شرح درس أسلوب العلم — العلوم الصف الثاني المتوسط

أهداف الدرس

• أن يعرّف الطالب الفرضية بأنها تفسير محتمل مبنيّ على معارف ومشاهدات سابقة، وأن يدرك أنها يجب أن تكون قابلة للاختبار.
• أن يميّز بين الفرضية والتوقّع.
• أن يحدّد العامل المستقل والعامل التابع والعوامل الثابتة في تجربة بسيطة.
• أن يشرح دور المجموعة الضابطة في الحكم على نتائج التجربة.
• أن يفرّق بين البيانات النوعية (الوصفية) والبيانات الكمية.

شرح الدرس بأسلوب مبسّط

كثيرًا ما يبدأ العلم بملاحظة تلفت الانتباه. يعرض الكتاب قصة باحثة كانت تراقب سلوك الفيلة في حديقة الحيوان، فشعرت بذبذبات مزعجة في الهواء، فافترضت أن الفيلة تُصدر أصواتًا تحت سمعية — أي ذات ذبذبات منخفضة لا تلتقطها الأذن البشرية — لتتواصل فيما بينها عبر المسافات الطويلة. هذا التفسير المحتمل هو ما نسمّيه الفرضية.

كيف اختبرت الباحثة فرضيتها؟

1. سجّلت بجهاز ذي مواصفات خاصة ما تصدره الفيلة في الحديقة، فأظهرت الذبذبات المسجّلة أن الفيلة تصدر فعلًا أصواتًا ذات ترددات منخفضة جدًّا.
2. سافرت مع فريق بحثي إلى إفريقيا، وسجّلت هذه الذبذبات في البيئة الطبيعية للفيلة.
3. شغّلت التسجيلات على بُعد ميلين من قطيع، فنصبت الفيلة آذانها وسكنت في أماكنها. أما قطيع آخر لم يتعرّض للصوت — وهو المجموعة الضابطة — فسلك سلوكًا عاديًّا.

دعمت هذه النتائج الفرضية. ولاحظ أن المجموعة الضابطة هي التي جعلت النتيجة مقنعة؛ فلولا المقارنة لما عرفنا أن الصوت هو سبب تغيّر سلوك القطيع الأول.

الفرضية والتوقّع

الفرضية تفسير محتمل لظاهرة، أما التوقّع فافتراض مسبق لما سيحدث، مبنيّ على المشاهدات والتجارب السابقة والمنطق العلمي. ومن أمثلة الكتاب أن تتوقّع أن البنزين ٩٥ أكثر كفاءة من البنزين ٩١، وهذا توقّع يمكن اختباره.

العوامل في التجربة

في أيّ تجربة نحافظ على بقاء العوامل كلها ثابتة ما عدا عاملًا واحدًا نختبره يُسمّى العامل المستقل، أما ما نقيسه لنرى أثره فهو العامل التابع. ففي تجربة البنزين يكون نوع البنزين هو العامل المستقل، وكفاءته — أي عدد الكيلومترات المقطوعة بالكمية نفسها — هي العامل التابع. ولتحديد السبب والنتيجة لا بدّ من تجربة مضبوطة؛ فترافُق حدثين معًا لا يعني أن أحدهما سبّب الآخر.

نوعان من البيانات

وصف الذهب بأنه أصفر وثقيل بيانات نوعية (وصفية)، أما قولنا إن كتلة العيّنة ٣٠ جم وكثافتها ١٩٫٣ جم/سم³ فبيانات كمية. ومن الحياة اليومية: إذا قلت إن كوب الشاي «ساخن» فهذا وصف نوعي، وإذا قسته بمقياس الحرارة وسجّلت الرقم فهذه بيانات كمية.

مصطلحات الدرس

• الفرضية: تفسير محتمل مبنيّ على معارف ومشاهدات سابقة، ويجب أن يكون قابلًا للاختبار.
• التوقّع: افتراض مسبق مبنيّ على المشاهدات والتجارب السابقة والمنطق العلمي.
• العامل المستقل: العامل الوحيد الذي يغيّره الباحث ليختبر أثره.
• العامل التابع: ما يقيسه الباحث ليعرف أثر تغيير العامل المستقل.
• المجموعة الضابطة: مجموعة لا تتعرّض للعامل المختبَر، تُقارَن بها نتائج المجموعة التجريبية.
• الأصوات تحت السمعية: أصوات ذات ذبذبات منخفضة لا تلتقطها الأذن البشرية.

أفكار لتقديم الدرس في الفصل

• قصة الفيلة على مراحل: اعرض القصة جزءًا جزءًا، واطلب من الطلاب بعد كل جزء أن يسمّوه: ملاحظة؟ فرضية؟ اختبار؟ مجموعة ضابطة؟ ثم اسألهم: ماذا لو لم توجد المجموعة الضابطة؟
• عرض سريع آمن: ضع مكعب سكر في كوب ماء دافئ من الصنبور وآخر في كوب ماء بارد بالكمية نفسها دون تحريك، واطلب من الطلاب تحديد العامل المستقل (حرارة الماء) والعامل التابع (زمن الذوبان) والعوامل الثابتة (كمية الماء والسكر).
• مراجعة باللعب: نظّم مسابقة فريقين في لعبة الحروف السداسية على منصة حروف و دروس؛ كل خلية حرف يبدأ به مصطلح من الدرس (ف: الفرضية، ض: الضابطة، ت: التوقّع)، واختم بجولة سريعة من أسئلة هذا المقال.

أخطاء شائعة عند الطلاب

• الخلط بين الفرضية والتوقّع: الفرضية تفسير لظاهرة، والتوقّع ما ننتظر حدوثه عند الاختبار.
• تغيير أكثر من عامل في الوقت نفسه: عندها لا نعرف أيّ العوامل سبّب النتيجة؛ لذا يكون في التجربة عامل مستقل واحد فقط.
• الظنّ أن النتيجة الداعمة تُثبت الفرضية نهائيًّا: البيانات تدعم الفرضية أو تنفيها، ولذلك يكرّر العلماء التجارب ويقارنون نتائجهم.