Akıllı yaşam alanları

STEAM ENTEGRASYONU İLE 5E DERS PLANI

Sınıf : 12
Konu Alanı : Fotosentez hızını etkileyen faktörler
Süre : 40+40+ 40 + 40

Fen Bilimleri Kazanımları:
A- Biyoloji:
12.2.2.3. Fotosentez hızını etkileyen faktörleri değerlendirir.
a. Fotosentez hızını etkileyen faktörlerden ışık şiddeti, ışığın dalga boyu, sıcaklık, klorofil miktarı ve karbondioksit yoğunluğu verilir.
b. Fotosentez hızını etkileyen faktörlerle ilgili kontrollü deney yaparken bilimsel yöntem basamakları kullanılır.
c. Tarımsal ürün miktarını artırmada yapay ışıklandırma uygulamalarının araştırılması ve paylaşılması sağlanır.

B- Fizik:
12.6.2.3.LED teknolojisinin kullanıldığı yerlere örnekler verir.
12.6.2.4.Güneş pillerinin çalışma şeklini açıklar.
a) Yapı elemanlarının özelliklerinin detaylarına girilmez.
b) Güneş pillerinin günümüzdeki ve gelecekteki yerinin tartışılması sağlanır.
12.6.2.5.Günlük hayatı kolaylaştıran, güneş pillerinin kullanıldığı sistemtasarlar.
Öğrencilerin yapmış oldukları tasarımın ülke ekonomisine ve çevreye sağlayacağı katkıları açıklamaları sağlanır.

Matematik Bilimleri Kazanımları:
TD.12.3.1.1. Çevre, alan ve hacim ölçmeye yönelik problemler çözer.
a) Bir nesnenin belli bir oranda büyütülmüş ya da küçültülmüş çizimini kullanarak, mesafesi, çevre uzunluğu, alanı ve hacmi buldurulur.
b) Bir nesnenin belli bir oranda büyütülmüş veya küçültülmüş çizimleri, ölçekli kâğıt üzerine çizdirilir.
c) Bilgi ve iletişim teknolojilerinden yararlanılır.

Bilgi ve İletişim Kazanımları:

1.3.1.Programlamanın Temelleri

1.3.1.1. Belirli bir problemi çözmek üzere geliştirdiği algoritmayı metin tabanlı programlama aracını kullanarak hatasız bir programa dönüştürür. Başlangıç seviyesi için Phyton tercih edilmelidir. Programlama deneyimi olan gruplar Phyton kullanılabileceği gibi Java ya da C programlama dilleri de kullanabilir.
1.3.1.2. Metin tabanlı araçlarda oluşturulan programı çalıştırır.
1.3.1.3. Yapısal ve söz dizimsel kurallara uygun şekilde programlar geliştirir. Program geliştirme sürecinde dokümantasyonunun öneminden bahsedilir.
1.3.1.4. Değişkenleri ve sabitleri uygun şekilde kullanarak programlar geliştirir.
1.3.1.5. Girdilerin belirlendiği ve çıktıların gözlemlendiği programlar geliştirir.
1.3.1.6. Metin tabanlı araçlarda oluşturulan bir programı test eder.
1.3.1.7. Metin tabanlı araçlarda oluşturulan programın hatalarını düzeltir.

Teknoloji Tasarım Kazanımları :
12.3.6. Endüstri Ürünleri Tasarımı
12.3.6.1. Sanatsal tasarım ve endüstriyel tasarım arasındaki farkları açıklar.
12.3.6.2. Endüstri ürünleri tasarımının özelliklerini açıklar.
12.3.6.3. Endüstri ürünleri için özgün bir boyutlu tasarımlar yapar.

Teknoloji Tasarım Kazanımları :

12.3.6. Endüstri Ürünleri Tasarımı

12.3.6.1. Sanatsal tasarım ve endüstriyel tasarım arasındaki farkları açıklar.
12.3.6.2. Endüstri ürünleri tasarımının özelliklerini açıklar.
12.3.6.3. Endüstri ürünleri için özgün bir boyutlu tasarımlar yapar.

Bütünleştirilecek Diğer Disiplin(ler) ve kazanım(lar):
1- GİRİŞ :

Fotoperiyodizm, canlıların gün uzunluğuna bağlı olarak gösterdikleri biyolojik tepkidir. Tavuk çiftliklerinde yumurta üretimini artırmak için gece belli saatlerde aydınlatma sistemi açılır ve tavuklar güneşin doğduğunu zannederek yumurtlar. Gündüz belli saatlerde ise aydınlatma sistemi kapatılır. Bu şekilde tavuklardan daha fazla yumurta alınır. Peki, bitkilerde böyle bir durum söz konusu mudur? Bitkilerin metabolizmasında, gün ışığına bağlı olarak değişiklikler olur mu?

Fotoperiyodizm (Khan Academy)

http://www.khanacademy.org.tr/video.asp?ID=6228

2- KEŞFETME :

Öğrencilerden sorulan soru karşısında araştırma yapmaları istenir. Karanlık gün ışığı ve var olan ışığın renginin bitkiler için olumlu olumsuz etkilerinin incelenmesi ve çözüm üretmeleri istenir. Bunun için öğrenciler gruplara ayrılır belli bir süre belirlenir. Konu ile ilgili detaylı araştırma yapmaları ve ön bilgi edinmeleri istenir. Edindikleri bilgi belge resim video gibi kaynakları proje için oluşturulan padlet sayfasında paylaşarak ders hazırlık yapmaları istenir.

3- AÇIKLAMA :

Öğretmen padlet sayfasını sınıfta açar grup çalışmalarını analiz eder. Bu doğrultuda olası bilgiyi öğrencilere aktarır.

1920 yılında ABD’de W. W. Garner (Garnır, 1875-1956) ve H. A. Allard (Elırd, 1880-1963) isimli araştırmacılar; tütün bitkilerinde yaptıkları çalışmalar ile çiçeklenme, meyve oluşturma, yaprak dökme, büyüme gibi olayların gerçekleşmesinde gün uzunluğu ve ışık alma sürelerinin etkisi olduğunu tespit etmişlerdir. Bitkiler, bu fotoperiyod durumlarına göre üç grupta incelenir:

Kısa gün bitkileri: Bu bitkiler, gün uzunluğunun belli bir süreyi geçmediği zamanlarda çiçeklenir. Ülkemizde kış aylarında çiçek açan bitkiler bu gruba girer. Atatürk çiçeği, aynısafa, sütleğen, kasımpatı gibi bitkiler kısa gün bitkilerine örnek olarak verilebilir (Resim a).

Uzun gün bitkileri: Gün uzunluğunun belli bir sürenin üstünde olduğu zamanlarda çiçeklenen bitkilerdir. Yazın çiçek açan bitkiler bu gruba girer. Yonca, buğday, ıspanak gibi bitkiler bu gruptandır (Resim b).

Nötr gün bitkileri: Bu bitkiler gün uzunluğundan etkilenmeyen bitkilerdir. Çiçeklenmelerinde gün ışığının süresi değil sıcaklık, nem oranı gibi faktörler daha fazla etkilidir. Çeltik, pamuk, ayçiçeği gibi bitkiler bu bitkilere örnek olarak verilebilir (Resim c)

4- DERİNLEŞTİRME :
Öğrencilerden gün ışığı bittiğinde de bitkilerinin gelişimini devam ettirmeleri için nasıl bir yöntem izlenmeli ve böyle bir durum karşısında nasıl çözümler üretebileceklerine dair sorular sorularak beyin fırtınası yapmaları beklenir. Oluşturulan gruplar ile bu konu hakkında çalışma ve araştırma yapmaları istenir.
Soruna çözüm üretecek fonksiyonel sera tasarlanması beklenir.

a) Matematik entegrasyonu :

Tasarlanan yapının belli bir oranda büyütülmüş ya da küçültülmüş çizimini kullanarak, mesafesi, çevre uzunluğu, alanı buldurulur. Belli bir oranda büyütülmüş veya küçültülmüş çizimleri, ölçekli kâğıt üzerine çizdirilir.

b) Varsa diğer disiplin entegrasyonu :

c) Mühendislik entegrasyonu :
1- Soruna çözüm olacak bir sera planlanması
2- Akıllı sera sistemlerinin özelliklerinin araştırılması
3- Hipotez ve muhtemel çözümlerin belirlenmesi
4- Oluşturulabilecek yapıların değerlendirilmesi ve karşılaştırılması
5- En iyi çözüm olabilecek sera iç ve dış yapısının seçilmesi
6- Prototipin oluşturulması
7- Prototipin test edilmesi
8- ihtiyaca göre farklı özellikler ve nitelikler taşıyan prototipin geliştirilmesi

C.1. Görev :

Akıllı sera sistemi

C.2. Problem durumu :

Seramızdaki bitkilerin gecede büyümelerini devam ettirmek için ne gibi çalışmalar yapılabilir.

C.3. Etkinlik :
Işık renginin bitkiler üzerindeki etkisinin araştırılması ve bitkiler üzerinde denemeler yapılması beklenir

C.4. Gereken Malzemeler :
Led ışık,sera prototipi,bitki çeşitleri, arduıno
C.6. Olası inovasyon beklentileri :
Tasarladıkları akıllı sera prototiplerinin kendilerine özgü dizaynda olması, ana fikre uygun teknolojik çözümler üretmeleri ve olası sorunlara karşı önlemler alarak farkındalık yaratmaları beklenir

5- DEĞERLENDİRME :
Örnek Rubrik                                                       Kötü(1)            İyi(2)            Çok iyi(3)

Ürün oluşturma (20)

Ekonomiklik(20)

İnovasyon, özellikler açısından

ürün değerlendirme(20)

Tanıtım, süreç dğerelendirmesi(20)

Kazandırılacak 21. Yüzyıl Becerileri :
Yaratıcılık                          İletişim                             Problem Çözme
İşbirliği                             Eleştirel düşünme              Girişimcilik
Liderlik                             Dijital okuryazarlık             Adaptasayon

Okul Dışında Planlanan Etkinlik(ler) :
Öğrencilerden çevredeki seraları gezip işletmeciler ile görüşmeleri istenir. Saha çalışmalarında elde ettikleri verileri değerlendirip bu doğrultuda kendilerine çalışmalarına entegre etmeleri beklenir

Kodlama, Robotik ve Programlama :

Yapılacak arduino çalışması bilgi ve beceriye göre değişiklik göstere bilir. En basit bir tasarım ya da karmaşık yapı tasarıları tamamı ile öğrencilere bırakılır. Olası beklenen tasarımlar aşağıda sıralanmıştır.
Öğrencilerden hazırladıkları sera prototiplerine uygun arduino programlamaları beklenir. Hazırladıkları programlarda öğrencilerden beklenen:
1-Gece ışık bitiminde fotosentezin devamını sağlamak için doğru ışıklandırma sistemini ve ışık rengini (kırmızı) tasarlamaları beklenir
2-Topraktaki nem seviyesini ölçme ve sonuca göre nem değerini ayarlama için sulama sistemi kurmaları beklenir.
3-Seranın iç ısısının yükselmesinde ortam fanlarının çalışması ve sera ısısının ayarlanması sistemini kurması beklenir
4-Seraya ait tüm nem, sıcaklık, ışık bilgilerinim lcd ekranda yazı halinde göstermeleri beklenir
5-Sera içi ısı ve sulama işlemleri için elektrik üretmesi için güneş panelleri ile elektrik üretimi sisteminin tasarlanması beklenir

Bilgi ve İletişim Araçları :
1-Tinkercad , fritzing ,
2-Yapılan çalışmalar ortak bir web sitesi veya padlet yapılarak yaygınlaşması sağlanır
Kaynaklar :
https://www.fotosentez.gen.tr/fotosentez-hizini-etkileyen-faktorler.html
http://www.unienerji.com
http://www.top.pro/tr/tasar%C4%B1mlar%C4%B1
https://www.arduino.cc/
http://www.eba.gov.tr/ekitap
http://mufredat.meb.gov.tr/Programlar.aspx