تحلیل خطاهای رایج دانش آموزان در فهم قوانین نیوتون

پژوهش حاضر با هدف تحلیل خطاهای رایج دانش آموزان در یادگیری و درک قوانین نیوتون انجام شد؛ قوانینی که قلب مکانیک کلاسیک بوده و پایه و اساس فهم پدیده های مربوط به نیرو و حرکت را تشکیل می دهند. با وجود آنکه این قوانین در برنامه درسی علوم پایه و فیزیک دوره متوسطه جایگاهی محوری دارند، شواهد پژوهشی نشان می دهد که بسیاری از دانش آموزان در درک مفاهیمی همچون رابطه نیرو و شتاب، مفهوم جرم و وزن، ماهیت نیروهای متقابل، نقش اصطکاک، وضعیت نیرو در حرکت یکنواخت و درک حرکت در غیاب نیرو دچار سوءبرداشت های بنیادی و مقاوم هستند (Halloun & Hestenes, ۱۹۸۵). این خطاها نه تنها موجب عملکرد پایین در آزمون های فیزیک می شوند، بلکه درک مفاهیم پیشرفته تری مانند دینامیک، انرژی و حرکت دورانی را نیز مختل می کنند. پژوهش حاضر با استفاده از طرح توصیفی–تحلیلی و به کارگیری آزمون تشخیصی محقق ساخته شامل ۳۰ سوال کیفی و کمی، تلاش کرد الگوهای خطای دانش آموزان پایه دهم در یکی از مدارس شهر شیراز را شناسایی کند. ابزار پژوهش با استفاده از داوری خبرگان اعتبارسنجی شد و پایایی آن از طریق ضریب آلفای کرونباخ برابر با ۰.۸۸ به دست آمد. نمونه شامل ۹۰ دانش آموز بود که به روش خوشه ای انتخاب شدند. داده ها نشان دادند که رایج ترین خطاها به برداشت نادرست از رابطه نیرو و حرکت، تفسیر غلط قانون اول نیوتون، تصور اشتباه درباره نیروهای متقابل و ناتوانی در تحلیل وضعیت نیروهای وارد بر جسم در شرایط مختلف مربوط می شود. دانش آموزان اغلب تصور می کردند برای حفظ حرکت یکنواخت باید نیرویی به طور دائم اعمال شود (نقیض قانون اول)، یا شیء با جرم بیشتر الزاما با نیروی بیشتری حرکت می کند، یا در برخوردها فقط جسم بزرگ تر نیرو وارد می کند (برخلاف قانون سوم). تحلیل کیفی پاسخ ها نشان داد که ریشه بسیاری از این خطاها در تجارب روزمره، برداشت های شهودی و آموزش سنتی مبتنی بر حفظیات قرار دارد (صادقی، ۱۴۰۱). یافته ها نشان می دهند که برای رفع این خطاها باید از روش های تجربی، شبیه سازی های رایانه ای و فعالیت های مبتنی بر حل مسئله استفاده کرد تا دانش آموز بتواند از سطح شهود خام به درک علمی برسد. این پژوهش پیشنهاد می کند که معلمان فیزیک، توجه ویژه ای به خطاهای مفهومی دانش آموزان داشته و پیش از ارائه مطالب جدید، به تشخیص و اصلاح این خطاها بپردازند.

کلیدواژه ها:

قوانین نیوتون ، خطاهای مفهومی ، نیرو و حرکت ، آموزش فیزیک