آزمایش های فکری درکلاس

معلمان می توانند از این رویکرد چهارمرحله ای استفاده وطی فرایندی چالشی و در عین حال مفید ،دانش آموزان را راهنمایی کنند.تجربه ها یا آزمایش های فکری بخشی طبیعی از ادراک بشری هستند.ماهنگامی که مشغول تماشای لیگ برتر هستیم وسعی داریم تصور کنیمبازیکنان برنده در جشن اتاق رختکن چه خواهندکرد یا وقتی تصور می کنیم درباره ی هزینه ای که برای خرید یک رایانه ی جدید- بیش از مقدار مجازی که بودجه مان اجازه می داد-صرف کردهایم چگونه به همسرمان توضیح دهیم ،درگیر آزمایش فکری هستیم.

آزمایش فکری هنگامی اتفاق می افتد که ما ازبعضی اتفاقاتی که نمی توانیم در همان لحظه به صورت واقعی مشاهده کنیم ،یک طرح ذهنی خلق می کنیم .این طرح هاایستا نیستند بلکه برعکس شامل دستکاری آگاهانه و پیوسته ی تصویرهای ذهنی ما می شوند.

آرمایش های فکری نقش تاریخی پربار درغنی سازی و توسعه ی دانش دارند.برای مثال:انیشتین وقتی خودش را تصور می کرد  دارد برای گرفتن یک پرتونور میدود،از یک آزمایش فکری استفاده می کرد.اوتصورکردکه حرکت جلوی باریکه ی نور می تواند شبیه به دویدن از آخر یک اسکله به سمت ساحل همگام باموجی درحال حرکت است.همین آزمایش فکری بود که منجر به ایجاد تئوری او درباره ی نسبیت شد.

چرا تمرینات فکری؟

سر راست ترین نوع استفاده از آزمایش های فکری درکلاس،بررسی روابط علی وهمبستگی درمطالب درسی است.درروابط علی،یاعلت ومعلولی یک علت باعث دیگری می شود.مثلا رابطه ی ماه باجزر ومد در زمین یک رابطه ی علی است.برای این که رابطه ای علی داشته باشیم،باید علت مقدم براثر یامعلول باشد طوری که به جز علت هیچ توضیح قابل قبول دیگری برای معلول وجودنداشته باشد.اماروابط همبستگی شامل دوحادثه(یابیشتر)هستندکه درالگوهای قابل پیش بینی متغییرند ،اما رابطه ی علی مستقیمی با هم ندارند .برای مثال،ارتباط بین تعداد موشها وتعداد گوزنهای کاندایی در زیستگاه های قطب شمال یک ارتباط ازنوع همبستگی است.یعنی یکی این دوعلت دیگری نمیشود،اما هر دو-تعداد موشها وتعدادگوزنها به شکلی هماهنگ تغییر میکنند.

راهنمائی دانش آموزان درطول فرایند

معلم برای استفاده  از آزمایش فکری در کلاس ،اول بایدمطمئن شود که دانش آموزان از دانش زمینه ای کافی برخوردارند.این البته ممکی است شامل بعضی ازآموزش های مستقیم آن ها نیز بود.برای مثال معلم می تواند در مورد روابط علی بین ماه وجزرومد،بعضی آموزشهای مستقیم رابه صورت حقایق زیرارائه دهد:

-جاذبه ی ماه،آب اقیا نوس های زمین را به سوی خود میکشد،و باعث بر آمد گی(مد) زمین در  طرفی که با ماه مواجه است می شود.    

 

-جاذبه ی ماه همچنین هسته ی زمین را به سوی خود می کشد،که نیرویی متقابل ایجاد می کند وزمین را به سمت  مقابل فشارمی دهد.اگر چه ممکن است به چشم نیاید این نیروی متقابل بر آمدگی دیگری (مد) در طرف دیگر زمین ایجاد می کند.

-ماه بسیار آهسته به دور زمین می چرخد،حدود یک باردرهر 27روز،اما چرخش روزانه ی زمین می چرخد.حال همین موضوع را درمراحل چهارگانه ی زیرپی می گیریم.

مراحل چهارگانه ی آزمایش های فکری

1.     تصورکردن

وقتی دانش آموزان به اندازه ی کافی معلومات زمینه ای داشته باشند،معلم شروع به هدایت آن ها ازطریق ایجاد تصور آزمایش .معلم ممکن است بگوید،تصویری از زمین درحال چرخش بکشد که ماه هم درکنار آن باشد.توجه خود راروی آب های اقیانوس در طرفی که به ماه نزدیک تر است متمرکز کنید.نیروی کشش ماه بر آب های اقیانوس رااحساس کنیدوبه برآمدگی اقیانوس که شروع به افزایش می کند نگاه کنید.مد بزرگی در آن سمت در حال ایجاد است .حال آن طرف دیگر زمین را تصور کنید،وبه همین ترتیب.

2.     کاوش

در این مرحله از آزمایش،معلم عنصر جدید برای کمک به تصور دانش آموزان معرفی می کند.ممکن است از دانش آموزان بخواهد که تصور ذهنی شان را گسترش دهند تا شامل خورشید نیز بشود.مثلا بگوید،درخلال گردش 27روزه ماه به دورزمین، موقعیت نسبی خورشید،زمین وماه دائما تغییر می کند.گاهی اوقات خورشید وماه در یک خط در دوطرف زمین قرار می گیرندتا خطی کاملاصاف را تشکیل دهند.درمواقع دیگر،خط فرضی که خورشید وزمین را به هم متصل می کندباخط فرضی بین زمین وماه زاویه ی قائمه شکل می دهد.

معلم از دانش آموزان می خواهد که به دستکاری این تصور ذهنی ادامه دهندوتصور کنندکه این چرخه جزرومدی باتغییرموقعیت نسبی ماه،زمین وخورشید،چقدر تغییر خواهد کرد.ممکن است دانش آموزان دراین مرحله برای کمک به اکتشافات بخواهند گراف هایی ترسیم کنندیا تصویری بکشند.

3.     توصیف

در مرحله ی توصیف،معلم از دانش آموزان می خواهد که نتایج خود برای نفرات دیگروبرای کلاس تشریح کنند.در حالت ائده آل،در این مورد خاص،دانش آموزان ممکن است به فهم این نکته برسندکه وقتی خورشید ،زمین وماه کاملا در یک راستا قرار گیرند، در حد اکثر ارتفاع خواهد بود(این مد آغازین است).زیرا جاذبه ی خورشید نیز برآن طرف دریا که رودرروی ماه قرار دارند عمل می کند.اماوقتی که ماه نسبت به خورشید وزمین  در زاویه ی قائمه یک مثلث قرار می گیرد،جزومدچندان تغییر نمی کند(این جزراست)زیرا جاذبه گرانشی ماه وخورشیدتمایل دارندیکدیگررا تاحدی خنثی کنند.

4.     تثبیت

درآخرین مرحله از این آزمایش فکری ،معلم ودانش آموزاطلاعات کتاب های درسی واینترنت را جست وجو می کنندتامعلوم شودکه آیا نتایجشان صحیح است یا نه،ونیز بحث می کنندکه چه چیزی یاد گرفته اند.