Bu kâğıt köprü deneyi, tanıdık bir kâğıt yaprağını küçük bir mühendislik araştırmasına dönüştürür. Öğrenciler tahmin eder, köprü kurar, dener ve aynı açıklığı her seferinde geçecek biçimde tasarımı geliştirir. Amaç tek bir denemeden sonra “en iyi” tasarımı seçmek değildir. Öğrenciler kanıtları karşılaştırır, şeklin bükülmeyi nasıl etkilediğini fark eder ve bir sonraki değişikliği açıklar. Etkinlik sıradan malzemelerle tek ders saatinde uygulanabilir; ardından kısa bir veri ya da tasarım yazısı çalışmasına dönüştürülebilir.
Öğrenme hedefleri
- Köprü şeklini değiştirirken açıklığı, kâğıt boyutunu ve yükleme yöntemini sabit tutarak adil bir karşılaştırma planlamak.
- Gözlemleri tabloya kaydetmek ve tasarım iddiasını kanıtla desteklemek.
- Açıklık, yük, bükülme, destek ve yapı sözcüklerini doğru kullanmak.
- İlk denemeyi son karar saymak yerine testten sonra tasarımı iyileştirmek.
Her grup için malzemeler
- Aynı boyutta üç yazıcı kâğıdı
- Eşit yükseklikte iki sağlam kitap ya da kutu
- Bir cetvel ve küçük ağırlıkları taşıyacak düz bir tepsi veya kâğıt bardak
- Tek tek eklenecek aynı tür sayaç, pul ya da büyük madeni para
- Kayıt kâğıdı ve kalem
Küçük ve keskin olmayan ağırlıklar kullanın; deneyi masanın hemen üzerinde yapın. Destekleri öğretmen sabitlemeli ve yükleme sırasında öğrencileri gözetlemelidir. Ağır nesneler kullanmayın; yüklü köprünün altına yüz ya da el koyulmasına izin vermeyin. Sayaçlar yaş grubu için boğulma tehlikesi oluşturuyorsa daha büyük, sınıf kullanımına uygun bloklar seçin ve yakından izleyin.
Adil bir test hazırlayın
Destekleri paralel yerleştirin ve aralarındaki açıklığı 15 santimetre olarak ölçün. Orta çizgiyi işaretleyin. Kâğıtları aynı boyutta kesin. “Taşıdı” sözcüğünün ne anlama geldiğine karar verin; örneğin köprü her ağırlığı masaya değmeden beş saniye taşımalıdır. Belirli bir kuralın diğerinden üstün olması gerekmez; önemli olan her tasarımda aynı kuralı kullanmaktır. Testten önce öğrencilerden hangi şeklin daha az büküleceğini tahmin edip nedenini açıklamalarını isteyin.
Üç tasarım kurun ve deneyin
- Düz yaprak: Bir kâğıdı katlamadan açıklığın üzerine koyun. Sınıfın durdurma kuralına göre kâğıt bükülene kadar ortaya yakın bölgeye her seferinde bir sayaç ekleyin. Sayıyı kaydedin ve sonraki denemeden önce destekleri yeniden kontrol edin.
- Kenarları katlanmış: İki dar kenarı yukarı katlayıp alçak bir kanal oluşturun. Açıklığı ve yükleme yerini aynı tutun. Aynı tür sayaçları tek tek ekleyip sonucu kaydedin.
- Akordeon katı: Üçüncü yaprağı köprü boyunca uzanan tekrarlı çıkıntılar hâlinde katlayın. Çıkıntıları yukarı bakacak şekilde yerleştirin; destek aralığını ve merkezdeki sayaç konumunu değiştirmeyin. Tasarımı deneyin ve sonucu yazın.
Bunlar örnek tasarımlardır; sonuç garantisi vermezler. Kâğıdın kalınlığı, katların düzgünlüğü, desteklerin konumu ve yükleme biçimi sonucu değiştirebilir. Köprü kayarsa bunu yapısal çökme saymak yerine testi durdurup düzeneği yeniden kurun.
Öğrenci kayıt tablosu
| Tasarım | Tahmin | Taşınan ağırlık | Ne değişti ya da büküldü? | Kanıta dayalı açıklama |
|---|---|---|---|---|
| Düz | ||||
| Kenarları katlı | ||||
| Akordeon katlı |
Kanıt üzerine konuşun
Şunları sorun: Denemenizde hangi tasarım en çok ağırlığı taşıdı? Her grup aynı sonucu buldu mu? Neler sabit kaldı, neler değişti? Köprü önce nerede büküldü? İkinci denemeyi nasıl daha güvenilir yapabiliriz? Öğrenciler yalnızca bir tasarımın “daha güçlü göründüğünü” söylemek yerine tablodan kanıt göstermelidir. Gruplar anlaşamazsa yöntemlerini karşılaştırın ve bir denemeyi aynı koşullarda tekrarlayın.
Öğretmen açıklaması
Bir yük açıklığın üzerinden aşağı doğru bastırdığında düz bir yaprak kolayca bükülür. Katlama, kâğıdın kesitini değiştirerek o yöndeki bükülmeye karşı direncini artırabilir. Katlar ayrıca yükün desteklere nasıl aktarıldığını da değiştirir. Bu basit model gerçek bir köprüyü bütünüyle temsil etmez; sonuç her tasarımın nasıl yapıldığına ve yüklendiğine bağlıdır. Sınıfı, tek bir kat biçiminin her zaman en güçlü olduğunu öne sürmek yerine gözlemlerini anlatmaya teşvik edin.
Değerlendirme ve genişletme
Kısa bir çıkış notunda her öğrenciden sabit açıklığı söylemesini, kendi denemesinde en iyi sonucu veren şekli belirtmesini ve tablodan bir sonuç aktarmasını isteyin. Daha büyük öğrenciler sonuçların grafiğini çizebilir, her tasarımı üç kez deneyebilir ve değişim aralığını karşılaştırabilir. Başka bir derste şekli sabit tutup kâğıt türlerini karşılaştırın; yalnızca bir değişkeni değiştirin. Yazma uzantısında öğrenciler bir iddia, kanıt ve gerekçeyle yeniden tasarım önerir.
Uyarlamalar ve katılım
Önceden katlanmış örnekler, resimli yönergeler, kelime kartları ve tasarımcı, ölçümcü, yükleyici ve kayıtçı gibi görevler sunun. Öğrenciler yazmadan önce tahminlerini işaret edebilir, çizebilir veya söyleyebilir. Küçük sınıflarda yalnızca iki tasarımı test edin ve daha büyük ağırlıklar kullanın. Uzaktan derste öğretmen gösterimi yaparken öğrenciler tahmin yürütüp ortak bir veri tablosunu inceleyebilir. Farklı çözümleri destekleyin ve daha düşük bir sayının kişisel başarısızlık değil, işe yarar bir kanıt olduğunu vurgulayın.
Öğrenciler için hazır sonuç cümlesi
“Bu denemedeki en güçlü köprü ____ oldu. ____ sayaç taşıdıktan sonra _____. Şeklin etkili olduğunu düşünüyoruz çünkü _____. Deneyi tekrarlasaydık _____ aynı tutar, _____ değiştirirdik.” Bu cümle kalıbı, öğrencilerin sonucu kontrollü karşılaştırmayla ilişkilendirmesine yardım eder. Gruplar sonraki mühendislik etkinliğinde düşüncelerine dönebilsin diye sınıf tablosunu ve tasarım notlarını saklayın.
İlgili kaynak: Dersleri, ödevleri ve sınıf etkinliklerini düzenlemek için Schoolizer öğretim ve öğrenme platformunu inceleyin.
