المفاهيم العلمية في العلوم و تصحيح التصورات الخاطئة

 

أشكال المعرفة العلمية :

 - الحقائق العلمية : معلومات قابلة للإثبات يتم الحصول عليها عن طريق الملاحظة والقياس ، وهي قابلة للتغيير في ضوء البراهين والأدلة العلمية الجديدة خاصة في ظل  الثورة العلمية والتقنية الجديدة .

 -المفاهيم العلمية : مجموعة من التعميمات أو الحوادث أو الرموز الخاصة التي تجمع معا على أساس خصائصها المشتركة والتي تميزها عن غيرها من المجموعات والأصناف الأخرى .

 - المبادئ والتعميمات : المبادئ: هى أ فكار أكثر تعقيدا مبنية على عدة مفاهيم مرتبطة مع بعضها البعض.

التعميم: هى العملية التى تصف العلاقات وتصف تكرار مجموعة الإحداث والحقائق والأشياء والظواهر وذلك بانتظام في الطبيعة .

 - القواعد العلمية : سلسلة مرتبة من المفاهيم العلمية التى تصف الظاهرة او الحدث وصفا كميا على صيغة علاقة رياضية .

 - النظرية العلمية : تتكون النظريات من مبادئ مرتبطة مع بعضها البعض بشكل أوسع والغرض منها تزودنا بأفضل شرح يقوم على أدلة .

وتستخدم النظريات للشرح والتنبؤ وتمثل النظريات أقصى مراحل التجريد في الربط بين المفاهيم العلمية لتفسير ما يجري من إحداث وظواهر.

 

المفاهيم العلمية Science Concepts :

 هي مجموعة الأفكار التي تم تعميمها في مناسبات أو ملاحظات أو مواقف معينة تتكون لدى كل فرد من معنى وفهم يرتبط بكلمات أو عبارات أو عمليات معينة.

 و المفاهيم المشتركة هى الوحدة البنائية للعلوم وهي مكونات لغتها , وعن طريق المفاهيم يتم التواصل بين الأفراد سواء داخل المجتمعات العلمية أو خارجها.

 والمفهوم العلمي من حيث كونه عمليه هو عمليه عقليه يتم عن طريقها تجريد مجموعة من الصفات أو السمات أو الحقائق المشتركة ..

 تنظيم معلومات حول صفات شيء أو حدث أو عمليه أو أكثر , هذه المعلومات تمكن من تميز أو معرفة العلاقة بين قسمين أو أكثر من الأشياء .

 تعميم عدد من الملاحظات ذات العلاقة بمجموعه من الأشياء .

 

والمفهوم العلمي من حيث كونه ناتج للعملية العقلية السابق ذكرها :

 هو الاسم أو المصطلح أو الرمز الذي يعطي لمجموعة الصفات أو الحقائق أو الخصائص المشتركة أو العديد من الملاحظات أو مجموعة المعلومات المنظمة.

 أمثلـه :

أسمـاء :   الحرارة , والضوء, والتكاثر ’ والهضم .

 مصطلحات : الكر وموسوم , الإلكترون .

 رموز : Na         - ,  D.N.A

 

وكل مفهوم له مدلول معين أو تعريف معين يرتبط به ويطلق عليه أحيانا أسم مفهوم المفهوم .. اى المعنى الدال على المفهوم وهذا المعنى قد يكون وصفيا ً أو تقريريا ً .

 

 الوصفي : يتمثل في وصف المعنى لمصطلح أو شيء مثل مفهوم الكلب : ( حيوان ثدي له أربع أرجل وذيل يصدر منه صوت معين يسمى نباحا ً )

 

التقريري : يتمثل في تقرير معنى معين لمصطلح أو شيء . مثال: مفهوم الاوم المعياري : ( مقاومة عمود من الزئيق طوله 106 سم ومساحة مقطعه 1مم في درجة الصفر المئوي )

 

ومن ثم يمكن النظر إلى المفاهيم من عدة زوايا ...

 

أولا ً : من حيث طريقة إدراك هذه المفاهيم :

 أ / مفاهيم حسية (  قائمة على الملاحظة )

 وهي تلك المفاهيم التي يمكن إدراك مدلولاتها عن طريق الملاحظة باستخدام الحواس أو أدوات مساعده للحواس .

 مثال :

المفهوم : الحرارة ..

المدلول : الإحساس بالبرودة أو السخونة .

ب / مفاهيم مجرده ( مفاهيم نظريه )

مثال: المفاهيم التي لايمكن إدراك مدلولاتها عن طريق الملاحظة بل لابد لإدراكها من القيام بعمليات عقليه وتصورات ذهنيه معينه , مثال :

المفهوم: الذرة.

 المدلول : هي أصغر وحده في العنصر والتي يمكن إن توجد بمفردها أو مرتبطة مع غيرها وتحمل صفات ذلك العنصر .

 

ثـانيـا ً: من حيث مستوياتها : حيث يتم ترتيب المفاهيم ترتيبا ً هرميا ً حسب مستوياتها في قاعدة الهرم المفاهيم الاوليه وفي قمته المفاهيم المشتقة

  أ/ مفاهيم أوليه : مثل الطول- الزمن - الكتلة

 ب/ مفاهيم مشتقه : وهي تلك المفاهيم التي يمكن اشتقاقها من مفاهيم أخرى .مثل: السرعة

 

ثـالثـا ً : من حيث درجة تعقيدها

أ-  مفـاهيم بـسيـطـة : وهي تلك المفاهيم التي تتضمن مدلولاتها عددا ً قليلاً من الكلمات . مثال :

   المفهوم :  الخلية .

  المدلول  : وحدة بناء الكائن الحي .

 

ب/ مـفـاهيـم مـعـقـده : وهي المفاهيم التي تتضمن مدلولاتها عددا ً كبيرا ً من الكلمات. مثال :

  المفهوم : التكافؤ .

 المدلول : عدد الإلكترونات التي يفقدها أو يكتسبها أو يساهم بها العنصر أثناء التفاعلات الكيميائية مع غيره من العناصر....

  

رابعا : من حيث درجـة تـعلمها :

أ/ مفاهـيم سـهلـة التـعلـم :  وهي تلك المفاهيم التي يستخدم في تعريفها كلمات مألوفة للمتعلمين و بالتالي تكون الطاقة الذهنية المبذولة في تعلمها أقل . أو بمعنى أدق, هي تلك المفاهيم التي سبق للمتعلم أن درس أو اكتسب متطلبات تعلمها ...

 

ب / مـفـاهـيـم صـعبة الـتـعـلم : وهي تلك المفاهيم التي يستخدم في تعريفها كلمات غير مألوفة للمتعلمين أو لم تمر في خبرتهم من قبل  وبالتالي تكون الطاقة الذهنية المبذولة في تعلمها أكبر . أو بمعنى أدق هي تلك المفاهيم التي لم يسبق للمتعلم أن درس أو أكتسب متطلبات تعلمها

 

خـصـائـص المـفـاهيم العلمية :

1-    المفاهيم عبارة عن مجموعه من الأفكار يمتلكها مجموعه من الأفراد , وهي نوع من الرمزية تتمثل في الكلمات , والمعادلات , والنماذج , ورموز الأفكار . وكلما كان هؤلاء الأفراد قادرين على نقل أفكارهم للآخرين من خلال الرموز زاد فهم هذه المفاهيم .

2- مدلولات المفاهيم ليست ثابتة , ولكن المفهوم الواحد قد يعرف من الزوايا المختلفة السابق عرضها. مـثـال :

المفهوم : درجة الحرارة (لجسم ما )

 المدلول (1) : قراءة الترمومتر ..

 المدلول (2) : حالة الجسم الدالة على انتقال الحرارة منه أو إليه إذا لامس جسما ً آخر ..

 ( لاحظ الفرق بين المدلولين من حيث طريقة إدراك المفهوم ودرجة التعقيد ودرجة التعلم )

3- المفاهيم ناتج الخبرة بالأشياء أو الظواهر أو الحقائق وهي تلخيص للخبرة وهي تساعدنا لتعامل مع الكثير من الحقائق .

4- المفاهيم قد تنتج أيضا ً من التفكير المجرد وقد يكون هذا التفكير ناتج للعديد الخبرات وإدراك العلاقات بينها ثم التوصل إلى تعميم معين منها .

5- المفاهيم قد تنتج من علاقة الحقائق ببعضها , وقد تنتج مفاهيم أكبر من علاقات المفاهيم ببعضها وتسمى في هذه الحالة الإطار  ألمفهومي .

6-  ليست مدلولات المفاهيم صور ( فوتوغرافيه ) للواقع ولكنها تمثل صورتنا نحن عن هذا الواقع أو بمعنى آخر تمثل رؤيتنا لهذا الواقع .

 7-    ليست كل مدلولات المفاهيم موجودة في الطبيعة أو لها وجود حقيقي ولكن العلماء يستخدمون أساليب مختلفة فهم الطبيعة ومن بين هذه الأساليب  ابتكار مفاهيم جديدة لعبور الفجوة بين الواقع ورؤيتنا لهذا الواقع .

أمـثلـه :

(أ )  مفهوم ((الفجوات الموجبة )) في أشباه الموصلات .

(ب‌)   مفهوم ((المدارات الالكترونية )) في الذرة .

8- لمدلولات المفاهيم علاقة أساسيه , علاقتها بالإنسان , وعلاقتها بالأشياء , وعلاقتها بالمفاهيم الأخرى , وعلاقتها بالأطر المفهوميه .

 9- مدلولات المفاهيم التي تم الوصل إليها في فرع معين من فروع العلم قد تتحد بالنمط الثقافي السائد , وإذا ما تغير هذا النمط تغير المدلول .

10- ليست مدلولات المفاهيم صادقة أو غير صادقة, ولكنها قد تكون كافية أو غير كافية للقيام بوظائفها , ولا يمكن إثبات صحتها أو عدم صحتها, ولكن بمكن التحقق من مدى الثقة فيها .

 فمفهوم الذرة عند ((دالتن)) كان كافيا ً لتفسير الظواهر التي كانت معروفة في وقته ولكن لم يكن غير صادق.

11- مدلولات المفاهيم قابلة للمراجعة والتعديل نتيجة لنمو المعرفة العلمية وتقدم أساليبها وتطور أدواتها .

 ** وهذه الخاصية ترتبط ارتباطا ً وثيقا ً بالخاصة التي سبقتها .

 

أهمية المفاهيم في تعليم العلوم:

1- تحقق  التواصل بين المشتغلين بين العلم ودراسته .

2- تختزل الكم الهائل من الحقائق.

3- تسهم  في بناء القوانين والمبادئ والنظريات .

4- تساعده الطلاب على التعامل بفاعلية مع المشكلات الطبيعية والاجتماعية للبيئة عن طريق تجزئتها إلى مجموعة من الأجزاء يمكن التحكم فيها .

5-  تقلل الحاجة إلى إعادة التعليم فالمفاهيم التي يتعلمها الطالب يطبقها , ويستخدمها عدة مرات في العديد من المواقف التعليمية دون الحاجة إلى تعلمها من جديد .

6- تساعد في الحد من صعوبات التعلم عند انتقال الطالب من مرحلة إلى أخرى.

7-تساعد  في تنظيم المعلومات المختلفة .

8- تساعد على تنظيم الخبرات التعليمية

9- تساعد في البحث عن معلومات وخبرات إضافية وتنظيم ما تعلمه الطلاب في أنماط معينة    تسمح لهم بالتنبؤ بالعلاقات المتطورة .

10- تساعد المتعلم في تسهيل عمليتي التعلم والتعليم

11- تساعد المعلم والمتعلم على فهم طبيعة العلم

12- تساعد المفاهيم في التعلم ذو المعنى

13- تزود المفاهيم المتعلم بمعظم أساسيات التفكير

 

ويذهب خبراء تعليم العلوم  إلى أن: اكتساب المفاهيم العلمية يساعد على زيادة اهتمام الطلاب بمفردات العلوم , ويزيد من دافعيتهم لتعلمها , لأنها تزيد من قدرتهم على التفسير والتحكم والتنبؤ وهي الوظائف الرئيسية للعلوم ,حيث نلاحظ  احتواء وثائق مناهج العلوم لجميع المراحل على أهداف موحدة منها: ضرورة تدريس المفاهيم العلمية بصورة وظيفية.

 

تكوين أو تشكل المفاهيم  للعلوم

المفهوم ليس تعريفاً يحفظ إنما هو تكوين إدراكي يكونه الطالب ذهنياً.وتتطلب هذه العملية من الطالب إدراك العلاقات بين مجموعة من الأشياء أو الظواهر أو الحقائق تربط فيما بينهما بعض  الصفات المشتركة ,فالطالب يمارس عمليات التفكير والتأويل والتفسير والاستنتاج  وكذلك (التمييز والتصنيف والتعميم) لإيجاد مثل هذه العلاقات, وبالتالي بناء المدرك أو المفهوم ولذلك فإن عملية تكوين المفاهيم نتاج شخصي ونبع فكري للمتعلم.

 

وقد ذكر برونر ثلاث مراحل أساسية لتشكل المفاهيم لدى الطلاب حددها تبعا لنموهم المعرفي :

أ- المرحلة الحسية أو العملية :

 ويكون العقل هو الطريق لفهم البيئة وذلك من خلال التفاعل المباشر مع الأشياء والمواقف في البيئة وفى هذه المرحلة يكون الطفل الكثير من المفاهيم عن طريق ربطها بأفعال أو أعمال يقوم بها بنفسه فالكرسي ما يجلس عليه والملعقة ما يأكل بها ، وهنا تبرز أهمية التدريب العملي والأداء في تشكيل المفاهيم واكتسابها.

 

ب- المرحلة الصورية :

 وفيها يكون الطفل مفاهيمه عن طريق الخيالية الذهنية ويستطيع أن يمثل المفاهيم بالرسم أو عن طريق صور شبه مجرده غير مرتبطة بعمل خاص ، فالطفل في هذه المرحلة يستطيع رسم الملعقة دون أن يمثل لدية عملية تناول الطعام.

 

جـ- المرحلة الرمزية :

وهى المرحلة التي يصل الطفل فيها إلى المرحلة التجريد واستخدام الرموز ، ويرى برونر أن هناك تفاعلا مستمرا أو متبادلاً بين المراحل الثلاثة.

 

كيفية تعلم المفاهيم :

 1)  الإدراك الحسي والحدسي .

 2) الاستقبال البصري واللفظي .

 3) التنظيم الاستقرائي :  يبدأ المعلم مع طلابه بعرض الحقائق والمواقف المحسوسة ثم بإدراك هذه الحقائق  ومعرفة العلاقة بينها ، يوجههم المعلم عندئذ إلى فهم العلاقات بين تلك الحقائق أو المواقف حتى يتوصلوا  إلى المفهوم العلمي المراد تعلمه .

 4) الإستنتاجي : هو أسلوب تدريسي في توكيد المفاهيم العلمية وتنميتها والتدرب على استخدامها في مواقف تعليمية جديدة . حيث يقوم المعلم بتقديم المفهوم ثم يقدم حقائق عنه أو يستنتجها من الطلاب وذلك للتأكد من تكوين المفهوم .

 5) المعالجة النشطة والتأملية .

 6) الفهم التسلسلي والشمولي .

 

مفاهيم الطلاب (Student's Concepts) :

 "هي عبارة عن أفكار التلاميذ ومعتقداتهم عن بعض المفاهيم العلمية، وتعكس الكيفية التي يرى  بها التلاميذ العالم المحيط بهم ، ويمكن تحديد تصورات التلاميذ عن طريق الاستجابة لأسئلة معينة تركز على التفسيرات الشخصية للتلاميذ ” .

- وقد ازداد الاهتمام في السنوات الأخيرة بالبنية المعرفية للفرد المتعلم وما تتضمنه هذه البنية من تصورات أو مفاهيم خطأ (Misconceptions) أو مفاهيم بديلة (Alternative Concepts ) عن بعض المفاهيم قبل تعلمه لها .

 -  إذ إن المعرفة الموجودة مسبقاً لدى التلاميذ قبل التعلم تعد من العوامل المؤثرة في تعلمهم لهذه المفاهيم الجديدة بصورة فعالة .

 - وتعلم التلاميذ للمفاهيم العلمية يصحبه بعض الصعوبات وهي غالباً ناتجة من تجاهل المعلمين للمفاهيم الخطأ أو المفاهيم البديلة التي يمتلكها التلاميذ قبل در)،هم لهذه المفاهيم.

 - ولقد أصبح هناك تحدي يواجه معلمي العلوم وهو ليس مساعدة التلاميذ في تعلم المفاهيم بصورة سليمة فقط ولكن أيضاً في تصويب المفاهيم الخطأ الموجودة في بنيتهم المعرفية .

 - لذلك يجب أن يكون معلم العلوم على وعى بالتصورات أو المفاهيم الخطأ لدى تلاميذه حتى لا يتجاهلها في السياق التدريسي.

 

            وقد أوضحت الدراسات أنه يوجد بعض التصورات لدى الطلاب عن بعض المفاهيم العلمية مخالفة للتصورات والأفكار العلمية الصواب أو الدقيقة ( مفاهيم المجتمع العلمي ) ، وتعوق الطلاب عن تعلم المفاهيم العلمية الصواب .

          ويبرز فشل العديد من مناهج العلوم والرياضيات فى المتعلم القرن الماضي في عدم الأخذ بالاعتبار أنماط الفهم الخطأ لدى الطلبة عند تقديم المواد التعليمية الجديدة لهم، فالطلبة لا تنقصهم الكفاءة في التفكير المنطقي ولكنهم فشلوا نتيجة فهمهم الخاطئ (  Novak,1976).

    و في ضوء ذلك , فإن المتخصصين في تدريس العلوم قد أصبحوا أكثر إدراكا لدور التصورات المسبقة في إعاقة اكتساب الطلاب للمفاهيم العلمية 

 

كيف يتعلم التلاميذ العلوم؟

 

 هناك إشكالية في تحديد كيفية تعلم التلاميذ للعلم ولكن الأرجح هو أن المعلومة تخزن في عقل المتعلم متى ما قدمت له بشكل مناسب لعمره

 فالعلوم هي المادة المرتبطة بالبيئة المحيطة بالمتعلم ، ولذلك خبرة التلميذ لها دور كبير في تعلمه للمفاهيم العلمية  فيجب على المعلم ربط  المفاهيم التي يريد تعليمها للتلميذ بما لدى التلميذ من خبرات سابقة عن هذا المفهوم

 

و يمكن إجمال طرق أو عمليات تعلم العلوم مرتبة كما يلي  : -

 

أولاً: الملاحظة Observing

 

الملاحظة العلمية ليست عملية عشوائية أو ولالعلمية وتتوقفنها عملية هادفة مقصودة، وهي أساس عمليات العلم الأخرى، وإن كانت بعض الاكتشافات العلمية جاءت بعد ملاحظات لم يُخطط لها (مصادفة)  فإن الصدفة لا تحابي إلا العقل المستعد لها .

يبدأ العلم بالملاحظة وينتهي بها، وتتم الملاحظة المباشرة باستخدام الحواس الخمس، وعندما تكون وسائل الملاحظة المباشرة غير كافية يتم اللجوء إلى الوسائل غير المباشرة كالأجهزة التكنولوجية المساعدة للحواس .

تتطلب الملاحظة العلمية الدقة والأمانة في التسجيل، وهما جناحا الموضوعية العلمية  وتتوقف الملاحظة العلمية عند حد تسجيل الأحداث والظواهر، أما الذهاب فيما وراء الملاحظة فيمثل عمليات أخرى للعلم .

يتوقف صدق الملاحظة على صدق الملاحظ ولذلك ينبغي أن تُخضع نتائجها للتقويم السليم، كما تتوقف على صدق الأدوات المستخدمة، ومن هنا تبرز أهمية التوصيف الدقيق للأدوات المستخدمة في الملاحظة ومدى دقتها وذلك لبيان حدود الملاحظة

 

ثانياً: التصنيف Classifying  

  أحد الأهداف الرئيسة للعلم التوصل إلى نماذج تصنيفالعلمية.يميه يمكن استخدامها لدراسة الظواهر الطبيعية بهدف:

 التبسيط من جهة، والتنبؤ بخصائص العضو المنتمي لهذا التقسيم من جهة أخرى . وبالطبع تبدأ عملية التصنيف أو التقسيم بالملاحظة العلمية .

يُبنى التقسيم على أساس صفة واحدة مشتركة أو يُبنى على أكثر من صفة، كأن نقسم مجموعة من الصخور طبقاً للشكل فقط، أو طبقاً للون فقط، أو طبقاً للملمس فقط، أو طبقاً للشكل واللون والملمس معاً، وهكذا..

كلما كان نموذج التقسيم جامعاً قام بوظيفتي التبسيط والتنبؤ على أتم وجه

 

امثلة

1 - تقسيم الحيوانات طبقاً لعدد الخلايا: إلى حيوانات وحيدة الخلية وأخرى عديدة ال(مجهول). - تقسيم العناصر طبقاً لخصائصها الكهربية إلى عناصر موصلة وشبه موصلة وعازلة .

3 - تقسيم المواد طبقاً لحالتها الفيزيائية: إلى مواد صلبة و سائلة وغازية .  

   

 

ثالثاً: الاستدلال Inferring  

يهدف الاستدلال إلى التعرف على خصائص شيء مجهول من دراسة خصائص شيء معلوم .

مثال: تم الاستدلال من الحفريات المختلفة (معلوم) على خصائص العصور الجيولوجية السابقة (مجهول) .

ينبغي التمييز بين الملاحظة والاستدلال، كما في المثال :

1- إذا غُمست ورقة عباد شمس حمراء في المحلول (A) فإنها تحمر .

2 – المحال تنبؤ Predicting العبارة (1) ملاحظة، والعبارة (2) استدلال مبني عليها .  

 

 رابعاً: التنبؤ  Predicting

هو عملية تهدف إلى التعرف على النتيجة المتوقعة إذا ما توافرت شروط معينة.

 وهو يختلف جذرياً عن التخمين حيث يعتمد التنبؤ العلمي على قوانين ومبادئ ونظريات علمية موثوق فيها .

مثال:

1 - أنا أتوقع أن في جيبك مبلغاً من النقود ( تخمين )

2 - التنبؤ بخصائص الجيل الأول والثاني لنبات ناتج من تزاوج نباتين ذي خصائص معينة وذلك باستخدام قوانين مندل للوراثة ( تنبؤ علمي)

إذا جاء التخمين صحيحاً مرة فهذا لا يعني أننا في كل مرة نخمن تخميناً صحيحاً، بينما التنبؤ العلمي يكون صحيحاً في كل مرة بفرض توفر نفس الظروف واستخدام نفس القانون في التنبؤ . 

يعتمد ثبات التنبؤ على صدق القوانين والمبادئ والنظريات التي استُخدمت في التوصل إليه . وقد يتطلب التنبؤ العلمي استخدام التجريب لتأييد التنبؤ أو رفضه .

 

خامساً: القياس  Measuring

يعتبر القياس الكمي أحد أساليب تقنين عمليات العلم المختلفة، فهو مثلاً أحد أساليب التحقق من صدق الملاحظات، وصدق التنبؤ . ويتطلب القياس تحديد شيء يُقاس أو صفة تُقاس، ووحدة للقياس .

يبدأ القياس عادة بإعطاء تقدير كمي لخصائص معينة، وقد توجد علاقات بين هذه الخصائص، عندئذ قد يُتوصل إلى تقدير كمي جديد له قيمة أكبر في وصف الظاهرة موضوع الدراسة، مثل البدء بقياس الأبعاد والكتلة، ومنها نتوصل إلى تقدير الكثافة . 

 

سادساً: التواصل  Communicating

ينبغي أن توجد لغة مشتركة بين أفراد المجتمع العلمي لكي يتم التواصل بين أفراد هذا المجتمع .

محور العلوم هو الظواهر الطبيعية، لذلك فإن التواصل يتطلب تسجيلاً دقيقاً للأحدث مما ييسر نقل الأفكار للآخرين والتفاعل معهم

 

التواصل يتضمن عمليتين أساسيتين:

- الأولى: إدراك وفهم الفرد لأفكار الآخرين .

- الثانية: عرض هذا الفرد لأفكاره بطريقة مفهومة للآخرين .

 

التواصل بهذه الصورة يتطلب أشكالاً مختلفة لنقل الأفكار مثل:

 المعادلات، والجداول، والرسوم التوضيحية، والرسوم البيانية، وكتابة التقارير بصورة مفهومة للآخرين .  

 

سابعاً: التفسير  Interpreting

 

تفسير الأحداث والملاحظات ييسر الفهم، ويختلف التفسير العلمي عن التفسير غير العلمي، فالتفسير العلمي يعني إرجاع الظاهرة أو الحدث إلى أسبابها الحقيقية، أي ربط السبب بالنتيجة . أما التفسير غير العلمي فيُرجع الظاهرة إلى قوى خفية أو أسباب غيبية .

التفسير العلمي له مردود نفسي إيجابي، فمعرفة الأسباب الحقيقية تمنع الخوف من المجهول وتعطي الفرد مزيداً من الثقة بالنفس لإمكانية التحكم في الظاهرة . فمعرفة الأسباب الحقيقية للكوليرا مكّن من تحديد أسباب انتشارها

 

 ثامناً: صياغة الفروض  Hypothesizing

الفرض العلمي: هو جملة تحت الاختبار، تبدأ بمجموعة من الملاحظات ولكن لعدم توافر المعلومات اللازمة للتوصل إلى ما وراء الملاحظات، أو للتوصل لاستدلالات معينة، فإن العالم يلجأ إلى صياغة عدد من الفروض .

قد تُصاغ الفروض بطريقة يمكن اختبار صدقها بطريقة مباشرة عن طريق الملاحظة أو التجريب، أو تُصاغ بطريقة يمكن اختبار صدقها بطريقة غير مباشرة عن طريق القياس أو التشابه الجزئي على ما تم اختباره من قبل.

مثال :

عندما شاهد نيوتن التفاحة تسقط على الأرض صاغ فرضاً مؤداه: أن للأرض قوة تجذب بها الأجسام الأخرى، وقياساً على ذلك تم اختبار صدق الفرض أن للقمر قوة يجذب بها الأجسام الأخرى .   

كلما كان عدد فروض النظرية العلمية أقل، و لها قوة تفسيرية أكبر وأوسع زادت الثقة في هذه النظرية .

 

تاسعاً: التجريب  Experimenting  

التجربة: موقف اصطناعي يلجأ إليه العالم لجمع بيانات ومعلومات عن ظاهرة، أو للتأكد من صدق معلومة سبق التوصل إليها أو لاختبار صدق فرض، أو التوصل إلى حقائق وقوانين جديدة، أو التحقق من صدقها .

في التجريب قد يلجأ العالم إلى تثبيت بعض المتغيرات، وتغيير البعض الآخر بالزيادة أو النقصان، أو الاستبعاد، أو الإضافة، وذلك بهدف دراسة العلاقات السببية، أي العلاقة بين أثر متغير معين في متغير آخر

التجريب يتضمن كل عمليات العلم السابق شرحها .  

 

المفاهيم الخطأ (Misconceptions) :

 

      "هي مفاهيم وأفكار التلاميذ واستجاباتهم حول المفاهيم العلمية والتي تكون غير دقيقة أو خطأ أو مختلطة ومشوشة وتتعارض جزئيا أو كليا مع المفاهيم العلمية المقبولة من المتخصصين في تدريس العلوم ".

 

اى ان الفهم الخطأ او المفاهيم البديلة :

 تفسير غير مقبول وليس بالضرورة خطأ يقدمه المتعلم نتيجة المرور بخبرات حياتية او تعليمية

مع انها غير متفقة مع ما توصل اليه العلماء الا انها تتفق مع تصور المتعلم المعرفي الذي تشكل لديه عن العالم

 

بعض الأمثلة على المفاهيم الخاطئة ؟

أن الأرض مسطحة وليست كروية .

عندما يذوب السكر في الماء فأنه يختفي ولا يبقى إلا طعمه .

حجم المغناطيس يحدد قوته .

جميع المعادن يجذبها المغناطيس .

    5) الخلط بين مفهوم الكتلة والوزن

    6)  الخلط بين الفطر والطحلب

 

وهناك العديد من العوامل التي تعمل على تكون المفاهيم الخاطئة نذكر منها :

 1- المحتوى العلمي والصور والرسوم والأشكال التي تقدم بكتب العلوم قد تكون غير دقيقة  أو ناقصة أو مشوهة

 2- المعلمون .

 3- أسلوب التدريس .

 4- عدم تجريب نماذج تدريسية بصورة منظمة .

 5- الطريقة التي تقدم بها العلوم في الكتب والمراجع .

 6- التعبير عن بعض المفاهيم بالتجريدات الرياضية فقط .

 7- اعتقاد ضرورة إنهاء المنهج وتغطيته

 8-  اللغة الشائعة في البيئة التي يعيشون فيها . ( التناقض الحاصل بين اللغة العامة للطلاب واللغة العلمية للمعلمين )

9-  تؤثر الثقافة والبيئة في تصورات الأفراد .

10- خبرات التلاميذ الشخصية المحدودة وتكوين الأبنية والمخططات العقلية عن  الظواهر والعالم المحيط بهم .

11- التناقضات الحاصلة بين طبيعة وجود المفهوم عند الطلاب وطبيعة وجودة لدى العلماء

12- وسائل الإعلام مثل : الصحف والمجلات وبرامج التلفزيون وأفلام الكرتون

 

وبناءاً على ذلك تنشأ أخطاء عديدة في مفاهيم الطلاب العلمية على مختلف مستوياتهم التعليمية استخدم للتعبير عنها عدة مصطلحات منها : الفهم الخطأ – الفهم البديل – التصورات القبلية – المعتقدات الحدسية .

أهمية التعرف على تصورات التلاميذ عن المفاهيم العلمية :- 

 1- أن صعوبة بعض المفاهيم على التلاميذ تسبب عندهم خلطا يعوق تعلمها.

 2- يمكن تغيير المفاهيم الخطأ أو البديلة ( ليست بالضرورة خطأ ) إلى مفاهيم علمية بعمل محاولات مقصودة واستخدام استراتيجيات ونماذج تدريس حديثة لتسهيل إتمام عملية الانتقال من المفهوم الخطأ أو البديل إلى المفهوم العلمي الصحيح .

 

التغير المفهومي :

ان التغيير المفهومي هو عملية تغيير في البنية المفاهيمية للمتعلمين ، يقوم من خلالها المتعلم باستبدال الخطأ ، ليحل محله التصور العلمي السليم ، وذلك من خلال التغيرات الهيكلية والبنيوية في بنى الطالب المعرفية .

والتغير المفهومي يجسد النظرة البنائية و أفكارها التي اشتهرت بثلاث أعمدة وهي :

  العمود الاول : المعنى يبنى ذاتيا في الجهاز المعرفي لدى المتعلم.

 العمود الثاني : تشكيل المعاني عند المتعلم عملية نفسية  نشطة تتطلب جهدا عقليا وهي مرتبطة بعملية الاتزان الفكري والا فأنه سوف يقع في الحيرة الفكرية .

 العمود الثالث : البنى المعرفية المتكونه لدى المتعلم تقاوم التغيير بشكل كبير حتى لو انها غير صحيحة .

أساليب للكشف عن المفاهيم الخاطئة لدى الطلاب

 

 لابد من استكشاف تصورات المتعلمين التي يحملونها حول المواضيع المختلفة وكذلك مدى ثبات هذه التصورات وقابليتها للتغيير والتطور ، بما يتوافق والتصور السليم ، وانه لابد  من استخدام طرق تقييم متطورة تقيس مستوى التطور والفهم العلمي لدى المتعلمين بما يتعلق بالمفاهيم التي يدرسونها ، وللتعامل مع التصورات التي يحملها المتعلمون فإنه من الضروري كشف التصورات اولا ، ومن هنا ظهرت العديد من الطرائق لتشخيص تلك التصورات وهي :

- الاختبارات الشفوية والتحريرية

– الاختبارات القبلية : وهي تتمثل اختبارا تشخيصيا يجرى للطلبة بغرض كشف المفاهيم  التي يمتلكونها .

استخدام المقابلة الإكلينيكية (  العيادية  ) مع الأطفال ( المرحلة الابتدائية ) لتشخيص أنماط الفهم الخطأ لديهم  وتستخدم هذه الطريقة الاستجواب بشكل فردي اذ يعرض الطالب اجابته ويعللها 

- المناقشة الصفية ( Classroom Discussion ):

حيث يبين الطالب ارآءه حول مفهوم ما ويناقشه زملائه في تلك الاراء .

-  التصنيف الحر (Free Sort Rank)

يصنف الطالب من خلال هذه الطريقة عدة مفاهيم بطرق مختلفة ودون تحديد وقت لها خلال التصنيف .

 

- خرائط المفاهيم ( Concept Maps )  

يرتب الطالب مجموعة مفاهيم في شبكة وفق ترابطات وعلاقات بين المفاهيم .

 

- التداعي الحر( Free Association ):

يقدم للطالب مفهوم ما ، ويكتب الطالب خواطره حول هذا المفهوم .

 

- تحليل بناء المفهوم :

 يختار الطالب بهذه الطريقة المفاهيم التي يعرفها وذلك بعد ان تعرض عليه مجموعة من المفاهيم على بطاقات  ثم يعرف الطالب المفاهيم التي عنده ويفسرها ويضع لها علاقات وفق رأيه بها ,

 - طريقة جوين Gowin. V ) )

وهي أسلوب يستخدم جوانب الشكل (v) اذ تتوزع الشواهد والبيانات من خلال تصنيفها وفق منهجيه تصب في المعرفة العلمية نفسها ، ويطلب من المتعلم ربط معرفة النظرية وفقا لمنهجية الشكل (v) ومن ثم تجري مقارنة ما اعده الطالب مع ما اعده المتخصص في هذا المجال .

 

- الرسم : يعبر الطالب عن مفاهيم معينه من خلال الرسم .

  

- طريقة: اعرض – لاحظ - فسر :

 قبل أجراء عرض عملي  ما يطلب من الطالب التنبؤ مع التبرير لذلك التنبؤ , اما بعد اجراء العرض العملي فيطلب منه الملاحظة والمقارنة بين ما تنبأ به وبين ما لاحظه ، مع تفسير الاختلاف ان وجد .

- المحاكاة بالكمبيوتر

- المقابلات مع المشرفين ومعلمي العلوم لمعرفة انماط الفهم الخطأ لدى طلابهم

- الإطلاع على بعض المراجع العلمية التي تشير إلى بعض الأنماط من الفهم الخطأ عند تناولها لمفاهيم العلمية بالشرح والتحليل

 

تصحيح مفاهيم الطلاب الخاطئة

 تتكون المفاهيم الخاطئة لدى الطلاب نتيجة خبرات سابقة  قدمت المفهوم بطريقة خاطئة  ومن هذه الأخطاء في تقديم المفهوم : النقص في التعريف أو الدلالة اللفظية للمفهوم العلمي , الخلط بين المفاهيم العلمية والمصطلحات العلمية المتقاربة , التسرع في التعميم .

 ولتصحيح المفاهيم الخاطئة  يجب أولا وقاية الطلاب من تكون مفاهيم جديدة خاطئة وذلك بالبعد عن الطريقة التقليدية في تدريس العلوم واستخدام الأساليب الحديثة في التدريس والتي تساعد الطلاب على تكوين المفاهيم الصحيحة بأنفسهم مع التأكيد على أنشطة التعلم الحسية واستخدام الوسائل المعينة وتنوع الأمثلة على المفاهيم مما يقلل من حدوث هذه التصورات الخاطئة في المفاهيم العلمية

أما المفاهيم الخاطئة الموجودة عند الطلاب فيمكن تصحيحها بإتباع الخطوات التالية

 1-    حصر المفاهيم الخاطئة عند المتعلمين . ووسائل ذلك كثيرة منها الاختبارات القبلية , المناقشات الصفية , خرائط المفاهيم , طريقة جوين , التداعي الحر , تحليل بناء المفهوم .

 2-    نعمل على تصحيح هذه المفاهيم الخاطئة  وذلك عن طريق استخدام استراتيجيات نماذج التغير المفاهيمي  مثل نموذج بوسنر  ونموذج  ستيبانز  .

 

 و يتطلب تعديل التصورات البديلة الوصول بالطالب إلى مرحلة عدم القناعة ما بين التصور البديل والمفهوم العلمي الصحيح ، ويحدث تناقض معرفي بين المفهومين. 

توجد العديد من الطرق والاستراتيجيات التي يستطيع المعلم استخدامها في معالجة وتصحيح مفاهيم الطلاب العلمية الخاطئة(البديلة) ومنها :

يمكن للمعلم استخدام:

الأسئلة الشفوية والمقابلات الإكلينيكية مع الطلاب

عقد اجتماعات مع موجهي العلوم

الإطلاع على المراجع المختلفة التي تكشف له المفاهيم المتكونة لدى الطلاب

وأرى أن خرائط المفاهيم والاختبارات التشخيصية يمكن استخدامها بشكل أقوى للكشف عن المفاهيم الصحيحة لتدعيمها والخاطئة لعلاجها

 

ا) هناك طريقة بسيطة  يمكن من خلالها تصحيح التصورات أو المفاهيم الخاطئة عند التلاميذ فمثلا :

طرح عنوان الموضوع المراد دراسته .

فتح باب النقاش مع التلاميذ وفيما بينهم لاستخراج ما يكون لديهم من تصورات ومفاهيم خاطئة وذلك عن طريق الأسئلة المفتوحة ( كيف ، لماذا متى ، أين ..... )

كتابة جميع الأفكار المطروحة وجمعها بشكل غير منظم أولا .

تنظيم تلك الأفكار المتقاربة والتي تجيب على سؤال محدد مثلا متى .

تصحيح ما يكون خطأ من الأفكار وتعزيز ما يكون صحيحا بواسطة طرق التدريس المختلفة وباستخدام الوسائل المختلفة .

 

ويذكر الدكتور حسن حسين زيتون  هذه الخطوات المقترحة في إستراتيجية التغير المفهومي التي نختصرها كالتالي

1-     كتابة الخطأ في اقصى الجزء الأيسر من السبورة .

2-      تشكيك الطلاب بهذه الفكرة .

3-      إعطاء التصور الصحيح للفكرة .

4-      تقديم البراهين على صدق الفكرة .

5-     استخدام الفكرة الصحيحة في مواقف جديدة .

 

ب) استراتيجيات وطرق تصويب الفهم الخطأ لدى الطلاب عن المفاهيم العلمية

 

1 – نموذج ميرل وتنيسون : يمكن استخدام نموذج ميرل وتنيسون  والذي يعتمد على الاستنباط في تدريس المفاهيم ، ويتطلب استخدام هذا  النموذج  في علاج أنماط الفهم الخطأ الخطوات الآتية :

- عرض انماط الفهم الخطأ

- تقديم المفهوم العلمي الصحيح

-  إنماء وتوسيع المعنى الأصلي للمفهوم

- التدريب الإستجوابي لتدريب الطلاب على التمييز بين الأنماط الصحيحة

 

انواع انماط الفهم الخطأ :

- التعميم الناقص للمفهوم  

- الخلط بين المفاهيم العلمية للألفاظ

- الخلط بين المفاهيم المتقابلة للألفاظ

-  الافراط في تعميم المفهوم .

-  القصور في تطبيق المفهوم في مواقف جديدة.

 

وعرض الأنماط الخطأ للمفهوم يؤدي ذلك إلى حدوث نوع من التعارض المعرفي بين أنماط الفهم الخطأ   وأنماط الفهم الصحيح بطريقة مباشرة مما يؤدي إلى حدوث نوع من الصراع المعرفي لدى المتعلم ، مما يدفعه إلى تطوير معلوماته ويساعد في ذلك المرحلتيين الأخيرتين من النموذج .

 

2– أسلوب التشبيهات العلمية : يتم استخدام اسلوب التشبيهات العلمية في تصويب أنماط الفهم الخطأ وفق الخطوات الآتية:

-  تحديد انماط الفهم الخطأ لدى الطلاب في الإختبار التشخيصي .

 - تحديد المثبتات :وهي مواقف تعليمية تشبيهيه حسية من خارج الدرس و مشابه للتصورات العلمية الصحيحة

-  تزويد الطلاب بهذه المواقف والتأكد من اقتناعهم بها مما يكون لديهم تنافرا معرفيا بين هذه المواقف الحسية وبين انماط الفهم الخطأ لديهم .

 - تزويد الطلاب بالمواقف الرابطه وهي مواقف تساعد الطلاب في إدراك أوجه الشبه بين المثبتات وأنماط الفهم الصحيحة المراد تكوينها وبذك يتوصل المتعلمون إلى أنماط الفهم العلمي الصحيح .

 

3 – المناقشة والعروض العملية واستراتيجيات ماوراء المعرفة والبرمجيات التعليمية المخصصة للتصويب

4 – نموذج الشكل سبعه ( V ) المعرفي :  ملاحظة المعلم  ربط الطالب للجانبين المفهومي والعملي وعلاقتها بالسؤال الرئيسي.

5- نموذج "كلوزماير" لتعليم المفاهيم : اختبار التصورات العلمية البديلة ( اختيار من متعدد ، اسئلة مفتوحة النهاية ،أسئلة ذات النصفين ).

6 - نموذج التعلم البنائي المناقشة في الفصل واستخدام الأسئلة المفتوحة.

7- استراتيجية التعارض المفاهيمي :  تناقض واضطراب تصورين لمفهوم معين ، احدهما قديم في البناء المعرفي للطالب والاخر جديد يمثل التصور العلمي السليم ، ويتم حل هذا التناقض عندما يدرك الطالب خطأ الموجود لديه .

 

 8- استراتيجية التغيير المفهومي :  ويتلخص هذا النموذج في استبدال الفهم العلمي السليم بالفهم الخطأ لدى المتعلم  وذلك وفق المراحل الآتية :

 - استكشاف أنماط الفهم لدى المتعلم .

 - استخدام اسلوب المعالجة وإستراتيجية مناسبة لتقديم الفهم العلمي الصحيح .

 - تدعيم المفهوم الجديد بربطه بواقع الطالب.

 

هناك  بعض النماذج المستخدمة والتي تسمى نماذج التغير المفاهيمي  ، مثل :

أ- نموذج بوسنر posner:

 اقترح بوسنر وزملاؤه نموذج للتغير المفاهيمي يتخذ البنائية أساساً له وذلك من خلال مرحلتين هما:

1- الكشف عن التصورات والأفكار البديلة لدى المتعلم

2- تطبيق الإستراتيجية والنموذج المناسب لتقديم المفهوم الصحيح علمياً إما تدريجياً أو ثورياً

 

 ولتحقيق ذلك لابد من توفر الشروط الأربعة التالية:

1- شعور الطلاب بعدم الرضا عن الأفكار والمفاهيم الخاطئة التي يحملونها( غير مقتنعين بها)

2-  يكون المفهوم الجديد واضح ومعقول ويصدق

3-  يكون المفهوم أكثر ميلا للجانب العملي لترسيخ العلوم في ذهن التلميذ

4 - يكون قادر على التفسير والتنبؤ وحل المشكلات

 

ب-  نموذج ستيبانز stepans  في التغير المفهومي : يضع الطلاب في بيئة تعلمية-تعليمية تشجعهم على مواجهة مفاهيمهم السابقة  وكذلك مفاهيم زملائهم ثم العمل نحو التغير المفاهيمي ويتكون هذا النموذج من ست مراحل.

 

ج-  دورة التعلم ( Learning cycle  )

 

* دورة التعلم الثلاثية :  يمكن تصويب أنماط الفهم الخطأ عن بعض المفاهيم العلمية خلال الأطوار الثلاثة لدورة التعلم

- الاستكشاف

- تقديم المفهوم

- تطبيق المفهوم  بالعمل التعاوني بين الطلاب أنفسهم ومع المعلم أثناء إجراء الأنشطة التطبيقية

وخاصة عندما يكتشف الطلاب علاقات جديدة لم تكن معروفة لهم من قبل أو قد تتعارض مع ما لديهم من أنماط فهم  خطأ وذلك في طور الإستكشاف   وبالتالي يبحث الطلاب عن إجابة لتساؤلاتهم بانفسهم ومناقشة زملائهم أو من المعلم في طور تقديم المفهوم  وبذلك يحدث تصحيح لأنماط الفم الخطأ لدى  الطلاب ويصلون إلى حالة الإتزان .

 

* دورة التعلم الخماسية: تتكون من خمس مراحل :

التهيئة

الاستكشاف

تقديم المفهوم

تطبيق المفهوم

التقويم

يحدث عدم الرضا عن أنماط الفهم الخطأ لدى الطالب أثناء طرح الأسئلة والممارسة في طوري التهيئة والاستكشاف ويكون المفهوم الصحيح واضحاً للطلاب في طور الشرح وتطبيق المفهوم  في مواقف جديدة وأخيراً تقويم الطالب لمدى التغير المفهومي .

 

د – خرائط المفاهيم ( Concept Maps ):  وذلك من خلال بناء الطالب للخريطة ومتابعة المعلم له أولا بأول من خلال بناء خريطة المفاهيم متلازمة مع شرح المعلم او من خلال العمل الجماعي بين الطلاب . في تركيب الوصلات العرضية بين المفاهيم  بمستوياتها المختلفة.و بالتالي يمكن تصويب أنماط الفهم الخطأ لدى الطلاب .