إشراق 55
•
بسم الله الرحمن الرحيم
الفصل الأول
العلوم الطبيعية (I)
ما العلم الطبيعي ؟ What is Natural Science?
* منشط إنساني يُمارس من خلاله مجموعة من الأفعال بهدف فهم الطبيعة فهماً علمياً، أي التوصل إلى مجموعة العلاقات والقوانين التي تحكم الطبيعة، ولتحقيق هذا الهدف يستخدم العالم العديد من الطرق والوسائل والتقنيات .
* يتحكم في العالم ومنهجه وأساليبه مجموعة من المبادئ والأخلاقيات المقبولة من المجتمع العلمي .
* يبدأ العلم بالملاحظة بكل الوسائل الممكنة تقود إلى القيام بعمليات عديدة كالتجريب والتصنيف والقياس والاستدلال، وينتهي العلم في النهاية إلى حقائق ومفاهيم وقوانين ونظريات يُعتمد عليها، وتقود إلى ملاحظات جديدة وهكذا ..
* بنية العلم Structure of Science
يتضمن العلم مكونات ثلاثة رئيسة (مرتبة كما يلي لأغراض الدراسة):
* الأول: النتائج Products
يتضمن الحقائق والمفاهيم والقوانين والنظريات التي تم التوصل إليها في نهاية العلم .
* الثاني: العمليات Processes
يتضمن الطرق والأساليب والوسائل التي يتبعها العلماء في التوصل إلى نتائج العلم .
* الثالث: الأخلاقيات Ethics
يتضمن مجموعة المعايير والضوابط التي تحكم المنشط العلمي، وكذلك مجموعة الخصائص التي يجب أن يتصف بها العلماء .
المكون الأول: نتائج العلم
Products of Science
تتضمن نتائج العلم: الحقائق والمفاهيم والتعميمات والنظريات .
* أولاً: الحقائق العلمية Science Facts *
* هي عبارات مثبتة موضوعياً عن أشياء لها وجود حقيقي، أو أحداث وقعت فعلاً . ويتم التوصل إليها بالملاحظة المباشرة (باستخدام وسائل الحس) أو الملاحظة غير المباشرة (باستخدام وسائل مساعدة للحواس للتغلب على قصور هذه الحواس) .
* يتوقف صدق الحقيقة على صدق الملاحظة نفسها، ويتحدد صدق الملاحظة في ضؤ:
- إمكانية تكرار الملاحظة .
- وجود أكثر من ملاحظ .
- استخدام أدوات موثوق فيها لتدعيم الملاحظة ولضمان الدقة والموضوعية .
@ أمثلة لحقائق علمية:
أ – يزداد طول قضيب من النحاس بارتفاع درجة حرارته .
ب – عند إضافة قطرات من HCL المخفف إلى برادة Zn يحدث فوران ويتصاعد غاز يشتعل بفرقعة .
* الحقيقة العلمية ثابتة لا تتغير ما دامت ظروف الملاحظة التي قادت إليها لم تتغير، وتمثل الحقيقة العلمية الوحدة الأساسية التي تقود إلى بناء المفاهيم والتعميمات العلمية .
* ثانياً: المفاهيم العلمية Science Concepts *
المفاهيم هي الوحدات البنائية للعلوم، ويُنظر للمفهوم العلمي من زاويتين:
1 ـ المفهوم العلمي من حيث كونه عملية Process هو:عملية عقلية يتم عن طريقها تجريد مجموعة من الصفات أو الملاحظات أو الحقائق المشتركة لشيء أو حدث أو عملية أو لمجموعة من الأشياء أو الأحداث أو العمليات .
2 ـ المفهوم العلمي من حيث كونه ناتج Product للعملية العقلية السابق ذكرها هو: الاسم أو المصطلح أو الرمز الذي يُعطى لمجموعة الصفات أو الخصائص المشتركة .
@ أمثلة لمفاهيم علمية:
- أسماء: الضوء، والهضم، وسرعة التفاعل .
- مصطلحات: الكروموسوم، والإلكترون، والكوانتم .
- رموز: Na، و D.N.A .
* كل مفهوم له مدلول أو تعريف معين يرتبط به، ويطلق عليه أحياناً اسم مفهوم المفهوم، وتتضح سلامة المدلول في إمكانية استبدال المفهوم به دون أي تغيير في السياق المستخدم فيه المدلول .
* تصنيف المفاهيم:
يمكن النظر إلى المفاهيم من عدة زوايا:
* الأولى: من حيث طريقة إدراك هذه المفاهيم:
أ – مفاهيم محسوسة أو قائمة على الملاحظة:
وهي المفاهيم التي يمكن إدراك مدلولها عن طريق الملاحظة باستخدام الحواس أو أدوات مساعدة للحواس .
@ أمثلة:
- المفهوم: الحرارة … المدلول: الإحساس بالبرودة أو السخونة .
- الحامض: المادة التي محلولها في الماء يحمّر ورقة عباد الشمس الزرقاء .
ب – مفاهيم شكلية أو مجردة أو غير قائمة على الملاحظة: وهي المفاهيم التي لا يمكن إدراك مدلولاتها عن طريق الملاحظة، بل يتطلب إدراكها القيام بعمليات عقلية وتصورات ذهنية معينة .
@ أمثلة:
- الذرّة: هي أصغر وحدة من العنصر والتي يمكن أن توجد منفردة، أو مرتبطة مع غيرها، وتحمل صفات ذلك العنصر .
- الـ DNA: المادة التي تخزن المعلومات الوراثية للكائن الحي .
* الثانية : من حيث مستوياتها:
أ – مفاهيم أولية: وهي مفاهيم غير مشتقة من مفاهيم أخرى .
@ مثل: الزمن، والكتلة، والفراغ .
ب – مفاهيم مشتقة: وهي مفاهيم يمكن اشتقاقها من مفاهيم أخرى .
@ مثل: المسافة = السرعة X الزمن، والقوة = الكتلة X العجلة .
* الثالثة: من حيث درجة تعقيدها :
أ – مفاهيم بسيطة: وهي المفاهيم التي تتضمن مدلولاتها عدداً قليلاً من الكلمات.
@ أمثلة: - الخلية: وحدة بناء الكائن الحي .
الفصل الأول
العلوم الطبيعية (I)
ما العلم الطبيعي ؟ What is Natural Science?
* منشط إنساني يُمارس من خلاله مجموعة من الأفعال بهدف فهم الطبيعة فهماً علمياً، أي التوصل إلى مجموعة العلاقات والقوانين التي تحكم الطبيعة، ولتحقيق هذا الهدف يستخدم العالم العديد من الطرق والوسائل والتقنيات .
* يتحكم في العالم ومنهجه وأساليبه مجموعة من المبادئ والأخلاقيات المقبولة من المجتمع العلمي .
* يبدأ العلم بالملاحظة بكل الوسائل الممكنة تقود إلى القيام بعمليات عديدة كالتجريب والتصنيف والقياس والاستدلال، وينتهي العلم في النهاية إلى حقائق ومفاهيم وقوانين ونظريات يُعتمد عليها، وتقود إلى ملاحظات جديدة وهكذا ..
* بنية العلم Structure of Science
يتضمن العلم مكونات ثلاثة رئيسة (مرتبة كما يلي لأغراض الدراسة):
* الأول: النتائج Products
يتضمن الحقائق والمفاهيم والقوانين والنظريات التي تم التوصل إليها في نهاية العلم .
* الثاني: العمليات Processes
يتضمن الطرق والأساليب والوسائل التي يتبعها العلماء في التوصل إلى نتائج العلم .
* الثالث: الأخلاقيات Ethics
يتضمن مجموعة المعايير والضوابط التي تحكم المنشط العلمي، وكذلك مجموعة الخصائص التي يجب أن يتصف بها العلماء .
المكون الأول: نتائج العلم
Products of Science
تتضمن نتائج العلم: الحقائق والمفاهيم والتعميمات والنظريات .
* أولاً: الحقائق العلمية Science Facts *
* هي عبارات مثبتة موضوعياً عن أشياء لها وجود حقيقي، أو أحداث وقعت فعلاً . ويتم التوصل إليها بالملاحظة المباشرة (باستخدام وسائل الحس) أو الملاحظة غير المباشرة (باستخدام وسائل مساعدة للحواس للتغلب على قصور هذه الحواس) .
* يتوقف صدق الحقيقة على صدق الملاحظة نفسها، ويتحدد صدق الملاحظة في ضؤ:
- إمكانية تكرار الملاحظة .
- وجود أكثر من ملاحظ .
- استخدام أدوات موثوق فيها لتدعيم الملاحظة ولضمان الدقة والموضوعية .
@ أمثلة لحقائق علمية:
أ – يزداد طول قضيب من النحاس بارتفاع درجة حرارته .
ب – عند إضافة قطرات من HCL المخفف إلى برادة Zn يحدث فوران ويتصاعد غاز يشتعل بفرقعة .
* الحقيقة العلمية ثابتة لا تتغير ما دامت ظروف الملاحظة التي قادت إليها لم تتغير، وتمثل الحقيقة العلمية الوحدة الأساسية التي تقود إلى بناء المفاهيم والتعميمات العلمية .
* ثانياً: المفاهيم العلمية Science Concepts *
المفاهيم هي الوحدات البنائية للعلوم، ويُنظر للمفهوم العلمي من زاويتين:
1 ـ المفهوم العلمي من حيث كونه عملية Process هو:عملية عقلية يتم عن طريقها تجريد مجموعة من الصفات أو الملاحظات أو الحقائق المشتركة لشيء أو حدث أو عملية أو لمجموعة من الأشياء أو الأحداث أو العمليات .
2 ـ المفهوم العلمي من حيث كونه ناتج Product للعملية العقلية السابق ذكرها هو: الاسم أو المصطلح أو الرمز الذي يُعطى لمجموعة الصفات أو الخصائص المشتركة .
@ أمثلة لمفاهيم علمية:
- أسماء: الضوء، والهضم، وسرعة التفاعل .
- مصطلحات: الكروموسوم، والإلكترون، والكوانتم .
- رموز: Na، و D.N.A .
* كل مفهوم له مدلول أو تعريف معين يرتبط به، ويطلق عليه أحياناً اسم مفهوم المفهوم، وتتضح سلامة المدلول في إمكانية استبدال المفهوم به دون أي تغيير في السياق المستخدم فيه المدلول .
* تصنيف المفاهيم:
يمكن النظر إلى المفاهيم من عدة زوايا:
* الأولى: من حيث طريقة إدراك هذه المفاهيم:
أ – مفاهيم محسوسة أو قائمة على الملاحظة:
وهي المفاهيم التي يمكن إدراك مدلولها عن طريق الملاحظة باستخدام الحواس أو أدوات مساعدة للحواس .
@ أمثلة:
- المفهوم: الحرارة … المدلول: الإحساس بالبرودة أو السخونة .
- الحامض: المادة التي محلولها في الماء يحمّر ورقة عباد الشمس الزرقاء .
ب – مفاهيم شكلية أو مجردة أو غير قائمة على الملاحظة: وهي المفاهيم التي لا يمكن إدراك مدلولاتها عن طريق الملاحظة، بل يتطلب إدراكها القيام بعمليات عقلية وتصورات ذهنية معينة .
@ أمثلة:
- الذرّة: هي أصغر وحدة من العنصر والتي يمكن أن توجد منفردة، أو مرتبطة مع غيرها، وتحمل صفات ذلك العنصر .
- الـ DNA: المادة التي تخزن المعلومات الوراثية للكائن الحي .
* الثانية : من حيث مستوياتها:
أ – مفاهيم أولية: وهي مفاهيم غير مشتقة من مفاهيم أخرى .
@ مثل: الزمن، والكتلة، والفراغ .
ب – مفاهيم مشتقة: وهي مفاهيم يمكن اشتقاقها من مفاهيم أخرى .
@ مثل: المسافة = السرعة X الزمن، والقوة = الكتلة X العجلة .
* الثالثة: من حيث درجة تعقيدها :
أ – مفاهيم بسيطة: وهي المفاهيم التي تتضمن مدلولاتها عدداً قليلاً من الكلمات.
@ أمثلة: - الخلية: وحدة بناء الكائن الحي .
إشراق 55
•
- الأيون: ذرة أو مجموعة ذرية مشحونة .
ب – مفاهيم معقدة: هي المفاهيم التي تتضمن مدلولاتها عدداً أكثر من الكلمات .
@ مثال: الذرة: نظام متكامل من جسيمات تحمل شحنات سالبة تدور في مستويات طاقة حول النواة التي تتمركز فيها كتلة الذرة، وبها نوعين من الجسيمات أحدها يحمل شحنة موجبة والآخر غير مشحون، وعدد الشحنات الموجبة يساوي عدد الشحنات السالبة .
* درجة تعقيد المفهوم تختلف من صف دراسي إلى آخر وفقاً لمستوى النمو اللغوي لتلاميذ الصف .
* الرابعة : من حيث درجة تعلمها :
أ – مفاهيم سهلة التعلم: هي المفاهيم التي يستخدم في تعريفها كلمات مألوفة للمتعلمين، أو هي المفاهيم التي سبق للمتعلم أن درس متطلبات تعلمها .
ب – مفاهيم صعبة التعلم: هي المفاهيم التي يستخدم في تعريفها كلمات غير مألوفة للمتعلمين، أو هي المفاهيم التي لم يسبق للمتعلم دراسة متطلبات تعلمها.
@ مثال: مفهوم الذرة (السابق عرضه): إن كان المتعلم قد سبق له دراسة الشحنات ومستويات الطاقة، والكتلة صار المفهوم سهل التعلم والعكس صحيح.
* خصائص المفاهيم العلمية:
1 – المفهوم الواحد قد يُعرّف (يُوضع له مدلول) من زوايا مختلفة:
@ مثال: المفهوم: درجة الحرارة لجسم ما:
- مدلول (أ): قراءة الترمومتر .
- مدلول (ب): حالة الجسم الدالة على انتقال الحرارة منه أو إليه إذا لامس جسم آخر .
* يُلاحظ أن هناك فروق بين المدلولين من حيث طريقة إدراك المفهوم ودرجة التعقيد ومدى سهولة التعلم .
2 – المفاهيم هي تلخيص وناتج لخبرة الإنسان بالأشياء أو الظواهر، وتساعد على التعامل مع كثير من الحقائق:
@ مثال: من خبرة الإنسان الحسية بالأشياء وجد أن: الكلب يلد ويرضع صغاره، وأن القطة تلد وترضع صغارها، وأن الأرنب يلد ويرضع صغاره . - - توصل لمفهوم: الحيوانات الثديية .
3 – المفاهيم قد تنتج من التفكير المجرد (أي لا تقتصر على الخبرة الحسية فقط)، وقد يكون هذا التفكير المجرد ناتج عن الخبرة المباشرة:
@ مثال: تعرّف الإنسان على الطيف الخطي لبخار عنصر الصوديوم، والطيف الخطي لعنصر الحديد، ومنها توصل إلى أن الإلكترونات تدور حول النواة في مستويات لكل مستوى طاقة محددة .
- توصل لمفهوم: مستويات الطاقة .
4 – المفاهيم قد تنتج من علاقة الحقائق ببعضها، وقد تنتج مفاهيم أكبر من علاقة المفاهيم ببعضها (وهنا يطلق عليه الإطار المفهومي):
@ أمثلة:
(أ) حقيقة حقيقة صلابة سيولة
مفهوم انصهار
(ب) مفهوم مفهوم كائنات حية كائنات غير حية
إطار مفاهيمي التغير (التحول)
5 – مدلولات المفاهيم ليست صوراً فوتوغرافية للواقع ولكنها تمثل تصورنا نحن لهذا الواقع . مثل مفهوم " بنية الذرة " .
6 – ليست كل مدلولات المفاهيم لها وجود حقيقي، فقد يبتكر العالم مفهوماً جديداً لعبور الفجوة بين الواقع ورؤيتنا لهذا الواقع .
@ أمثلة: مفهوم " الفجوات الموجبة " في أشباه الموصلات .
7 – ليست مدلولات المفاهيم صادقة أو غير صادقة، ولكنها قد تكون كافية أو غير كافية للقيام بوظائفها .
@ مثال: مفهوم الذرة عند " دالتن " كان كافياً لتفسير الظواهر التي كانت معروفة في وقته، ولا نقول أنه كان غير صادق .
8 – مدلولات المفاهيم قابلة للمراجعة والتعديل نتيجة لنمو المعرفة العلمية وتطور أدواتها .
9 – لمدلولات المفاهيم أهمية كبرى في العلم منها:
أ – تحقيق التواصل بين المشتغلين بالعلم ودراسته .
ب – تختزل الكم الهائل من الحقائق .
ج – تصف وتفسر وتتنبأ بالأحداث والظواهر .
د – تسهم في بناء التعميمات والمبادئ والقوانين والنظريات .
* ثالثاً: التعميمات العلمية Science Generalizations *
* التعميم في العلوم كعملية Process عقلية: تمر بثلاث مراحل:
(أ) ملاحظة الأشياء أو الأحداث أو الظواهر .
(ب) التوصل إلى العلاقات التي تربط بين الأشياء أو الأحداث أو الظواهر التي تمت ملاحظتها .
(ج) صياغة العلاقات في صورة جُمل .
* التعميم في العلوم كنتيجةProduct عقلية: هو جملة تصف العلاقات وتكرار مجموعة الأشياء والأحداث والظواهر وذلك بانتظام في الطبيعة .
* التعميم قد ينطبق على جميع الحالات المماثلة في كل الأمكنة وكل الأزمنة وهنا نُطلق عليه اسم مبدأ Principle .
@ مثال: مبدأ أرشميدس " إذا غُمر جسم في سائل فإنه يلقى دفعاً من أسفل إلى أعلى، مقدار هذا الدفع يُعادل وزن السائل المُزاح الذي حجمه = حجم الجسم المغمور " .
* إذا انطبق التعميم على الحالات المماثلة في ضؤ شروط معينة، فإنه يُطلق عليه اسم القانون Law .
@ مثل قانون بويل " عند ثبوت درجة الحرارة يتناسب حجم كمية معينة من غاز مع الضغط الواقع عليه تناسباً عكسياً " .
* إذا كان التعميم في مرحلة الاختبار، أي أن احتمال الصدق وعدم الصدق وارد، فإنه يُطلق عليه اسم " الفرض Hypothesis " .
* قد يعبّر التعميم عن علاقة بين عدد من المفاهيم:
@ مثال: كتلة المواد الداخلة في التفاعل = كتلة المواد الناتجة عنه .
* صور القانون العلمي:
أ – قوانين حتمية:
وهي على الصورة: إذا توفر (أ) فإنه من المحتم أن يحدث (ب) .
@ مثال: إذا لم تتوافر درجة الحرارة والوسط الملائمين فإن البكتيريا تتكاثر بالتجرثم .
ب – مفاهيم معقدة: هي المفاهيم التي تتضمن مدلولاتها عدداً أكثر من الكلمات .
@ مثال: الذرة: نظام متكامل من جسيمات تحمل شحنات سالبة تدور في مستويات طاقة حول النواة التي تتمركز فيها كتلة الذرة، وبها نوعين من الجسيمات أحدها يحمل شحنة موجبة والآخر غير مشحون، وعدد الشحنات الموجبة يساوي عدد الشحنات السالبة .
* درجة تعقيد المفهوم تختلف من صف دراسي إلى آخر وفقاً لمستوى النمو اللغوي لتلاميذ الصف .
* الرابعة : من حيث درجة تعلمها :
أ – مفاهيم سهلة التعلم: هي المفاهيم التي يستخدم في تعريفها كلمات مألوفة للمتعلمين، أو هي المفاهيم التي سبق للمتعلم أن درس متطلبات تعلمها .
ب – مفاهيم صعبة التعلم: هي المفاهيم التي يستخدم في تعريفها كلمات غير مألوفة للمتعلمين، أو هي المفاهيم التي لم يسبق للمتعلم دراسة متطلبات تعلمها.
@ مثال: مفهوم الذرة (السابق عرضه): إن كان المتعلم قد سبق له دراسة الشحنات ومستويات الطاقة، والكتلة صار المفهوم سهل التعلم والعكس صحيح.
* خصائص المفاهيم العلمية:
1 – المفهوم الواحد قد يُعرّف (يُوضع له مدلول) من زوايا مختلفة:
@ مثال: المفهوم: درجة الحرارة لجسم ما:
- مدلول (أ): قراءة الترمومتر .
- مدلول (ب): حالة الجسم الدالة على انتقال الحرارة منه أو إليه إذا لامس جسم آخر .
* يُلاحظ أن هناك فروق بين المدلولين من حيث طريقة إدراك المفهوم ودرجة التعقيد ومدى سهولة التعلم .
2 – المفاهيم هي تلخيص وناتج لخبرة الإنسان بالأشياء أو الظواهر، وتساعد على التعامل مع كثير من الحقائق:
@ مثال: من خبرة الإنسان الحسية بالأشياء وجد أن: الكلب يلد ويرضع صغاره، وأن القطة تلد وترضع صغارها، وأن الأرنب يلد ويرضع صغاره . - - توصل لمفهوم: الحيوانات الثديية .
3 – المفاهيم قد تنتج من التفكير المجرد (أي لا تقتصر على الخبرة الحسية فقط)، وقد يكون هذا التفكير المجرد ناتج عن الخبرة المباشرة:
@ مثال: تعرّف الإنسان على الطيف الخطي لبخار عنصر الصوديوم، والطيف الخطي لعنصر الحديد، ومنها توصل إلى أن الإلكترونات تدور حول النواة في مستويات لكل مستوى طاقة محددة .
- توصل لمفهوم: مستويات الطاقة .
4 – المفاهيم قد تنتج من علاقة الحقائق ببعضها، وقد تنتج مفاهيم أكبر من علاقة المفاهيم ببعضها (وهنا يطلق عليه الإطار المفهومي):
@ أمثلة:
(أ) حقيقة حقيقة صلابة سيولة
مفهوم انصهار
(ب) مفهوم مفهوم كائنات حية كائنات غير حية
إطار مفاهيمي التغير (التحول)
5 – مدلولات المفاهيم ليست صوراً فوتوغرافية للواقع ولكنها تمثل تصورنا نحن لهذا الواقع . مثل مفهوم " بنية الذرة " .
6 – ليست كل مدلولات المفاهيم لها وجود حقيقي، فقد يبتكر العالم مفهوماً جديداً لعبور الفجوة بين الواقع ورؤيتنا لهذا الواقع .
@ أمثلة: مفهوم " الفجوات الموجبة " في أشباه الموصلات .
7 – ليست مدلولات المفاهيم صادقة أو غير صادقة، ولكنها قد تكون كافية أو غير كافية للقيام بوظائفها .
@ مثال: مفهوم الذرة عند " دالتن " كان كافياً لتفسير الظواهر التي كانت معروفة في وقته، ولا نقول أنه كان غير صادق .
8 – مدلولات المفاهيم قابلة للمراجعة والتعديل نتيجة لنمو المعرفة العلمية وتطور أدواتها .
9 – لمدلولات المفاهيم أهمية كبرى في العلم منها:
أ – تحقيق التواصل بين المشتغلين بالعلم ودراسته .
ب – تختزل الكم الهائل من الحقائق .
ج – تصف وتفسر وتتنبأ بالأحداث والظواهر .
د – تسهم في بناء التعميمات والمبادئ والقوانين والنظريات .
* ثالثاً: التعميمات العلمية Science Generalizations *
* التعميم في العلوم كعملية Process عقلية: تمر بثلاث مراحل:
(أ) ملاحظة الأشياء أو الأحداث أو الظواهر .
(ب) التوصل إلى العلاقات التي تربط بين الأشياء أو الأحداث أو الظواهر التي تمت ملاحظتها .
(ج) صياغة العلاقات في صورة جُمل .
* التعميم في العلوم كنتيجةProduct عقلية: هو جملة تصف العلاقات وتكرار مجموعة الأشياء والأحداث والظواهر وذلك بانتظام في الطبيعة .
* التعميم قد ينطبق على جميع الحالات المماثلة في كل الأمكنة وكل الأزمنة وهنا نُطلق عليه اسم مبدأ Principle .
@ مثال: مبدأ أرشميدس " إذا غُمر جسم في سائل فإنه يلقى دفعاً من أسفل إلى أعلى، مقدار هذا الدفع يُعادل وزن السائل المُزاح الذي حجمه = حجم الجسم المغمور " .
* إذا انطبق التعميم على الحالات المماثلة في ضؤ شروط معينة، فإنه يُطلق عليه اسم القانون Law .
@ مثل قانون بويل " عند ثبوت درجة الحرارة يتناسب حجم كمية معينة من غاز مع الضغط الواقع عليه تناسباً عكسياً " .
* إذا كان التعميم في مرحلة الاختبار، أي أن احتمال الصدق وعدم الصدق وارد، فإنه يُطلق عليه اسم " الفرض Hypothesis " .
* قد يعبّر التعميم عن علاقة بين عدد من المفاهيم:
@ مثال: كتلة المواد الداخلة في التفاعل = كتلة المواد الناتجة عنه .
* صور القانون العلمي:
أ – قوانين حتمية:
وهي على الصورة: إذا توفر (أ) فإنه من المحتم أن يحدث (ب) .
@ مثال: إذا لم تتوافر درجة الحرارة والوسط الملائمين فإن البكتيريا تتكاثر بالتجرثم .
إشراق 55
•
ب – قوانين احتمالية:
وهي على الصورة: إذا توفر (أ) فإنه من المحتمل حدوث (ب) .
@ مثال: إذا زاد ضغط الغاز، قل حجمه عند ثبوت درجة الحرارة .
* للقانون العلمي شكلين: الشكل اللفظي (الوصفي)، والشكل الرياضي .
@ مثال: الشكل الرياضي لقانون أوم: جـ = ت X م
والشكل الوصفي له: فرق الجهد يساوي حاصل ضرب شدة التيار في المقاومة.
* وظائف التعميمات للعلم:
(أ) التفسير أو الشرح Explanation:
أي تفسير الظواهر أو الأحدث تفسيراً علمياً، أي ربط ظروف وقوع الحدث بالحدث الناتج .
@ مثال: ظاهرة: قوس قزح، يفسرها: قانون الانكسار .
- التفسير: عندما يمر الضوء العادي (المركب من ألوان الطيف) خلال الهواء المشبع بقطرات الماء ينكسر بزوايا مختلفة طبقاً للون، وهكذا يتحلل الضوء العادي ويظهر قوس قزح بألوانه المميزة .
(ب) التنبؤ Prediction :
بمعلومية الظروف أو الشروط الأولية لحدوث ظاهرة معينة، وباستخدام القوانين والمبادئ والفروض العلمية يمكن التنبؤ بأحداث أخرى .
* التنبؤ العلمي قد يكون:
- تنبؤ بوقوع حدث في الماضي: كالتنبؤ بوجود حفريات معينة في مكان معين بعد معرفة أن هذا المكان كان يغطيه الجليد في الماضي .
- التنبؤ بأحداث في الحاضر: فمعرفة شروط حدوث البناء الضوئي تتيح لنا التنبؤ بإنتاج النباتات الخضراء للنشا وإخراج الأكسجين عند توفر هذه الشروط .
- التنبؤ بأحداث في المستقبل: مثل تنبؤ العالم الفلكي بموعد الكسوف التالي للشمس .
* رابعاً: النظرية العلميةScience Theory *
النظرية العلمية بناء متكامل من كل ما سبق بمعنى أن النظرية تتضمن:
(أ) الحقائق العلمية المتعلقة بالظاهرة موضوع النظرية .
(ب) المفاهيم العلمية المتعلقة بالظاهرة موضوع النظرية .
(ج) التعميمات وهي مجموعة القوانين والمبادئ والفروض التي تسهم في التفسير والتنبؤ بالظاهرة موضوع النظرية .
* أحياناً تقابل العالم ظواهر تُحدث فجوة بين الواقع وتصوره أو تخيله لهذا الواقع، ولكي يعبر هذه الفجوة يلجأ لبناء نماذج Models هي عبارة عن تصور العالم لهذا الواقع.
@ مثال: نموذج بوهر للذرة، ونموذج نظرية الحركة للغازات " كرات البلياردو" وهذه النماذج تتضمن مجموعة من الافتراضات ومجموعة من الفروض .
@ مثال لنظرية علمية ومكوناتها: النظرية الموجية في الضوء لهيجنز:
- حقائق: يحيد الضوء عن السير في خطوط مستقيمة إذا مر من فتحات ضيقة.
- مفاهيم: الموجة – طول الموجة – التردد – الحيود – التداخل .
- قوانين: سرعة الضوء = طول موجة الضوء X تردد موجة الضوء .
- فروض: ينتشر الضوء على هيئة موجات مركزها مصدر الضوء نفسه .
* ليس هناك نظرية صادقة وأخرى غير صادقة، بل هناك نظرية كافية لشرح الظواهر وأخرى غير كافية لذلك .
* تزداد درجة الثقة في النظرية بزيادة قدرتها على شرح أكبر عدد ممكن من الظواهر ذات العلاقة .
المكون الثاني: عمليات العلم
Processes of Science
* عمليات العلم هي الأنشطة أو الأعمال التي يقوم بها العلماء أثناء التوصل إلى نتائج العلم من جهة، وأثناء الحكم والتحقق من صدق هذه النتائج من جهة أخرى . وقد تؤدي ممارسة هذه العمليات إلى إثارة الاهتمامات العلمية لدى الممارسين لهذه العمليات مما يدفعهم إلى مزيد من البحث والاكتشاف .
* عمليات العلم كثيرة نعرض فيما يلي عدداً منها:
أولاً: الملاحظة Observing
* يبدأ العلم بالملاحظة وينتهي بها، وتتم الملاحظة المباشرة باستخدام الحواس الخمس، وعندما تكون وسائل الملاحظة المباشرة غير كافية يتم اللجوء إلى الوسائل غير المباشرة كالأجهزة التكنولوجية المساعدة للحواس .
* الملاحظة العلمية ليست عملية عشوائية أو وليدة الصدفة، ولكنها عملية هادفة مقصودة، وهي أساس عمليات العلم الأخرى، وإن كانت بعض الاكتشافات العلمية جاءت بعد ملاحظات لم يُخطط لها (مصادفة) فإن الصدفة لا تحابي إلا العقل المستعد لها .
* تتطلب الملاحظة العلمية الدقة والأمانة في التسجيل، وهما جناحا الموضوعية العلمية. وتتوقف الملاحظة العلمية عند حد تسجيل الأحداث والظواهر، أما الذهاب فيما وراء الملاحظة فيمثل عمليات أخرى للعلم .
* يتوقف صدق الملاحظة على صدق الملاحظ ولذلك ينبغي أن تُخضع نتائجها للتقويم السليم، كما تتوقف على صدق الأدوات المستخدمة، ومن هنا تبرز أهمية التوصيف الدقيق للأدوات المستخدمة في الملاحظة ومدى دقتها وذلك لبيان حدود الملاحظة .
* تتضمن الملاحظة العلمية مجموعة من السلوكيات أهمها:
1 – التمييز بين الفروق في الخصائص الفيزيائية للأشياء أو الظواهر بالملاحظة المباشرة .
2 – استخدام أدوات لمساعدة الحواس في إجراء الملاحظة .
3 – تكرار الملاحظة من أجل الدقة .
4 – استخدام القياس لزيادة دقة الملاحظة – كلما كان ذلك ممكناً .
5 – ترتيب الأحداث أو المشاهدات وفقاً لترتيب حدوثها .
6 – التمييز بين الثوابت والمتغيرات .
وهي على الصورة: إذا توفر (أ) فإنه من المحتمل حدوث (ب) .
@ مثال: إذا زاد ضغط الغاز، قل حجمه عند ثبوت درجة الحرارة .
* للقانون العلمي شكلين: الشكل اللفظي (الوصفي)، والشكل الرياضي .
@ مثال: الشكل الرياضي لقانون أوم: جـ = ت X م
والشكل الوصفي له: فرق الجهد يساوي حاصل ضرب شدة التيار في المقاومة.
* وظائف التعميمات للعلم:
(أ) التفسير أو الشرح Explanation:
أي تفسير الظواهر أو الأحدث تفسيراً علمياً، أي ربط ظروف وقوع الحدث بالحدث الناتج .
@ مثال: ظاهرة: قوس قزح، يفسرها: قانون الانكسار .
- التفسير: عندما يمر الضوء العادي (المركب من ألوان الطيف) خلال الهواء المشبع بقطرات الماء ينكسر بزوايا مختلفة طبقاً للون، وهكذا يتحلل الضوء العادي ويظهر قوس قزح بألوانه المميزة .
(ب) التنبؤ Prediction :
بمعلومية الظروف أو الشروط الأولية لحدوث ظاهرة معينة، وباستخدام القوانين والمبادئ والفروض العلمية يمكن التنبؤ بأحداث أخرى .
* التنبؤ العلمي قد يكون:
- تنبؤ بوقوع حدث في الماضي: كالتنبؤ بوجود حفريات معينة في مكان معين بعد معرفة أن هذا المكان كان يغطيه الجليد في الماضي .
- التنبؤ بأحداث في الحاضر: فمعرفة شروط حدوث البناء الضوئي تتيح لنا التنبؤ بإنتاج النباتات الخضراء للنشا وإخراج الأكسجين عند توفر هذه الشروط .
- التنبؤ بأحداث في المستقبل: مثل تنبؤ العالم الفلكي بموعد الكسوف التالي للشمس .
* رابعاً: النظرية العلميةScience Theory *
النظرية العلمية بناء متكامل من كل ما سبق بمعنى أن النظرية تتضمن:
(أ) الحقائق العلمية المتعلقة بالظاهرة موضوع النظرية .
(ب) المفاهيم العلمية المتعلقة بالظاهرة موضوع النظرية .
(ج) التعميمات وهي مجموعة القوانين والمبادئ والفروض التي تسهم في التفسير والتنبؤ بالظاهرة موضوع النظرية .
* أحياناً تقابل العالم ظواهر تُحدث فجوة بين الواقع وتصوره أو تخيله لهذا الواقع، ولكي يعبر هذه الفجوة يلجأ لبناء نماذج Models هي عبارة عن تصور العالم لهذا الواقع.
@ مثال: نموذج بوهر للذرة، ونموذج نظرية الحركة للغازات " كرات البلياردو" وهذه النماذج تتضمن مجموعة من الافتراضات ومجموعة من الفروض .
@ مثال لنظرية علمية ومكوناتها: النظرية الموجية في الضوء لهيجنز:
- حقائق: يحيد الضوء عن السير في خطوط مستقيمة إذا مر من فتحات ضيقة.
- مفاهيم: الموجة – طول الموجة – التردد – الحيود – التداخل .
- قوانين: سرعة الضوء = طول موجة الضوء X تردد موجة الضوء .
- فروض: ينتشر الضوء على هيئة موجات مركزها مصدر الضوء نفسه .
* ليس هناك نظرية صادقة وأخرى غير صادقة، بل هناك نظرية كافية لشرح الظواهر وأخرى غير كافية لذلك .
* تزداد درجة الثقة في النظرية بزيادة قدرتها على شرح أكبر عدد ممكن من الظواهر ذات العلاقة .
المكون الثاني: عمليات العلم
Processes of Science
* عمليات العلم هي الأنشطة أو الأعمال التي يقوم بها العلماء أثناء التوصل إلى نتائج العلم من جهة، وأثناء الحكم والتحقق من صدق هذه النتائج من جهة أخرى . وقد تؤدي ممارسة هذه العمليات إلى إثارة الاهتمامات العلمية لدى الممارسين لهذه العمليات مما يدفعهم إلى مزيد من البحث والاكتشاف .
* عمليات العلم كثيرة نعرض فيما يلي عدداً منها:
أولاً: الملاحظة Observing
* يبدأ العلم بالملاحظة وينتهي بها، وتتم الملاحظة المباشرة باستخدام الحواس الخمس، وعندما تكون وسائل الملاحظة المباشرة غير كافية يتم اللجوء إلى الوسائل غير المباشرة كالأجهزة التكنولوجية المساعدة للحواس .
* الملاحظة العلمية ليست عملية عشوائية أو وليدة الصدفة، ولكنها عملية هادفة مقصودة، وهي أساس عمليات العلم الأخرى، وإن كانت بعض الاكتشافات العلمية جاءت بعد ملاحظات لم يُخطط لها (مصادفة) فإن الصدفة لا تحابي إلا العقل المستعد لها .
* تتطلب الملاحظة العلمية الدقة والأمانة في التسجيل، وهما جناحا الموضوعية العلمية. وتتوقف الملاحظة العلمية عند حد تسجيل الأحداث والظواهر، أما الذهاب فيما وراء الملاحظة فيمثل عمليات أخرى للعلم .
* يتوقف صدق الملاحظة على صدق الملاحظ ولذلك ينبغي أن تُخضع نتائجها للتقويم السليم، كما تتوقف على صدق الأدوات المستخدمة، ومن هنا تبرز أهمية التوصيف الدقيق للأدوات المستخدمة في الملاحظة ومدى دقتها وذلك لبيان حدود الملاحظة .
* تتضمن الملاحظة العلمية مجموعة من السلوكيات أهمها:
1 – التمييز بين الفروق في الخصائص الفيزيائية للأشياء أو الظواهر بالملاحظة المباشرة .
2 – استخدام أدوات لمساعدة الحواس في إجراء الملاحظة .
3 – تكرار الملاحظة من أجل الدقة .
4 – استخدام القياس لزيادة دقة الملاحظة – كلما كان ذلك ممكناً .
5 – ترتيب الأحداث أو المشاهدات وفقاً لترتيب حدوثها .
6 – التمييز بين الثوابت والمتغيرات .
الصفحة الأخيرة
بارك الله بجهودك
موضوع جميل وفوائده كثيرررررره