أهمية الطاقة

 

تعتمد الحياة على الأرض بطريقة أو بأخرى على الطاقة بمختلف أشكالها. حيث يعتمد جسم الانسان على الطاقة في أداء وظائفه، وكذلك النباتات لن تكون قادرة على استكمال عملية الكلوروفيل من تحويل الضوء من أشعة الشمس إلى طاقة كيميائية، وستتوقف المحركات عن عملها دون استخدام مصدر للطاقة الكهربائية. فتلعب الطاقة دورا أساسيا في البقاء البشري وتقدمه(Landa,2015).

وكلما توسع نشاط الإنسان كلما ازداد طلبه على مصادر الطاقة وخاصة مشتقات البترول لسهولة نقلها وتخزينها ولتعدد استخداماتها، فظهرت أزمات أسعار الوقود لمحدودية المصادر غير المتجددة، وللمشاكل البيئية التي حلت بالأرض كظاهرة الاحتباس الحراري، وظهور ثقب الأوزون والأمطار الحمضية وتلوث البيئة، وتراجع الغابات. فبدأ الإنسان يفكر في ترشيد استخدام هذه الطاقة ، وتشجيع الرجوع لاستعمال الطاقات المتجددة كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية. ونشهد حاليا تطورا سريعا للتقنيات التي تُستخدم لتحويل مصادر الطاقة المتجددة إلى طاقة كهربائية كتوربينات الرياح والخلايا الشمسية والمجمعات والأفران الشمسية وما إلى ذلك من التقنيات. نظرا لهذه الأهمية الكبرى للطاقة ومشاكلها ، فمن الضروري توعية الفرد حول مفهوم الطاقة ومصادرها، والتدبر في الاستهلاك التي تؤثر تكاليفها سلبا علي الإنفاق وعلى الطبيعة(الخياط،2006)

يعتبر مفهوم الطاقة ومبدأ حفظ الطاقة من الأفكار العلمية الأساسية التي تعد مفتاحا لفهم وتفسير طريقة الاشياء التي تحدث في الفيزيـــــاء والكيميـــــاء والأحيــــاء في المواقف اليوميــة الحياتيـة

(Chabalengula &Mumba, 2012).  وعند طرح سؤال حول أهمية الطاقة في الحياة اليومية أثناء مقابلة المعلم،  قام بتقديم  العديد من التطبيقات حول أهمية فهم طاقة الوضع والحركة ومبدأ حفظ الطاقة الميكانيكية في تفسير الظواهر والمشاهدات في الحياة اليومية مثل تحديد المسافة بين السيارات (مسافة التوقف)،تحديد السرعة في حوادث السير، الوسادة الهوائية التي تحول طاقة الحركة إلى طاقة وضع لتخفيف الصدمة، فهم مبدأ عمل الأرجوحة والألعاب في الملاهي، التوازن في السرك، آلية عمل المنجنيق والمقذوفات والقوس، حركة السيارة عند صعودها منحدر وعند نزولها، الشعور بجهد عند صعود الدرج، انهيارات الثلوج، الانهيارات الأرضية، الهزات الأرضية، معرفة آلية عمل المولد الكهربائي (التوربين)وغيرها.

 

إلا أن الأفكار والمعاني التي يشكلها الطلاب لمفهوم الطاقة من خلال تجربتهم الشخصية  قد تتعارض مع المعرفة العلمي وتشكل المفاهيم الخاطئة. فنحن نتحدث عن الطاقة كل يوم، فقد يستخدمها البعض للإشارة إلى الطاقة المخزنة في العقل أو داخل الجسم، فنقول "لا أملك طاقة لإنهاء الامتحان" أو "أنا أملك طاقة لإنهاء الواجبات غدا"، هذا التوجه يصف ان هناك شيء يفقد ويكتسب وهذا يتعارض مع قانون حفظ الطاقة (National Geographic,2014)، فلا بد من الوقوف عند الخبرة السابقة ومعالجتها بما يتناسب مع المعرفة العلمية الصحيحة.

 

كما قدم العلماء تعريفا للطاقة يسهل على الطلاب تعريفه وتذكره، لكن هذا التعريف لا يعطي معنى للخبرات اليومية، لذا يجب إعادة تعلم الطالب للمفاهيم العلمية كالطاقة والقوة والشغل ليتمكن من استخدام هذه المفاهيم خارج إطار المدرسة ويعكسها في السياقات الحياتية المختلفة، كما أن التعرف على تحولات الطاقة يساعد الطلاب على الربط بين المفاهيم العلمية والخبرات الحياتية الحقيقية كاللعب بالكرة وبالأرجوحة، إلا أن هذا التوجه يجعل تدريسه أكثر صعوبة واشكالية لدى المعلمين (National Geographic,2014).

 

تستخدم الطاقة في تحليل المواقف الفيزيائية بشكل أسهل من استخدام قوانين نيوتن في الحركة، حيث أنه عند استخدام القوة والتسارع  نقوم بتثبيت الحدث عند لحظة معينة وزمن محدد ونرسم حركة الجسم ونطبق قوانين نيوتن للحركة ونجد التسارع وغيرها من العمليات. لكن عند تطبيق الطاقة يكون الوضع مختلف، حيث نهتم فقط بالحالة الإبتدائية (السرعة الابتدائية والارتفاع البدائي ) والحالة النهائية (السرعة النهائية والارتفاع النهائي) دون الاهتمام بالتفاصيل التي حدثت بين البداية والنهاية. وهنا تبرز الحاجة إلى تعليم القوانين والمبادئ المتعلقة بالطاقة وتطبيقها في حل المشكلات وتفسير الظواهر اليومية التي يتعرض لها الطالب في حياته.

 

كما تهتم الهندسة الميكانيكية بالطاقة الميكانيكية من حيث توليدها وتخزينها وتحريكها. ويقوم المهندسين بتطبيق مبادئ وقوانين في أثناء تصميم منتجاتهم. فمثلا البراية توظف الطاقة الميكانيكية والكهربائية. وعند تصميم لعبة السفينة الدوارة يقوم المهندسين بحساب طاقة الوضع الملائمة وطاقة الحركة لتحريك السفينة على المسار الكلي لها(University of Colorado Boulder, 2015). ومعرفة الطلاب بكيفية تطبيق المعرفة النظرية في سياقات عملية تنمي لديهم التعلم أحد مهارات القرن الواحد وعشرين وهي التعلم من أجل العمل.