çıktılarında problem oluşturma süreci öğretmen rehberliğinde gerçekleştirilebilir veya veriye dayalı tahmin becerisi kullanılabilir.

İşine bisiklet ile gidip gelen bir kişi ile ulaşımını özel motorlu taşıtıyla sağlayan bir kişinin ekosisteme etkilerinin neler olabileceği konusunda öğrencilerden görüşler alınarak sürdürülebilirliğin önemi öğrencilere hissettirilebilir. Atom ekonomisi ve ekolojik ayak izinin ne olduğu, ekolojik ayak izi ile ilgili hesaplamaların neden gerekli olduğu, ekolojik ayak izini azaltmak için yapılması gerekenlerin neler olabileceği ve atmosferin doğasını etkileyen kimyasal tepkimelerin sonuçları ile ilgili sorularla tartışma ortamı oluşturularak öğrencilerin konuya dikkatleri çekilebilir

Öğrencilerin emisyon ayak izini azaltmaya yönelik proje yapmaları sağlanabilir. Öğrencilerden bu projede hava kirliliği ve asit yağmurlarına neden olabilecek SOx ve NOx gazlarını azaltmak veya gidermek amacıyla tasarım yapmaları istenebilir. Öğrencilerin yeşil kimya kapsamında atık önleme ve yenilenebilir ham madde kullanımı temelinde emisyon gazlarının yeniden kullanımı için deneyler yapmaları sağlanabilir. Öğrencilere sürdürülebilirlik kapsamında sera gazını azaltmak için deney yaptırılabilir. Örneğin öğrencilerin CO2 gazının su içinde çözünmesiyle gazlı içecek veya asidik su elde etmeleri sağlanabilir. Öğrencilerden okyanuslardaki çürümenin neden olduğu metan gazının atmosfere ulaşmasını önlemeye yönelik araştırmalar ve projeler yapmaları istenebilir. Öğrenciler, eriyen buzulların içerisindeki metan gazının atmosfere karışması sorununu çözmek için proje tasarlayabilir. Projeler sırasında öğrencilerde var olan “en büyük metan gazı kaynağının hayvancılık olduğu” kavram yanılgısı da giderilebilir.

Öğrencilerden kimyasal tepkimeler sonucunda atmosferin doğasındaki değişimin ekosisteme etkilerini (hava kirliliği, ozon azalımı, asit yağmurları ve sera etkisi) sınıflandırmaları istenebilir. Böylece öğrenciler problem çözme becerisi yerine sınıflandırma becerisini kullanabilir. Öğrencilerin emisyon ayak izini etkileyen faaliyetleri belirlemeleri ya da günlük hayattaki alışkanlıklarını bu açıdan değerlendirmeleri sağlanabilir.