الگوهای مهارتی پایه: چیستی و اهمیت در آموزش علوم

ما دنیا را بر اساس ظرف اندیشه‌مان می‌بینیم. اگر تاکنون چیزی را ندیده و نشنیده باشیم حتی اگر ببینیم، نخواهیم شناخت.
مثلاً به مردم خیابان نگاه کنید. آیا می‌توانید تشخیص دهید که کدام‌یک از آن‌ها دکتر یا بقال است؟ کدام چک در جیبش دارد؟ کدام‌یک جوراب پایش سوراخ است؟ و…
اما کافی است که یکی از آن‌ها را بشناسید و با او دوست شوید و هر چیزی را که خواستید از طریق مشاهده از او بپرسید. این کار را علم ساینس می‌نامیم.

علم ساینس از زمانی شروع می‌شود که شما مراحل مختلف کشف یا ساختن یک حقیقت را در جهان بیرون پیگیری می‌کنید.
هیچ‌گاه الکترون یا سیاره‌ی مشتری به شما نمی‌گوید آهای من اینجا هستم! شما باید بر اساس برخی قوانین ذهنی و اصول علمی پیشین به سراغ آن‌ها بروید.
هنوز کسی علم را در ایران نشناخته تا شأن علم و دانشمند را در اجتماع ببینیم. مهم نیست که قشنگ نیستیم، قشنگ اینه که مهم نیستیم.
برای آن‌که قشنگ ببینیم و مهم شویم باید بدانیم علم چیست و چرا می‌آموزیم؟
مردم جهان علم را برای در کنترل گرفتن دنیای مادی و تسلط یافتن بر دنیای مادی می‌آموزند.
جامعه‌ی ایران هنوز نمی‌داند که علم چیست و چرا باید علم بیاموزیم! این را جایگاه معلم در جامعه نشان می‌دهد.
این را جایگاه تولید نشان می‌دهد. این را فرهنگ ما نشان می‌دهد. این را جایگاه جوانان در کشور به ما نشان می‌دهد.
ما هنوز از رنسانس علم رد نشده‌ایم. نردبان علم و ترقی، پله‌پله است.

فهرست مطالب | Table of Contents

• مقدمه: الگوهای مهارتی پایه چیست؟
• الگوهای مهارتی پایه در آزمایشگاه فیزیک
• جزئیات مهارت‌ها و اهداف یادگیری
• نکات کاربردی برای بهبود یادگیری
• توصیه‌هایی برای تدریس مؤثر
• منبع تکمیلی آموزش STEM

الگوهای مهارتی پایه در آزمایشگاه فیزیک

الگوهای مهارتی پایه در آزمایشگاه فیزیک را می‌توان یک نردبان علم تلقی کرد که به شرح زیر هستند:

جدول مهارت‌ها و اهداف یادگیری برای آزمایشگاه‌های آموزشی

1. آزمایش‌گری (Experimentation): طراحی یک آزمایش برای دستیابی به یک هدف مشخص، اجرای آزمایش، تحلیل داده‌ها (شامل تحلیل آماری خطاها) و تفسیر نتایج در چارچوب اصول علمی مرتبط.
2. ابزارشناسی (Instrumentation): انتخاب و استفاده از حسگرها، ابزارها، و نرم‌افزارهای مناسب برای اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی و متغیرهای فرایندی.
3. عیب‌یابی (Troubleshooting): شناسایی علل انحراف نتایج آزمایش از پیش‌بینی‌ها، و اصلاح آزمایش یا نظریه یا مدلی که پیش‌بینی بر اساس آن انجام شده است.
4. مدل‌سازی (Modeling): شناسایی نقاط قوت، محدودیت‌ها، و دامنه‌های کاربردی مدل‌ها به‌عنوان پیش‌بینی‌کننده رفتارهای سیستم‌های فیزیکی، شیمیایی، و زیستی.
5. تفکر خلاق و خودراهبر (Self-directed and Creative Thinking): بروز تفکر مستقل و خلاقیت در طراحی و اجرای سیستم‌های آزمایشگاهی. (رجوع شود به فصل ۱۰)
6. مسئولیت‌پذیری (Responsibility): شناسایی مسائل مربوط به ایمنی، بهداشت، و محیط زیست در سیستم‌های آزمایشگاهی و برخورد مسئولانه با آن‌ها.
7. ارتباطات (Communication): برقراری ارتباط مؤثر درباره فعالیت‌های آزمایشگاهی، چه به‌صورت گفتاری و چه نوشتاری، در سطوح مختلف از خلاصه‌های کوتاه گرفته تا گزارش‌های فنی جامع. (رجوع شود به فصل ۱۰)
8. کار تیمی (Teamwork): همکاری مؤثر در تیم‌ها از جمله تقسیم وظایف، پیگیری پیشرفت، حل مشکلات، و یکپارچه‌سازی مشارکت‌های فردی در قالب یک گزارش نهایی در مهلت مقرر. (رجوع شود به فصل ۱۱)
9. آگاهی اخلاقی (Ethical Awareness): گزارش دادن همهٔ نتایج، حتی آن‌هایی که با انتظارها هم‌خوانی ندارند، و اعتبار دادن مناسب به همه منابع اطلاعاتی در طراحی آزمایش و تحلیل و تفسیر داده‌ها.

نکات کاربردی برای بهبود یادگیری الگوهای مهارتی پایه

❍ یادگیری زمانی افزایش می‌یابد که دانش‌آموزان بتوانند موضوعات جدید را با علایق، اهداف و دانش پیشین خود مرتبط کنند. می‌توان با نشان دادن کاربردهای مختلف مطالب جدید در زمینه‌های گوناگون، پیش از ورود به جزئیات نظری و فرمولی، به آن‌ها کمک کرد تا این ارتباطات را ببینند.

❍ یادگیری فعال—یعنی اینکه به‌طور دوره‌ای دانشجویان را وادار کنیم کاری انجام دهند (به‌تنهایی یا در گروه‌های کوچک) که به محتوای جلسه مربوط است—به‌شدت احتمال ذخیره‌سازی مطالب جدید در حافظه‌ی بلندمدت را افزایش می‌دهد و انتقال آن به زمینه‌های دیگر را تسهیل می‌کند. بنابراین فعالیت‌های یادگیری فعال باید در برنامه‌ریزی جلسات گنجانده شوند.

❍ ارائه‌ی جزوه‌هایی با جاهای خالی برای نکات مهم یا دشوار مطالب درسی باعث بهبود یادگیری می‌شود و حتی وقتی یادگیری فعال به‌طور گسترده به‌کار می‌رود، کمک می‌کند مطالب بیشتری پوشش داده شود. دانشجویان می‌توانند بخش‌های ساده‌تر را خودشان بخوانند و بخش‌های خالی را از طریق تدریس، یادگیری فعال، یا تمرین‌های خارج از کلاس کامل کنند.

❍ آزمایشگاه‌هایی با رویکرد کتاب آشپزی (Cookbook)—که دانشجو فقط مراحل مشخص‌شده را قدم‌به‌قدم انجام می‌دهد—به توسعه‌ی مهارت‌های سطح بالا کمکی نمی‌کنند. رویکرد بهتر این است که چند آزمایش باز (Open-ended) در دوره گنجانده شود؛ در این حالت فقط اهداف آزمایش داده شود و راهنمایی حداقلی ارائه شود، سپس از دانشجویان خواسته شود که طراحی آزمایش، اجرای آن، تحلیل داده‌ها و گزارش کامل آن را خودشان انجام دهند.

توصیه‌هایی برای تدریس مؤثر الگوهای مهارتی پایه

❍ موضوعی را شناسایی کنید که دانشجویان اغلب آن را بی‌ربط، خسته‌کننده یا دشوار می‌دانند. دفعه‌ی بعد که خواستید آن موضوع را تدریس کنید، ابتدا با آوردن چند مثال از موقعیت‌هایی که ممکن است در آینده‌ی شغلی‌شان نیاز به دانستن آن داشته باشند، موضوع را معرفی کنید. سپس از دانشجویان بخواهید مثال‌های بیشتری ارائه دهند. ببینید آیا تفاوتی در میزان علاقه‌مندی بعدی آن‌ها مشاهده می‌کنید یا نه.

❍ بخشی از محتوای درسی خود را پیدا کنید که معمولاً با اسلایدهایی پر از متن یا معادله تدریس می‌کنید. آن اسلایدها را با اسلایدهای جدیدی جایگزین کنید که عمدتاً شامل عناصر بصری (تصاویر، نمودارها، انیمیشن‌ها، گراف‌ها و…) و تیترهای کوتاه برای اشاره به نکات اصلی باشند. جزئیات را در قالب جزوه یا تدریس شفاهی ارائه دهید.

❍ پیش از شروع کلاس، نگاهی به برنامه‌ی جلسه بیندازید و بررسی کنید که آیا چند سؤال خوب دارید که دانشجویان را وادار به تفکر عمیق درباره‌ی پدیده‌ها یا روش‌های تدریسی کند یا نه. اگر چنین سؤال‌هایی وجود ندارد، حتماً چند مورد اضافه کنید. سپس از برخی از این سؤال‌ها برای فعالیت‌های گروهی کوچک استفاده کنید.

❍ برای بخشی از دوره‌ی درسی که به‌خصوص سخت یا وقت‌گیر یا هر دو است، جزوه‌ای با جاهای خالی آماده کنید. این جزوه باید شبیه جدول بالا باشد؛ یعنی جاهای خالی برای سخت‌ترین بخش‌ها (پاسخ به سؤال‌های چالش‌برانگیز، قسمت‌های پیچیده‌ی استنتاج‌ها و حل مسائل، نمودارهایی که باید ترسیم شوند و…) داشته باشد. در کلاس این جزوه را با دانشجویان کار کنید؛ بخش‌های ساده‌تر را خودشان بخوانند، و شما یا با تدریس یا با فعالیت‌های گروهی، جاهای خالی را با آن‌ها کامل کنید.