[maan]

المدخل المفهومي في تعليم الفيزياء
أ.د./ يسري عفيفي

اتجهت الدراسة الحالية إلي: تحديد المفاهيم الأساس فلنأخذ الفيزياء لتكون محورا تبني عليه مناهج الفيزياء.
والسؤال الذي يتبادر إلي الذهن. لماذا يتجه البحث إلي تبني المدخل المفهومي لبناء منهج للفيزياء في المرحلة الثانوية؟
لم تعد المفاهيم والمألوفة العلمية اليوم مجرد جانب من جوانب التعلم، بل تعتبر محورا أساسيا تدور حوله كثير من مناهج الدراسة. وترجع أهمية دراسة المفاهيم أنها تمثل معني العلم وتحقق وظيفته في التنبؤ والتفسير، وفهم الظواهر الطبيعية، فهي تحقق ذلك من خلال تواجدها في علاقة متبادلة في نظام اشمل يسمى بالمفاهيم الكبرى أهمها المشروعات التصورية، والتي تضم شبكة من المفاهيم لكل منها علاقة جزيئيه بمكونات ذلك المشروع التصوري.

كما أن تعليم الفيزياء يتطلب مجموعة من أوجه التعلم الأول تشمل الكيميائية والقوانين والنظريات. وهذه تعتمد أساسا على المفاهيم سواء أكانت نوعا من التعميم الذي يلخص الصفات المشتركة بين الكثير من الخصائص الجزيئية، أهمها نقاط مبدئية لفهم هذه الكيميائية والقوانين والنظريات.
ويوضح برونر ( Bruner ) أهمية المفاهيم كأساسيات للعلم حيث أنها تساعد في فهم المادة الدراسية، بحيث تصبح أكثر شمولا كما تساعد في انتقال اثر التعلم وفي تنظيم التفصيلات في إطار هيكلي يسهل تعلمه.

وتقوم المفاهيم بوظيفة اقتصادية في مجال تصنيف المعرفة العلمية وتنظيمها وتعلمها. فالمفاهيم مجردات تنظم عالم الأشياء والأحداث والظواهر المختلفة والمتعددة في عدد صغير من الأقسام أهمها المجموعات أهمها الفئات الفرعية في مراتب متسلسلة بحيث يمكن لعدد محدد نسبيا من المفاهيم العلمية الكبرى أن يتضمن قدرا كبيرا من المعرفة العلمية.

وإذ كان الاتجاه السائد في مناهج المواد الدراسية يقوم أساسا على المفاهيم، فان الأقلية يصبح ضروريا لعلم الفيزياء وذلك انه يتضمن قدرا كبيرا من المفاهيم إذا ما قيس بالعلوم الأخرى.

ويمكن النظر إلي المفاهيم العلمية على أنها تصنيفات أهمها مجموعات من الأشياء والأحداث تهدف في أساسها إلي الوصف وتسهيل الدراسة العلمية، كما أنها تمثل الإرشادي في تكوين الكيميائية والقوانين العلمي.

مما سبق يتضح أهمية المفاهيم في بناء المناهج، كذلك أهميتها في تصنيف الظواهر المتعددة وتقرير العلاقات وبناء الفروض والنظريات. وإذ كان هذا هو وضع المفاهيم ودورها. فالسؤال الذي يطرح نفسه الأفكار هو: لماذا اختيرت المفاهيم الأساس لبناء منهج الفيزياء؟

أن للمفهوم مستويات. فالمفهوم البسيط القائم على فئة محدودة من الحقائق تغيير ابسط وحدات المعرفة العلمية وباتساع فئة الحقائق المكونة لهذا المفهوم يتسع حجم ونطاق ما يمثله المفهوم يكون تنظيما واتساقا بين عدد من المفاهيم البسيطة – لتنتج مفاهيم كبرى أهمها حاكمة وهى ما تعرف بأنها " ذلك النظام الذي ينشأ من العلاقات الموجودة بين عدد كبير من المفاهيم يؤدي إلي كليات تحمل معاني أكثر مما تحمله المفاهيم البسيطة الصغرى المكونة لها.

وإذ تصورنا أن الحقائق توجد في طرف والنظريات العلمية في أقصى الطرف الثاني، فان المفهوم يقع في مكان ما بين هذين الطرفين، وكلما كانت الحقائق والمعطيات الأول تكون المفهوم قليلة كان المفهوم محددا، وقريبا من طرف الحقائق، وكلما زادت الحقائق ورأى المتعلم علاقات أكثر وأعمق بينها – زاد اتساع مفهومه واقترب من طرف النظريات وعلى ذلك فالمفاهيم الرئيسية أهمها الأساس تجعل المادة أكثر شمولا فتقلل التفصيلات وتزيل التكرارات وتزيد من فعالية التعلم.

والأسباب الأول تدعو إلي اختيار تدريس المفاهيم الأساس لعلم الفيزياء وجعلها محورا أساسيا في مناهج المرحلة الثانوية تغيير:
1- مساعدة التلاميذ على زيادة فهمهم لمادة العلم وطبيعته فالعلم سلسلة من تصورات ذهنية (Concepts) ومشروعات تصورية (Conceptual Schemes ) مترابطة ومتواصلة.
2- تسهيل دراسة التلاميذ لمكونات البيئة وظواهرها، لإنجاز تصنف عددا كبيرا من الأشياء والأحداث في فئات قليلة وتربط بين الحقائق والتفصيلات الكثيرة وتوضح العلاقات القائمة بينها.
3- زيادة قدرة التلاميذ على استخدام وظائف العلم الرئيسية وهى التفسير والتحكم والتنبؤ وضبط.
4- مساعدة التلاميذ على فهم وتفسير كثير من الأشياء الأول تثير انتباههم في الكون حولهم. وبذلك تحقق وظيفية المعلومات.
5- إبراز مدى الترابط بين فروع العلم المختلفة وتشجيع التفكير المفتوح أحد دعامات التفكير الإبداعي.
6- مساعدة التلاميذ على الاحتفاظ بالمعلومات وجعلها أكثر بقاء في ذهن المتعلم بعكس الحقائق الجزئية والتفاصيل الكثيرة الأول سرعان ما تنسي وتصبح قليلة الجدوى في حياة المتعلمين.
7- توفير الإرشادي في اختيار خبرات ومواقف التعلم وتنظيمها بالتالي فهي تخدم كخيوط أساسية في النسيج العام للمنهج.

يتضح مما سبق أن استخدام المفاهيم الأساس كمحور لبناء المنهج يحافظ على وحدة بنية العلم، ويعاون التلاميذ على إدراك أهمية العلم ودوره في حياتهم، كذلك فهو يمنع التكرار الذي قد ينشا عند دراسة الموضوعات والحقائق بشكل منفصل. كذلك فان استخدام المفاهيم الأساس يسهل انتقال اثر التعلم.

والسؤال الأن: هل يصلح ذلك النظام المفهومي لطلاب المرحلة الثانوية؟

تبدأ أعمار طلاب المرحلة الثانوية في مصر من 14 أهمها 15 سنة وهذه المرحلة العمرية تقابل في نظرية " بياجيه " آخر مرحلة في التطور المعرفي الذي يقسمه بياجيه إلي أربع مراحل كما يلي:-
1- المرحلة الحسية الحركية: وتبدأ من الميلاد وحتى العلم الثاني.
2- مرحلة التفكير التصوري: وتبدأ من العام الثاني إلي العام السابع.
3- مرحلة العمليات المحسوسة أهمها العيانية: وتبدأ من السابعة حتى الحادية عشرة.
4- مرحلة العمليان الشكلية: وتبدأ من الحادية عشرة إلي الخامسة عشر.

والمرحلة الأخيرة تغيير الأول تعنى بها الدارسة الحالية باعتبار أن طلاب المرحلة الثانوية في مصر يعيشون هذه المرحلة من التطور المعرفي. وتمثل هذه المرحلة بداية التفكير المنطقي عند الكبار فالمراهق في هذه المرحلة يمكنه أن يتعامل بنجاح ليس فقط مع عالم الواقع المحسوس بل أيضا مع عالم المجردات والقضايا المنطقية.

ويمكن عرض القدرات والسلوك لمرحلة العمليات الشكلية فيما يلي:
1- وضع الفروض العقلية والتعامل مع إمكانيات أهمها احتمالات حل المشكلات.
2- استخراج المتغيرات والعوامل الأول تؤثر في ظاهرة ما.
3- القدرة على التعميم واستخلاص النتائج.
4- التفكير المجرد ( التجريد ).
5- التصنيف.
6- السببية والقدرة على عمليات الاستقرار والاستنباط.

وهذه القدرات تتفق تماما مع فكرة تكوين المفاهيم وتعلمها وتطورها. فتكوين المفهوم يحتاج إلي التعميم والتجريد والتصنيف ولكي يتم تعلمه وتطوره لابد من عمليات الاستقراء والاستنباط.
ومعنى ذلك أن طالب المرحلة الثانوية يمكنه تعلم المفاهيم واستخدامها مهما كانت درجة تجريدها أهمها تعقيدها وذلك بعض النظر عن نظريات أخرى – غير بياجيه – ترى انه يمكن التعامل مع المفاهيم المجردة في سن اقل من مرحلة بياجيه الشكلية مثل ما نادي به أوزوبل على سبيل المثال.

يتضح من كل ما سبق، أن هناك ضرورة علمية وتربوية تدعو إلي بناء مناهج الفيزياء في المرحلة الثانوية على أساس المفاهيم الأساس.

[maan]

لقد تطور مفهوم التدريس بتطور البحوث والنظريات التربوية . فكان يقصد بمفهوم التدريس قديماً " قيام المعلم بنقل المعارف إلى التلاميذ عن طريق استخدام المحاضرة ومحاولة تحفيظ التلاميذ لما يردده من معلومات " وبذلك يكون المعلم محوراً للعملية التعليمية . وفى العصر الحديث يمكن تعريف التدريس على أنه " عملية متعمدة لتشكيل بيئة التلاميذ بصورة تمكنهم من القيام بسلوك محدد وتحت شروط محددة ". وبذلك يصبح التلميذ محوراً للعملية التعليمية ، ودور المعلم هو مساعدته على التعلم من خلال تهيئة بيئة التعلم ليتمكن التلميذ من القيام بأنشطة محددة

[maan]

شكل تعليم العلوم في السنوات الأربعين الماضية تحدياً اجتماعيا رئيسياً في مختلف البلدان لا سيما بعد أن ارتبط هذا التعليم بفكرة التنمية. لكن ورغم كل محاولات التجديد وتطوير المناهج فإن الأهداف الموضوعة لم تتحقق في معظم الأحيـان. ومنـذ بدايـة الثمانينـات بدأ يتضح للباحثين في مجال تعليم العلوم أن الحل ينطلق من تحليل، ومن زوايا نظر جديدة، لعناصر العلاقـة التعليمية وهـي: العلم والمتعلم والمؤسسة صاحبة المشروع التربوي الذي تتحدد في إطاره العلاقة بين المتعلم والعلم.

وتبين الورقة الأولى كيف أن التحليل الإبستمولوجي للعلم لا بد وأن يؤدي إلى الاستدلال على نتائج تعليمية. فأبستمولوجيا العلوم تعنى بالإنتاج العلمي وتحاول الإجابة على تساؤلات تتعلق بتعيين الأفاهيم الأساسية لعلم ما، وبالعلاقات التي تربط هذه الأفاهيم فيما بينها وبالتعديلات والتغييرات التي أدخلت على معانيها عبر التاريخ. ودراسة تاريخ إنتاج المعرفة العلمية يدل على شروط إنتاجها. فمن المهم إذاً إيضاح الإبستمولوجيا التي يرتكز عليها بناء منهج العلوم كي يمكن تحديد الخيارات المتعلقة بالأهداف والمحتوى والممارسات التعليمية وبالتالي الحكم على النتائج المحققة. والخيار الإبستمولوجي يتحكم إلى حد بعيد بما يمكن أن تحققه المناهج. فأحد الأسباب الرئيسية لإخفاق معظم مشاريع المناهج، التي أعدت في الستينات والسبعينات تحت عناوين مثل "البحث والتقصي" و "الاكتشاف"، هو أنها ارتكزت إلى أبستمولوجيا تقليدية، يعاد النظر فيها حالياً، وتعتبر أن إنتاج المعرفة العلمية يتم وفق ما يسمى بالطريقة التجريبية وقوامها: الملاحظة والفرضية والتجربة والنتائج والتفسير ثم الاستنتاج. أي أن بناء الأفهوم يتم وفق مسار خطي. بينما أظهرت البحوث التاريخية أن البناء يتم على نحوٍ متقطع سواء عبر قطيعة معرفية حسب غاستون باشلار أو عبر ثورة علمية حسب توماس كون. والإبستمولوجيا التقليدية تعطي دوراً رئيسياً للتجربة الحاسمة التي تدعم النظرية أو تقيم الدليل على صحتها مع استبعاد للتجارب التي تنقضها. ولا يخفى انعكاس هذه النظـرة على مسار الأنشطة المخبرية في المدرسة وعلى سياق عرض المحتوى في الكتب التعليمية: تجربة حاسمة ثم استقراء للقانون.

وحول علاقة المتعلم بالعلم توضح الورقة الأولى كيف أن التلميذ يقبل على تعلم العلوم وهو يمتلك تصورات خاصة به حول الظواهر الطبيعية والأفاهيم وأنماط تبريرها وتفسيرها. وتختلف هذه التصورات في مواقع كثيرة عن النماذج العلمية،إلاّ أنها تتصف بتنظيمها وبمنطقها الخاص وبتماسكها وبملاءمتها، بالنسبة للمتعلم، لتفسير بعض الظواهر، ولو جزئياً، مما يؤدي إلى جعلها أكثر ديمومة وأكثر تجذراً من التصورات والتبريرات الناتجة عن التعليم. ولا تتولد هذه التصورات وأنماط التبرير فقط عن الخبرات الاجتماعية والعاطفية التي يمر بها المتعلم ولا عن تعامله مع الأشياء فقط بل إنها في كثير من الأحيان هي نتاج للتعليم. فلقد أظهرت البحوث وجود مثل هذه التصورات عند المعلمين ومؤلفي الكتب والخبراء في تعليم العلوم. والكشف عن وجود التصورات أدى إلى إحداث تغيير جذري في إعداد المناهج سواء لجهة الأهداف التعليمية أو المحتوى مثلا" (منهج الفيزياء للصفين الثالث والرابع من المرحلة المتوسطة في فرنسا) أو لجهة إعداد المعلمين بعد أن كان معلم العلوم لا يفهم لماذا يخطئ المتعلم أو لا يفهم. كما طورت مؤخرا" استراتيجيات وأنشطة تعليمية يصل المتعلم في نهايتها إلى استبدال تفسيراته الخاصة بأخرى علمية وفق اواليات التغيير الأفهومي. إلا أنه بدأت بالظهور بعض الانتقادات إلى النظرة التبسيطية لعملية التغيير الأفهومي. فقد لفت عدد من الباحثين الإنتباه إلى استحالة تحقيق هذا التغيير عبر إحداث صراع لدى المتعلم بين منظومته الأفهومية وبين معطيات التجربة خلال حصة تعليمية واحدة أو اثنتين. فصعوبة تكوين نظرة علمية شاملة حول الموضوع خلال فترة قصيرة فقط يسمح بتغييرات هشة وغير جذرية.

وتتناول الورقة الثانية (الأيوبي) تطور مناهج العلوم وبالتحديد الأميركية منها مع حصر التحليل بالأهداف وبالمحتوى. فرغم ما أظهرته الدراسات المقارنة من ضعف نظام تعليم العلوم الأميركي فإن هذا النظام قد باشر حركة التجديد منذ الخمسينات وأنتج أعدادا" كبيرة من مشاريع المناهج التي تتنوع بمرتكزاتها الفلسفية والنفسية وإستراتيجياتها للتعليم وبوسائلها التعليمية مما أغرى معظم بلدان العالم بتطبيق هذه المناهج بحذافيرها أو بعد تكييف. كما يتميز هذا النظام بسرعة ربط البحث بالممارسة. ولهذا الغرض تصدر الجمعية القومية لمعلمي العلوم في الولايات المتحدة (NSTA) سلسلة من المطبوعات تحت عنوان: ماذا يقول البحث لمعلم العلوم؟ ?What Research Says to the Science Teacher .ونشير في هذا السياق إلى أن تأسيس مراكز البحث في تعليم العلوم في الولايات المتحدة وفي أوروبا قد ترافق دائماً مع إنطلاقة حركة تجديد مناهج العلوم حيث كان إسهام رجال العلم في الجامعات أو عبر التجمعات المهنية والأكاديمية كبيراً.

توضح الورقة الثانية أيضاً أن مشاريع المناهج، التي ركزت على البنية المنطقية للمادة العلمية وعلى بناء النماذج الأفهومية وعلى المحتوى، كما هو حال مناهج العلوم الحالية في لبنان، قد أخفقت في تحقيق هدف إعداد التلاميذ كي يصيروا لاحقاً من أصحاب الكفاءات العلمية العليا. وبدورها لم تنجح مشاريع الموجة الثانية، التي أعدت تحت شعار "علم من أجل جميع التلاميذ" في تحقيق أهدافها، إذ لم يرتفع عدد الخريجين من أصحاب الكفاءات العلمية ولم يتأكد إعداد المواطنين المثقفين علمياً لأن المبالغة في تقليص المحتوى قد تؤدي إلى عدم تزويد المتعلمين بما يلزم لاحقا من معرفة علمية. كما أن الإهتمام الزائد بالمشكلات الاجتماعية الناجمة عن العلم والتكنولوجيا وجعلها محور منهج العلوم لم يلق تأييداً واسعاً. وأثبتت كل هذه التجارب أن أخذ العوامل الاقتصادية والاجتماعية وحدها في الحسبان عند إعداد المنهج غير كاف لتحقيق الأهداف.

أما في التسعينات فقد ترافقت حركة تجديد المناهج مع تغيير جذري في وظيفة وفي دور المؤسسة مع نظرة جديدة إلى مناهج العلوم. فمن المعروف أن مشاريع المناهج الأميركية هي محلية ولا تطبق على المستوى القومي. ويختص كل واحد منها بصف معين ولا يتناول مرحلة تعليمية بكاملها. وتجاوزاً لهذه الصيغة باتجاه نموذج المنهج القومي المتكامل، واقتداءً بما حصل في مجال تعليم الرياضيات، استوحى المجلس القومي للبحث National Research Council (NRC) ، التابع لأكاديمية العلوم والهندسة، من مشروعي SS & C و Project 2061 المعايير Standards التي ينبغي الأخذ بها في إعداد أي مشروع. كانت هذه المعايير حصيلة عمل شمل في مراحله الأخيرة مراجعة آراء ثلاثين فريق عمل وأربعين ألف جهة معنية بالموضوع وآلاف الردود الفردية. وقد أعلن المجلس هذه المعايير في تشرين الثاني من عام 1994 تحت شعار: إعداد علمي أساسي لجميع الأميركيين، وهو الإعداد الذي يسمح لكل فرد باتخاذ قرارات حكيمة كمواطن (بيئة، طاقة...) أو كفرد (صحة، غذاء، تزايد عدد السكان...) على أن يشجع هذا الإعداد الفضول والحشرية ويولد لذة الاكتشاف وفهم العالم الطبيعي والتكنولوجي، وأن يسهم في تحسين ممارسة الديمقراطية وفي زيادة الإنتاجية الاقتصادية للمجتمعات الحديثة والمعقدة حيث تتزايد المعارف والمهارات العلمية والتقنية. وتتناول المعايير مختلف عناصر النظام التعليمي: المحتوى والأهداف وكيفية التعليم وإعداد المعلمين والتقييم والامتحانات والظروف الإدارية والتنظيمية لعملية التعليم. ويرى الخبراء في هذه المعايير إنقلاباً في مسار عملية التطوير التربوي في الولايات المتحدة، فهناك تحول من اللامركزية المطلقة إلى مركزية التوجيه والمراقبة. وقد صدرت عن خبراء في فرنسا دعوات لاتخاذ خطوات مماثلة بعد أن بدأت اليابان سلوك المسار نفسه.

وفي سياق مناقشة المشاركين في الحلقة الدراسية للورقتين المقدمتين أثيرت تساؤلات حول مشروع مناهج العلوم في لبنان والذي هو في طور الإعداد. من هذه التساؤلات:

ما هي الإبستمولوجيا ونظرية التعلم التي ترتكز عليها هذه المناهج؟

وإلى أي حد أخذت بعين الاعتبار تصورات التلاميذ اللبنانيين؟

هل هي مناهج للنخبة أم لكافة المتعلمين؟

هل تراعي المناهج الجديدة الإطار الثقافي للمجتمع بقدر مراعاتها للحاجات وللتطورات العلمية؟

بما أن فعالية أي تغيير في المنهج تتوقف بصورة مباشرة على إعداد المعلمين، فهل سيترافق هذا التغيير مع تغيير جذري في ما يحدث داخل الصف أو في الامتحانات؟

وبقيت هذه التساؤلات من دون إجابات نهائية بانتظار صدور المناهج كاملة والبدء بتطبيقها.