نقش ریاضیات در یادگیری فیزیک دوره متوسطه: یک مطالعه مروری تحلیلی و ارائه چارچوب « از پدیده تا فهم »

یادگیری فیزیک در دوره متوسطه تنها به شناخت مفاهیم و قوانین فیزیکی محدود نمی شود، بلکه مستلزم توانایی دانش آموز در برقراری ارتباط میان پدیده های واقعی، بازنمایی های مختلف، ساختارهای ریاضی و معنای فیزیکی نتایج است. ریاضیات در این فرایند نقشی فراتر از ابزار محاسبه دارد و می تواند به عنوان زبان بازنمایی، ابزار ریاضی سازی و مدل سازی، وسیله استدلال و سازوکاری برای تفسیر و ارزیابی نتایج فیزیکی عمل کند. با وجود این، برخورداری از دانش ریاضی به تنهایی تضمین کننده موفقیت دانش آموز در حل مسائل فیزیک نیست؛ زیرا ممکن است دشواری در انتقال دانش ریاضی به زمینه فیزیکی، ساخت مدل مناسب یا تفسیر فیزیکی نتیجه رخ دهد.پژوهش حاضر با رویکرد مروری تحلیلی و با جست وجوی ساختاریافته منابع علمی، مطالعات مرتبط با نقش ریاضیات در آموزش و یادگیری فیزیک، حل مسئله، بازنمایی های چندگانه، ریاضی سازی، مدل سازی و استدلال ریاضی را بررسی و به صورت مفهومی سنتز کرده است. تحلیل مطالعات نشان داد که استفاده موثر از ریاضیات در یادگیری فیزیک فرایندی چندمرحله ای است که از درک پدیده آغاز می شود و پس از عبور از بازنمایی، ریاضی سازی، مدل سازی و پردازش ریاضی، به تفسیر فیزیکی و ارزیابی نتیجه می انجامد. بر اساس این سنتز مفهومی، چارچوب «از پدیده تا فهم» در هفت مرحله شامل درک و تحلیل پدیده، بازنمایی چندگانه، ریاضی سازی، مدل سازی، پردازش و استدلال ریاضی، بازگشت به معنای فیزیکی و تفسیر نتیجه، و ارزیابی، بازبینی و اصلاح پیشنهاد شد. این چارچوب بر ضرورت توجه هم زمان به دانش ریاضی، توانایی انتقال، مدل سازی و معناپردازی فیزیکی تاکید دارد. چارچوب پیشنهادی ماهیتی مفهومی دارد و اعتبار تجربی و میزان اثربخشی آن نیازمند بررسی در پژوهش های آینده است.

کلیدواژه ها:

ریاضیات ، یادگیری فیزیک ، آموزش فیزیک ، حل مسئله ، ریاضی سازی ، مدل سازی ، بازنمایی های چندگانه ، دوره متوسطه.