اهمیت آموزش علوم تجربی

یکی از ویژگی های بارز انسان «کنجکاوی» است که از دوران کودکی تا پایان عمر، او را به «دانستن» و کشف حقایق و پرده برداری از مجهولات سوق می دهد. این نیروی درونی، تکاپوی انسان را برای کسب «علم» و گریز از «جهل» افزون می کند.
آن چه امروز از دانش بشری، در شاخه های مختلف و رشته های گوناگون، در دسترس ماست، حاصل تلاش انسان های گذشته و همین نیروی درونی خدادادی آنهاست. بی تردید نسل های کنجکاو آینده بسیاری از مطالبی را که اکنون برای ما مجهول است، کشف خواهند کرد. بخشی از دانش امروز بشر که حاصل مطالعه و جست و جوی او در جهت شناخت جهان مادی و نظام ها و قوانین آن است، «علوم تجربی» نام دارد.
بشر برای کشف و شناخت اسرار این جهان مادی، عمدتا˝ از ابزارهای حسی خود استفاده می کند. به همین دلیل، نقش «تجربه» در این حوزه بسیار اساسی و تکیه بر آن بسیار ضروری است. براین اساس، انسان برای توسعه و تقویت حوزه ی عمل خود، به ساخت دستگاه های گوناگون و دقیق دست زده است.
ساخت و تولید ابزارهای گوناگون، توانایی انسان را برای کشف رازهای جهان و طبیعت بالا می برد و زندگی او را متحول می سازد.
استفاده از دستاوردهای علمی و فناوری، در بعضی جهات، رفاه نسبی به همراه می آورد و به انسان کمک می کند تا کارهایی را که در گذشته با رنج و سختی و صرف وقت زیاد انجام می داده است، بسیار راحت تر و سریع تر انجام دهد.

دانش آموزی که به مدرسه وارد می شود، دارای نیروی خدادادی کنجکاوی است؛ نیرویی که هر لحظه او را به سوی دانشی تازه و پاسخی برای پرسش های بی شمار می کشاند. از سوی دیگر، او باید برای زندگی در دنیای فردا- که دنیای علم و فناوری است- آماده شود. به این ترتیب، نظام آموزشی باید به گونه ای برنامه ریزی شود که هم قوه ی جست و جوگری را در دانش آموزان شکوفا کند و دانستن و کشف مجهولات را برای آنها لذت بخش و نشاط آور سازد و هم آنچه را برای زندگی در دنیای امروز و فردا به آن نیازمندند، به آنها بیاموزد.
درس علوم تجربی که یکی از درس های اصلی دوره های ابتدایی و راهنمایی تحصیلی است، به نوبه ی خود باید بتواند به هر دو هدف یادشده دست یابد. در این درس، محتوا و روش باید به گونه ای طراحی شود که از یک سو به نیازهای فطری دانش آموزان در زمینه ی شناخت محیط پاسخ گوید، به آنان در پی بردن به شگفتی های جهان کمک کند و معرفت آنان را نسبت به خالق جهان افزایش دهد و از سوی دیگر، آنها را با دانش و بینش مورد نیاز زندگی حال و آینده آشنا سازد.
پس هدف نهایی، رسیدن به «سواد علمی- فناورانه» است که در ادامه، آن را تا حد امکان معرفی خواهیم کرد.
بنابراین، هماهنگی با تحولات دنیای در حال تغییر و دگرگونی، یکی از نگرانی های انسان روزگار ماست. اندیشمندان، سیاستمداران، برنامه ریزان آموزشی، معلمان، پدران و مادران در سراسر دنیا تلاش می کنند تا شیوه هایی بیابند که بتوان با استفاده از آنها، کودکان امروز را برای زیستن در دنیای غیر قابل پیش بینی فردا آماده کرد. در چنین وضعیتی، کارشناسان تربیتی بر این باورند که تحمیل کوله بار سنگینی از دانش و اطلاعات به کودکان، به تنهایی کارگشای مسائل زندگی آینده ی آنان نیست.
امروزه، مهم ترین وظیفه و نقش آموزش در مدرسه ها آموزش شیوه های یادگیری و پرورش مهارت هایی است که فرد را قادر می سازند، خود راه های حل مسائل و کشف مجهولات را بیابد. این «آموختن برای زیستن» است.
بر همین اساس، کارشناسان گروه علوم تجربی «دفتر برنامه ریزی و تألیف کتب درسی» درصدد برآمدند که با مطالعه ی برنامه ی آموزش علوم سایر کشورها و تشخیص نیازها و شرایط کشورمان، برای آموزش علوم دوره ی ابتدایی و راهنمایی تحصیلی طرح جدیدی را پی ریزی کنند. این طرح در واقع طرحی ملی است که در یک زمینه ی جهانی مناسب شکل گرفته است. در تمام کشورهای در حال توسعه، آموزش علوم یکی از مهم ترین سنگ های زیربنایی توسعه ی پایدار به حساب می آید و به آن توجه خاصی می شود.
ما معتقدیم اگر کیفیت آموزش علوم در جامعه ی ما وضعیت مطلوبی داشته باشد، دانش آموزان امروز ما که پیکره ی اصلی جامعه ی فردا را تشکیل می دهند، از چرخه ی آموزش، پیشرفت، هماهنگی و همگامی با توسعه ی علمی و صنعتی دور نمی مانند و توانایی آن را پیدا می کنند که پابه پای توسعه ی جهانی علم و صنعت، معلومات خود را توسعه دهند و به روز کنند و در نهایت، شهروندانی سازگار با «جامعه ی در حال تغییر» باشند.
طرح جدید آموزش علوم گامی- و تنها یک گام- در جهت بهبود بخشیدن به وضعیت نابسامان آموزش علوم در کشورماست اما همان طور که همه می دانیم، کیفیت آموزش علوم در یک کشور، به عوامل فراوانی بستگی دارد که متأسفانه بسیاری از آن عوامل از حیطه ی کار و وظیفه ی برنامه ریزان بیرون است.

اهداف های کلی در طرح جدید آموزش علوم تجربی
به طور کلی هدف آموزش علوم در دوره ی آموزش عمومی آن است که دانش آموزان را برای یادگیری مادام العمر آماده کند؛ به عبارت دیگر، هدف کلی آموزش علوم ایجاد مهارت و توانایی کسب سواد علمی- فناورانه در دانش آموزان است. بر این اساس، هدف های آموزش علوم را می توان در سه حیطه ی اصلی و اساسی، به شرح زیر در نظر گرفت:
1-دانستنی های ضروری
2-مهارت های ضروری
3-نگرش های ضروری
دانستنی ها
یادگیری درباره ی هر مفهوم و موضوع جدید دانش بشری، مستلزم داشتن اطلاعاتی درباره ی اصول و قوانین چهار زمینه ی اصلی علوم تجربی است.
علوم فیزیکی، که شامل فیزیک و شیمی است، بیش تر به بحث درباره ی ماده، انرژی، تغییرات مواد و برهم کنش های ماده و انرژی می پردازد.
علوم زیستی، محیط زنده را مورد بحث قرار می دهد.
علوم زمین، محیط غیرزنده را بررسی می کند.
علم بهداشت، به بدن آدمی و بهداشت آن می پردازد.
دانش آموزان باید در دوره ی آموزش عمومی مجموعه ای کافی از اصول و قوانین فیزیک، شیمی، زیست شناسی، زمین شناسی و بهداشت را بیاموزند تا بتوانند بر پایه ی این اصول و قوانین دانستنی های مورد نیاز خود را فرا گیرند. برای مثال اگر دانش آموزی با مفاهیم اساسی «الکتریسیته و مغناطیس» آشنا نباشد، هرگز نمی تواند اصول کار یک دستگاه برقی را دریابد و از آن به صورت صحیح استفاده کند؛ بنابراین، می توان گفت آنچه که در تدوین کتاب ها مورد نظر بوده، از این قرار است.
1-باید تا حد امکان موضوعات انتزاعی را کاهش داد و مطالب را متناسب با سن دانش آموزان تنظیم کرد.
2-الزاما" نباید به ساختار دانش مقید بوده و در صورت ضرورت و مفید بودن، می توان تقدم و تأخر مطالب را بر هم زد.
3-مطالب باید تا حد امان به صورت تلفیقی بیان شود.
4-عکس ها و تصویرها تا حد امکان ایرانی باشند.
5-در پایان هر فصل، زمینه های شغلی مربوط به مطالب آن فصل آورده شود.
کسب دانش پایه، شرط لازم، اما نه کافی، برای یادگیری های بعدی است.
مهارتهای ضروری
آن چه در این قسمت تحت عنوان مهارت ها آمده است، در واقع به توانایی هایی اشاره دارد که در زمینه ی علم آموزی می توانند مفید واقع شوند؛ به عبارت دیگر، پرورش مهارت ها در دانش آموزان، به منزله ی آموختن «راه یادگیری» به آنان است.
آن چه هم اکنون مورد قبول متخصصان آموزش علوم در همه ی کشورهاست، لزوم پرورش چند نوع مهارت یا توانایی در دانش آموزان است. به اعتقاد متخصصان، ایجاد و پرورش این مهارت ها، دانش آموزان را در پیمودن مراحل روش علمی تواناتر می سازد و به آنها امکان می دهد تا یادگیری های جدید را از طریق به کارگیری این مهارت ها به راحتی انجام دهند. برای آگاهی بیشتر درباره ی مهارت ها، به بخش سوم کتاب رجوع کنی

مشاهده
به معنی به کارگیری حواس و به منظور جمع آوری اطلاعات درباره ی پدیده ها یا اشیاست. مشاهده، اساسی ترین و بنیادی ترین مهارت یادگیری است. موفقیت در زندگی و به دست آوردن شغل در آینده، به مهارت دانش آموزان در مشاهده بستگی دارد.
مشاهده فقط دیدن نیست بلکه معلم باید به دانش آموزان بیاموزد که تا حد امکان، از همه ی حواسشان در مشاهده استفاده کنند در مشاهده، علاوه بر حس بینایی، حسهای شنوایی، بویایی، چشایی و لامسه هم اهمیت ودخالت دارند.
یکی از نکات اساسی مشاهده ی صحیح، دقت در مشاهده است. معلم باید دانش آموزان را به دقت در مشاهده ترغیب کند تا به جزئیات توجه خاصی نشان دهند.
ابزارهای کمک حسی- مانند ذره بین، میکروسکوپ و....- دقت دانش آموزان را درمشاهده بالا می برند. معرفی و کاربرد ابزارهای کمک حسی، فعالیت کلاسی را جذاب و فرصت های جدیدی برای یادگیری فراهم می کند.
مشاهده به قصد جمع آوری اطلاعات، مقایسه و طبقه بندی انجام می گیرد. دانش آموزان برای مقایسه ی دو چیز باید به شباهت ها و تفاوت های آنها توجه کنند. در بین اعضای یک مجموعه، معمولاً یافتن شباهت ها از یافتن تفاوت ها مشکل تر است؛ زیرا دانش آموزان باید خصوصیات مشترک را در تمام اعضای مجموعه جست و جو کنند. دانش آموزان باید بتوانند طبقه بندی را به روش های متنوع و براساس یک یا چند ویژگی مشترک (رنگ، اندازه، شکل و...) انجام دهند. معلم نیز باید دانش آموزان را به طبقه بندی بر اساس ملاک های ابتکاری و خلاقانه تشویق کنند.
گردش ها و بازدیدهای علمی، یکی از راه های تقویت مهارت مشاهده است.
در پایان مشاهده ی فردی، باید به دانش آموزان فرصت داد تا از طریق مشاهده، در یادگیری مشارکت کنند.

جمع آوری اطلاعات
مهارت جمع آوری اطلاعات و مهارت در کسب و جمع آوری اطلاعات لازم در مورد یک پدیده از منابع یا مراجع مناسب از طریق مطالعه ی منایع، استفاده از رسانه ها، گفت وگو و مصاحبه باافراد متخصص و بهره گیری از تمام شبکه های اطلاع رسانی است.
در عصر انفجار اطلاعات، این مهارت در مقایسه با گذشته اهمیت بیشتری یافته است. دانش آموزان باید دریابند که علاوه بر معلم و کتاب درسی، منابع اطلاعاتی دیگری نیز در اطرافشان وجود دارد. معلم نیز باید ضمن ایجاد انگیزه در دانش آموزان، آنها را به سمت جمع آوری اطلاعات هدف دار هدایت کند.
یکی از روش های ایجاد رغبت در دانش آموزان، علاقه و توجه نشان دادن به نتایج اطلاعاتی است که آنها جمع آوری کرده اند. در ضمن، معلم باید علاوه بر فراهم آوردن زمینه برای دانش آموزان جهت جمع آوری اطلاعات به صورت انفرادی، فرصت هایی را هم برای جمع آوری اطلاعات به صورت گروهی برای آنان فراهم سازد و دانش آموزان را به انجام دادن فعالیت های گروهی وا دارد؛ مثلا˝، هر بخش از فعالیت ها را به یکی از آنان بسپارد و در نهایت، شرایطی فراهم آورد که با جمع بندی یافته ها، همه ی دانش آموزان به نتیجه ی واحدی برسند. در پایان، دانش آموزان باید اطلاعات جمع آوری شده را به گونه ای منسجم و قابل یادگیری تنظیم کنند.
دعوت از افراد مطلع و کارشناسان به کلاس یا بردن دانش آموزان نزد متخصصان، در واقع، به معنی معرفی منابع اطلاعاتی جدید به دانش آموزان است و علاوه بر آموزنده بودن، به متنوع شدن فضای کلاس کمک می کند. استفاده از کتاب و کتابخانه به عنوان یکی از منابع اطلاعاتی مهم برای مدرسه، کتابخانه ها را به محیطی شاد و زنده تبدیل می کند.

برقراری ارتباط
به معنی مهارت پیداکردن در انتقال و دریافت اطلاعات و یافته ها از راه های گوناگون مانند: صحبت کردن، نوشتن، گزارش کردن، رسم منحنی، نقاشی کردن، تهیه ی جدول و چارت، روزنامه ی دیواری، نمایش دادن و.... است. مهارت برقراری ارتباط، دانش آموزان را قادر می سازد تا آن چه را آموخته اند یا فکر می کنند به گونه ای مناسب، جذاب و پرکشش به دیگران انتقال دهد. در واقع، برقراری ارتباط به معنی انتقال مؤثر اندیشه های خود به دیگران است.
برقراری ارتباط به روش های گوناگون از قبیل گزارش شفاهی، گزارش کتی، استفاده از نقاشی، نمایش، رسم انواع نمودار و...، امکان پذیر است. در تمام این موارد، دانش آموزان باید کم کم یاد بگیرند که در نوشتار و گفتار خود از واژگان علمی استفاده کنند.
توجه به پرورش مهارت برقراری ارتباط، فرصت های گران بهایی را برای ایجاد ارتباط عاطفی عمیق بین معلم و دانش آموزان و هم چنین، دانش آموزان با یک دیگر فراهم می آورد.
در مهارت برقراری ارتباط، تشویق کردن دانش آموزان به استفاده از روش های ابتکاری در ارائه ی گزارش ها، در نهایت به ایجاد و پرورش خلاقیت در آنها منجر می شود. هم چنین باید اهمیت یادداشت برداری در حین فعالیت را برای دانش آموزان روشن کنیم. متأسفانه فرهنگ مکتوب در کشور ما، از فرهنگ شفاهی کم رنگ تر است.
برخورد صحیح و عاطفی معلمان با دانش آموزانی که برخی ناتوانی های جسمی و ذهنی هستند، در نهایت به تقویت حس اعتماد به نفس و خودباوری در آنها می انجامد.
با سازمان دهی مناسب یک محیط آموزی می توان از تمامی امکانات مدرسه، دیوارها، درخت ها و... برای انتقال پیام های آموزشی، بهداشتی، اجتماعی و... استفاده کرد.
در کلاس ها ممکن است بعضی از دانش آموزان در برقراری ارتباط مشکلاتی داشته باشند. معلم باید مراقب باشد تا دانش آموزان از گردونه ی برقراری ارتباط خارج نشوند.

اندازه گیری
به معنی مقایسه ی یک خاصیت یا کمیت با واحد آن کمیت است. اندازه گیری در یادگیری علوم نقش اساسی دارد. در بسیاری از مشاغل، داشتن مهارت اندازه گیری برای انجام دادن مطلوب وظایف ضرورت دارد؛ بنابراین، لازم است دانش آموزان این مهارت را کسب کنند.
اندازه گیری باید دقیق باشد و دانش آموزان باید چگونگی استفاده از واحد مناسب برای اندازه گیری هر کمیت را بیاموزند. ساختن وسایل اندازه گیری، علاوه بر جلب علاقه ی دانش آموزان، سبب پرورش مهارت کاربرد ابزار در آنان می شود.
استفاده از جدول و نمودار برای ثبت اطلاعات حاصل از اندازه گیری و نشان دادن این اطلاعات ضروری است و همان طور که گفته شد، در اندازه گیری و ثبت نتایج، به کارگیری یکاها و واحدهای مناسب ضرورت دارد. واحدها گاهی خودساخته و گاهی استاندارد هستند.

کاربرد ابزار
به معنی مهارت یافتن در استفاده از ابزارها و وسایل است.
مهارت در کاربرد ابزار یک توانایی پایه ای مورد نیاز برای زندگی عادی، زندگی شغلی و زندگی علمی هر شهروند است. کار با اشیای واقعی و ابزارها سبب رشد ذهنی و عقلی دانش آموزان و ایجاد هماهنگی بین اعضای بدن آنها می شود و به کارگیری دقیق حواس گوناگون را ممکن می سازد.
استفاده از ابزار در کلاس علوم، به منظور مشاهده ی دقیق تر و بهتر، مقایسه ی دقیق تر، اندازه گیری دقیق تر و انجام آزمایش های گوناگون صورت می پذیرد. در فعالیت های مربوط به ساخت ابزار، باید سن دانش آموزان و سطح توانایی آنها را در نظر گرفت.
ساختن ابزارهای مناسب در خانه تکلیفی مثبت و سازنده برای دانش آموزان است.
فعالیت های کاربرد ابزار، زمینه را برای به وجود آمدن یک تعامل عاطفی عمیق بین معلم و دانش آموزان فراهم می آورد.
باید توجه داشت که آموزش نکات ایمنی در حین انجام فعالیت ها ضروری است. از موانع کاربرد ابزار در کلاس های کنونی، نامناسب بودن نیمکت ها (شیب دار بودن یا ثابت بودن آنها) و ونیز نامناسب بودن محیط آزمایشگاه برای تدریس است. در صورت وجود این موانع، می توان از سایر فضاهای موجود مانند حیاط مدرسه، نمازخانه و غیره استفاده کرد.
از جمله نکاتی که باید مورد توجه مدیران قرار گیرد، این است که در کنار وسایل ساده ای که خود دانش آموزان می سازند، مدرسه نیز باید وسایلی را به عنوان وسایل مورد نیاز درس علوم تهیه کند و در اختیار دانش آموزان قرار دهد؛ مانند نیروسنج، دماسنج، میکروسکوپ و....

پیش بینی و فرضیه سازی
پیش بینی به معنای بیان یک واقعیت یا رویداد، قبل از رخ دادن آن است و فرضیه سازی به معنای کوشش در جهت ارائه ی یک یا چند راه حل برای یک مسئله است.
معمولا˝پیش بینی بر اساس یک فرضیه ی ذهنی و رابطه ی علت و معلولی از پیش کشف شده انجام می پذیرد. هر پیش بینی خوب باید به طور منطقی، بر اصول و قواعد علمی از پیش آموخته استوار باشد و همواره با استدلال بیان شود.
فرضیه ها و پیش بینی های دانش آموزان باید قابل آزمایش باشند تا آزمایش، درستی یا نادرستی آنها را روشن کند. فرضیه سازی و پیش بینی دو مهارت زمینه ساز تحقیق هستند. معلم باید دانش آموزانی را که فرضیه ها و راه حل های ابتکاری و خلاقانه ارائه می دهند، تشویق کند.
گاهی فرضیه سازی به معنای ارائه ی توضیحی احتمالی در مورد یک پدیده است. معلم باید حتی فرضیه های غلط را هم به اندازه ی فرضیه های درست مورد توجه قرار دهد و مهم تلقی کند. هنگام ارائه ی فرضیه ها و پیش بینی ها، اتکا به نفس و قدرت دفاع از نظریات خود، در دانش آموزان و پرورش می یابد.
نکته ی آخر این که گاهی پیش بینی ها بر پایه ی الگوهای غلط قبلی ارائه می شود. دراین هنگام، معلم باید با برخورد مثبت با این نظریات و انجام دادن فعالیت ها و آزمایش های مناسب، راه را برای دست یابی به نتایج صحیح و علمی هموار سازد.

تفسیر یافته ها و نتیجه گیری
نتیجه گیری و تفسیر یافته ها به معنای ارائه ی یک توضیح کلی در مورد مجموعه ی اطلاعاتی است که دانش آموز از راه های گوناگون در مورد یک موضوع جمع آوری کرده است. تفسیر یافته ها یعنی کشف الگوها، روابط، قاعده ها، قانون ها و مفاهیم کلی.
فرایند یادگیری گاهی با یک مشاهده، مقایسه، طبقه بندی، جمع آوری اطلاعات و حتی اندازه گیری یک موضوع آغاز می شود و با تفسیر یافته ها و نتیجه گیری از آنها پایان می پذیرد. پس تفسیر یافته ها در واقع نقطه ی نهایی فرایند یادگیری و تشکیل مفهوم در ذهن دانش آموزان است.
در بسیاری از فعالیت ها، کشف رابطه ی موجود بین یک متغیر با متغیرهای دیگر سبب پرورش مهارت تفسیر یافته ها در دانش آموزان می شود.
دانش آموزان باید بیاموزند که در نتیجه گیری ها و تصمیم گیری های خود از عجله کردن بپرهیزند و همواره نتیجه ی آزمایش خود را با آزمایش های جدید تأیید کنند.
اصولا˝ در تفسیر یافته ها و نتیجه گیری، باید نتایج به دست آمده را با احتیاط تعمیم دهیم و این با احتیاط عمل کردن را به دانش آموزان نیز بیاموزیم.
نقش معلم در دست یابی دانش آموزان به یک نتیجه گیری مناسب، بسیار مهم است.. معلم نباید طرز تفکر خود را به دانش آموزان القا کند بلکه باید اجازه دهد تا ذهن دانش آموزان در تفسیر یافته ها فعال شود. در واقع، دانش آموزان نباید فقط آن طور که معلم می خواهد، فکر کنند.
معلم هم چنین در مواجهه با تفسیر یافته های غلط، نباید فورا" نتایج غلط را رد کند و خود مستقیما˝ پاسخ صحیح را ارائه دهد بلکه باید با طرح پرسش های مناسب، دانش آموزان را به سمت نتایج صحیح هدایت کند و بالاخره، معلم باید در تفسیر یافته هایی که دانش آموزان ارائه می دهند، به اختلاف سطح آنها در کلاس و نیز اختلاف آنها در پایه های تحصیلی توجه کند.
طراحی تحقیق
به معنی درگیرشدن در مراحل یک مسئله به منظور یافتن پرسش است.
مهارت طراحی تحقیق مستلزم به کارگیری همه ی مهارت های دیگر است. گاهی یافتن مسئله از حل آن مهم تر است. پس دانش آموزان باید نسبت به محیط اطراف خود و مسائل آن حساس باشند.
مراحل پنج گانه ی طراحی تحقیق عبارت اند از:
1-فهم دقیق مسئله؛
2-جمع آوری اطلاعات درباره ی موضوع؛
3-پیش بینی یک یا چند راه حل؛
4-آزمودن راه حل یا راه حل ها؛
5-نتیجه گیری و تفسیر نتایج.
توجه جدی به کنترل متغیرها یکی از ملاک های اعتبار یا عدم اعتبار نتایج یک تحقیق است. کنترل متغیرها یعنی توجه به این که در یک تحقیق، چه عواملی را باید ثابت نگه داریم و چه عواملی را باید تغییر دهیم. در هر بار انجام آزمایش، تنها باید یکی از عوامل مؤثر در مسئله را تغییر داد و به نتیجه ی آن توجه کرد.
معلم در ترغیب دانش آموزان و ایجاد انگیزه در آنان برای مواجهه با مسائل اطراف و حل آنها نقش مهمی دارد.
نکته ی آخر این که در ارائه ی مسائل به دانش آموزان، باید به سن و سطح توانایی های جسم و ذهنی آنها توجه داشت.