یاددهی و یادگیری علوم تجربی

در چند دهه اخير، هيچ يک از موضوع‌هاي درسي در سطح جهاني، به اندازه دروس علوم تجربي دچار تغيير و تحول نشده است. گر چه محتواي درسي علوم تجربي به خودي خود به دليل پيشرفت فزاينده علم و دانش بشري، روز به روز جديدتر و فربه‌تر مي‌شوند، ولي اين تغيير تنها از جنبه محتوايي، آموزش علوم را در بر نمي‌گيرد. ويژگيهای عصر کنونی ايجاب مي‌كند تا برنامه‌های آموزشی علوم تجربي  به نحوی ساماندهی گردند كه با بهره‌گيري از آنها همة تواناييهای شناختی و شخصيتی دانش‌آموزان رشد کرده و فراگيران با برخورداري از مزاياي علوم و فناوري، توانمنديهای لازم برای رويارويي با تحولات جديد را کسب نمايند.

براي تدوين يك كتاب درسي و يا كمك درسي بايد به فلسفه و اهداف مورد نظر در برنامه درسي آن توجه شده و روشها، رويكردها و راهبردهاي آموزشي را با بهره‌مندي از نظريه‌هاي علوم تربيتي مدّ نظر قرار داد.

 فلسفه آموزش علوم تجربي

مهمترين و شاخص ترين فلسفه آموزش علوم تجربي در ايران و ساير كشورهاي توسعه يافته، ارتقاي سطح «سواد علمي[1]» است. سواد علمي داراي گستردگي وسيعي است؛ اما مي‌توان ويژگيهاي آن را در چند جمله به شرح زير بيان كرد:

يك شخص داراي سواد علمي بايد ويژگيهاي زير را داشته باشد:

1-      با مفاهيم علمي پايه آشنا باشد.

2-      مهارت‌هاي لازم براي فرايندهاي علمي (روش علمي) را كسب كرده باشد.

3-      رابطه بين علم و فناوري و جايگاه اخلاق و ارزشها در علم را بداند.

4-      با ماهيت علم آشنا باشد.

5-      داراي نگرش علمي بوده و نسبت به حل مسائل در زندگي روزمره از طريق روش علمي، نگرش مثبتي داشته باشد.

براي بررسي دقيق‌تر جزئيات سواد علمي، بايد نگاه دقيقتري به آن داشت. در آموزش علوم تجربي تنها آشنا شدن با موضوعات علمي و درك و فهم آنها مورد نظر نيست؛ بلكه علاوه بر كسب دانش، بايد روش علمي يعني كاوشگري علمي، تفسير علمي پديده‌ها، استفاده از مهارت‌هاي علمي و نيز داشتن نگرش علمي را كه تداعي كننده شيوه فعاليت دانشمندان و شهروندان سطوح بالاتر جامعه هستند، را نيز در نظر گرفت.

در بررسي دقيق‌تر مؤلفه‌هاي سواد علمي، مي‌توان به هفت بعد مختلف سواد علمي اشاره كرد كه عبارتند از:

1.       آشنايي با ماهيت علم

2.       آشنايي با مفاهيم كليدي علم

3.       آشنايي با فرايندهاي علمي

4.       آشنايي با رابطه بين علم- فناوري- جامعه و محيط زيست

5.       آشنايي با مهارت‌هاي علمي و فني

6.       آشنايي با ارزشهاي ناشي از علم

7.       كسب نگرشها و علاقمنديهاي مرتبط با علم

هر كدام از ابعاد ذكر شده داراي متغييرهايي هستند كه در اينجا به هر كدام از آنها اشاره مي‌گردد. لازم به ذكر است كه در تاليف كتابهاي درسي، بايد متغييرهاي ذكر را در محتواي آموزشي (شامل متن اصلي، حاشيه‌ها، فعاليت‌ها، تمرينات و ...) و نيز فعاليت‌هاي رسمي و غير رسمي آموزشي در محيط مدرسه و يا خارج از آن از جمله انجام آزمايش، گردش علمي، انجام پروژه، ارايه سمينار و ... در نظر گرفت.

متغييرهاي مربوط به ابعاد مختلف سواد علمي در جدول 1 آورده شده است.

 جدول 1: متغييرهاي مختلف در ابعاد سواد علمي

اهداف آموزش علوم تجربي

در بيشتر كشورهاي توسعه يافته و همچنين ايران،اهداف آموزش علوم تجربي را مي‌توان در سه حيطه اصلي، يعني اهداف دانشي، اهداف مهارتي و اهداف نگرشي به شرح زير در نظر گرفت:

·         اهداف دانشي: شامل کسب دانستنيهاي ضروري درباره دانش پايه علوم تجربي.

·         اهداف مهارتي: کسب مهارت‌هاي ضروري مثل روشهاي مطالعه و يادگيري، كاوشگري و حل مسئله در حيطه علم (شامل مشاهده علمي، اندازه‌گيري، گردآوري طلاعات از منابع مختلف، تجزيه، تحليل و تفسير يافته‌ها، ارايه فرضيه، پيش بيني كردن و تصميم گيري منطقي بر پايه شواهد علمي، كاربرد ابزار و وسايل آزمايشگاهي، برقراري ارتباط علمي با ديگران و طراحي تحقيق براي اثبات فرضيه ارايه شده و نهايتاً حل مسئله).

·         اهداف نگرشي: کسب نگرشهاي ضروري جهت کمک به تصميم‌گيري منطقي و تمايل به اقدام در يک مسير معين و مشخص با استفاده از نظريه‌ها و مفاهيم شيمي ( ارزشها، نگرشها و مهارت‌های تفکر می‌توانند به عنوان عادتهای فکر درآیند و فراگير را در طول زندگی به تفکر، عمل کردن و اعتقاد به اعمال درست و مناسب راهنمایی کنند).

بنابراين با توجه به اهداف مورد نظر در برنامه درسي علوم تجربي دوره‌هاي مختلف تحصيلي، مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه يك كتاب درسي نمي‌تواند فقط شامل ارائه‌ي مفاهيم و نظريه‌هاي علمي باشد. از طرف ديگر توجه به حيطه‌هاي اهداف مهارتي و نگرشي، بيانگر اين موضوع است كه در كنار ارايه مفاهيم نظري و دانش پايه، بايد با به كارگيري سؤال‌ها، فعاليت‌ها و مفاهيم كاربردي از علوم تجربي با استفاده از الگوها و نظريه‌هاي رايج علوم تربيتي، روشهاي تفكر خلاق، انتقادي و همچنين قدرت تصميم گيري بر پايه روشها و رويكردهاي علمي را به فراگيران آموزش داد.

استفاده از نظريه‌هاي علوم تربيتي در تدوين كتاب‌هاي درسي

  مهمترين نظريه‌هايي كه در تدوين كتاب‌هاي درسي مورد استفاده قرار مي‌گيرد عبارتند از:

1-      نظريه رشد شناختي پياژه

2-      نظريه يادگيري معني‌دار آزوبل

3-      نظريه يادگيري اجتماعي ويگوتسكسي

4-      نظريه هدف‌هاي رفتاري بلوم

5-      نظريه يادگيري مبتني بر «ساخت‌گرايي[2]»

6-      نظريه يادگيري اكتشافي برونر

طبق نظريه رشد شناختي پياژه، فراگیرندگان زمانی به فراگیری یا تعامل با محیط انگیزه می یابند که مطلب مورد نظر به نحوی بتواند در رفع نیازمندیهایشان اثرگذار باشد. بنابراین مواد آموزشی و محتوا باید انگیزش‌آفرین باشند. آموزش باید بر محور فعالیتهای فراگیرندگان تدوین گردد. فراگیرندگان باید فرصت فعالیت داشته باشند و با به خدمت گرفتن ابزارها برای رسیدن به اهداف خود همت کنند.

روش آموزشی پیاژه بر یادگیری «اکتشافی[3]» و «استقرایی[4]» متمرکز است. در این روش دانش‌آموزان شخصاً به کشف مفاهیم و اصول علمي می‌پردازند و به آنها فرصتی داده می‌شود تا لذت درونی ناشی از تجربه اول را بچشند و به سمت یادگیری سوق داده شوند. پیاژه معتقد است كه فراگير در جریان یادگیری به دانش خود شکل می‌دهد و آن را بنا می‌نهد. بر همین اساس در شکل‌گیری برنامه‌های درسی به ویژه در مرحله سازماندهی محتوا و روشها باید فرصتهایی را ایجاد کرد که در آنها ساختهای شناختی دانش‌آموزان توان ظهور و تغییر پیدا کند. اینگونه برنامه‌ها باید شرایطی را فراهم آورند که شاگردان به تمرین «عملیات ذهنی[5]» و «عینی[6]» خودجوش بپردازند.

فرایندهای فکری افراد در سنین مختلف متفاوت است. به همین سبب به نوع تفکر و استدلال افراد در سنین مختلف و در مراحل رشد سنی به هنگام ارائه محتوا و مطالب آموزشی و به کارگیری روشهای متناسب و منطبق بر ویژگیهای ادراک در هر مرحله موفقیت‌های فرایند یاددهی را تضمین می‌کند.

بنابر نظریه یادگیری معنادار آزوبل، محتوای درسی باید ابتدا به گونه‌ی کلی و انتزاعی، مفاهیم و مطالب مورد آموزش را ارائه کند و سپس از طرح کلیات و اصول جامع و انتزاعی به تدریج به طرح و ارائه مطالب جزئی و وابسته و فرعی بپردازد (شيوه سازماندهي كل به جزء). در ارائه طرحهای کلی و مسائل اساسی مربوط به موضوع مورد یادگیری، «پیش سازمان دهنده‌ها[7]» چارچوب فکری برای استقرار اطلاعات بعدی و دانش نو در زمینه مورد یادگیری را فراهم می‌کنند. هر اندازه معلم بیشتر و بهتر بتواند وسیله ارتباط دانش نو با مطالب آموخته شده‌ی قبلی را فراهم کند و یا آنکه رابطه‌ی بین مطالب قبلی و جدید را روشن و صریح سازد، قابلیت یادگیری را بیشتر و بهتر افزایش خواهد داد.

نويسندگان كتاب‌هاي درسي براي بهره‌مندي از نظري يادگيري معنادار آزوبل، در ابتداي هر فصل سرفصل‌ها و مطالب مهم آن فصل را ارايه كرده و با تصوير، پرسش و يا موضوعي انگيزاننده، آن فصل را شروع مي‌كنند. همچنين براي ارتباط دادن مفاهيم جديد به مفاهيم آموخته شده قبلي، تلاش مي‌شود تا از طريق ارايه خلاصه مفاهيم قبلي و يا پيش سازمان‌دهنده‌ها، به اريه‌ي مفاهيم جديد بپردازند.

«ويگوتسكي»[8] معتقد است كه براي اتخاذ رويكرد فعال و افزايش كارايي يادگيري، بايد دانش‌آموزان با يكديگر و نيز ساير افراد مرتبط با موضوع يادگيري به تعامل بپردازند. وي معتقد است كه ميزان يادگيري دانش‌آموزان از يكديگر در مقايسه با ميزان يادگيري از معلم و كتاب درسي بيشتر است. يادگيري اجتماعي يا مشاركتي كه اساس نظريه ويگوتسكي را تشكيل مي‌دهد، بيانگر بنا کردن دانش و مفاهيم به صورت اجتماعي و همراه با ديگران است. طبق اين نظريه، دانش و مفاهيم تا حد زيادي بار اجتماعي داشته و نمي‌توان آنها را به طور انفرادي بنا کرد. انسانها از راه گفتگو با هم بهتر به مفاهيم پي مي‌برند.

يكي از شيوه‌هاي بهره‌مندي از نظريه يادگيري اجتماعي ويگوتسكسي، گروه‌بندي كردن دانش‌آموزان و ارايه فعاليت‌هاي گروهي در كتاب‌هاي درسي است. بر طبق اين نظريه دانش‌آموزان از يكديگر و نيز محيط اطراف خود بيشتر از معلم ياد مي‌گيرند. بنابراين با تشكيل گروههاي كوچك دانش‌آموزي و ارايه مفاهيمي مرتبط با فعاليت‌هاي گروهي در كتاب‌هاي درسي براي فعاليت دانش‌آموزان، مي‌توان به يادگيري آنها كمك كرد.

براي بهره‌مندي از نظريه  طبقه‌بندي هدف‌هاي رفتاري بنيامين بلوم، لازم است تا به طبقه‌بندي اين اهداف در سه حيطه «شناختي[9]»، «عاطفي[10]» و «رواني- حركتي[11]» اشاره كرد. اما از آنجايي كه اهداف رفتاري حيطه شناختي از اهميت و توجه ويژه‌اي برخوردار است، لذا در اين بخش فقط به معرفي اهداف حيطه شناختي بسنده مي‌گردد.

هدفهای حیطه شناختی، بر یادگیری یا بازسازی آنچه که آموختن آن ضروری است، تاکید دارد؛ مانند حل مسئله که برای این کار فرد باید ابتدا مسئله اصلی را تشخیص داده و سپس مطالب داده شده را مرتب کند و با نظریه‌ها، روشها و الگوهایی که یاد گرفته است، آن را حل نماید. به زبان ساده هدفهای شناختی با آنچه که باید فراگیر بداند و بفهمد، سر و کار دارد.

بر اساس طبقه بندی بلوم، هدفهای رفتاری شناختي شامل شش سطح  به شرح زیر می باشند:

1.       «دانش»[12]

2.       «فهمیدن»[13]

3.       «به کار بستن»[14]

4.       «تجزیه و تحلیل»[15]

5.       «ترکیب»[16]

6.       «ارزشیابی»[17]  و «قضاوت»[18]

بنابراين در تدوين كتاب‌هاي درسي بايد مطالب به نحوي سازماندهي شود كه دربرگيرنده هر شش سطح از هدفهاي رفتاري شناختي بلوم باشد.

طبق نظريه ساخت‌گرايي، نمي‌توان علم و دانش را از شخصي به شخص ديگر منتقل كرد. دانش بايد به طور فعالانه توسط فراگيرنده‌ي آن در طول تعامل با محتوا و محيط آموزشي ابداع و توليد گردد. چنين اظهاراتي به طور سربسته نشان دهنده آن است كه ذات و نوع محتوا و محيط آموزشي به اندازه خصوصيات و ويژگي‌هاي فراگيرنده دانش اهميت دارد. اين نظريه معمولاً نقش فعالي براي يادگيرنده در نظر گرفته و معتقد است:

«به جاي آنکه دانش‌آموز فقط بشنود، بخواند و به حل تمرين‌هاي کاملاً تکراري و عادي بپردازد، بايد بحث و گفتگو کند، فرضيه بسازد، تحقيق و طراحي کند و ديدگاه‌هاي ديگران را دريافت دارد».

ساخت‌گرايي فرض را بر اين مي‌گذارند که دانش‌آموزان، خود بايد دانش را خلق کنند يا دوباره پديد آورند. اين کافي نيست که فقط يادگيرنده در وضعيت فعال قرار گيرد؛ بلکه بايد معلم هدايت و راهنمايي او را بر عهده گرفته و به او کمک کند تا نظريه‌هاي علمي و ديدگاه‌ها و چشم اندازهاي تاريخي و ... را دوباره کشف کند.

به جهت بهره‌مندي از نظريه ساخت‌گرايي در تدوين كتب درسي، لازم است تا فعاليت‌هايي در كتاب‌هاي درسي مبتني بر كاوشگري در نظر گرفته شود تا دانش آموزان با كمك معلم و در قالب فعاليت‌هاي گروهي به انجام آنها همت گمارده و دانش علمي خود را عمق بخشند.

به اعتقاد برونر ارائه محتواي كتاب‌هاي درسي در قالب یک موقیت نامعین و توأم با بهت زدگی، نوعی احساس خلاء فکری در فراگیر به وجود می‌آورد. همین احساس او را به تلاش برای تبدیل موقعیت نامعین به یک موقعیت معین و در نهایت حل مسئله سوق می‌دهد. در پایان فراگیر به تحلیل مراحل حل مسئله و کشف روابط میان عناصر آن می‌پردازد. عمل اکتشاف در فرآیند حل مسئله موجب می‌شود که فرد از اتکا به پاداش بیرونی به سوی تقویت درونی تغییر جهت دهد.

در برنامه های درسی مبتنی بر اکتشاف و حل مسئله، بر «مهارت‌های یادگیری»[19] و تربیت فردی «مبتکر»[20] و خلاق تأکید می‌شود. کوشش برنامه‌های درسی مبتنی بر اکتشاف این است که فراگیر جدا از  کسب اطلاعات مورد نیاز، بتواند چگونه آموختن و چگونه فکر کردن را بیاموزد. مهارتهای تفکر و یادگیری بسیار متنوع اند. مهارتهایی چون «مفهوم سازی»[21]، پردازش داده ها، «قضاوت»[22] و فرق گذاشتن میان پدیده‌ها، «تحلیل کردن»[23]، تشخیص و کشف رابطه میان «متغیرها»[24]، و «تفسیر کردن »[25] از جمله مهارت‌های تفکر هستند که باید در جریان شکل‌گیری محتوای برنامه درسی و روشهای تدریس مربوط به آن مورد توجه برنامه‌ریزان درسی و معلمان قرار گیرد. فرآیند حل مسئله همراه با اکتشاف به راحتی می‌تواند هر یک از توانایی‌ها و مهارت‌ها را در فراگیران تقویت نماید.

بر وفق نظريه برونر می‌توان اصول مشروح در زیر را برای سازماندهی كتاب‌هاي درسي پیشنهاد کرد:

·         مواد آموزشی درست بر اساس رشد ذهنی فراگیران تنظیم شود.

·         فراگیران از راه دست یابی به روابط میان رخ دادها و حل مسایل برانگیخته شوند.

·         مواد آموزشی از ساده به پیچیده و با «توالی»[26] مناسب (ارتباط طولي و عرضي مناسب) ارائه گردند.

·         اساس فعالیتهای آموزشي بر محور فعالیت فراگیران باشد.

·     تلاش شود تا مواد آموزشی که در بر گیرنده یک سلسله روابط بین پدیده‌ها و رخدادها است، از سوی فراگیر به رمزهای مشخصی تبدیل شوند و در ساخت شناختی جای گیرند.

منابع:

1.    بدريان، عابد (1385)، مطالعه تطبيقي استانداردهاي آموزش علوم در كشورهاي مؤفق و ايران، (طرح پژوهشي)، به سفارش سازمان پژوهش و برنامه‌ريزي آموزشي.

2.       علم براي همه آمريكاييها، مولفه‌هاي سواد علمي، پروژه 2061 ، (NRC, 1996).