تحلیل چالش های آموزش مباحث انتزاعی زمین شناسی (مانند تکتونیک صفحه ای) و راهکارهای مدل سازی درکلاس

پژوهش حاضر با هدف تحلیل چالش های آموزش مباحث انتزاعی زمین شناسی (با تاکید بر تکتونیک صفحه ای) و ارائه راهکارهای مدل سازی در کلاس درس انجام شد. مفاهیم زمین شناسی مانند حرکت صفحات لیتوسفری، همگرایی، واگرایی، گسل ها، زلزله و آتشفشان به دلیل مقیاس زمانی بسیار بزرگ (میلیون ها سال)، مقیاس مکانی عظیم (هزاران کیلومتر) و عدم امکان مشاهده مستقیم فرایندها، یکی از چالش برانگیزترین مباحث در آموزش علوم زمین محسوب می شوند. در این مطالعه ترکیبی (کمی-کیفی) با استفاده از روش تحلیل محتوا و تکنیک دلفی سه مرحله ای، ابتدا با ۲۵ معلم مجرب علوم تجربی و زمین شناسی (با میانگین سابقه ۱۴ سال) مصاحبه نیمه ساختاریافته انجام شد و مهم ترین چالش های تدریس تکتونیک صفحه ای شناسایی گردید. سپس با مشارکت ۳۰ نفر از خبرگان (معلمان برتر، مولفان کتاب درسی، متخصصان آموزش علوم زمین)، راهکارهای مدل سازی کلاسی برای غلبه بر این چالش ها اولویت بندی شد. یافته های پژوهش نشان داد که مهم ترین چالش ها عبارتند از: درک مقیاس زمانی (چگونه رویدادهایی که میلیون ها سال طول می کشند در یک جلسه کلاس قابل تصور باشند؟) با ۸۴ درصد توافق، درک مقیاس مکانی (چگونه صفحات عظیم با ضخامت چند ده کیلومتر بر روی گوشته جاری حرکت می کنند؟) با ۷۸ درصد، و درک رابطه علت و معلولی (چگونه جریان های همرفتی گوشته باعث حرکت صفحات می شوند؟) با ۷۲ درصد. در پاسخ به این چالش ها، خبرگان ۸ راهکار مدل سازی عملی را اولویت بندی کردند که مهم ترین آن ها عبارتند از: استفاده از مدل فیزیکی «کرمینه و کفگیرک» برای شبیه سازی همرفت (میانگین اهمیت ۸/۷۶)، استفاده از مدل «بیسکویت و خامه» برای شبیه سازی برخورد قاره ها (۸/۵۴)، استفاده از مدل کاغذی مقیاس گذاری شده زمانی (۸/۳۲)، و استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی تعاملی سه بعدی (۸/۱۵). در مجموع، نتایج این پژوهش نشان می دهد که با استفاده از مدل های فیزیکی ساده و کم هزینه (با مواد در دسترس مانند کرمینه، بیسکویت، خمیر بازی، اسفنج) می توان مفاهیم انتزاعی زمین شناسی را به تجارب عینی و ملموس تبدیل کرد و درک دانش آموزان را از این پدیده های پیچیده به طور چشمگیری افزایش داد.

کلیدواژه ها:

تکتونیک صفحه ای ، زمین شناسی ، مدل سازی ، مقیاس زمانی ، مقیاس مکانی ، آموزش علوم تجربی.