أصدرت مؤخراً الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأميركية تقريراً شاملاً عن تدريس العلوم في مراحل التعليم ما قبل الجامعي، يتناول رؤية لما ينبغي أن يكون عليه تدريس وتعلم العلوم بالمدارس.
وقد أوضح هذا التقرير أن الأهداف الأساسية من دراسة العلوم بالمدرسة هي أن يقدر الطلاب روعة وجمال العلم، وأن يمتلكوا المعرفة الكافية والملائمة في العلوم والهندسة، وأن يتطور لديهم الوعي الكافي بشأن المعلومات العلمية التي تمس حياتهم، وأن يصبحوا قادرين على تعلم العلم خارج إطار المدرسة، وأخيراً أن يمتلكوا المهارات اللازمة للالتحاق بوظيفة في مجالات العلم والهندسة والتكنولوجيا.
ولكي تتحقّق تلك الأهداف ينبغي على معلمي العلوم أن يُشجّعوا طلابهم على تبني ثماني ممارسات علمية رئيسية.
1- طرح الأسئلة بشكل علمي
يجب على معلمي العلوم أن يشجعوا طلبتهم على طرح الأسئلة من دون تردد أو خوف. كما يجب أن يطوروا من قدرات الطلبة على طرح سؤال دقيق ومحدد يمكن الإجابة عنه من خلال التجربة والبرهان، إذ تُعدّ القدرة على طرح الأسئلة المناسبة وتحديد المشكلات بدقة عنصراً أساسياً لمحو الأمية العلمية.
2- بناء واستخدام النماذج
ينبغي على المعلمين أن يبينوا للطلاب أن العلماء يعتمدون بشكل كبير على بناء واستخدام النماذج، إذ تقوم تلك النماذج بتمثيل الفهم الحالي لمفهوم علمي محدد، وذلك بغرض المساعدة في طرح تفسيرات لذلك المفهوم أو توضيحه وتوصيله للآخرين أو طرح أسئلة جديدة لاستكشاف المزيد عن ذلك المفهوم.
3- تخطيط وتنفيذ التجارب العلمية
ينبغي على معلمي العلوم أن يوضحوا لطلابهم أهمية التخطيط الجيد والتنفيذ الدقيق للتجارب العلمية، إذ يتطلب القيام بالتجارب العلمية القدرة على تطوير التساؤلات والاستفسارات التي يمكن من خلالها تفسير الملاحظات وإجابة الأسئلة واختبار الفرضيات.
4- تحليل وتفسير البيانات
يجب على المعلمين أن يساعدوا طلبتهم على التعامل مع البيانات بشكل صحيح. فالبيانات
الناتجة عن التجارب العلمية ينبغي أن يتم عرضها بشكل واضح من أجل الكشف عن النماذج المتكررة أو العلاقات بين المتغيرات المختلفة. ويقوم العلماء عادة باستخدام التحليل الإحصائي لاستخلاص المعلومات من البيانات. وتلعب عملية تحليل وتفسير البيانات دوراً مهماً للغاية في العلوم المختلفة.
5- استخدام الرياضيات والتفكير الحسابي
يجب على المعلمين أن يقوموا بالإعلاء من شأن الرياضيات واستخداماتها في العلوم المختلفة، بالإضافة إلى استخدام مهارات التفكير الحسابي، إذ يعتمد العلماء بشكل كبير عليهما في التعامل مع البيانات والمعلومات بغرض اختبار العلاقات بين العوامل والمتغيرات المختلفة، إلى جانب اكتشاف التداخل فيما بينها.
6- بناء التفسيرات العلمية
يجب على المعلمين أن يوضحوا لطلابهم أن النظريات العلمية هي تفسيرات للظواهر الموجودة من حولنا بغرض فهمها بشكل دقيق. وأن تلك التفسيرات العلمية لم تأت من فراغ، فهي مبنية على شواهد وأدلة وتجارب كثيرة وتستند إلى معلومات غزيرة تم إخضاعها للتدقيق بواسطة العلماء. لذا فإن تقديم أي تفسير علمي لأية ظاهرة لا يمكن الوصول إليه إلا عبر تلك الطريقة المحددة.
7- الاعتماد على الدليل العلمي
ينبغي على المعلمين أن يرشدوا طلبتهم إلى أن العلماء يعتمدون على الدليل أو البرهان بشكل أساسي لإثبات صحة تفسيراتهم للظواهر العلمية. ومن ناحية أخرى فإن بقية المجتمع العلمي يخضع تلك الأدلة والبراهين إلى تدقيق وتمحيص بهدف الكشف عن مواطن الضعف بها إن وجدت. وبذلك يمكن الوصول للحقيقة العلمية والتحقق من صحتها والوثوق بها.
8- تقييم وتوصيل المعلومات العلمية
ينبغي على معلمي العلوم أن يشرحوا لطلابهم كيفية تقييم المعلومات العلمية من خلال إخضاعها للتفكير النقدي والبحث في المنهجية المستخدمة للوصول لتلك المعلومات. بالإضافة إلى هذا يجب على الطلاب أن يدركوا قيمة وأهمية التواصل العلمي من خلال مشاركة العلم مع الآخرين عبر الكتابة أو في شكل خطابي.
وأخيراً يؤكد التقرير أن تلك الممارسات الثماني ينبغي على الطلاب تبنيها خلال دراستهم العلوم الفيزيائية وعلوم الحياة وعلوم الأرض والفضاء، بالإضافة إلى الهندسة والتكنولوجيا.
وبذلك يحدث التكامل بين المعرفة العلمية التي يدرسها الطالب والمنهجية العلمية التي نتجت عنها تلك المعرفة. الأمر الذي سيؤدي إلى بلوغ الأهداف المنشودة من تدريس العلوم بالمدارس.
