9. Sınıf Kimya

Kimya biliminin günlük hayata katkıları hakkında öğrencilerin düşüncelerini paylaşmalarını teşvik etmek amacıyla toplumdaki bireylerin kimya bilgisine sahip olmasının sağlık ve çevre üzerindeki etkileri üzerine bir tartışma ortamı oluşturulabilir. 

Öğrenciler; evde kullanılan temizlik malzemelerinin, ilaçların ve diğer kimyasal maddelerin güvenli kullanımına dikkat çekmek ve çevre dostu temizlik ürünlerinin üretimini desteklemek amacıyla bir bilinçlendirme kampanyası planlayabilir. Bu bağlamda broşürler, posterler, kamu spotu veya sosyal medya içerikleri hazırlayarak halkı kimyasal ürünlerin güvenli kullanımı konusunda bilgilendirebilirler. Ayrıca evde çevre dostu temizlik ürünlerinin nasıl üretileceğini gösteren rehberler oluşturabilirler. Öğrencilerden günlük hayatta kullandıkları gıda ürünlerinde bulunan gıda boyalarını, antioksidanları veya koruyucuları tespit etmeleri amacıyla kimyasal analizler gerçekleştirmeleri istenebilir. Öğrenciler; bu analizlerin her birini adım adım açıkladıkları, kullandıkları yöntemleri ve cihazları ayrıntılı olarak belirttikleri, analiz sonuçlarını detaylıca yorumladıkları bir rapor hazırlamaları için yönlendirilebilir. Öğrenciler, bulgularını arkadaşları ve yakın çevreleri ile paylaşmaları için teşvik edilebilir. Öğrencilerin gıda güvenliği ile ilgili önerilerde bulunmaları sağlanabilir. Öğrencilere kimyasal ürünlerin yanlış kullanımına ilişkin çevresel etki analizi yaptırılabilir. Öğrencilerden analizlerinden elde ettikleri verilerden hareketle kimyasal ürünlerin hatalı kullanımı sonucu oluşacak çevresel etkileri en aza indirgemek için çözüm önerileri sunmaları istenebilir. Öğrenme çıktısında işletilen bilimsel çıkarım becerisine ek olarak yeni örnekler üst düzey becerilerden olan karar verme becerisi temelinde de ele alınabilir. Bu beceri temelinde öğrencilerin kimya bilmenin sağlık, çevre, ekonomi ve kimyasal kirlilik açısından katkılarının neler olduğuna; hangi mesleğe daha fazla katkı sağladığına karar vermeleri ve bu katkılardan birine yönelik kısa, bilgilendirici bir konuşma hazırlayarak arkadaşlarına sunmaları sağlanabilir. Öğrencilerden deşarj sularının temizlenmesine yönelik tasarımlar ortaya koymaları istenebilir. Bu amaçla öğrencilere STEM basamaklarını uygulayabilecekleri bir etkinlik yaptırılabilir. Öğrencilerden çevrelerinde evsel, tarımsal ya da endüstriyel atıkların etkisiyle kirlenen suları belirlemeleri istenebilir. Öğrenciler, deşarj sularının temizlenmesine ilişkin problemi tanımlayabilir. Öğrenciler grup çalışması ile problemin çözüm yollarını araştırabilir. Problemin çözümüne dair ürün ya da tasarım geliştirebilir. Öğrencilerden tasarımları için kullanacakları materyalleri belirlemeleri istenebilir. Ortaya çıkan ürün prototiplerini test etmeleri ve başarılı olan prototiplerini sunmaları için öğrencilerden bilgi görseli hazırlamaları istenebilir.  Öğrencilerin bir kimya işletmesinin iş güvenliği önlemlerini incelemeleri için bir saha ziyareti düzenlenebilir. Öğrenciler bu ziyaret sırasında kimyasal depolama, kimyasal atıkların imhası ve çalışanların kişisel koruyucu ekipman kullanımı gibi konuları araştırarak güvenlik raporu hazırlayabilirler. Kimya biliminin farklı mesleki hayatları kolaylaştırması temelinde öğrencilerden gruplar hâlinde çalışmaları ve bir mesleği seçerek kimya biliminin ilgili mesleğe olan katkılarına ilişkin bir tanıtım broşürü hazırlamaları istenebilir. Kimya biliminin günlük hayata katkıları kapsamında öğrencilerin çeşitli mesleklerdeki alan uzmanları, kimyagerler, kimya mühendisleri vb. ile görüşmeler yapmaları sağlanabilir. Bu görüşmelerden sentezledikleri bilgiler ışığında öğrenciler, kimya biliminin günlük hayatı kolaylaştırmasına ilişkin yenilikçi çözüm önerileri sunma konusunda teşvik edilebilir. Aynı amaçla öğrencilere kimya biliminin mesleklere olan katkılarına yönelik bir kamu spotu hazırlatılabilir.  *Öğrenciler, atom modellerini kronolojik bir sıra ile gösteren ve açıklayan eğitici bir mobil uygulama veya web tabanlı bir simülasyon geliştirme projesini detaylı bir şekilde planlayabilir. Bu projenin aşamalarını belirlerken projeye hangi atom modellerinin dâhil edileceği ve bu modellerin nasıl görselleştirileceği kararını verirler. Ayrıca kullanıcıların etkileşimli olarak bu modelleri keşfetmelerini sağlayacak özellikleri tanımlayabilirler.  Öğrenciler; periyodik tablodan seçtikleri bir elementin tarihçesini, fiziksel ve kimyasal özelliklerini, kullanım alanlarını ve önemli kimyasal bileşikleri ayrıntılı bir şekilde araştırarak bilgi toplayabilir. Bu projenin sonunda hazırladıkları etkileyici poster veya sunumda elementin atom yapısından elektron dizilimine, kimyasal tepkimelerinden endüstriyel kullanımına kadar tüm yönlerini derinlemesine sunabilirler.*Öğrencilerden kuantum atom modelini, Schrödinger denklemini ve orbital şekillerinin ilişkisini araştırmaları; web tasarım araçlarını kullanarak orbitallerin şekli ve uzaysal yönelimleri ile ilgili bilgi görseli/animasyon/sunu hazırlamaları istenebilir.

Günlük hayatta kimyasal maddelerin yanlış kullanımı sonucu oluşan problemleri çözebilme becerisinin süreç bileşenleri gerçekleştirilirken öğrenciler için bileşenlerin takibini kolaylaştıracak dönütlerin sayısı artırılabilir. Problem çözme becerisi yerine kavramsal becerilerden tümevarımsal akıl yürütme becerisi tercih edilebilir. Öğrencilerin bilgiyi yeniden düzenleme, önceki bilgilerle birleştirme ve işleme süreçlerini kolaylaştırmak amacıyla atom teorileri ile ilgili görsel materyaller kullanılıp konunun daha iyi anlaşılması ve hatırlanması sağlanabilir. Gördükleri şekilleri algılama ve hatırlama güçlüğü çeken öğrenciler için bilgi kartları kullanılabilir. Atom teorileri, atom orbitalleri, periyodik özellikler konularında karşılaştırma becerisi işletilebilir. Bu becerinin kazandırılması sürecinde benzerlik ve farklılıkları belirlemeye yönelik sorular sorulabilir, öğrencilerin bilgileri daha kolay öğrenmesi ve genellemesi sağlanabilir. Öğrencilerin cevaplarına olumlu dönütler verilerek öz güvenlerinin artması sağlanabilir. 

Günlük hayatta sıkça karşılaşılan metal içerikli malzemelerin, tuz gibi kristal katıların, su gibi kovalent bağlı moleküler maddelerin yapısal özellikleri ile ilgili tartışma ortamı oluşturulabilir. Yağmurluk gibi bazı giysi ve eşyalar ıslanmaz iken bazı malzemelerin neden ıslandığı, su damlalarının bir yaprağın üzerinde neden bir küre oluşturduğu, böceklerin su üzerinde batmadan nasıl durabildiği, balın kavanozdan neden yavaş aktığı, bitkilerin köklerinden yapraklarına kadar nasıl su taşıdığı gibi sorular sorulabilir. Böylece günlük hayattan endüstriyel uygulamalara kadar birçok alanda uygulama alanı bulan sıvı davranışlarının önemli sonuçlarının tanecikler arası etkileşim kuvvetleri ile ilişkili olduğuna dikkat çekilebilir. 

Öğrencilere süperhidrofilik ve süperhidrofobik malzemelerin günlük hayattaki uygulamalarını araştırmaları için bir görev verilebilir. Ayrıca öğrencilerin bu malzemelerin karakterizasyonunda temas açısı değerinin önemini ve örnek uygulamaları incelemeleri için uzmanlardan destek almaları sağlanabilir. Öğrenciler, süperhidrofilik ve süperhidrofobik malzemelerin farklı uygulamalardaki önemi hakkında bilgi veren bilgi görselleri hazırlayabilir. Öğrencilere farklı malzemelerin yüzey temas açılarını ölçmeleri için bir görev verilebilir. Öğrenciler, gonyometre cihazını veya ImageJ akıllı telefon uygulamalarını kullanarak temas açılarını ölçebilir ve bu verileri analiz edebilir. Öğrencilerden farklı malzemelerin hidrofilik, hidrofobik veya süperhidrofobik özelliklerine göre sınıflandırıldığı bir rapor hazırlayarak sunmaları istenebilir. *Öğrencilere süperhidrofobik malzemelerin tasarımında doğadaki hangi varlıklardan ilham alındığını araştırmaları için bir görev verilebilir. Öğrenciler, doğadaki örnekleri inceleyerek süperhidrofobik malzemelerin tasarımında kullanılan biyomimikri yöntemleri belirleyebilir. Öğrencilerden süperhidrofobik malzemelerin biyomimikri kaynakları ve tasarım ilkeleri hakkında bir rapor hazırlamaları istenebilir. *Öğrenciler, Newton tipi olan ve olmayan akışkanların viskozite özelliklerini belirlemek için laboratuvar deneyleri yapabilir. Bu akışkanların viskozitesini etkileyen faktörleri açıklayan teorik hesaplamalar yapmaları da öğrencilerden istenebilir. Öğrenciler, yaptıkları deneylerden elde ettikleri verileri analiz ederek Newton tipi olan ve olmayan akışkanların viskozite davranışları arasındaki farkları belirleyebilir. Ayrıca bu farkların pratik uygulamalara nasıl yansıdığını, endüstriyel ve biyomedikal uygulamalardaki yenilikçi çözümlerini ve avantajlarını değerlendirebilir. Öğrenciler elde ettikleri bulguları raporlayabilir ve sunabilir. Öğrencilere hidrojellerin fiziksel ve kimyasal davranışlarını ayrıntılı bir şekilde incelemeleri için bir araştırma projesi verilebilir. Bu proje kapsamında öğrencilerden hidrojellerin yüzey gerilimleri, viskoelastik özellikleri ve hidrofilik davranışları üzerinde etkili olan güçlü ve zayıf kimyasal etkileşimlerini araştırmaları istenebilir. Öğrenciler; hidrojellerin moleküler düzeydeki yapılarını, suyla etkileşimlerini ve bu etkileşimlerin hidrojellerin fiziksel özellikleri üzerindeki etkilerini analiz edebilir. Proje sürecinde öğrencilere deneyler yaptırılarak hidrojellerin özelliklerini karakterize etme fırsatı sunulabilir. Ayrıca öğrenciler hidrojellerin biyomedikal uygulamalarını, ilaç taşıma sistemlerini veya dokusal mühendislik gibi pratik alanlardaki potansiyel kullanım alanlarını da inceleyebilir. Öğrencilerden araştırma projesi sonucunda elde ettikleri verileri analiz ederek hidrojellerin fiziksel ve kimyasal özellikleri ile etkileşimlerini detaylı bir şekilde açıklayan bir araştırma raporu sunmaları istenebilir. Elmas ve grafit gibi aynı birim taneciğe sahip olan ancak farklı kimyasal özellikler sergileyen katıların özelliklerini anlamaları için öğrencilerin uzmanlarla görüşmeleri sağlanabilir. Bu görüşmeler, öğrencilerin malzeme bilimi ve kimya alanında derinlemesine bilgiye sahip olmalarına katkı sağlayabilir. Ayrıca öğrenciler, farklı kimyasal özelliklere sahip bu katıların farklı endüstriyel ve bilimsel alanlarda nasıl kullanılabileceği konusunda düşünmeleri için teşvik edilebilir.

Öğrenciler, etkileşimlerin katı ve sıvı maddelere kazandırdığı özellikleri belirlerken farklı beceriler kullanabilir. Bu becerilerin sadeleştirilmesi için düşük seviyedeki beceri göstergeleri kullanılabilir. Örneğin öğrenci, bilimsel gözlem yapıyorsa birden fazla gözlem aracı kullanmak yerine tek bir gözlem aracı kullanarak gözlemini gerçekleştirebilir. Buna alternatif olarak öğrencinin kendisinin tasarladığı bir ortamı gözlemlemesi yerine öğretmenin tasarladığı bir ortamı gözlemlemesi sağlanabilir. Hipotez oluşturma ve bilimsel sorgulama becerilerini işe koşmak amacıyla verilen araştırma sorularının öğrenciler tarafından belirlenmesi yerine problem durumları ya da sorular öğretmen rehberliğinde verilebilir. Sıvıların buhar basıncı, viskozitesi ve yüzey gerilimine ilişkin deneylerin tasarımı öğrencilerin önerileri alındıktan sonra öğretmen tarafından gerçekleştirilebilir. İçerik bağlamında da sadeleştirmeler yapılabilir.

Günümüzde nanoteknoloji alanında çok yoğun çalışmalar yapıldığı, nanoparçacıkların fiziksel ve kimyasal yöntemlerle elde edilebildiği bilgisi verilir. Nanoteknolojinin ve nanoparçacıkların gerekliliğini, avantaj ve dezavantajlarının (tıp, tarım, medikal ürünler, ilaç taşıma sistemleri, kozmetik, atık su arıtma vb. alanlarla ilgili) çok yönlü etkilerini gösteren çeşitli materyaller kullanılarak konuya dikkat çekilir. Böylece öğrencilerin ülke ekonomisine katkıda bulunmak için yeterliklerini geliştirmeleri ile ilgili farkındalık oluşturulur. Ülkesinin kalkınmasını ve gelişmesini desteklemesinin önemini ve ülke varlıklarını sürdürülebilir bir şekilde kullanmanın gerekliliğini fark etmesine yardımcı olunur.

Öğrencilerden yeşil sentez yöntemleri ile metal nanoparçacıklar üretmeleri istenebilir. Bu amaçla öğrencilere bitkisel özler (çay, nane, zeytin yaprağı vb.) ve mikroorganizmalar (bakteriler, mantarlar vb.) üzerine kapsamlı bir kaynak taraması yaptırılabilir. Öğrencilerden metal nanoparçacıkların (gümüş, altın, bakır vb.) sentezinde kullanılacak bitkisel ve mikrobiyal kaynakları belirleyerek metal nanoparçacıkların sentezini gerçekleştirmeleri istenebilir. Ayrıca derişim, pH ve tepkime süreleri gibi faktörlerin nanoparçacıkların boyutu, şekli ve dağılımı üzerindeki etkilerinin araştırılması sağlanabilir. Öğrenciler, yeşil sentez yöntemiyle metal nanoparçacıkların üretiminin çevresel etki analizini yapabilir; enerji tüketimini, atık üretimini ve karbon ayak izini geleneksel yöntemlerle karşılaştırabilir. Elde edilen nanoparçacıkların potansiyel uygulama alanlarını (tıp, elektronik, çevre temizliği vb.) inceleyebilir. Öğrenciler, tarım alanlarında kullanılan metal nanoparçacıkların toprak sağlığına ve bitki büyümesine olan etkilerini araştırabilir. Bu amaçla laboratuvar koşullarında ve seralarda nanoparçacıkların bitkiler üzerindeki etkilerini inceleyebilir. Toprak örneklerinde ve bitki dokularında nanoparçacık analizleri yapabilir. Gerçek tarım alanlarında uzun vadeli nanoparçacık uygulamalarının etkilerini gözlemleyebilir. Çeşitli bitki türleri ve toprak tipleri üzerinde kapsamlı çalışmalar yapabilir. Nanoparçacıkların çevresel davranışını ve bitki-toprak etkileşimlerini modelleyebilir. Öğrenciler, bu gibi verileri kullanarak toprak sağlığını korumada ve gıda üretiminde sürdürülebilirlik stratejileri geliştirebilir; gıda güvenliği ve insan sağlığı üzerindeki potansiyel riskleri belirleyebilir ve bu riskleri yönetebilir. *Öğrenciler, evsel atıklar yerine sanayi atıklarından metal nanoparçacıkların geri kazanımı üzerine projeler geliştirmek için teşvik edilebilir. Kullanılmış elektronik cihazlar, araba parçaları gibi belirli atık türlerinden nanoparçacık geri kazanımı üzerine odaklanılması sağlanabilir. Öğrencilere mevcut sanayi uygulamaları ve nanoparçacıkların ekolojik etkileri inceletilebilir. Günlük hayattan örnekler kullanılarak endüstriyel süreçlerin çevresel etkilerini azaltmak için yenilikçi çözümler geliştirilmesi sağlanabilir. Öğrencilerden sanayi atıklarından metal ve alaşımların üretimi ve kullanımının çevresel etkilerini analiz etmeleri istenebilir. Böylece öğrencilerin bu malzemelerin ekolojik ayak izini azaltacak şekilde kullanılmasına ilişkin yöntemler geliştirmesi sağlanabilir. Ekoloji, kimya bilimi, malzeme bilimi ve mühendislik gibi farklı disiplinlere ait bilgilerin birleştirilmesi yolu ile kapsamlı ve etkili çözümler üretilmesi sağlanabilir. Bu süreçlerle eleştirel düşünme ve problem çözme becerileri geliştirilebilir.

Öğrencilere evsel atıklardan metal nanoparçacıkların elde edilmesine ilişkin deney videoları izletilebilir. Evsel atıklardan elde edilen metal nanoparçacık miktarına ilişkin hazır veri seti kullanılarak evsel atıkların ne kadarının geri dönüştürülebildiğine yönelik çıkarım yapılması sağlanabilir.