Teaching With Analogies (TWA)
استفاده ازآنالو در آموزش شیمی
تعریف آنالوگ یا شبیه نما
آنالوگ انتقال مجموعه ای از ارتباط ها از فرایندی آشنا به مفهومی نا آشناتر
آنالوگ مقایسه ای میان دو بُعد از دانش است، یکی آشنا و دیگری ناآشنا. بُعد آشنا به جنبه ی آنالوگ و بُعدی که باید یاد گرفته شود معمولا هدف (Target) نام برده می شود.
شباهت نسبی میان جنبه های مشابه دو چیز که بر اساس آن می توان آن دو را با هم مقایسه کرد، در آنالوگ دیده می شود.
آنالوگ، قیاس تجربه ای از زندگی دانش آموز را برای کمک در توضیح هدف مفهومی خاص می باشد.
آنالوگ سیستمی از ارتباط ها(تشابه ها و مطابقت ها) است که میان قسمت های ساختاری دو قلمرو جای می گیرد. قلمرو قیاس (که منبع و قلمرو اصلی نامیده می شود) در ذهن وجود دارد و از قیاس و تمثیل ترسیم می شود و قلمرو هدف که شامل مفهوم علمی تحت آموزش می باشد.
استفاده ی مطلوب از آنالوگ برای نمایش ارتباط میان ساختار دانش موجود و دانش هدف. از وجه اشتراک های آنالوگ برا ی بحث های مرتبط و رسیدن به هدف استفاده می شود.
تاثیر نامطلوب: یکی شدن (یا تداخل) آنالوگ در چارچوب ارتباطی دانش موجود یا دانش هدف.
آنالوگ، استعاره یا قیاس به سه دلیل مورد استفاده قرار می گیرد:
تصویر سازی یک مفهوم انتزاعی
مقایسه ی تشابه ها دنیای واقعی و تجربه های دانش آموزان با مفاهیم جدید
عامل انگیزشی
نکات مهم در استفاده از آنالوگ
از آن چه که دانش آموزان قبلا در علوم و وقایع زندگی روزمره می دانند آگاه شوید.
آنالوگ از موضوع ها و فرایندهای آشنا برای توضیح مفاهیم ناشناخته استفاده می کند.
آنالوگ ها زمانی بیشترین تاثیر را دارند که برای دانش آموزان آشنا باشند. مانند تجارب دانش آموزان در زندگی، موضوع های متداول، داستان های علمی. سعی شود از موضوعات مورد توجه بزرگسالان که بچه ها با آن سروکار ندارند استفاده نشود.
ورزش، دوچرخه، خودروها و روابط انسان ها منابع جالبی از آنالوگ ها هستند.
دانش آموزان باید در تفسیر آنالوگ های معلمان درگیر شوند.
یادگیری بهتر زمانی رخ می دهد که دانش آموزان در ساخت آنالوگ ها کمک می کنند.
باید مطمئن شد که معلم و دانش آموزان هر دو آنالوگ را همسو تجسم می کنند.
ویژگی های مشترک و صفات غیر مشترک میان آنالوگ و مفهوم علمی (هدف) برای دانش آموزان معرفی شود.
آنالوگ ها زمانی بیشترین تاثیر را دارند که با توضیح فرایندها، به جای آن که با تشابه های سطحی سروکار داشته باشند، تفکر سطح بالا را تحریک کنند
نتایج منفی استفاده از آنالوگ
دانش آموزان ممکن است زمان کافی صرف مطالعه مفهوم مورد نظر نکرده و در پاسخ گویی به یک سوال از آنالوگ آن استفاده کنند (استفاده مکانیکی از آنالوگ)
یک آنالوگ هرگز به طور کامل یک مفهوم را توصیف نمی کند. هر آنالوگ محدودیت هایی دارد. دانش آموزان اغلب اطلاعات کافی در مورد هدف ندارند تا این محدودیت ها را درک کنند. بنابراین ممکن است توضیح آنالوگ را به عنوان یک واقعیت در مورد مفهوم هدف بپذیرند .
زمانی که دانش آموزان به طور نامناسب مفاهیم غیر مرتبط از حوزه های آنالوگ را برای حوزه های هدف به کار می برند می توانند کج فهمی ها را افزایش دهند.
اگر چه یکی از اهداف هر آنالوگ کمک به دانش آموزان در یادگیری معنادار مفهوم توسط ارتباط مفهوم با دانش قبلی دانش آموز است، اما استفاده از انالوگ ممکن است توانایی آنها را برای توسعه ی درک عمیق مفهوم محدود کند.
آنالوگ ها از پتانسیل قابل توجهی برای کمک به درک دانش آموزان برخوردار هستند. اگر چه معلمان ممکن است از آنالوگ های آشنا برای دانش آموزان استفاده نمایند اما از آن جا که دانش در ذهن دانش آموزان همانند معلمان و متخصصان سازماندهی نشده است می تواند در برخی مواقع خطرهایی را دربرداشته باشد.
آنالوگ های پیچیده و ناآشنا ممکن است باعث کج فهمی شوند.
برا ی آموزش با آنالوگ
1- مشخص کردن مفهوم هدف
2- اشاره به بازیابی مفهوم آنالوگ
3-معرفی ویژگی های مناسب هدف و آنالوگ
4- بررسی موارد تشابه آنالوگ با مفهوم هدف
5-مشخص کردن مواردی که آنالوگ قاصر از توضیح آن است
6- بحث و تبادل نظر
مثال هایی از کاربرد آنالوگ در کتب شیمی
شبیه نمایی سکه 50 ریالی برای عدد آووگادرو.
شبیه نمایی کیک کشمشی یا هندوانه برای مدل اتمی تامسون.
شبیه نمایی پلکان برای کوانتیده بودن ترازهای انرژی.
شبیه نمایی ابر یا حرکت پنکه برای محدوده ی حرکت الکترون.
شبیه نمایی بادکنک ها برای نشان دادن شکل هندسی مولکول ها.
شبیه نمایی ساخت آدمک برای واکنش دهنده ی محدود کننده و واکنش دهنده ی اضافی.
شبیه نمایی گلوله ی متصل به فنر برای انواع حرکت های گرمایی.
نمایش انرژی فعال سازی به انتقال یک قطعه سنگ از یک طرف یک قله یا تپه به طرف دیگر.
شبیه نمایی سرعت سنج برای فرارسیدن تعادل.
تصور ککوله برای ارایه ساختار بنزن
انواع آنالوگ ها
شفاهی ( verbal) : متن یا نمایش های شفاهی
ممکن است دانش آموز فقط در سطح ذهنی درگیر شود. برای مثال تهیه ی غذایی ساده با ارایه ی مقادیر معین از مواد غذایی و مقایسه با واکنش گرهای اضافی و محدود کننده.
مفاهیم انتزاعی شیمی را با دنیای دانش آموزان ارتباط می دهد همانند مردم، پول ، غذا و ارتباط بین آنها .
تصویری (pictorial)
به طور تصویری تشابه های مورد نظر آنالوگ با مفهوم هدف را برجسته می کند. در واقع تشابه هایی که ممکن است دانش آموزان در ارتباط با آنالوگ و مفهوم ندانند را به تصویر می کشد. معمولا این دو آنالوگ به طور همزمان به کار می روند.
انواع فرایندها
انرژی فعال سازی
شخصی( انسانی personal – )
دانش آموزان به طور فیزیکی درگیر آنالوگ می شوند. مانند:
حرکت دانش آموزان در طول مسیری در کلاس برای نمایش حرکت الکترون در یک سیم یا مهاجرت یون ها در یک محلول حین انجام فرایند الکترولیز.
دانش آموز خودش را با مولکول های در حال حرکت همانند می سازد. او ممکن است بپرسد. اگر یک مولکول بودم چه احساسی داشتم و سپس خودش را بخشی از جریان مولکول های در حال چرخش احساس کند
برخی از محققان پیشنهاد می کنند که این نوع آنالوگ یادگیری بهتری از مفهوم را به همراه دارد و رویکردی بسیار لذت بخش است و احساس ارتباطی بهتری به دانش آموزان می دهد.
در ایجاد قیاس های شخصی، لازم است شاگردان با مطالب یا اشیا مورد مقایسه احساس همدلی داشته باشند.
به منظور بهینه سازی اثر آنالوگ:
مثال هایی از کاربرد آنالوگ در شیمی
1- قفسه ی کتاب، آنالوگی برای سطوح انرژی در اتم
شبیه نمایی مشاهده ی بدرقه کنندگان در تدریس کوانتیده بودن سطوح انرژی در اتم
2- نیروهای بین مولکولی
هدف: تشخیص نیروهای درون و بین مولکولی
مولکول ها : تعدادی از اتم ها که با پیوند به یکدیگر متصل شده اند.
تعداد افرادی که بازوهایشان به یکدیگر بسته شده است نشان دهنده ی تعداد اتم ها هستند.
پیوند بین اتم ها که در شرایط معمول با جوشاندن یا ذوب و تبخیر شکسته نمی شوند.
اتصال توسط یک بند محکم که به راحتی جدا نمی شود.
نیروهای بین مولکولی دانش آموزان دست همدیگر را نگه می دارند قدرت کم
مقایسه ی بین قدرت نیروی بین مولکولی و نیروی درون مولکولی
تشابه دانش آموزان وسطی اتم مرکزی در آب
تفاوت سنگینی( جنسیت) دانش آموزان مولکول های درشت یا سبک
3- مدل بادکنک ها برای نمایش شکل هندسی مولکول ها
مدل دافعه زوج الکترون برای تعیین شکل هندسی مولکول ها
تصور دافعه الکترونی برای دانش آموزان مشکل است. استفاده از بادکنک به این امر کمک می کند.
فشار دو بادکنک به یکدیگر می تواند تجسم نیروی میان دو جفت الکترون باشد.
تشابه ها:
بادکنک باد شده: زوج الکترون پیوند کووالانس
چهار بادکنک که از گردن به هم گره خورده اند: چهار پیوند کووالانسی در اطراف اتم کربن
بادکنک ها یکدیگر را در اثر فشار هوا دفع می کنند: پیوندها براساس نیروی الکترواستاتیک همدیگر را دفع می کنند
یک بادکنک می ترکد: سه پیوند باقی مانده یک مثلث را تشکیل می دهد.
تفاوت ها:
2 ، 4 یا 6 جفت الکترون وجود دارد اما در بادکنک ها میلیون ها ذره وجود دارد.
چگالی الکترون در پیوند ها ممکن است یکنواخت نباشد اما فشار هوا یکسان است.
شکل توزیع الکترون در اطراف اتم ها یا میان دو اتم شبیه بادکنک نیست.
دانش آموزان ممکن است فکر کنند که بادکنک ها اتم را نشان می دهند اما در واقع آنها پیوندها هستند.
4- مول
یک مول تیله داخل زمین( یا اقیانوس ها) را تا عمق سه مایل پر می کند.
یک مول تیله که قطر هر یک 2 سانتی متر است، تشکیل کوهی می دهد که 16 بار بلندتر از قله ی اورست است و پایه آن به وسعت امریکا می باشد
یک مول از اسکناس های 100 دلاری که به دنبال هم آمده باشند
5/7 میلیون دفعه از خورشید به پلوتون رسیده و برمی گردد.
که اگر یک مول یک ریالی داشته باشیم که به صورت ایران چک های 000/000/ 1 ریالی در اختیار شما باشد و بخواهیم آنها را بین 000/000/ 70 نفر مردم ایران به طور مساوی تقسیم کنیم در این صورت به هر نفر 860 میلیون دسته چک صدتایی می رسد!
برای نمونه یک مول از دانه های ماسه مسیری به طول یک مایل (Km 6/ 1) ایجاد می کنند
اگر به تعداد عدد آووگادرو انسان داشته باشیم ، نیاز به 100000 سیاره مانند
زمین است.
5- مولکول ها در آب در حال حرکت هستند شبیه جمعیتی در حال بازی فوتبال که از فاصله ی بسیار دور به آنها نگاه می شود.
6- اگر یک سیب به اندازه ی کره ی زمین بزرگ شود، اتم ها در این حالت، سایز سیب اولیه را خواهند داشت.
7- قسمت در میلیون One-Part-Per-Million
به نام خدا
نمون برگ4- مقایسه ی آنالوگ به کار رفته در تدریس یک مفهوم شیمی
دبیرخانه راهبری درس شیمی- تهران
به نام خدا
نمون برگ داوری آنالوگ – سال تحصیلی 90-89
دبیرخانه راهبری درس شیمی- تهران