Deney ve yeni nesil soru kampı

Fizik testinde yarım sayfalık bir metin: bir öğrenci okulun laboratuvarında dört farklı tel bulmuş, her birinin uzunluğunu, kesitini ve hangi metalden yapıldığını bir tabloya yazmış, sonra her teli aynı pile bağlayıp akımı ölçmüş. Metnin sonunda tek satırlık bir soru var: "Telin uzunluğunun etkisini incelemek isteyen öğrenci hangi iki teli karşılaştırmalıdır?" Soruyu çözmek için Ohm yasasını bilmek bile gerekmez; tabloda hangi sütunun değiştiğine bakmak yeter. Buna rağmen bu tür sorular denemelerde sıkça kaçırılır, çünkü metin uzundur, sayılar çoktur ve öğrenci fizik hesabı yapması gerektiğini sanar. Yeni nesil soruların büyük kısmı bir deney ya da gündelik bir olay senaryosu üzerine kurulur ve asıl ölçtüğü beceri, değişkenleri birbirinden ayırmaktır. Bu kamp o beceriyi bir yönteme bağlar.

• Uzun bir senaryoda soru kökünü önce okur, metindeki fizik büyüklüklerini gereksiz ayrıntılardan ayırırsın.
• Bir deney tablosunda bağımsız, bağımlı ve kontrol edilen değişkenleri satır karşılaştırmasıyla belirlersin.
• Bir büyüklüğün etkisini incelemek için doğru deney çiftini seçer, iki büyüklüğün birlikte değiştiği karşılaştırmaları reddedersin.
• Bir deneyin sınadığı hipotezi bulur ve veriyle desteklenmeyen genellemeleri ayırt edersin.

Yeni nesil sorunun yapısı

Yeni nesil bir fizik sorusu genellikle üç parçadan oluşur: bir senaryo metni, bir tablo ya da şekil ve kısa bir soru kökü. Senaryo bir laboratuvar deneyi, bir mutfak gözlemi ya da bir trafik olayı olabilir. Metin uzundur ama içindeki fizik çoğunlukla tek bir ilişkiye dayanır. Soruyu zorlaştıran şey bilgi değil, bu ilişkiyi metnin içinde bulmaktır.

Bu yüzden ilk adım metni baştan okumak değil, soru kökünü okumaktır. Kök "hangi iki deney karşılaştırılmalıdır?" diye soruyorsa metinde aranan şey değişkenlerdir; "hangi sonuca ulaşılabilir?" diye soruyorsa veri ile seçenekler karşılaştırılacaktır; "bu deney hangi hipotezi sınar?" diye soruyorsa değiştirilen büyüklük ile ölçülen büyüklük aranır. Kökü bilen öğrenci metni bir amaçla okur ve gereksiz yerlerde oyalanmaz.

Değişkenleri satır karşılaştırmasıyla ayırmak

Bağımsız, bağımlı ve kontrol edilen değişkenin tanımları FZ01 ünitesinde verildi. Kampta bu tanımlar bir tablo okuma alışkanlığına çevrilir. Deney tablosunda her satır bir denemeyi, her sütun bir büyüklüğü gösterir. Satırları yukarıdan aşağı tararken her sütuna şu soruyu sor: bu sütundaki değer satırdan satıra değişiyor mu?

• Deneyi yapanın kendi seçtiği ve satırdan satıra değiştirdiği sütun bağımsız değişkendir.
• Her denemenin sonunda ölçülen sütun bağımlı değişkendir.
• Bütün satırlarda aynı kalan sütunlar kontrol edilen değişkenlerdir.

Sütunların üstüne küçük harflerle "B", "S" ve "K" yazmak birkaç saniye sürer ama sorunun geri kalanını neredeyse otomatik hâle getirir.

Doğru deney çiftini seçmek

En sık sorulan kök, bir büyüklüğün etkisini görmek için hangi iki denemenin karşılaştırılacağıdır. Kural tektir: seçilen iki satırda yalnız incelenen sütun farklı, öteki bütün sütunlar aynı olmalıdır. Kancadaki tel deneyinde uzunluğun etkisi aranıyorsa kesiti ve metali aynı, uzunluğu farklı iki tel seçilir. İki satır arasında iki sütun birden farklıysa o karşılaştırma işe yaramaz; sonuçtaki farkın hangi büyüklükten geldiği anlaşılamaz. Seçeneklerdeki çiftlerin her biri için satırları yan yana koyup farklı sütunları saymak, bu soru tipinde hatayı neredeyse sıfıra indirir.

Hipotezi tasarımdan okumak

Bir deneyin sınadığı hipotez, bağımsız değişkenden bağımlı değişkene doğru kurulan bir cümledir: "Isıtılan suyun kütlesi arttıkça aynı sürede sıcaklık artışı azalır." Bu cümlenin öznesi bağımsız, yüklemi bağımlı değişkendir. Seçeneklerde deneyde hiç değiştirilmemiş bir büyüklükten söz eden hipotezler bu yüzden elenir. Ters yönden gelen soruda, yani bir hipotezi sınayacak deney düzeni istendiğinde, aynı kural geriye işletilir: hipotezdeki öznesi değiştirilen, yüklemi ölçülen, geri kalan her şeyi sabit tutulan düzen doğru cevaptır.

Verinin sınırını aşmamak

"Hangi sonuca ulaşılabilir?" sorularında yanlış seçenekler çoğu zaman yanlış fizik değil, fazla iddia içerir. Bir deney yalnız denenen aralık ve denenen koşullar için konuşur. Üç farklı yükseklikten bırakılan bir topun verisi, hava direncinin belirgin olduğu çok yüksek bir kuleden bırakılan top için bir şey söylemez. "Her zaman", "kesinlikle", "bütün maddeler için" gibi ifadeler taşıyan seçenekler veriyle karşılaştırılmadan işaretlenmemelidir. Bağımsız değişken değiştirildiği hâlde bağımlı değişken hiç değişmiyorsa bu da bir sonuçtur: denenen aralıkta iki büyüklük arasında bir ilişki görülmemiştir. Böyle bir sonuç deneyin başarısız olduğunu göstermez; hipotezin bu aralıkta desteklenmediğini gösterir ve sınavda çoğu zaman doğru seçeneğin ta kendisidir.

Tablo yerine grafik geldiğinde

Deney verisi bazen tablo yerine bir grafikle verilir. Bu durumda değişkenler eksenlerden okunur: yatay eksende çoğunlukla deneyi yapanın değiştirdiği büyüklük, dikey eksende ölçülen büyüklük bulunur. Aynı grafikte birden fazla çizgi varsa her çizgi, sabit tutulan bir büyüklüğün farklı bir değerini gösterir; örneğin farklı kütleli su örnekleri için ayrı ayrı çizilmiş ısınma doğruları. Böyle bir grafikte bir büyüklüğün etkisini görmek için ya aynı çizgi boyunca ilerlenir ya da aynı yatay değerde çizgiler arasında dikey olarak karşılaştırma yapılır. İki yöntemi karıştırmak, tablodaki yanlış deney çiftini seçmekle aynı hatadır. Grafik kampında öğrenilen eksen okuma alışkanlığı burada da ilk adımdır.

Gündelik dili fizik büyüklüğüne çevirmek

Senaryo laboratuvardan değil gündelik hayattan geldiğinde ilk iş, metindeki ifadeleri fizik büyüklüklerine çevirmektir. "Bardaktaki çay soğudukça" sıcaklığın, "valiz ağırlaştıkça" kütlenin, "yağmurlu yolda fren mesafesi uzadıkça" sürtünmenin değiştiğini söyler. Aracın markası, kişinin adı, kabın rengi gibi fizik büyüklüğüne karşılık gelmeyen bilgiler metne gerçekçilik katmak için oradadır; üstleri çizilir. Çeviri yapıldıktan sonra soru, alışılmış bir ders sorusuna dönüşür.

Kampın düzeni

Kamp üç evrede yürür. Birinci evrede yalnız tablo okuma çalışılır: her soruda sütunlara harf yazılır, deney çifti seçilir, süre tutulmaz. İkinci evrede hipotez ve sonuç soruları eklenir; her seçenekteki iddia veriyle tek tek eşleştirilir. Üçüncü evrede senaryolu sorular deneme koşulunda, süreli ve karışık çözülür. Her evrenin sonunda yanlışlar dört sütunlu bir deftere yazılır: kökü yanlış okuma, değişken karışıklığı, aşırı genelleme ve fizik bilgisi eksiği. İlk üç sütun yöntem hatasıdır ve kamp içinde düzelir; dördüncü sütun ilgili ünitenin dersine dönmeyi gösterir.

Örnek 1 — Değişkenleri ayırmak

Soru: Bir öğrenci aynı ısıtıcıyla, aynı başlangıç sıcaklığındaki 100 g, 200 g ve 300 g suyu ikişer dakika ısıtıp her birinin sıcaklık artışını ölçüyor. Bu deneyde bağımsız değişken hangisidir?

• A) Sıcaklık artışı
• B) Isıtma süresi
• C) Isıtıcının gücü
• D) Suyun kütlesi
• E) Başlangıç sıcaklığı

Çözüm: Satırdan satıra değiştirilen tek büyüklük suyun kütlesidir. Sıcaklık artışı ölçülen, süre, güç ve başlangıç sıcaklığı sabit tutulan büyüklüklerdir. Cevap: D.

Örnek 2 — Hipotez

Soru: Aynı deney hangi hipotezi sınamaktadır?

• A) Aynı ısıyı alan suyun kütlesi arttıkça sıcaklık artışı azalır.
• B) Isıtıcının gücü arttıkça su daha çabuk ısınır.
• C) Suyun cinsi sıcaklık artışını belirler.
• D) Isıtma süresi uzadıkça sıcaklık artar.
• E) Kabın rengi ısınmayı etkiler.

Çözüm: Hipotezin öznesi değiştirilen büyüklük, yani kütle; yüklemi ölçülen büyüklük, yani sıcaklık artışı olmalıdır. Öteki seçenekler deneyde değiştirilmemiş büyüklüklerden söz eder. Cevap: A.

Örnek 3 — Fazla iddia

Soru: 1 m, 2 m ve 3 m yükseklikten bırakılan bir topun yere çarpma hızları ölçülüyor ve yükseklik arttıkça hızın arttığı görülüyor. Hangi ifade bu veriyle desteklenmez?

• A) Denenen aralıkta yükseklik arttıkça çarpma hızı artar.
• B) Bağımsız değişken bırakılma yüksekliğidir.
• C) Bağımlı değişken çarpma hızıdır.
• D) Ölçülen üç hız birbirinden farklıdır.
• E) Aynı ilişki, hava direncinin önemli olduğu çok yüksek bir kulede de aynen geçerlidir.

Çözüm: Deney yalnız 1–3 m aralığında yapılmıştır; çok yüksek bir kule için konuşmak veriyi aşar. Cevap: E.

Örnek 4 — Gündelik dil

Soru: "Valizini daha çok doldurdukça yokuş yukarı çekmek zorlaşıyordu." Bu senaryoda değişen fizik büyüklüğü hangisidir?

• A) Yokuşun eğimi
• B) Valizin kütlesi
• C) Valizin rengi
• D) Tekerleklerin sayısı
• E) Yolun uzunluğu

Çözüm: "Daha çok doldurmak" kütlenin arttığını söyler; yokuş, tekerlek ve yol aynı kalmıştır. Cevap: B.

• Metni soru kökünden önce okumak. Kök bilinmeden okunan metinde neyin aranacağı belli olmaz.
• İki sütunu birden farklı olan deney çiftini seçmek. Karşılaştırılan satırlarda yalnız incelenen büyüklük değişmelidir.
• Ölçülen büyüklüğü bağımsız değişken sanmak. Bağımsız değişken deneyi yapanın seçtiği, bağımlı değişken sonuçta okunan büyüklüktür.
• Veriyi aşan seçeneği doğru bulmak. "Her zaman" ve "bütün" gibi ifadeler denenen aralığın dışına çıkar.
• Senaryodaki gerçekçilik ayrıntılarına takılmak. Marka, renk ve isim fizik büyüklüğü değildir.