صعوبات التعلم والتعليم والمفاهيم الخاطئة

من الصعب تعريف مصطلح الطاقة وذلك لعدم وجود فهم حقيقي للطاقة فهو مفهوم مجرد، ولا يعطينا معنى لآلية المصطلح أو ظهور للقوانين الحسابية، لذلك يجب ربطها بالظواهر التي تصف مصطلح الطاقة مثل سقوط جسم، شمعة مشتعلة ،ونلاحظ أن هذه الظواهر تصف تغييرات في مقدار واحد هو الطاقة، لذا من الأنجح استعمال مصطلح تغير الطاقة  لانه يصف العمليات التي تتغير في النظام ( مركز المعلمين القطري لمعلمي العلوم والتكنولوجيا في المرحلة الاعدادية، 2010).

 

كما أن اللغة المستخدمة تساعد في تكوين المفاهيم الخاطئة،  فالمعتاد ان نقول ان طاقة الوضـع

تحولت إلى طاقة حركة لكن ما يحدث هو عملية تتكون من عمليات ثانويــــة توازي العمــــلية

الأساسية وفي كل منها يحصل تغيير في خاصية أخرى تنتمي إلى نوع طاقة أخرى ، فمثـــــلا

عند  سقوط  تفاحة من مكان مرتفع ، فان انخفاض الارتفاع  يوازيـــه زيــادة في حركة التفاحة

وليس عملية تحول كلي. بالإضافة إلى  وصف  الطاقة بأنها تنتقل من النظام الذي تقل فيه الطاقة

إلى النظام الذي ترتفع فيه الطاقة، وهذا يؤدي إلى استيعاب غير صحيح لمصطلح الطاقة وكأنها

سائل أو غاز ينتقل من مكان إلى آخر( مركز المعلمين القطري لمعلمي العلوم والتكنولوجيا في

المرحلة الاعدادية، 2010).

 

من صعوبات التعلم التي يواجهها الطلاب عند تعلـــم مبدأ حفظ الطــــاقة الميكانيكية التمــــييز بين

النظام المعزول وغير المعزول (National Science Teachers Association)، فمن الصعب

تحديد القوى على الجسم دون الاخذ بعين الاعتبار القوى من الاجسام الاخرى داخل وخارج النظام.

لذلك ينصح بتقديم  بعض التوضيحـات والتمثيلات  للطلاب مثل مخطط للجسم   ورسم القوى على

الجسم.

بالإضافة إلى أن بعض الطلاب لديهم إشكالية في فهم حفظ الطاقة الميكانيكية وقانون حفظ الطاقة العام

والتمييز بينهما . حيث  ان الطاقة الميكانيكية غير ثابتة دائما لكن الطاقة الكلية دائما ثابتة. فمثلا عند نقص

الطاقة الحركية لقطعة خشنة، الطاقة تتحول من السطح على شكل طاقة داخلية، ونتيجة لذلك فان درجة

حرارة القطعة تزيد ، فالطاقة الكلية ثابتة على الرغم من نقصان الطاقة ميكانيكية (National Science Teachers Association,2009)، لذا على المعلم تقديم تجارب عملية حول حفظ الطاقة الميكانيكية وتقديم التشبيهات مثل نموذج النقود والبنك كما سيوضح لاحقا.

 

ينظر الطلاب الى نظرة سطحية حـــــــول طاقــــــة الوضــــــع الجذبي وهي بانها ترتبط بجسم واحد، لذا يجب

التركيز على أن طاقة الوضع ترتبط بالموقع النسبي بين جسمين. كما أن لديهم فهم غير واضح حول نقطة المرجع

الصفري للطاقة، فمثلا طاقة الوضع الجذبي لكرة ساقطة من فوق السطح بالنسبة الى الأرض، فان تغير موقــــع

الكرة بالنسبة للأرض مثلما يتغير طاقة الجذب. وعلى المعلم الاهتمام بهذا المفهوم الخاطئ بإعطاء أمثلة مختلفــة

باستخدام نقــــــاط مرجعية مختلفة لتوضــــيح ذلك التي تســــــاعد على حل المشكـــــــــلات بشــكل أســـــهل

(National Science Teacher Association,2009).

 

 كما يعتقد الطلاب أن الطاقة الحركية تعتمد على اتجاه السرعة، في حين أن الطاقة هي مقدار كمي وليس متجه، على المعلم أن يطلب منهم المقارنة بين الطاقة الحركية لسيارتين متشابهتين تسيران بنفس السرعة في هذه الحالات : عند القيادة باتجاه الشمال والقيادة باتجاه الجنوب والقيادة بالشرق والغرب ، فيستنجوا ان الطاقة تعتمد على الكتلة والسرعة المتشابهة في كل الحالات (National Science Teacher Association,2009).

وأشارت نتائج  دراسة (الطراونة، 2004) التي هدفت إلى الكشف عن المفاهيم البديلة لمفهوم الطاقة الميكانيكية لطلاب الصف التاسع أن  الطلاب يعتقدون بأنه  كلما قل الشغل المبذول على الجسم زادت الطاقة الحركية التي يكتسبها، ويعود ذلك الى عدم ادراك العلاقة بين الشغل والطاقة الحركية وربط المعرفة السابقة. بالإضافة إلى أنهم يعتقدون أن العلاقة بين طاقة الوضع والكتلة علاقة عكسية عندما يكون الارتفاع ثابتا، ويعود ذلك إلى عدم ادراك العلاقة بين طاقة الوضع والارتفاع عند مستوى الارض وكتلته.