11. Sınıf Kimya

Öğrencilere günlük hayatta karşılaştıkları bazı ekzotermik-endotermik fiziksel ve kimyasal tepkime örneklerine ait görsel materyal verilebilir. Fiziksel ya da kimyasal her olaya ısı değişiminin eşlik ettiği çıkarımına ulaşmalarına yardımcı olacak şekilde yönlendirici sorular sorulur. Öğrencilerden yakın çevrelerinde gerçekleşen fiziksel ve kimyasal olaylardan örnekler (yanma, erime vb.) seçmeleri istenebilir. Bu fiziksel ve kimyasal olaylarda gerçekleşen enerji değişimlerinin benzerlikleri ve farklılıkları hakkında düşüncelerini paylaşabilecekleri bir tartışma ortamı oluşturulabilir.

*Öğrencilere Enerji ve Kimyasal Tepkimelerde Hız konusu temelinde ilaç kapsüllerinin kimyasal yapısı, sindirim sisteminde çözünme süreci, çözünme hızı, çözünme sırasındaki enerji değişimi ve etki mekanizmasına yönelik proje görevleri verilebilir. Proje görevi ile Kimyasal Tepkimelerde Hız konusu ele alınırken aynı zamanda sağlık ile ilgili kavramlar da kullanılabilir. Aynı kapsamda ilaç kapsüllerinin mide ya da bağırsakta çözünmesine yönelik tercihlerin neler olabileceği veya aynı organda çözünme hızını artırmak ya da azaltmak amacıyla kapsül tasarımı olarak neler yapılabileceği ile ilgili proje görevleri verilebilir. İlaç kapsülünün tasarım sürecinde mevcut yapay zekâ uygulamalarından (Quantum Machine Learning Predicting ADME, ReactionDataExtractor 2.0 vb.) destek alınabilir. Benzer proje ödevi ilaç tabletleri için de gerçekleştirilebilir. Kapsüllerle ilgili proje görevinden farklı olarak tablet şeklindeki ilaçların etken maddesinin miktarı ile diğer yan maddelerin (dağıtıcı madde, dolgu maddesi; bağlayıcı, kaydırıcı, topaklanmayı önleyici maddeler; aroma ve renk verici maddeler vb.) oranlarının belirlenmesi, yan maddelerin tepkime sürecindeki enerji değişimleri ve hıza etkileri, sağlık açısından etkileri ve bitkisel kökenli alternatiflerinin denenmesi konularında da projelerin yapılması sağlanabilir. Tabletlerin kimyasal bileşimini belirlemede ve etkilerine ilişkin öngörülerin tespitinde yapay zekânın özellikle makine öğrenmesinin kullanımı tercih edilebilir. Ebu Bekir Razi’nin ilaçlar üzerine yaptığı çalışmalar konusunda araştırma görevi verilebilir. Öğrenciler, evsel atıkların kimyasal ve fiziksel değişim süreçlerinin toplum sağlığına etkilerini belirlemek amacıyla evsel atık örnekleri üzerinde deneyler yapabilir. Kimyasal analizler ile evsel atıkların içeriğini belirleyebilir. Öğrencilerden evsel atıkların içerikleri ve toplum sağlığına zararları ile ilgili kamu spotu oluşturmaları istenebilir. Böylece öğrencilerin bilgi ve sağlık okuryazarlığı ile görsel okuryazarlık becerilerini kullanmaları desteklenebilir. Öğrenciler, toplumsal bilinci artırmak adına okullar ile iş birliği içerisinde seminerler düzenleyebilir. Bu durum, alt kademede öğrenim gören öğrencilerin evsel atık yönetimi konusunda fikir edinmelerini destekleyebilir. Öğrencilere paslanma tepkimesindeki enerji değişiminin inceleneceği, paslanmanın önlenmesi için alınabilecek tedbirler, paslanma hızının yavaşlatılması için kullanılabilecek inhibitörler ve paslanma önleyici sıvıların tepkime hızına etki mekanizmasının inceleneceği projeler yaptırılabilir. Demirin paslanma sürecini görselleştiren animasyonlar ve farklı metallerin korozyon süreçlerini görselleştiren simülasyonlar kullanılabilir. Öğrencilerin mevcut yapay zekâ uygulamaları (Nvidia, Leonardo vb.) kullanarak paslanma sürecine ilişkin taslak çizimler yapmaları ve kendi içerikleri üzerinden simülasyonlar oluşturmaları sağlanabilir. Bunların yanı sıra öğrencilerden paslanmaz malzemelerin yapılarını incelemeleri ve “İnşaatlarda kullanılabilecek ve korozyona uğramayacak ekonomik alternatifler oluşturulabilir mi?” sorusuna cevap aramaları istenebilir. *Hazır gıdaların içeriği ve kullanılan koruyucu maddelerin gıdanın bozunma hızına etkisinin inceleneceği proje görevleri verilebilir. Koruyucu maddelere alternatiflerinin denendiği ve bu alternatiflerin gıdanın bozunma hızı üzerine etkilerinin incelendiği projeler yaptırılabilir. “Gelecekte karşılaşılabilecek bir gıda krizi için var olan gıdaların bozunma hızını düşürmeye ve raf ömrünü artırmaya yönelik neler yapılabilir?” sorusu çerçevesinde proje görevleri de verilebilir. Öğrencilerin çeşitli kimyasal tepkimelerin enerji verimliliğini belirlemeleri amacıyla deneyler gerçekleştirmeleri ve tepkimelerin atom ekonomisi hesaplamalarını yapmaları sağlanabilir. Öğrencilerin yapay zekâ uygulamaları (Quantum Machine Learning Predicting ADME, ReactionDataExtractor 2.0 vb.) ile yeşil kimya ilkelerine uygun kimyasal tepkimeleri seçmeleri, tepkimelerin oluşum süreçlerini hızlandırmaları ve atom ekonomisini hesaplamaları sağlanabilir. Öğrencilere belirli endüstriyel süreçlerin tepkime entalpisi üzerindeki etkileri inceletilebilir. Finansal okuryazarlık becerileri kullanılarak bu süreçlerin maliyetleri hesaplatılabilir. Öğrencilerden kimyasal süreçleri ekonomik açıdan değerlendirmeleri, ekonomik fayda ve inovasyona yönelik öneriler geliştirmeleri istenebilir.

Endotermik ve ekzotermik tepkimelerin anlaşılmasını kolaylaştırmak için gösteri deneyleri yapılabilir. Kimyasal tepkime sırasındaki ısınma ve soğuma süreçleri öğrenciler tarafından deneyimlenebilir. Tepkime hızına etki eden faktörlere yönelik bilimsel sorgulama yaptırmak yerine deney yapma becerisi kullanılabilir. Öğrenciler, problem durumuna karar verme ve deneyi tasarlama süreçleri yerine kendilerine verilen yönergeyi kullanarak deneyleri yapabilir. Bunun yanı sıra deneyler gösteri deneyi olarak yapılabilir.

Atmosferdeki karbon dioksit miktarının artması ile okyanus sularının asitlik düzeyi arasındaki ilişki sorularak bu durumun kabuklu canlılar üzerindeki etkisi örnek verilebilir.

Haber-Bosch yöntemi ile endüstriyel amonyak üretimi örnek verilip tepkimenin neden düşük sıcaklık ve yüksek basınç altında gerçekleştirildiğinin sorgulanması, sıcaklık ve basıncın tepkimenin verimine etkisinin Le Chatelier ilkesi ile açıklanması sağlanabilir. Ayrıca yöntemde kullanılan demir katalizörün etkisinin sorgulanması da istenebilir. Yoğun sera gazı içeren Haber-Bosch yönteminin sürdürülebilir yeşil bir yönteme nasıl dönüştürülebileceği konusunda araştırma projesi tasarlatılabilir. Öğrenciler, farklı disiplinlerden bilgilerini sentezleyerek yöntemle ilgili çözüm önerileri geliştirebilir. *Öğrencilere buzulların erimesi sonucunda denizlerdeki tuzluluk oranının değişmesinin deniz canlıları, kıyı ekosistemi, su kalitesi ve okyanus dolaşımı üzerindeki etkilerini araştırabileceği bir proje görevi verilebilir. Bu araştırmalardan elde ettiği sonuçlardan hareketle öğrencilerden buzulların erimesine neden olan sera gazlarının azaltılması, eriyen buzulların sucul sisteme kazandırdığı minerallerin sudaki çözünürlüğünün azaltılması, çözünen minerallerin çöktürme veya arıtma sistemleriyle etkisizleştirilmesine yönelik çözüm önerileri geliştirmeleri ve küçük ölçekte pilot çalışmalar yapmaları istenebilir. *Okyanuslarda ve geniş yüzeye sahip büyük göllerde oluşan, oksijen düzeyi düşük olan (hipoksik) ölü bölgelerin tespiti ve ekosisteme olası zararlarının belirlenmesi amacıyla proje görevleri verilebilir. Öğrenciler, projelerinde ölü bölgelerin oluşum sürecini ve nedenlerini araştırabilir. Ölü bölgelerin oluşumuna neden olan kimyasal gübrelerin kullanımı, kanalizasyon kaçağı, kentsel arazi için denizlerin doldurulması ve kıyıların yükselmesi sorunlarını ortadan kaldırmak için çözüm üretmek ve alternatif çözümleri değerlendirmek de yine proje kapsamında yaptırılabilir. Öğrenciler, projelerinde kimyasal gübrelerdeki azot ve fosfor içeren tuzların sudaki çözünürlük dengelerini etkileyen faktörleri kullanmak üzere deneyler yapabilir. Coğrafi alanlarda şekillendirmeler yapmak amacıyla yapay zekâ uygulamalarını kullanabilir. Öğrencilerden kalsiyum karbonatın toprağın asitliğini yükseltmede kullanılan bir tuz olmasından hareketle farklı tuzların yapısal özelliklerini inceleyerek benzer amaçlarla kullanılabilirliğine yönelik bilimsel bir araştırma yapmaları istenebilir. Öğrenciler, sürdürülebilir kalkınma hedefleri çerçevesinde enerji üretiminde reaksiyonların denge durumunun enerji verimliliği üzerindeki etkilerini araştırabilir. Araştırma sonuçlarından elde ettiği verilerden yola çıkarak enerji verimliliği üzerinde yenilikçi fikirler geliştirebilir.

Bir kimyasal tepkimenin tersinir (geri dönüşümlü) doğasını açığa çıkarmak amacıyla renk değişikliği sergileyen tepkimelerin incelenmesi gibi etkinlikler planlanabilir. Dengeyi etkileyen faktörler olan sıcaklık, basınç ve konsantrasyon gibi değişkenler hakkında derinlemesine anlayış geliştirmek için çevrim içi simülasyon araçlarından faydalanılabilir. Öğrenciler, küçük gruplara ayrılarak günlük hayatta karşılaşılan denge örneklerini tartışabilirler. Örneğin bir soda şişesinin nasıl bir denge sistemini temsil ettiğini analiz edebilirler. Öğrencilerin Arrhenius ve Brønsted-Lowry asit-baz tanımlarını kapsamlı bir şekilde öğrenmeleri için asit ve baz örneklerinin bu iki farklı tanım çerçevesinde eşleştirilmesine dayanan bir kart oyunu tasarlanabilir. Böylece öğrencilerin öğrenme süreçlerine katkıda bulunulabilir. Ayrıca çeşitli tuzların suda çözünürlüklerini test etme fırsatı sunularak sıcaklık ve basınç gibi değişken koşullar altında çözünürlüğün nasıl değişebileceğinin öğrenciler tarafından gözlemlenmesi sağlanabilir. Tuzların çözünürlüğünü etkileyen faktörlerin (sıcaklık, ortak iyon etkisi gibi) incelenmesi amacıyla düzenlenecek bilgi yarışmaları veya grup projeleri ile öğrencilerin bu konuları derinlemesine araştırmaları sağlanabilir. Çevrim içi simülasyon araçlarının kullanımı, öğrencilerin çözünürlük dengesi kavramını ve bir çözeltinin doymuş, doymamış veya aşırı doymuş olmasının ne anlama geldiğini somut bir şekilde anlamalarına yardımcı olabilir.

Evsel atıkların değerlendirilmesi, çöplerin sürdürülebilir bir şekilde yönetilmesi ve kaynakların daha etkin bir şekilde kullanılabilmesi için neler yapılabileceği ve evsel atıkların hangi alanlarda değerlendirilebileceği gibi konularda tartışma ortamı oluşturulabilir. Evsel atıklardan yeşil hidrojen enerjisi üretiminin sürdürülebilir bir çözüm olarak önem kazandığı vurgulanabilir. Öğrencilerden evsel atıklardan enerji üretiminin çevresel etkilerinin neler olabileceğine ilişkin fikir yürütmeleri istenebilir.

Öğrencilere hidrojen eldesinde kullanılan renk kodu terminolojisi (gri, turkuaz, mavi ve yeşil hidrojen) hakkında araştırma görevi verilebilir. Öğrenciler, bu süreçte hidrojen gazının farklı elde edilme yöntemlerinin avantaj ve dezavantajlarını ayrıntılı olarak inceleyebilir. Ayrıca biyogaz ile yeşil hidrojenin enerji kaynağı olma bakımından karşılaştırılmasına ilişkin araştırma projesi verilebilir. *Öğrencilere arama kurtarma çalışmalarına destek sağlamak için tasarlanan giyilebilir teknolojiler, güneş enerjisi ile çalışan konum belirleme cihazları ve hareket enerjisi ile şarj edilebilen bataryalar hakkında araştırma projesi verilebilir. Nanoteknoloji ile güneş enerjisi dönüşüm verimliliğini artırarak karbon ayak izini azaltmaya ve sürdürülebilir enerji üretimini teşvik etmeye yönelik proje görevleri verilebilir. Öğrenciler, bu proje görevleriyle çevre dostu enerji çözümlerine katkıda bulunabilir. *Öğrencilere nanoteknolojik malzemelerin sürdürülebilirliği ve çevreye etkileri ile ilgili araştırma görevi verilebilir. Ayrıca öğrencilerden nanoteknolojik malzemelerin üretiminden kullanımına kadar çevreye etkilerini çevre etki analizi yaparak belirlemeleri istenebilir. Öğrenciler öğretmenlerinin desteğiyle nanoteknolojik malzemelerin çevreye etkileri hakkında toplumun bilgi düzeylerini belirlemek amacıyla anket geliştirebilir, araştırma kapsamında anketleri uygulayarak veri toplayabilir, verileri analiz edebilir. Elde ettiği verilerin sonuçlarını bilim yarışmaları, sempozyumlar, kongreler, bilim sergileri gibi alanlarda sunabilir. Öğrenciler, plastik içerikli maskelerin kullanılmasının insan sağlığına etkilerini araştırabilir. Ayrıca genetik materyale etki ederek hücresel düzeyde hasara neden olabilen mikroplastikler hakkında toplumun farkındalık düzeyini artırmak ve bilinçli maske kullanımını teşvik etmek amacıyla etkinlikler yürütebilir. Etkinliklerini yaygınlaştırmak amacıyla kamu spotu, broşür hazırlayabilir veya sunum yapabilir. Öğrencilere günlük hayatta sıkça karşılaştığı market fişleri, banka sıra numarası kâğıtları, elektrik, su ve doğal gaz faturaları gibi ürünlerde bulunan ve sağlığa zararlı olduğu bilinen bisfenol A (BPA) maddesi hakkında toplumsal farkındalığı artırmak için bir proje görevi verilebilir. Öğrenciler; özellikle patates kızartması, pizza gibi yağlı hazır yemek ürünlerinin termal kâğıtlarla teması sonucu BPA’nın yiyeceklere geçişi ve market fişleriyle temas edilmesi dolayısıyla deriden vücuda sızması gibi konular üzerinde araştırma yapabilir. Toplumu bilgilendirmek amacıyla el ilanları, kamu spotları hazırlayabilir veya sunum yapabilir.

Öğrencilere nanoteknolojik ürünlerin çevreye olumsuz etkilerini içeren belgeseller izletilebilir. Öğrenciler, nanoteknolojik malzemelerin günlük hayatta kullanımı ile ilgili olumlu örnekler ile çevreye zarar veren örnekler hakkında arkadaşlarıyla tartışabilir; dijital veri tabanlarından öğretmen desteği ile veriler elde edebilir. Verilerini broşür, poster, sunum veya kamu spotu gibi çalışmalar hazırlayarak arkadaşlarına sunabilir. Öğrencilere plastik su mataraları, plastik bardaklar ve termal kâğıtlarda kullanılan serbest BPA’nın insan sağlığına etkilerini içeren belgeseller izletilebilir. Öğrenciler, izlenimlerini aktardıkları bir sunum yapabilir. Nanoteknolojik materyallerin bilinçli kullanımı hakkında arkadaşlarıyla tartışabilir.