استفاده از آنالوگ در آموزش شیمی

استفاده از آنالوگ در آموزش شیمی

اسلاید 1: Teaching With Analogies (TWA)استفاده ازآنالو در آموزش شیمی

اسلاید 2:

اسلاید 3: تعریف آنالوگ یا شبیه نماآنالوگ انتقال مجموعه اي از ارتباط ها از فرايندي آشنا به مفهومي نا آشناترآنالوگ مقایسه اي ميان دو بُعد از دانش است، یکی آشنا و دیگری ناآشنا. بُعد آشنا به جنبه ی آنالوگ و بُعدی که بايد ياد گرفته شود معمولا هدف (Target) نام برده می شود.شباهت نسبی ميان جنبه های مشابه دو چیز که بر اساس آن می توان آن دو را با هم مقایسه کرد، در آنالوگ ديده مي شود.آنالوگ، قیاس تجربه اي از زندگی دانش آموز را برای کمک در توضیح هدف مفهومی خاص مي باشد.

اسلاید 4: آنالوگ سیستمی از ارتباط ها(تشابه ها و مطابقت ها) است که ميان قسمت های ساختاری دو قلمرو جاي 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.

اسلاید 5: استفاده ی مطلوب از آنالوگ برای نمایش ارتباط ميان 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 (يا تداخل) آنالوگ در چارچوب ارتباطی دانش موجود یا دانش هدف.

اسلاید 6: آنالوگ، استعاره یا قیاس به سه دلیل مورد استفاده قرار می گیرد: تصویر سازی یک مفهوم انتزاعیمقایسه ی تشابه ها دنیای واقعی و تجربه هاي دانش آموزان با مفاهیم جدیدعامل انگیزشی

اسلاید 7: 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 هاي سطحی سروکار داشته باشند، تفکر سطح بالا را تحریک کنند

اسلاید 8: 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.

اسلاید 9: برا ی آموزش با آنالوگ 1- مشخص کردن مفهوم هدف2- اشاره به بازیابی مفهوم آنالوگ3-معرفی ویژگی های مناسب هدف و آنالوگ4- بررسی موارد تشابه آنالوگ با مفهوم هدف5-مشخص کردن مواردی که آنالوگ قاصر از توضیح آن است6- بحث و تبادل نظر

اسلاید 10: مثال هایی از کاربرد آنالوگ در کتب شیمیشبیه 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

اسلاید 11: 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 .

اسلاید 12: 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 كار مي روند.

اسلاید 13: انواع فرایندهاانرژی فعال سازی

اسلاید 14: شخصی( انساني 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 فرايند 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 کندبرخی از محققان پیشنهاد می کنند که این نوع آنالوگ یادگیری بهتری از مفهوم را به همراه دارد و رویکردی بسيار 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.

اسلاید 15: به منظور بهینه سازی اثر آنالوگ:

اسلاید 16: مثال هایی از کاربرد آنالوگ در شیمی1- قفسه ی کتاب، آنالوگی برای سطوح انرژی در اتم

اسلاید 17: تمرکزFocusمفهومالکترون ها از آرایش خاصی در اطراف هسته برخوردارند. الکترون ها تنها می توانند در سطوح انرژی ثابتی قرار گیرند. الکترون با کسب انرژی می تواند از سطح انرژی پایین تر به سطح انرژی بالاتر انتقال پیدا کند. الکترون ها در سطوح انرژی بالاتر ممکن است به سطح انرژی خالی پایین تر بازگردند. که با آزاد کردن مقدار معینی انرژی به شکل تابشی از نور می باشد اگر اختلاف انرژی برابر طول موجی پرتوی در ناحیه ی مریی طیف الکترومغناطیس قرار داشته باشد.دانش آموزانبسیاری از دانش آموزان نمی توانند درک کنند که چرا الکترون ها نمی توانند در هر جایی قرار گیرند و باید در سطوح انرژی معین قرار گیرند. درک این که چرا الکترون ها به انرژی معین نیاز دارند و یا مقدار معینی از انرژی را هنگام حرکت از یک سطح به سطح دیگر نشر می کنند برای آنها بسیار دشوار است.قیاس یک قفسه ی کتاب بزرگ با تعداد زیادی طبقه آنالوگ مورد نظر را ارایه می دهد. هر قفسه از ارتفاع متفاوت مطابق با سطوح انرژی برخوردار است. هر قفسه می تواند تنها شامل تعداد معینی از کتاب باشد. برای انتقال کتاب از قفسه ی پایین تر به قفسه ی بالاتر به انرژی نیاز لست.مفهومالکترون ها از آرایش خاصی در اطراف هسته برخوردارند. الکترون ها تنها می توانند در سطوح انرژی ثابتی قرار گیرند. الکترون با کسب انرژی می تواند از سطح انرژی پایین تر به سطح انرژی بالاتر انتقال پیدا کند. الکترون ها در سطوح انرژی بالاتر ممکن است به سطح انرژی خالی پایین تر بازگردند. که با آزاد کردن مقدار معینی انرژی به شکل تابشی از نور می باشد اگر اختلاف انرژی برابر طول موجی پرتوی در ناحیه ی مریی طیف الکترومغناطیس قرار داشته باشد.دانش آموزانبسیاری از دانش آموزان نمی توانند درک کنند که چرا الکترون ها نمی توانند در هر جایی قرار گیرند و باید در سطوح انرژی معین قرار گیرند. درک این که چرا الکترون ها به انرژی معین نیاز دارند و یا مقدار معینی از انرژی را هنگام حرکت از یک سطح به سطح دیگر نشر می کنند برای آنها بسیار دشوار است.قیاس یک قفسه ی کتاب بزرگ با تعداد زیادی طبقه آنالوگ مورد نظر را ارایه می دهد. هر قفسه از ارتفاع متفاوت مطابق با سطوح انرژی برخوردار است. هر قفسه می تواند تنها شامل تعداد معینی از کتاب باشد. برای انتقال کتاب از قفسه ی پایین تر به قفسه ی بالاتر به انرژی نیاز لست.عملActionشباهت شباهت عملActionقفسه کتابقفسه هاکتاب ها ظرفیت قفسه هاتعداد کتاب ها در هر قفسهانتقال یک کتاب به قفسه ی بالاترانتقال کتاب از سطح بالاتر به سطح پایین ترسطوح انرژی در یک اتمسطوح انرزی معین ( خاص)الکترون هاظرفیت سطوح انرژیتعداد الکترون ها در یک سطح انرژیبالا رفتن الکترون به سطح انرژی بالاترافتادن الکترون از سطح انرژی بالاتر به سطح انرژی پایین تر

اسلاید 18: تفاوت هاالکترون ها در مقایسه با کتاب ها بسیار کوچک هستند.قفسه ی کتاب بسیار بسیار بزرگ تر از اتم است.هنگامی که یک کتاب به سطح پایین تر می افتد هیچ نوع انرژی قابل مشاهده وجود ندارد درصورتی که با افتادن الکترون به سطح پایین تر پرتوی نشر می کند.کتاب ها دارای اندازه های متفاوتی هستند در صورتی که الکترون ها یک اندازه اند.الکترون ها در حرکت سریع هستند حال آن که کتاب ها ساکنند.الکترون ها باردار هستند اما کتاب ها نه.انعکاسReflectionبحث هاآیا دانش آموزان می توانند تفاوت های مهم میان آنالوگ و هدف را تشخیص دهند؟ برای نمایش مفهوم باید از قفسه ی کتاب موجود در کلاس استفاده کرد.توسعه و تقویت بهتر است از کتاب های بسیار سنگین برای ایجاد این مفهوم که انتقال کتاب به سطح بالاتر در قفسه نیاز به انرژی زیادی دارد ، استفاده گردد.راهکارهای پیشنهادی آموزشیبهتر است این آنالوگ را پس از دیدن یک کتابخانه یا قفسه های کتاب کلاسی استفاده شود. بهتراست در صورت امکان از کتاب های هم اندازه برای نمایش بکار گرفته شود. اما اطمینان حاصل کنید که این کار عمدی انجام گرفته است.

اسلاید 19: شبیه نمایی مشاهده ی بدرقه کنندگان در تدریس کوانتیده بودن سطوح انرژی در اتم

اسلاید 20: 2- نیروهای بین مولکولیهدف: تشخیص نیروهای درون و بین مولکولی

اسلاید 21: 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 آبتفاوت سنگینی( جنسیت) دانش آموزان مولکول های درشت یا سبک

اسلاید 22: 3- مدل بادکنک ها برای نمایش شکل هندسی مولکول ها مدل دافعه زوج الکترون برای تعیین شکل هندسی مولکول هاتصور 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 کووالانسچهار بادکنک که از گردن به هم گره خورده اند: چهار پیوند کووالانسی در اطراف اتم کربنبادکنک ها یکدیگر را در اثر فشار هوا دفع می کنند: پیوندها براساس نیروی الکترواستاتیک همدیگر را دفع می کنندیک 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.

اسلاید 23: 4- مول يك مول تيله داخل زمين( یا اقيانوس ها) را تا عمق سه مايل پر مي كند.یک مول تیله که قطر هر یک 2 سانتی متر است، تشكيل كوهي مي دهد كه 16 بار بلندتر از قله ي اورست است و پايه آن به وسعت امريكا مي باشد يك مول از اسكناس هاي 100 دلاري كه به دنبال هم آمده باشند5/7 ميليون دفعه از خورشيد به پلوتون رسيده و برمي گردد.كه اگر يک 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 يک مول از دانه‌هاي ماسه مسیری به طول يک مايل (Km 6/ 1) ایجاد مي‌کنند اگر به تعداد عدد آووگادرو انسان داشته باشیم ، نیاز به 100000 سياره مانند زمین است.   

اسلاید 24: 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 ميليون One-Part-Per-Million

اسلاید 25: عنوان مفهوم علمي يا محتواي آموزشي:..............................................................................................................................................................................................................آنالوگ( قیاس) به كار رفته: ..............................................................................................................................................................................................................عنوان مفهوم علمي يا محتواي آموزشي:..............................................................................................................................................................................................................آنالوگ( قیاس) به كار رفته: ..............................................................................................................................................................................................................شباهت ها: ويژگي هاي مشترك ميان مفهوم علمي و آنالوگ در جدول زير آورده شود:شباهت ها: ويژگي هاي مشترك ميان مفهوم علمي و آنالوگ در جدول زير آورده شود:مفهوم يا هدف علميويژگي مشابه در آنالوگ1- ..................................................................................2- ..................................................................................3- ..................................................................................1- ...................................................................................2-..................................................................................3- ..................................................................................تفاوت ها: مواردی را که آنالوگ با مفهوم علمی همخواني ندارد، در زير آورده شود:1- .....................................................................................................................................................................2- .......................................................................................................................................................................3- .......................................................................................................................................................................تفاوت ها: مواردی را که آنالوگ با مفهوم علمی همخواني ندارد، در زير آورده شود:1- .....................................................................................................................................................................2- .......................................................................................................................................................................3- .......................................................................................................................................................................راهکارهای پیشنهادی آموزشی:با توجه به بروندادها، آیا نیاز است در آنالوگ به كار رفته تغییراتی پديد آيد؟ براي اثر بخشي بيشتر آنالوگ به كار گرفته شده چه پيشنهادهايي داريد؟1- .......................................................................................................................................................................2- .......................................................................................................................................................................راهکارهای پیشنهادی آموزشی:با توجه به بروندادها، آیا نیاز است در آنالوگ به كار رفته تغییراتی پديد آيد؟ براي اثر بخشي بيشتر آنالوگ به كار گرفته شده چه پيشنهادهايي داريد؟1- .......................................................................................................................................................................2- .......................................................................................................................................................................نام و نام خانوادگينام استانشهر/ منطقهشماره پرسنليبه نام خدانمون برگ4- مقايسه ي آنالوگ به كار رفته در تدريس يك مفهوم شيمي دبيرخانه راهبري درس شيمي- تهران

اسلاید 26: به نام خدانمون برگ داوري آنالوگ - سال تحصيلي 90-89دبيرخانه راهبري درس شيمي- تهراننام و نام خانوادگي نام و نام خانوادگي نام استانشهر/ منطقهعنوان اثرعنوان اثرردیفمعیارمعیارمعیارامتياز كسب شدهحد اکثر امتیاز1آشنا بودن آنالوگ به کار رفته، برای فراگیرآشنا بودن آنالوگ به کار رفته، برای فراگیرآشنا بودن آنالوگ به کار رفته، برای فراگیر202میزان ارتباط آنالوگ با مفهوم علمیمیزان ارتباط آنالوگ با مفهوم علمیمیزان ارتباط آنالوگ با مفهوم علمی203میزان درگیری فکری فراگیر در بهره گیری از آنالوگمیزان درگیری فکری فراگیر در بهره گیری از آنالوگمیزان درگیری فکری فراگیر در بهره گیری از آنالوگ204میزان انتقال مفاهیم چالش برانگیز درسی(محدود نشدن به مفاهیم بدیهی)میزان انتقال مفاهیم چالش برانگیز درسی(محدود نشدن به مفاهیم بدیهی)میزان انتقال مفاهیم چالش برانگیز درسی(محدود نشدن به مفاهیم بدیهی)105ایجاد کم ترین مقدار کج فهمی در فرایند آموزشایجاد کم ترین مقدار کج فهمی در فرایند آموزشایجاد کم ترین مقدار کج فهمی در فرایند آموزش106میزان جذابیت و شوق آوری آنالوگمیزان جذابیت و شوق آوری آنالوگمیزان جذابیت و شوق آوری آنالوگ107میزان خلاقیت و نوآوری در تهیه آنالوگمیزان خلاقیت و نوآوری در تهیه آنالوگمیزان خلاقیت و نوآوری در تهیه آنالوگ10جمع کل امتیازجمع کل امتیازجمع کل امتیازجمع کل امتیاز100