نقدی به سیستم متمرکز و یکپارچه‌ی آموزشی

یکی از دوستان، در بحثی کوتاه موضوعی را مطرح کردند و از شیوه‌ی بیان کتاب‌های درسی دانش‌آموزان، بخصوص کتاب‌های فیزیک و ریاضی، و اینکه چرا اینقدر خشک و بی‌روح هستند شکایت داشتند. طوری که نه تنها شوق و انگیزه‌ی کافی برای یادگیری ایجاد نمی‌کنند بلکه باعث کج فهمی و حتی فرار عده‌ی زیادی از دانش‌آموزان از این مباحث درسی می‌شوند. متأسفانه حق با ایشان است و ای‌کاش حرکتی صورت می‌گرفت تا با اصلاح و بهبود سیستم آموزشی کنونی به تدریج به سمت یک نظام آموزش و پرورش کارآمد پیش برویم.

امروزه با توجه به امکانات قابل دسترس و وجود تکنولوژی‌های ارتباطی و ارائه‌ی مطلب چند رسانه‌ای، فیزیک و ریاضیات را، حتی با وجود کمبود منابع آزمایشگاهی و فعالیت عملی، می‌شود به صورت خیلی هیجان‌انگیز و سرگرم کننده‌ای آموزش داد. طوری‌که دانش‌آموزان مجذوب زیبایی‌ها و شگفتی‌های بی‌نظیر دنیای فیزیک و ریاضی شوند، کنجکاوی و خلاقیت‌شان تحریک شود و به طور فعالانه‌ای هم در فرآیند یادگیری مشارکت داشته باشند.

اهمیت روش‌های ریاضی در علوم

ممکن است شما هم جزو کسانی باشید که از وجود معادلات ریاضی در کتاب‌ها و درس فیزیک آزرده شده باشید. یا اینکه یادگیری ریاضیات و روش‌های ریاضی را کاری دشوار و ملال‌آور و حتی گاهی بیهوده قلمداد کرده باشید. و این پرسش برای‌تان مطرح شده باشد که چه دلیلی برای استفاده از روش‌های ریاضی در آموزش علوم وجود دارد؟ یا اصلاً چه نیازی به آموزش ریاضیات وجود دارد؟ در ادامه تلاش می‌شود برای این پرسش که از نقطه‌نظر آموزشی اهمیت بسیاری دارد، پاسخ‌هایی ارائه شود.

ابتدا باید به این نکته اشاره کنم که ریاضیات در علوم طبیعی، به ویژه فیزیک، به عنوان یک ابزار و شیوه‌ی بیان استفاده می‌شود و می‌توان گفت که ریاضیات زبان فیزیک است یا به گفته‌ی گالیله: «زبان طبیعت است». حال به این موضوع می‌پردازیم که اهمیت استفاده از چنین زبانی در علوم  به چه دلیل است.

سیر تحول نظریه‌های اساسی در فیزیک کلاسیک

تا اواخر سده‌ی نوزدهم میلادی فیزیک‌دانان موفق شده بودند برای بسیاری از پدیده‌ها از جمله  قوانین مربوط به حرکت اجسام، گرانش، الکتریسیته و مغناطیس، نور و امواج الکترومغناطیسی، گرما و ... توضیح قانع کننده‌ای ارائه کنند. به مجموعه‌ی آن نظریه‌ها و قوانین علمی «فیزیک کلاسیک» گفته می‌شود.

فیزیک کلاسیک با کارهای تجربی و تحلیلی گالیله و کپلر در نجوم و مکانیک در اوایل قرن ۱۷ میلادی آغاز شد. نیوتن با فرمول‌بندی با شکوه مکانیک، به عنوان ستون اصلی فیزیک، و نظریه‌ی گرانش سنگ بنای آن را مستحکم نمود و روش علمی پس از خود را روشن ساخت. او با موفقیت نشان داد که رفتار اجرام سماوی از همان قوانینی پیروی می‌کند که اشیای پیرامون ما از آن‌ها پیروی می‌کنند. به کمک نظریه‌ی نیوتن پیش‌بینی‌های چشمگیری از رفتار اجسام انجام شد که تا آن زمان بی‌سابقه بود. به این ترتیب باعث ایجاد انقلاب فکری عظیمی در زمانه‌ی خود شد. این نظریه موتور محرک انقلاب صنعتی در اروپا شد و همچنین پیشرفت‌های بسیاری را در اخترشناسی ایجاد کرد. در همان زمان، نیوتن موفق به ابداع روش ریاضی قدرتمندی شد که امروزه با عنوان حساب دیفرانسیل و انتگرال شناخته می‌شود. این ابزار قدرتمند ریاضی  راه را برای محاسبه‌ی مقادیر متغیر در علوم طبیعی گشود و فرمول‌بندی نظریه‌های فیزیکی را به زبان ریاضی بسیار آسان نمود. همچنین او و برخی معاصرانش مانند هویگنس و فرما اولین نظریه‌های نورشناسی را نیز ارائه کردند که به نورشناسی هندسی موسوم است.