به نام یاور همیشگی  مرجع دوم ابتدایی

    آموزش اين که دانشمندان چگونه دانش را به دست می‌آورند، به اندازه‌ی آموزش دانسته‌‌های آنان اهميت دارد. همان مهارت‌های ذهنی که دانشمندان در راه به دست آوردن دانش از آن‌ها بهره می‌گيرند، می‌تواند دانش‌آموزان را به انديشمندان منتقد و سرانجام عضوهای فعال جامعه تبديل کند. متاسفانه، برخی از آموزگاران دانش‌آموزان را به انجام فعاليت‌هايی ترغيب نمی‌کنند که باعث تقويت مهارت‌های فرايند علم شوند، زيرا بيشتر آنان اعتقاد دارند که اين فعاليت‌ها هزينه‌بر هستند و بايد زمان زيادی را صرف آماده‌سازی آن‌ها کرد.

  من در کلاس خود از يک فعاليت بسيار ساده ، اما بسيار جالب، بهره می‌گيرم که تنها با چند جعبه مداد، به دانش ‌آموزان امکان می‌دهد به مانند دانشمندان فکر کنند. من همگام با تشريح چگونگی انجام فعاليت "مدادهای شکسته" ، گام‌های روش علمی را نيز آموزش می‌دهم.

  مشاهده‌ی آغازين

  به طور معمول، يک پژوهش علمی در پس يک مشاهده معماگونه و مقدماتی جای دارد. دانشمندان برای تشريح پديده‌هايی که درک ما از آن‌ها کامل نيست، پرسشی را مطرح می‌کنند که به آنان امکان بررسی بيش‌تر يک مساله را می‌دهد. آنان با کمک فرايندی که "روش علمی" ناميده می‌شود، پاسخ آن پرسش را جست و جو می‌کنند.

  مرحله‌ی يکم: پيش از آغاز فعاليت، يکی از مدادها را می‌سوزانم و سمباده می‌زنم. مداد دوم را با ارّه به دو نيم و مداد سوم را با کشوی ميز خرد می‌کنم. در آغاز فعاليت، سه مداد شکسته را روی اورهد می‌گذارم(هدف اين است که دانش‌آموزان مشاهده‌ای مقدماتی از مدادهای شکسته داشته باشند. اگر اورهد در دسترس نباشد، می‌توان مدادها را روی مقوا چسباند و از فاصله نه چندان نزديک، به دانش‌آموزان نشان داد.)

  سپس به دانش‌آموزان می‌گويم، اين‌ها مدادهای شما هستند که به شيوه‌ی اسرارآميزی شکسته شده‌اند و شما نمی‌توانيد تصور کنيد که چه‌طور شکسته شده‌اند. در اين زمان، دانش‌آموزان مدادها را فقط از اورهد می‌توانند ببينند(مشاهده‌ی اوليه) و همه‌ی آنان به فکر فرو می‌روند که "مدادها چگونه شکسته شده‌اند؟"(مساله‌ای که بايد بررسی بيش‌تری روی آن انجام شود.)

  فرضيه‌های گوناگون

  يک دانشمند کاردان همه‌ی پاسخ‌های ممکن برای يک مساله پيشنهادی را در نظر می‌گيرد. او بايد به همه‌ی احتمال‌ها( چه باور کردنی و شدنی باشند و چه نباشند) فکر کند، زيرا گاهی بی‌مايه‌ترين فرضيه‌ها، درست‌ترين آن‌ها هستند(برای نمونه، زمانی نظريه‌ی جابه‌جايی قاره‌ها فرضيه‌ی خنده‌آوری به نظر می‌رسيد). اگر يک دانشمند با پيش‌فرض‌های ذهنی به ميدان پژوهش وارد شود، به گونه‌ای که فرضيه‌ی درست را از پيش تعيين کرده باشد، ممکن است در حال اثبات فرضيه‌ای که نظر مساعدی نسبت به آن دارد، مشاهدهاي بنيادی را ناديده بگيرد.

  مرحله‌ی دوم: دانش‌آموزان را به گروه‌های سه يا چهار نفری تقسيم می‌کنم و از آنان می‌خواهم دست کم پنج شيوه‌ی متفاوت را برای شکستن يک مداد بنويسند. آنان ممکن است در چند دقيقه به بيش از 10 شيوه‌ی منطقی و نوآورانه فکر کنند. سپس نظرهای آنان را در جدولی از فرضيه‌های گوناگون فهرست می‌کنم. به دانش‌آموزان يادآوری می‌کنم: به خاطر داشته باشيد صرف نظر از فهرست بلند بالايی که از نظرهای شما گردآوری شده است، يک مداد ممکن است با آميزه‌ای از چند شيوه يا به شيوه‌ای که به فکر هيچ يک از شما نرسيده است، شکسته شده باشد.

    نمونه‌هايی از فرضيه‌های دانش‌آموزان پايه‌ی پنچم

                           به زمين زدن                                    شکستن بادست

                           بريدن با قيچي                                 گيردادن مداد لای در

                           سوزاندن                                        نشستن روی مداد

                          با سنگ شکستن                              گازگرفتن

                          با چکش شکستن                             لگد کردن

    مشاهده‌ی دقيق‌تر

  دانشمند پس از نقش بستن چند فرضيه در ذهنش، مشاهدهای باريک‌بينانه‌تری انجام می‌دهد که درستی يا نادرستی فرضيه‌ها را روشن کند. اين کار با مشاهده‌ی مستقيم (بررسی رفتار شامپانزه‌ها)، آزمايش (بررسی ساختمان اتمی عنصرها)، يا مدل‌سازی رايانه‌ای (مدل‌سازی گرم شدن آب و هوا) انجام می‌شوند. به طور معمول، دانشمندان آزمايش‌ها يا مشاهده‌های خود را چند بار انجام می‌دهند تا از درستی يافته‌ها و نتيجه‌گيری‌هايشان اطمينان پيدا کنند.

  مرحله‌ی سوم:

  الف) دانش‌آموزان بايد همانند دانشمندان مدادها را دقيق‌تر بررسی کنند تا بتوانند مشاهده‌ی باريک‌بينانه‌تری انجام دهند. مشاهده‌ی باريک‌بينانه‌تر باعث محدودشدن فهرست فرضيه‌ها به چند فرضيه‌ی مناسب‌تر می‌شود. در آغاز اين مرحله به هر گروه يکی از مدادهای شکسته را می‌دهم تا آن را دقيق‌تر مشاهده کنند.

  از آنان می‌خواهم دست کم دو چيزی را که می‌بينند، لمس می‌کنند يا استشمام می‌کنند، يادداشت کنند. اين مشاهده‌ها در مورد چگونگی شکسته‌شدن مدادها، سرنخ‌هايی به دست می‌دهند. برای اين که دانش‌آموزان مشاهده‌های دقيق‌تری داشته باشند، در صورت امکان ذره‌بين به آن‌ها می‌دهم. 

  دانش‌آموزانی که مداد سوخته را بررسی می‌کنند، ممکن است بوی زغال چوب را حس کنند و متوجه اثر سياهی روی مداد شوند. اما دانش‌آموزانی که مداد ار ّه شده را دقيق‌تر مشاهده می‌کنند، سطح صافی را حس می‌کنند و ممکن است متوجه شيارهای ريز حاصل از اره کردن مداد بشوند.

  پس از پايان مرحله مشاهده‌ی دقيق، از دانش‌آموزان می‌خواهم فهرست فرضيه‌های گوناگون خود را به يک يا دو فرضيه محدود کنند که با همه‌‌ی مشاهده‌های دقيق آنان هم‌خوانی داشته باشد. در اين کار با پرسش‌هايی به آنان کمک می‌کنم؛ پرسش‌هايی مانند: آيا يک مداد سوخته، سطح صاف و همواری دارد؟ اگر يک مداد لای يک در خرد شود، انتظار داريد چند دندانه در آن مشاهده کنيد؟ يا چگونه می‌توانيد مدادی را که با قيچی بريده شده، از مدادی که با دست شکسته شده است، تشخيص دهيد؟

  مرحله‌ی سوم:

  ب) برای انجام آزمايش به هر گروه فقط دو مداد می‌دهم و به آنان می‌گويم که يک دانشمند بايد آزمايش خود را چنان طرحی کند که بتواند از امکانات موجود (پول و ابزار) به بهترين شيوه بهره‌برداری کند. به آنان می‌گويم که هدف از انجام آزمايش، توليد دوباره‌ی الگوهايی است که روی مدادهای شکسته ديده می‌شوند تا از اين راه يک يا دو فرضيه مانده بررسی شوند.

  بسته به اين که مدادها در آغاز چگونه شکسته ‌ شده باشند، دانش‌آموزان که عينک ايمنی به چشم دارند، ممکن است از ميان احتمال‌های ديگر، اره کردن، شکستن با دست يا پا را برگزينند. چون شما تصميم گرفته‌ايد که چگونه مدادهای اوليه را بشکنيد، اين شما هستيد که می‌توانيد نوع آزمايشی را که دانش‌آموزان می‌خواهند انجام دهند، زير نظر خود بگيريد و حتی نوع آزمايش را به آنان پيشنهاد کنيد.

  به خاطر داشته باشيد ايمنی هميشه يک اصل مهم است. من يکی از مدادها را سوزاندم، اما ممکن است انجام چنين کاری در مدرسه‌ی شما مناسب نباشد. اگر چه دانش‌آموزان می‌توانند برخی از آزمايش‌ها را (برای نمونه ، شکستن مداد با دست يا کوبيدن آن به ميز) روی ميز تحرير خود انجام دهند، بهتر است فضايی را برای انجام آزمايش‌ها در نظر بگيريد تا آزمايش‌هايی مانند اره ‌ کردن مداد يا شکستن آن با چکش، در آن جا با امنيت بيش‌تری انجام گيرد. سطح آموزشی دانش‌آموزان را نيز در نظر داشته باشيد. برای آنان که در پايه‌ی دوم و سوم هستند شکستن مداد می‌تواند به شيوه ساده‌ای انجام شود، اما برای پايه‌های بالاتر می‌توان شکستن مداد را با ترکيبی از روش‌ها انجام داد.

  هنگامی که آزمايش‌های دانش‌آموزان پايان پذيرفت، از آنان می‌خواهم مدادهای اوليه را با مدادهای آزمايش‌های خود مقايسه کنند. آيا آن‌ها با يکديگر هم‌خوانی دارند؟ دانش‌آموزان ممکن است پاسخ دهند، "مدادی که ارّه شده است، مانند مداد اولی لبه‌ی صافی دارد." يا "مدادی که با چکش شکسته شده است، مانند مداد اولی لبه‌ی ناهمواری دارد، اما مداد اولی صاف نشده و تراشه تراشه است."

  برای آنان توضيح می‌دهم که مدادهای شکسته در آزمايش‌های شما، ممکن است در همه‌ی جزئيات مانند مدادهای اوليه نباشند و شما بايد به دنبال ويژگی‌هايی باشيد که مدادها را از هم متمايز می‌سازند. با مداد دوم می‌توان آزمايش نخست را بار ديگر انجام داد يا اگر آزمايش نخست الگوی متفاوتی از الگوهای اوليه ايجاد کرد، می‌توان از آن برای آزمايش فرضيه‌ی ديگری بهره گرفت. هنگامی که دانش‌آموزان اطمينان پيدا کردند که به درستی می‌دانند مدادهايشان چگونه شکسته شده‌اند، مدادهای گروه‌ها را عوض می‌کنم و مرحله‌های سوم.الف و سوم.ب را برای مدادهای شکسته دوم و سوم نيز انجام می‌دهيم.

  پيشنهاد نظريه

  هنگامی که دانشمندان مشاهده‌های زيادی انجام می‌دهند که از فرضيه‌ی آنان پشتيبانی می‌کنند، فرضيه‌ی آنان  يک نظريه می‌شود. ممکن است توضيح کاملی برای يک پديده وجود داشته باشد که حتی يک پژوهشگر بزرگ هم به آن پی نبرد (برای نمونه، لامارک در تشريح فرايند تکامل، اصول ژنتيک را در نظر نگرفته بود). همچنين، مشاهده‌های مهمی که يک نظريه را رد می‌کنند، ممکن است به علت در اختيار نداشتن ابزار مناسب مورد توجه پژوهشگران نباشند (برای نمونه، آلفرد وگنر چون از امکانات امروزی برای نقشه‌برداری از کف دريا بهره ‌مند نبود، ‌به نادرست پيشنهاد داد که قاره‌ها همانند قايقی بر سطح پوسته‌ی اقيانوسی شناورند).

  مرحله‌ی چهارم: پس از اين که دانش‌آموزان آزمايش‌هايشان را انجام دادند، از آنان می‌خواهم چهار مشاهده را بنويسند که با نتيجه‌گيری آنان درباره‌ی چگونگی شکسته شدن مدادها هم‌خوانی داشته باشد. دانش‌آموزان در يک کلاس پايه‌ی پنجم، مشاهده‌های بسيار هوشمندانه‌ای انجام دادند. يکی از آنان به دندانه‌های مدادی توجه کرده بود که لای کشوی ميز خرد شده بود. او دريافت مداد در اثر کوبيده شدن به گوشه بالايی ميز شکسته نشده است، زيرا در اين صورت بايد دندانه‌های کمتر و درشت‌تری می‌داشت. يکی ديگر از دانش‌آموزان متوجه شده بود، در مدادی که با ارّه دو نيم شده بود، لکه‌هايی از گرافيت بر سطح شکستگی وجود دارد که در عرض مداد و در يک جهت آرايش يافته‌ اند، حال آن که اگر مداد پس از اره شدن سمباده خورده باشد، لکه‌ها در همه جای سطح شکستگی ديده می‌شوند.

  دانش‌آموزان ديگر در مورد لبه‌های صاف مداد اره شده و بوی مداد سوزانده شده، به نکته‌های جالبی اشاره کردند. آنان با گفته‌های خود در واقع بر اهميت بهره‌گيری از همه‌ی حس‌ها در يک پژوهش علمی تاکيد می‌کردند. شما از را اين بحث آزاد و با گردآوری دست‌ نوشته‌‌های دانش‌آموزان می‌توانيد ميزان آموخته‌ها و مهارت‌های آنان را ارزيابی کنيد.

  رابطه‌ی الگو و فرآ يند

  در فعاليت مداد شکسته، دانش‌آموزان يک الگوی مشاهده‌‌شدنی(مداد شکسته) را با فرآيندی که مشاهده نکرده‌اند(شکستن مداد) ارتباط می‌دهند. بزرگسالان برای حل مساله‌های گوناگون از رابطه‌های بين الگوها با فرآيندها بهره می‌گيرند. در ميان گذاشتن سناريوهايی از زندگی واقعی با دانش‌آموزان، اهميت فرضيه‌سازی و مشاهده‌ی دقيق را به آنان نشان می‌دهد. برای اين کار، از نمونه‌های زير(يا مانند آن‌ها) که در زندگی روزمره رخ می‌دهند، بهره بگيريد . از دانش‌آموزان بخواهيد فرضيه‌های مربوط به هر سناريو و مشاهده‌هايی را که برای روشن کردن درستی يا نادرستی هر يک از آن‌ها بايد انجام گيرد، بنويسند.

  1) يک افسر پليس که صحنه‌ی يک تصادف را بررسی می‌کند، فرورفتگی‌های خودروها(الگوها) را می‌بيند و از خود می‌پرسد که اين تصادف چگونه رخ داده است؟ (فر آيند) او ممکن است فرضيه‌های گوناگونی را در نظر بگيرد: از پهلو به هم برخورد کرده‌اند، از پشت به هم زده‌اند يا روی هم لغزيده‌اند.

  2) يک کارشناس بررسی مرگ‌های مشکوک، از پيکره‌ای که هيچ گونه زخم بيرونی(الگو) ندارد، تکه‌برداری می‌کند و از خود می پرسد که آ ن فرد چگونه مرده است؟(فر آ يند) او فرضيه‌های گوناگونی را در نظر می‌گيرد. برای نمونه، بيش از اندازه دارو خورده، دچار خونريزی درونی شده يا به سرطان ريه مبتلا بوده است.

  3) باغبانی پی می‌برد که گل‌های باغش آسيب (الگو) ديده‌اند و می پرسد که گل‌های من چگونه نابود شده‌اند؟(فرآيند) او ممکن است فرضيه‌های گوناگونی را در نظر بگيرد: فردی آن‌ها را چيده است، باران تندی به آن‌ها آسيب زده يا خودرويی از روی آن‌ها گذر کرده است.

  طرح‌های ديگر

  فعاليت‌های زيادی وجود دارند که بنياد آن‌ها بر رابطه‌ی"الگو و فرآيند" است و شما می‌توانيد به همين شيوه‌ای که گفته شد، از آن‌ها بهره گيريد. با پژوهش درباره‌ی پرسش‌های زير در طول سال آموزشی مهارت‌های مشاهده‌گری و فرضيه‌سازی را در دانش‌آموزان خود پرورش دهيد: يک گره چگونه بافته شده است؟ يک برگ کاغذ چگونه به دو تکه کاغذ تبديل شده است ؟

  شما ممکن است طرح‌های ارزان‌تری پيدا کنيد که آماده‌سازی آن‌ها آسان‌تر هم باشد و به شيوه‌‌ی فعاليت مدادهای شکسته از آن‌ها بهره بگيريد. به هر حال، به ياد داشته باشيد فعاليتی که در اين مقاله توضيح داده شد، فقط روی مدادهای شکسته تاکيد نمی‌کند. دانشمندان و ديگران از همان مهارت‌هايی بهره می‌گيرند که دانش‌آموزان را در طول انجام اين فعاليت به کوشش وا می‌دارند. دانش‌آموزان شما پس از اين فعاليت در می‌يابند که علم نوعی تفريح و سرگرمی است. آنان مانند دانشمندان فکر می‌کنند و مساله‌هايی را حل خواهند کرد که طی زندگی با آن‌ها روبه‌رو می‌شوند.

  منبع:

  Science & Children, April 1997