آزمایش‌های دم دستی

الهه زارعی روتانی، کارشناس ارشد مهندسی برق، دبیر فیزیک  ۱۳۹۹/۱۱/۱۱
  فایلهای مرتبط
آزمایش‌های دم دستی
چندین دهه است که اهمیت استفاده از آزمایش و آزمایشگاه در آموزش فیزیک در بین متخصصان آموزش فیزیک و دبیران این رشته مطرح شده است. همگان بر این باورند که فیزیک علمی تجربی است و پیشرفت این دانش در دنیای کنونی ما نه تنها براساس محاسبات بر روی کاغذ (فیزیک نظری) بلکه در آزمایشگاه‌هایی اتفاق می‌افتد که در آن پدیده‌های نو فیزیکی مورد تجربه و تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند. برای درک مفاهیم اساسی فیزیک به آموزش از راه مشاهده و لمس طبیعت نیاز است و این جز با یاددهی از راه تجربه یا همان انجام آزمایش ممکن نیست؛ همچنین پرداختن صرف به مباحث نظری فیزیک بدون انجام آزمایش باعث خشک بودن کلاس درس می‌شود و انگیزه دانش‌آموزان را کاهش می‌دهد. اما عوامل زیادی از جمله کوتاه بودن زمان تدریس، بی‌توجهی به مهارت دانش‌آموزان در انجام آ‌زمایش در ارزشیابی، تجربه و مهارت معلم و کمبود امکانات آزمایشگاهی مانع از ترکیب مباحث نظری درس فیزیک و آزمایش‌های مربوط به آن در کلاس درس می‌شود. در این اقدام‌پژوهی پس از نظرخواهی از دانش‌آموزان و مشورت با همکاران فیزیک، راهکارهای افزایش علاقه‌مندی دانش‌آموزان به درس فیزیک و تثبیت یادگیری این درس ارائه شده است.

توصیف وضع موجود
من دبیر فیزیک دبیرستان ادب در روستای گوربند شهرستان میناب هستم. در اولین سال تدریس خود در یکی دو ماه اول، متوجه بی‌علاقگی و بی‌انگیزگی دانش‌آموزان به درس فیزیک شدم و پس از مشورت با همکاران دیگر فهمیدم که این، یک امر طبیعی است و دانش‌آموزان به این درس علاقه‌ای نشان نمی‌دهند. درس آزمایشگاه علوم تجربی، در اغلب مدارس به دبیر شیمی داده می‌شود و لذا ایشان نیز به سبب مهارت بیشتر خود در درس شیمی، آزمایش‌های مربوط به شیمی را برای دانش‌آموزان انجام می‌دهد و آزمایش‌های فیزیک مورد بی‌توجهی قرار می‌گیرد. از طرفی در این مدرسه که در روستای کوچکی واقع است آزمایشگاه مجهز وجود ندارد. لذا تصمیم گرفتم روشی اتخاذ کنم که با ایجاد انگیزه قوی در بین دانش‌آموزان، شور و شوق بیشتری در کلاس به‌وجود ‌آورم.

 

گردآوری اطلاعات (شواهد ۱)
برای اینکه اطلاعات بیشتری از عوامل بی‌انگیزه بودن دانش‌آموزان به این درس به دست آورم، با دانش‌آموزان خود هم به صورت شفاهی (گفت‌وگو) و هم به صورت پرسشنامه‌ای که در اختیار آن‌ها قرار دادم مشورت کردم. (جدول ۱)


گردآوری اطلاعات
تجزیه و تحلیل داده‌ها
پس از بررسی پاسخ‌های دانش‌آموزان به پرسشنامه و صحبت‌هایی که با آن‌ها داشتم، اطلاعات حاصل از این فعالیت را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادم و به این نتیجه رسیدم که از دیدگاه دانش‌آموزان انجام فعالیت‌های آزمایشگاهی در کلاس درس و آگاهی آنان از کاربردهای مفاهیم فیزیک در زندگی روزمره بیش از هر عامل دیگر در انگیزه و علاقه آن‌ها تأثیر می‌گذارد. دانش‌آموزان معتقد بودند که اگر همه مباحث درس با آزمایش تدریس شود یادگیری آن‌ها بیشتر می‌شود و علاقه و شور و اشتیاق بیشتری پیدا می‌کنند. در نتیجه تصمیم گرفتم برای ماه آینده تدریسم روی این عامل بیشتر توجه کنم.

 

راه‌حل‌ پیشنهادی
از آنجایی که در مدرسه آزمایشگاه مجهزی وجود نداشت تصمیم گرفتم با وسایل ساده و در دسترس که هزینه زیادی نیاز نداشت و دانش‌آموزان می‌توانستند آن‌ها را تهیه کنند، آزمایش‌هایی در کلاس درس انجام دهم. بنابراین دانش‌آموزان را گروه‌بندی کردم و از آن‌ها خواستم که در هر جلسه به صورت گروهی بنشینند و علاوه بر حل مثال و تمرین به صورت گروهی، آزمایش‌های مربوطه را با هم انجام دهند که این کار شور و اشتیاق بیشتری به کلاس درس می‌داد.

 

نمونه‌ای از اجراها در کلاس درس
۱. آزمایش چگالی

در پایه دهم، هنگام تدریس مبحث چگالی، از دانش‌آموزان خواستم که دو عدد پرتقال و دو عدد تخم مرغ و یک بطری نوشابه و مقداری نمک را به کلاس بیاورند. از دانش‌آموزان خواستم بطری را نصف و هر دو قسمت را پر از آب کنند. یکی از پرتقال‌ها را پوست بکنند ولی پرتقال دیگر را با پوست در آب بیندازند و مشاهده‌های خود را بنویسند و از آن نتیجه‌گیری کنند. سپس از آن‌ها خواستم که با دو عدد تخم مرغ آزمایشی طرح کنند که یکی از تخم‌مرغ‌ها روی آب قرار گیرد و دیگری در آب فرو رود. (شکل ۱)

آزمایش چگالی
۲. آزمایش فشار
برای مبحث فشار در پایه دهم از دانش‌آموزان خواستم وسایلی از قبیل یونولیت، سوزن ته‌گرد و بادکنک تهیه کنند و روی یونولیت سوزن ته‌گردها را به فاصله‌های موازی و با تراکم زیاد قرار دهند. سپس بادکنک را به سوزن‌ها فشار دهند. آن‌ها با کمال تعجب و شگفتی مشاهده کردند که بادکنک نترکید و با بحث گروهی و از روی فرمول فشار به دلیل این پدیده پی بردند (شکل ۲). سپس از دانش‌آموزان خواستم که کاربرد این پدیده را در زندگی روزمره به صورت تحقیق به کلاس ارائه دهند.

آزمایش فشار
۳. آزمایش دگرچسبی و همچسبی
برای آموزش مفهوم دگرچسبی و همچسبی در پایه دهم، یک شیشه، شمع و مقداری روغن تهیه کردیم. از دانش‌آموزان خواسته شد یک بار آب را روی سطح شیشه تمیز و بار دیگر سطح شیشه را به وسیله شمع دوداندود و یا به روغن آغشته کنند و بعد روی آن آب بپاشند. نتایج به‌دست‌آمده دانش‌آموزان را بر سر ذوق آورد و فهمیدند چرا آب روی ظرف‌های چرب قطره قطره می‌شود و برای شستن آن از آب گرم و مایع ظرفشویی استفاده می‌کنیم. (شکل ۳)

آزمایش دگرچسبی و همچسبی

۴. بستن مدار الکتریکی روی برد و اندازه‌گیری ولتاژ، جریان و مقاومت معادل
در پایه یازدهم برای آشنایی دانش‌آموزان با مقاومت، بستن مدارات الکتریکی و کار با ابزار مولتی‌متر و اندازه‌گیری ولتاژ، جریان و مقاومت معادل مدار، از آن‌ها خواستم تعدادی مقاومت، برد بورد و سیم تهیه کنند. دانش‌آموزان از نزدیک، مقاومت‌های ترکیبی را مشاهده کردند. ابتدا با استفاده از رنگ‌های روی هر مقاومت، مقدار مقاومت الکتریکی آن را به دست آوردند و سپس کار با ابزار مولتی‌متر را یاد گرفتند و این‌بار با قسمت اهم‌سنج مولتی‌متر، مقدار مقاومت الکتریکی هر مقاومت را اندازه گرفتند و با مقدار قبلی مقایسه کردند. نحوه بستن مقاومت‌ها به صورت موازی و متوالی روی برد را که ابزاری برای بستن مدارهای الکتریکی روی آن است، به دانش‌آموزان آموزش دادم و بعد از آن مقدار مقاومت معادل به وسیله مولتی‌متر اندازه‌گیری شد و دانش‌آموزان به صورت عملی نیز متوجه شدند که مقاومت معادل در مقاومت‌های متوالی، بیشتر و در مقاومت‌های موازی، کمتر از هر یک از مقاومت‌ها می‌شود. در نهایت با وصل یک منبع تغذیه به مدار، مقادیر ولتاژ و جریان مقاومت‌ها با قسمت ولت‌سنج و آمپرسنج مولتی‌متر، اندازه‌گیری شد. (شکل ۴)
  بستن مدار الکتریکی روی برد
۵. آزمایش خطوط میدان مغناطیسی اطراف آهنربا
برای آزمایش خطوط میدان مغناطیسی، وسایل ساده‌ای از قبیل آهنربا، کاغذ A۴ و براده آهن توسط دانش‌آموزان تهیه شد.

آزمایش خطوط میدان مغناطیسی 
۶. ساخت موتور الکتریکی
در مبحث نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان در پایه یازدهم که اساس ساخت موتورهای الکتریکی است، وسایلی از قبیل آهنربای نئودیمیم، سیم مسی، میخ، باتری و سنجاق تهیه کردیم. سپس نحوه ساخت سه نوع موتور الکتریکی را به دانش‌آموزان آموزش دادم و آن‌ها در گروه‌های خود با شور و اشتیاق این موتورها را ساختند. (شکل ۶)
  ساخت موتور الکتریکی
۷. ساخت آهنربای الکتریکی
آهنرباهای الکتریکی در زندگی روزمره کاربرد فراوانی دارند. از این رو از دانش‌آموزان خواستم برای ساخت این آهنربا، مقداری سیم مسی، میخ، باتری و سوزن ته‌گرد تهیه کنند و در گروه با همکاری همدیگر نزدیک به هزار دور سیم را به دور میخ بپیچند. با اتصال دو سر سیم به باتری و نزدیک کردن میخ به سوزن‌ها، با شگفتی متوجه شدند که میخ، سوزن‌ها را جمع می‌کند. (شکل ۷)
  ساخت آهنربای الکتریکی
۸. ساخت قطار مغناطیسی
یکی دیگر از آزمایش‌های جذاب برای دانش‌آموزان ساخت قطار مغناطیسی بود. با همکاری گروه‌ها، سیم بدون روکش، باتری آلکالین و دو آهنربای نئودیمیم تهیه کردیم. دانش‌آموزان در گروه‌ها سیم را به دور لوله‌ای پیچاندند و به شکل سیملوله درست کردند. سپس قطب‌های همنام آهنربا را در طرف باتری قرار دادند. با عبور باتری از سیملوله با کمال تعجب مشاهده کردند که باتری از یک سر سیملوله به سر دیگر آن حرکت می‌کند. (شکل ۸)

ساخت قطار مغناطیسی
۹. ساخت مولد الکتریکی
در مبحث القای الکترومغناطیسی پایه یازدهم، دانش‌‌آموزان اساس کار مولدهای جریان برق را یاد گرفتند و در کلاس درس با همکاری در گروه‌هایشان، یک مولد جریان برق ساختند. به این ترتیب که سیم مسی را به دور یک سرنگ پیچیدیم و به دو سر سیم ال ای دی وصل کردیم. در داخل سرنگ آهنربای نئودیمیم قرار دادیم. با تکان دادن سریع آهنربا در سرنگ، ال ای دی روشن شد. (شکل ۹)

ساخت مولد الکتریکیدر کلاس درس فیزیک که مباحث برای دانش‌آموزان خشک و دیر فهم است، انجام آزمایش‌های کوچک با وسایل ساده، انگیزه و شوق یادگیری را در دانش‌آموزان افزایش می‌دهد.

 

۱۰. کلیپ آموزشی مولد واندوگراف
کلیپ‌های آموزشی، هم می‌تواند شور و شوق بیشتری به دانش‌آموزان برای یادگیری دهد و هم گاهی مواقع مشکل کمبود وسایل آزمایشگاهی را تا حدودی جبران کند. (شکل ۱۰)

کلیپ آموزشی مولد واندوگراف
گردآوری اطلاعات (شواهد ۲)
برای اینکه برایم دقیقاً مشخص شود که راهکار اجرایی تا چه حد در ایجاد انگیزه و علاقه برای فراگیری مفاهیم فیزیک در دانش‌آموزانم مؤثر بوده است در آخر سال تحصیلی از راه پرسش شفاهی و پرسشنامه‌ای که در اختیار دانش‌آموزان قرار دادم به گردآوری اطلاعات پرداختم (جدول ۲). شواهد جمع‌آوری‌شده رضایت‌مندی دانش‌آموزان را نشان می‌داد. در پرسش‌ شفاهی دانش‌آموزان می‌گفتند که اگر همیشه درس به صورت آزمایش تدریس می‌شد، بهتر یاد می‌گرفتیم. کمترین تأثیر فعالیت‌های آزمایشگاهی این است که دانش‌آموزان متوجه می‌شوند که مباحثی که در کلاس درس فرا می‌گیرند، در زندگی روزمره آن‌ها چه نقشی دارد. استفاده از کلیپ‌های جذاب آموزشی نیز در مفاهیم فیزیک، تأثیر بسزایی بر انگیزه و یادگیری آنان گذاشت.

 
گردآوری اطلاعات 2
نتیجه‌گیری
آموزش علوم و به ویژه فیزیک، سنگ بنای پیشرفت‌های علمی و فنی  جامعه تلقی می‌شود و در کشور ما باید در این زمینه گام‌های بلندی برداشته شود. فیزیک باید به گونه‌ای آموزش داده شود که علاوه بر اینکه شاگردان را با اصول و مفاهیم علم فیزیک آشنا می‌کند و آن‌ها  را برای زندگی در جهان رو به رشد و فناورانه امروز آماده می‌کند، شوق یاد گرفتن را نیز در آن‌ها افزایش ‌دهد و شاگردان را به یادگیرندگان مادام‌العمر تبدیل کند. اگر آموزش  علوم تاکنون روح خلاقیت را در وجود اکثر تحصیل‌کرده‌های ما ندمیده است، باید علت آن را بی‌برنامگی و عدم استفاده از آزمایش و مشارکت دادن دانش‌آموزان دانست. آگاهی از امکانات و به کارگیری مواد و ابزار و اطلاع از چگونگی کاربرد آن‌ها، معلمان را آماده می‌سازد تا دانش‌آموزان کنجکاو و علاقه‌مند را در ساختن وسایل و انجام آزمایش‌های کتاب یاری کنند.


 

 

 منابع
۱. بدریان، عابد و اصفا، آرزو  (۱۳۸۷)، «بررسی میزان اثربخشی آزمایشگاه‌های فیزیک»، مجله رشد آموزش فیزیک، دوره ۲۴. ش ۱. صص ۲۶- ۲۲.
۲. صفری، پریوا (۱۳۸۵)، «آموزش علوم تجربی و ضرورت نوآوری در همگرایی با فعالیت‌های آزمایشگاهی»، اولین همایش ملی نوآوری‌های آموزشی، تهران


 

۵۲۸
کلیدواژه: رشد آموزش فیزیک،فراگیری فیزیک,فعالیت های آزمایشگاهی,فعالیت های دم دستی,فعالیت های گروهی,
نام را وارد کنید
ایمیل را وارد کنید
تعداد کاراکتر باقیمانده: 500
نظر خود را وارد کنید