بررسی کج فهمی های مفهومی دانش آموزان در یادگیری مباحث ترمودینامیک

یادگیری مفاهیم ترمودینامیک از جمله مباحث چالش برانگیز در آموزش علوم و فیزیک است که به دلیل ماهیت انتزاعی، ارتباط میان متغیرهای متعدد و ضرورت تلفیق استدلال های میکروسکوپی و ماکروسکوپی، زمینه شکل گیری کج فهمی های مفهومی متعددی را در میان دانش آموزان فراهم می کند. کج فهمی های مفهومی می توانند موجب شوند دانش آموزان مفاهیمی مانند دما، گرما، انرژی درونی، کار، قانون اول ترمودینامیک، تعادل گرمایی و انتقال انرژی را بر اساس برداشت های شهودی و روزمره تفسیر کنند و در نتیجه، در حل مسائل و تبیین پدیده های حرارتی با خطاهای پایدار مواجه شوند. هدف مقاله حاضر، بررسی کج فهمی های مفهومی دانش آموزان در یادگیری مباحث ترمودینامیک و تحلیل عوامل موثر بر شکل گیری و تداوم این کج فهمی ها است. این مطالعه با رویکرد توصیفی تحلیلی و با استفاده از روش بررسی اسنادی و مطالعه منابع علمی مرتبط با آموزش ترمودینامیک، یادگیری مفهومی و خطاهای شناختی دانش آموزان انجام شده است. یافته های بررسی نشان می دهد که بخش قابل توجهی از دشواری های یادگیری ترمودینامیک ناشی از تفکیک نادرست مفاهیم نزدیک به یکدیگر، تفسیر روزمره واژه هایی مانند گرما و انرژی، ضعف در درک ماهیت انتقالی گرما، برداشت نادرست از قانون اول ترمودینامیک و ناتوانی در ارتباط دادن مدل های ذره ای با پدیده های قابل مشاهده است. همچنین، روش تدریس مبتنی بر انتقال مستقیم اطلاعات، تاکید افراطی بر روابط ریاضی و حل الگوریتمی مسائل و کم توجهی به پیش دانسته های دانش آموزان می تواند به تثبیت این برداشت های نادرست منجر شود. نتایج نشان می دهد که شناسایی پیشاپیش کج فهمی ها، استفاده از پرسش های مفهومی، آزمایش های ساده و هدفمند، شبیه سازی های تعاملی، بازنمایی های چندگانه و روش های تدریس مبتنی بر تغییر مفهومی می تواند نقش موثری در اصلاح برداشت های نادرست و تعمیق یادگیری ترمودینامیک داشته باشد. بر این اساس، توجه نظام مند به ساختار شناختی دانش آموزان و طراحی آموزش مبتنی بر تشخیص و بازسازی مفهومی، می تواند کیفیت یادگیری مباحث حرارتی و توانایی دانش آموزان در کاربرد مفاهیم ترمودینامیک در موقعیت های جدید را ارتقا دهد.