درس : حل المشكلات بطريقة علمية

 

الوحدة الأولى : دراسة المادة

الفصل الأول : طبيعة العلم

الدرس الأول :

( أضغط على أحد الأيقونات التالية للانتقال )

     

نص الدرس :

الطرائق العلمية :

اتبعنـا في الدرس السـابق عـدة خطوات لكي نتعـرف قطعة الفخار التـي عثر عليها في الحفريات . هل يمكنك ترتيب تلك الخطوات؟ ومــاذا كـــانت النتيجـــة؟ مثل تلك الخطـوات التي تتبع في حل المشـكلات هي ما يسـمى بالطرائق العلمية Scientific Methods.

ويوضـح الشكل التالي الخطـوات الأساسـية المتبعة عادة فـي الطرائق العلميـة، وإن كان ترتيب هذه الخطوات قد يختلف من حالة إلى أخرى.

تعرف المشكلة :

 رغم كل ما درسناه في مادة العلوم في السنوات السابقة فإننا لا نزال في حاجة إلى دراسة المزيد لنتعرف العالم من حولنا.

 لقد شاهد أحد الطالب نباتا يذبل على شرفة غرفته، فسقاه بالماء، وفي نهاية اليوم لاحظ انتعاش أوراقه، فتوصل إلى أهمية الماء لنمو النبات، فأخذ يسـقيه بالماء كل يوم. وبعد ّ عـدة أسـابيع لاحظ اصفـرار الأوراق وتحولها إلى اللون البني، فتسـاءل: لماذا يحدث ذلـك للنبـات مع أنه يوفر له الماء الذي يحتاج إليه؟ لقد حدد الطالب المشـكلة، ولكي يحلها وضع خطة يرجع فيها إلى مصادر تزوده بالمعلومات،

الملاحظة :

تتضمـن الملاحظة Observation الحصول علـى المعلومات باسـتخدام الحواس، وخصوصا حواس السـمع والبصر واللمس، وتدوينها. لقد لاحـظ الطالب سـقوط بعـض أوراق النبات، وكذلـك تغير لون السـاق. وبمرور الوقـت لاحـظ تجمع مـادة بيضـاء ذات رائحة على التربـة بجانب النبـات. وعند إدخال إصبعه في التربة وجدها رطبة .

الاستنتاجات :

كثيرا ما تؤدي الملاحظات إلى استنتاجات Inferences . قد يستنتج الطالب مما لاحظه مثلا أن المبالغة في ري النبات هي السـبب في ذبوله واصفرار أوراقه. 

تكوين الفرضيات :

بعد تحديد المشـكلة، قد يكون العالم فرضية، وقد يطرح سـؤالا محددا حول هذه المشكلة. والفرضية Hypothesis عبارة يمكن اختبارها. وتبنى الفرضية في ضوء الملاحظات والبحوث والمعرفة السـابقة حول المشـكلة. ويمكـن تكويـن أكثر مـن فرضية للمشـكلة الواحدة؛ فقـد يضع الطالـب ـ بعد ما لاحظه ـ الفرضية التالية: تنمو النبتة أفضل عند ريها بالماء مرة واحدة كل أسبوع. 

لا بـد مـن إجراء تجربـة لكي تختبـر الفرضية؛ ففي حالـة ذبول النبـات قد نجري التجربة الموضحة في الشكل أدناه .

في مثل هذه التجربة، هناك عامل يتغير باستمرار، وهو عدد مرات ري النبات أسبوعياً. ويسمى هـذا العامـل المتغير المستقل، وأما نمو النبات فهو المتغير التابع، وهو المتغير أو الناتج الذي نريد أن نقيسه في التجربة. 

اختبار الفرضيات :

 عند اختبار الفرضيات يراعى ما يلي:

التخطيط للتجربة عنـد اختبـار الفرضيـات يتم اختبـار متغير واحـد وتثبيت العوامـل الأخـرى دون تغييـر. وتسـمى هـذه العوامـل الثوابت Constants . وفـي تجربة النبات فإن: نـوع النبات، وحجمه، ونوع التربـة، وكميتها في الأوعية المسـتخدمة، ومقدار الإضاءة المتوافرة تعد جميعها ثوابت. وفي بعض التجارب قـد يسـتعمل أحد العوامل معيـارا للمقارنة ويسـمى العامل الضابط Control . فإذا أراد الطالب مثلا أن يدرس مكونات التربة فسـوف يحلل عينة منها، ثم يقارن البيانات التي يحصل عليها ببيانات تحليل تربة أخرى معروفة مسبقا.

إجراء التجربة جمع الطالب المواد التي يحتاج إليها لاختبار فرضيته، ووضع خطة ليتتبعها، واسـتخدم ثلاثة أصص متماثلة مزروع فيها النوع نفسـه من النبات. 

النبات (أ) تم ريّه مرة واحدة بالماء عند بدء التجربة . والنبات (ب) تم ريّه بالماء يومياً، أما النبات (ج) فقد روي بالماء مرة واحدة أسبوعياً.

وصمم الطالب جدولا لتسـجيل بياناته شـمل: رمـز كل نبات، وعدد مـرات ريّه. ثم بدأ يسـجل فيه: طول كل نبتة، ومدى تغير لونها، وعدد الأوراق السـاقطة إن وجدت، وذلك طوال فترة التجربة التي استمرت شهرا كاملا.

 

تحليل البيانات :

فـي أي تجربة علمية يتم جمع البيانات، ثم تحليلها. ويختلف نوع البيانات من تجربة إلـى أخـرى؛ فقد تكـون بعض هـذه البيانـات مقادير كميـة، ومنها طول جسـم معين، ودرجة حرارة سـائل. وبعضهـا يتم التعبير عنه بمصطلحات، منها: أسـرع من، أصغر مـن، أكثـر بياضاً، أشـد قسـاوة.... وهكذا. وعلـى من ينفـذ التجربة أن يسـجل هذه البيانات، ويدرسها بدقة قبل أن يستخلص النتائج. وقد لوحظ في التجربة السابقة أن النبات الذي روي مرة واحدة أصاب الذبول الشديد جميع أوراقه، والنبات الذي روي يومياً أصاب الذبول معظم أوراقه. أما النبات الذي كان يُروى أسبوعياً فقد نما بصورة جيدة، وكانت أوراقه نضرة خضراء.

استخلاص النتائج ثم التواصل 

يتم - بعد تنفيذ التجربة وجمع البيانات وتحليلها - اسـتخلاص النتائج. ففي التجربة السابقة كان ذبول النبات عائداً إلى عدم ريّه أو إلى المبالغة في ريّه. وهكذا فقد اسـتخلص الطالب من هذه التجربة أن المناسـب لنمو هذا النبات بشـكل جيد - في ظل هذه الظروف والمعطيات- هو أن يروى مرة واحدة كل أسبوع.

وعندما عرض الطالب نتائج تجربته طلب إليه المعلم أن يعيدها مرة أخرى للتأكد من صحة اسـتنتاجاته. وقد أعاد الطالـب التجربة بكل خطواتها، وخرج بالنتائج نفسـها، ممـا عـزز ثقته فيها وفي صحتها، وأتاح له أن يقدمها بثقة إلى زملائه في اليوم العلمي؛ لكي يطلعوا عليها، ويعيدوا إجراءها للتأكد من مدى صحتها ودقة نتائجها. وهذه هي مهارة التواصل مع الآخرين التي يمارسـها العلماء أيضا عندما ينشرون نتائج أبحاثهم وتجاربهـم على الآخرين فـي المجالات العلمية المتخصصة؛ للاسـتفادة منها والبناء عليها. ويوضح الجدول التالي النتائج التي توصل إليها أحد الطـالب عندما أجرى تجربة مشـابهة، ويبيـن توافقهـا مع نتائج التجربة الأولى.

العودة للأعلى