ورقاتشرح درس أسلوب العلم ثاني متوسط الفصل الأول
العلم طريقة منظمة لدراسة العالم الطبيعي تعتمد على الملاحظة والتجربة والدليل، وتسير بخطوات الطريقة العلمية للوصول إلى استنتاجات يمكن اختبارها وتكرارها.
أهداف الدرس
- يعرّف العلم ويصنف فروعه الرئيسة إلى علوم الحياة وعلوم الأرض والفيزياء والكيمياء.
- يرتب خطوات الطريقة العلمية ويطبقها على مشكلة بسيطة.
- يحدد المتغير المستقل والمتغير التابع والثوابت والمجموعة الضابطة في تجربة.
- يستخدم وحدات النظام الدولي للقياس في التعبير عن الطول والكتلة والزمن.
- يطبق قواعد الأمان في المختبر المدرسي.
المفهوم الأساسي
العلم طريقة منظمة لدراسة العالم الطبيعي تعتمد على الملاحظة والتجربة والدليل، وتسير بخطوات الطريقة العلمية للوصول إلى استنتاجات يمكن اختبارها وتكرارها.
شرح الدرس
حين ترى نبتة تذبل في زاوية الفصل وأخرى بجانب النافذة تنمو بقوة، تتساءل: ما السبب؟ هذا السؤال هو بداية التفكير العلمي، والعلم في أصله محاولة منظمة للإجابة عن أسئلة كهذه بالدليل لا بالتخمين.
ما العلم وما فروعه؟
العلم دراسة العالم الطبيعي وتفسير ظواهره اعتمادًا على الملاحظة والتجربة. ولاتساع مجالاته قُسّم إلى فروع رئيسة:
- علوم الحياة: تدرس المخلوقات الحية وأجسامها وبيئاتها، كدراسة النمر العربي وغذائه.
- علوم الأرض: تدرس الأرض وما حولها، كالصخور والبراكين والطقس، ومنها دراسة حرّة خيبر البركانية.
- العلوم الفيزيائية: تدرس المادة والطاقة والحركة والقوى، وتنقسم إلى الفيزياء والكيمياء.
- الكيمياء: تدرس تركيب المادة وخصائصها وتغيراتها، كذوبان الملح في الماء.
العلوم الفيزيائية تضم الفيزياء والكيمياء، وتتداخل الفروع كلها أحيانًا في المشكلة الواحدة.
خطوات الطريقة العلمية
ليست الطريقة العلمية وصفة جامدة، لكنها تسير غالبًا بالترتيب الآتي:
- الملاحظة: جمع المعلومات بالحواس أو بالأدوات، كملاحظة أن النبتة قرب النافذة أطول.
- طرح السؤال: صياغة سؤال قابل للاختبار، مثل: هل يؤثر الضوء في طول النبتة؟
- صياغة الفرضية: إجابة مؤقتة يمكن اختبارها، مثل: كلما زاد الضوء زاد طول النبتة.
- اختبار الفرضية: تصميم تجربة عملية مضبوطة وتنفيذها.
- تحليل البيانات: تنظيم النتائج في جداول ورسوم بيانية وقراءة أنماطها.
- استخلاص الاستنتاج: تحديد هل دعمت البيانات الفرضية أم لم تدعمها.
- التواصل: نشر النتائج وعرضها ليراجعها الآخرون ويكرروها.
«الفرضية الجيدة قابلة للاختبار، وقد تُدعم بالبيانات أو تُرفض، وفي الحالتين نتعلم شيئًا جديدًا.»
المتغيرات والتجربة المضبوطة
لتكون التجربة عادلة نغيّر عاملًا واحدًا فقط ونبقي بقية العوامل ثابتة:
- المتغير المستقل: العامل الذي يغيّره الباحث عمدًا، كمقدار الضوء الذي تتلقاه النبتة.
- المتغير التابع: العامل الذي نقيسه ونرى كيف يتأثر، كطول النبتة بعد أسبوعين.
- الثوابت: عوامل نُبقيها متساوية في كل المجموعات، كنوع النبتة وكمية الماء ونوع التربة.
- المجموعة الضابطة: مجموعة لا نغيّر فيها المتغير المستقل، وتُستخدم للمقارنة بنتائج المجموعة التجريبية.
إذا غيّرنا عاملين معًا لم نعرف أيهما سبب النتيجة، لذلك نغيّر عاملًا واحدًا في كل مرة.
القياس والنظام الدولي للوحدات
يحتاج العلماء إلى لغة موحدة للقياس تُفهم في كل مكان، فاتفقوا على النظام الدولي للوحدات ويُرمز له SI. ووحداته الأساسية التي نستخدمها:
- الطول: المتر ورمزه م.
- الكتلة: الكيلوجرام ورمزه كجم.
- الزمن: الثانية ورمزها ث.
- درجة الحرارة: الكلفن، ونستعمل غالبًا الدرجة السلسيوس.
ويعتمد النظام على البادئات العشرية، فالكيلو يعني ألفًا والسنتي يعني جزءًا من مئة والملي يعني جزءًا من ألف. فكل ٣ كم تساوي ٣٠٠٠ م، وكل ٥٠٠ سم تساوي ٥ م.
الأمان في المختبر
المختبر مكان للتعلم الآمن إذا التزمنا قواعده:
- نرتدي النظارة الواقية والمعطف قبل بدء العمل.
- لا نتذوق مادة ولا نشمها مباشرة، ونتبع تعليمات المعلم حرفيًا.
- نبلغ المعلم فورًا عن أي كسر أو انسكاب أو إصابة.
- نغسل أيدينا بعد انتهاء العمل ونعيد الأدوات إلى مكانها.
تحتفظ مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية بمختبرات تتبع قواعد أمان صارمة كالتي نتعلمها في مختبر المدرسة.
نشاط تعليمي
النشاط الأول
يريد طالب معرفة هل تؤثر كمية الماء في سرعة نمو بذور الفجل، فزرع ثلاث مجموعات متساوية وسقى الأولى ١٠ مل يوميًا والثانية ٢٠ مل يوميًا والثالثة لم يسقها. حدد المتغير المستقل والتابع والمجموعة الضابطة.
المتغير المستقل كمية الماء، والتابع سرعة النمو أو طول البادرات، والمجموعة الضابطة هي التي لم تُسقَ لأنها لا تتلقى المتغير المستقل، والثوابت نوع البذور والتربة والضوء.
أن يميز الطالب عناصر التجربة المضبوطة.
التطبيق الثاني
حوّل ٢٫٥ كم إلى متر و٧٥٠٠ جم إلى كيلوجرام.
٢٫٥ × ١٠٠٠ = ٢٥٠٠ م، و٧٥٠٠ ÷ ١٠٠٠ = ٧٫٥ كجم.
أن يطبق الطالب التحويل بين وحدات النظام الدولي.
الموقف الثالث
رتب خطوات الطريقة العلمية الآتية: الاستنتاج، الملاحظة، التجربة، الفرضية، السؤال.
الملاحظة ثم السؤال ثم الفرضية ثم التجربة ثم الاستنتاج.
أن يرتب الطالب خطوات الطريقة العلمية.
ملاحظات مهمة
- 1فروع العلم: علوم الحياة والأرض والفيزياء والكيمياء.
- 2تبدأ الطريقة العلمية بالملاحظة وتنتهي بالتواصل وتكرار الاختبار.
- 3المتغير المستقل يغيّره الباحث، والتابع يقيسه.
- 4المجموعة الضابطة تُستخدم للمقارنة ولا يُغيّر فيها المتغير المستقل.
- 5وحدات SI: المتر والكيلوجرام والثانية.
أخطاء شائعة
- ✗ خطأالاعتقاد أن الفرضية إجابة صحيحة مؤكدة.✓ الصواب: الفرضية توقع قابل للاختبار قد يُرفض بعد التجربة.
- ✗ خطأتغيير أكثر من عامل في التجربة الواحدة.✓ الصواب: نغيّر متغيرًا مستقلًا واحدًا ونثبّت الباقي.
+عرض جميع الأخطاء (3) ←إخفاء الأخطاء الإضافية
- ✗ خطأالخلط بين المتغير المستقل والتابع.✓ الصواب: المستقل هو ما نغيّره، والتابع هو ما نقيسه ونتوقع أن يتأثر.
ملخص الدرس
- العلم دراسة منظمة للعالم الطبيعي بالدليل.
- خطوات الطريقة العلمية: ملاحظة، سؤال، فرضية، تجربة، تحليل، استنتاج، تواصل.
- التجربة المضبوطة تغيّر متغيرًا مستقلًا واحدًا وتثبّت الثوابت وتستخدم مجموعة ضابطة.
- النظام الدولي SI لغة قياس موحدة.
- الأمان في المختبر مسؤولية كل طالب.
هل أتقنت الدرس؟اختبر نفسك من خلال اختبار قصير من عدة أسئلة.
