مقایسۀ اثربخشی روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده در درس علوم تجربی بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان دختر ششم ابتدایی

در زمان حاضر، آموزش‌وپرورش نقشی بسیار مهم در آشناکردن نسل جدید با ایده‌آل‌های جامعه و همگام‌شدن با پیشرفت فناوری دارد. نهادهایی مختلف در فرایند آموزش نقش دارند، اما آموزش‌وپرورش مهم‌ترین نهاد در این زمینه است (خالدی سردشتی، 1400).

یکی از اهداف مهم و بارز آموزش هر درسی درک کافی از ماهیت علم در دوره­های مختلف تحصیلی است. درک صحیح از ماهیت علم می‌تواند تفکر منطقی را در فراگیران رشد و مفاهیم یادگرفته‌شده را به زندگی روزمره و آینده ارتباط دهد. ماهیت علم بیان می‌کند علم چگونه عمل می‌کند و متضمن چه فرض‌ها و ارزش‌هایی است که در رشد و کاربرد معرفت علمی مؤثر هستند (Lederman, 2016). این مفهوم نه فقط به دانستن حقایق علمی محدود نمی‌شود، بلکه شامل فهم چگونگی شکل‌گیری، آزمون‌پذیری و اصلاح دانش علمی است. درک ماهیت علم بیانگر آگاهی از این است که علم بر مبنای شواهد تجربی، تفکر منطقی و فرایندهای بازنگری‌پذیر پیش می‌رود. درک ماهیت علم با مفاهیم مشاهده، ذهنیت، خلاقیت، قوانین علمی و روش علمی همراه است. علم با مشاهدۀ دقیق آغاز می‌شود که به معنای ثبت داده‌ها و آزمون‌های قابل تکرار پایه‌ای است که دانش بر آن ساخته می‌شود، اما این مشاهده همواره با تفسیر و استنتاج همراه است که می‌تواند تحت تأثیر پیش‌فرض‌ها باشد. ذهنیت به این واقعیت اشاره دارد که دانشمندان با پیش‌زمینه‌ها و دیدگاه‌های شخصی وارد فرایند پژوهش می‌شوند و این موضوع می‌تواند بر نوع پرسش‌ها، روش‌ها و حتی تفسیر داده‌ها اثر بگذارد (Eastwell, 2002). خلاقیت نیز بخش جدایی‌ناپذیر علم است. از طراحی آزمایش‌های نوآورانه تا ابداع مدل‌های تبیینی، خلاقیت در تمام مراحل تولید دانش علمی نقش دارد. قوانین علمی که حاصل مشاهدات مکرر و الگوهای شناسایی‌شده هستند که به ما امکان پیش‌بینی پدیده‌ها را می‌دهند، اما همواره در معرض بازنگری قرار دارند. در کنار آن، روش علمی به‌ عنوان چرخه‌ای پویا شامل مشاهده، فرضیه‌سازی، آزمایش، تحلیل و بازنگری، چارچوب اصلی تولید و اعتبارسنجی دانش را تشکیل می‌دهد (Lederman, 2016). در نهایت، درک ماهیت علم باعث می‌شود دانش‌آموزان نه‌ فقط مطالب را بیاموزند، بلکه بفهمند چرا و چگونه دانش علمی معتبر شمرده می‌شود و این امر توانایی آنها را برای تمایز علم از شبه‌علم و به‌کارگیری تفکر انتقادی در زندگی روزمره تقویت می‌کند.

عوامل زیادی می‌توانند در درک ماهیت علم دخیل باشند که نحوۀ تدریس در کلاس می­تواند از عوامل تأثیرگذار بر این متغیر باشد. در این پژوهش، اثرگذاری روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده بررسی می‌شود. فرایند تدریس یکی از ابزارهای کلیدی در یادگیری است که با بهره‌گیری از روش‌های نوین آموزشی می‌توان آن را بهبود بخشید. برای هدایت مدارس به سمت استفاده از الگوهای جدید، لازم است این شیوه‌ها در محیط آموزشی تثبیت شوند.

روش تدریس پنج E یکی از رویکردهای نوین آموزشی است که با اصول ساخت‌گرایی هماهنگ است و بر یادگیری فعال تأکید دارد. در این مدل، فراگیران دانش را از طریق تمرین و فعالیت عملی کسب می‌کنند. این روش نه‌ فقط به یادسپاری حقایق کلیدی توجه دارد، بلکه فراتر از آن عمل می‌کند (Guasch et al., 2019). این روش شامل پنج مرحلۀ اصلی است: درگیرکردن[1]، کاوش[2]، توضیح[3]، بسط[4] و ارزشیابی[5]. دلیل نام‌گذاری این الگو به عنوان پنج E آغاز هر مرحله با حرف E است (رستم‌نژاد و سرداری، 1400). مرحلۀ تعامل به منظور جلب توجه و ایجاد انگیزه طراحی شده است و در آن از ابزارهایی مانند پرسش‌های جالب، داستان‌های نیمه‌تمام، تصاویر یا فعالیت‌های علمی استفاده می‌شود. در مرحلۀ کاوش، هماهنگی ذهن و عمل تقویت می‌شود و دانش‌آموزان از تجربیات خود قالب ذهنی جدیدی شکل می‌دهند. مرحلۀ توضیح به دانش‌آموزان این امکان را می‌دهد تا مشاهدات خود را توضیح دهند و در بحث گروهی مشارکت کنند. مرحلۀ بسط کاربرد مفاهیم آموخته‌شده در موقعیت‌های جدید را تشویق می‌کند. در مرحلۀ ارزشیابی، دانش‌آموزان گزارش‌هایی کامل از فعالیت‌ها ارائه می‌دهند (Lederman, 2016).  هدف این مدل یادگیری عمیق‌تر و درک دقیق‌تر مفاهیم جدید است. دانش‌آموزان از تجربیات قبلی و کاوش خود برای ایجاد فهم عمیق استفاده می‌کنند (Bimbola & Daniel, 2018). در کنار مدل پنج E، روش پیش‌سازمان‌دهنده نیز تأثیری به‌سزا در درک ماهیت علم دارد. این روش که توسط آزوبل[6] در سال 1968 معرفی شد، از طریق پیوند دانش جدید با دانش قبلی به فعال‌ترکردن فرایند یادگیری کمک می‌کند (Davis et al., 2018). پیش‌سازمان‌دهنده‌ها مفاهیم کلی هستند که در ابتدای تدریس ارائه می‌شوند و ارتباط میان مفاهیم جدید و پیشین را برقرار می‌کنند (Harwood & Knight, 2015).

در پژوهش حاضر، روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده به عنوان دو روش منتخب بررسی شده‌اند. انتخاب این دو روش بر اساس ویژگی‌های نظری و عملی آنهاست و هر دو بر یادگیری فعال، سازمان‌دهی دانش و ساختاریابی مفاهیم علمی تأکید دارند. روش پنج E با ارائۀ چارچوبی پنج‌مرحله‌ای (جذب توجه، اکتشاف، توضیح، تعمیق و ارزیابی) دانش‌آموزان را در فرایند یادگیری فعالانه درگیر می‌کند و فرصتی برای تجربۀ عملی و بازتابی فراهم می‌آورد که می‌تواند زمینه‌ساز فهم بهتر ابعاد مختلف ماهیت علم باشد. از سوی دیگر، روش پیش‌سازمان‌دهنده با فراهم‌آوردن ساختارهای ذهنی اولیه و کمک به سازمان‌دهی دانش پیشین، فرایند یادگیری را تسهیل می‌کند و به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا مفاهیم جدید را در قالبی مناسب جای دهند که این امر می‌تواند بر فهم سازمان‌یافته‌تر و نظام‌مندتر ماهیت علم تأثیرگذار باشد. با توجه به این ویژگی‌ها، این دو روش به عنوان نمونه‌هایی از شیوه‌های تدریس فعال و ساختارمند انتخاب شده‌اند تا تأثیر احتمالی آنها بر درک ماهیت علم بررسی شود.

آموزش علوم تجربی، به ‌عنوان یکی از مؤلفه‌های کلیدی برنامۀ درسی ملی، در تمامی سطوح تحصیلی نقشی بنیادین در رشد شناختی و تقویت تفکر نظام‌مند دانش‌آموزان ایفا می‌کند. این حوزه از آموزش، با فراهم‌کردن فرصت‌هایی برای مشاهده، فرضیه‌سازی، آزمایش و نتیجه‌گیری، به درک عمیق‌تر تعامل میان پدیده‌های طبیعی و درک کارکرد جهان منجر می‌شود. تحقق این اهداف مستلزم بهره‌گیری از روش‌های تدریس فعال و مبتنی بر مشارکت یادگیرنده است؛ زیرا شیوه‌های سنتی، با تأکید بر انتقال اطلاعات به‌صورت یک‌سویه، کمتر به یادگیری عمیق و پایدار منجر می‌شوند. از این ‌رو، بازنگری در رویکردهای آموزشی و استفاده از روش‌هایی مانند یادگیری اکتشافی، مسأله‌محور و کاوش‌محور، ضرورتی انکارناپذیر در آموزش علوم به ‌شمار می‌رود. در این زمینه، روش تدریس پنج E با تأکید بر ساختن تدریجی مفاهیم از طریق درگیرکردن، کاوش، بسط و ارزشیابی فعال و روش پیش‌سازمان‌دهنده از طریق پیوند دانش جدید با مفاهیم پیشین، ظرفیت‌هایی را فراهم می‌آورد تا با ماهیت اکتشافی، تجربی و تحلیلی درس علوم تجربی هم‌راستا شود. از آنجا که محتوای این درس به طور طبیعی مستعد یادگیری از طریق مشارکت فعال، فرضیه‌پردازی و تجربۀ عینی است، استفاده از روش‌هایی که زمینه‌ساز درگیری شناختی، سازمان‌دهی ذهنی و درک معنادار مفاهیم هستند، می‌تواند فرایند آموزش را از انتقال صرف دانش به سمت یادگیری عمیق سوق دهد؛ به همین دلیل، بررسی تأثیر این روش‌ها در بستر آموزش علوم تجربی به ویژه در دورۀ ابتدایی می‌تواند نقشی مهم در جهت‌دهی به انتخاب‌های آموزشی و برنامه‌ریزی درسی داشته باشد.

 ملائی و کوهی نژاد (1402) در پژوهش خود نشان داده‌اند روش تدریس پنج E باعث بهبود خلاقیت دانش‌آموزان پایۀ هفتم می‌شود. سالاری‌پور و همکاران (1401) دریافته‌اند روش تدریس پیش‌سازمان‌دهنده باعث بهبود پیشرفت تحصیلی و مهارت‌های اجتماعی دانش‌آموزان سال اول متوسطه می‌شود. محمدزاده و همکاران (1401) در پژوهش خود تحت عنوان «تأثیر آموزش مبتنی بر رویکرد ساختن‌گرایی بر یادگیری مشارکتی دانش‌آموزان در درس علوم و پایداری آن در طول زمان» دریافتند آموزش علوم تجربی پایۀ هفتم بر اساس رویکرد ساختن‌گرایی بر افزایش میزان یادگیری مشارکتی دانش‌آموزان مؤثر بوده است و در طول زمان از پایداری مناسبی برخوردار است. پورطالب و همکاران (1401) در پژوهشی تحلیل رابطۀ درک ابعاد ماهیت علم با گرایش به تفکر انتقادی در بین دانش‌آموزان شهر تبریز را بررسی کرده‌اند و به این نتیجه رسیده‌اند که مؤلفۀ خلاقیت حدود ۵ درصد از واریانس تفکر انتقادی را توضیح می‌دهد و باید به تفکر انتقادی و درک ماهیت علم بیشتر توجه شود. نتایج پژوهش قانع عزآبادی و قانع عزآبادی (1401) نشان‌دهندۀ تأثیر معنادار آموزش علوم تجربی از طریق الگوی تدریس پیش‌سازمان‌دهنده بر پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان پسر پایۀ چهارم ابتدایی شهر یزد بود. ناصری و سمیعی (1400) نشان داده‌اند روش پیش‌سازمان‌دهنده نسبت به روش‌های مشارکتی و سخنرانی تأثیری مثبت‌تر بر یادگیری درس علوم دانش‌آموزان دارد. اشرفی و همکاران (1400) به این نتیجه رسیده‌اند که روش پیش‌سازمان‌دهنده باعث پیشرفت تحصیلی در دروس مطالعات اجتماعی، جغرافیا و تاریخ می‌شود. مصرآبادی و همکاران (1399) در پژوهش خود دریافتند استفاده از سازمان‌دهنده‌های تصویری در حین تدریس و هنگام مرور و جمع‌بندی درس، تأثیری معنادار بر دانش، درک و کاربرد مفاهیم علوم تجربی داشته است. محمودی و همکاران (1398) نشان داده‌اند روش وارونه باعث افزایش پیشرفت تحصیلی می‌شود ولی تأثیری معنا‌دار بر ماهیت علم ندارد. یادگار اغلو و دیمیرسی اغلو دریافتند استفاده از مدل بایبی سطح درک دانش‌آموزان از مفهوم گاز را افزایش می‌دهد (Yadgar Oglu  & Demirci Oglu, 2019). ارگین در پژوهشی با عنوان «رویکرد ساختن‌گرایی بر مبنای مدل بایبی و استفاده از آن در فیزیک» به این نتیجه رسیده است که الگوی بایبی روشی اثربخش در یادگیری فیزیک است (Ergin, 2018). استرلینگ و جاکلینگ در پژوهش خود نشان داده‌اند روش پژوهش باعث افزایش درک مفاهیم علمی و یادگیری دانش‌آموزان می‌شود (Sterling & Jickling, 2017). فرر نیز نشان داده است روش یادگیری پیش‌سازمان‌دهنده در توسعۀ مهارت‌های اجتماعی مؤثر است (Ferrer, 2017).

به طور کلی و بر اساس بررسی پیشینۀ مطالعاتی، شواهدی مبنی بر احتمال تأثیر مثبت روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده بر متغیر مورد بررسی وجود دارد؛ با این حال، این شواهد به طور کامل و دقیق تأیید نشده‌اند و نیاز به بررسی‌های علمی و پژوهشی بیشتر احساس می‌شود. همچنین، با توجه به اینکه درس علوم تجربی زمینه را برای دانش‌آموزان فراهم می‌آورد تا از طریق مشاهده، آزمایش و تحلیل مستقیم پدیده‌ها، خود را فعالانه در یادگیری و درک مفاهیم علمی درگیر کنند، این درس گزینه‌ای مناسب برای پژوهش در زمینۀ درک ماهیت علم است. با وجود این، در حوزۀ نظری، خلأهایی جالب توجه وجود دارند؛ اگرچه مطالعات متعدد اثربخشی روش‌های تدریس فعال مانند پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده را بررسی کرده‌اند، به طور ویژه و سیستماتیک، بر تأثیر این روش‌ها بر «درک ماهیت علم» در دورۀ ابتدایی به ویژه در درس علوم به طور محدود تمرکز شده است؛ به عبارت دیگر، تبیین دقیق و جامع تعامل این روش‌ها با فرایند درک ماهیت علم و نقش آنها در درک عمیق‌تر مفاهیم علمی هنوز به اندازۀ کافی مورد توجه قرار نگرفته است که این موضوع شکاف نظری مهمی محسوب می‌شود. از بُعد کاربردی نیز، هرچند روش‌های تدریس فعال در بسیاری از مطالعات به عنوان رویکردهای اثربخش معرفی شده‌اند، استفادۀ ساختارمند و هدفمند از این روش‌ها در نظام آموزشی کشور، به ویژه برای توسعۀ مهارت‌ درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی، بسیار محدود است. همچنین، کمبود مطالعات تطبیقی و تجربی که اثربخشی روش پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده را در یک چارچوب عملی و با دانش‌آموزان این پایه مقایسه کند، باعث شده است تا معلمان و برنامه‌ریزان آموزشی راهنمایی روشن برای انتخاب مناسب‌ترین روش تدریس نداشته باشند. این نکته شکاف کاربردی اصلی را تشکیل می‌دهد که ضرورت انجام پژوهش حاضر را دوچندان می‌کند؛ بنابراین، مسألۀ اصلی پژوهش حاضر این است که آیا استفاده از الگوی تدریس پنج E و روش پیش‌سازمان‌دهنده می‌تواند موجب تقویت یادگیری خودراهبر در درس علوم تجربی دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی شود و کدام یک از این دو روش اثربخشی بیشتری دارد. نتایج این پژوهش اطلاعات مفید و کاربردی در اختیار سیاست‌گذاران، دست‌اندرکاران تعلیم و تربیت، معلمان و کادر آموزشی قرار می‌دهد و می‌تواند مبنایی برای اصلاح و بازنگری برنامه‌های درسی باشد؛ به گونه‌ای که مهارت‌های خودراهبری، به عنوان یکی از اهداف کلیدی آموزش عمومی، به شکلی ساختارمند مورد توجه قرار بگیرد. همچنین، پژوهش حاضر با تبیین نحوۀ ارتباط میان محتوای درس علوم تجربی و روش‌های تدریس فعال، به معلمان کمک می‌کند تا در طراحی و اجرای فعالیت‌های آموزشی، انتخاب‌های آگاهانه تر و مبتنی بر شواهد داشته باشند. در نهایت، اجرای این پژوهش گامی در راستای ارتقای کیفیت یادگیری در درس علوم و تسهیل دست‌یابی به یادگیری عمیق، پایدار و معنادار در دورۀ ابتدایی است.

 پژوهش حاضر به دنبال پاسخ‌گویی به فرضیه‌های زیر است:

فرضیۀ اول: روش تدریس پنج E بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی تأثیر دارد.

 فرضیۀ دوم: روش پیش‌سازمان‌دهنده بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی تأثیر دارد.

فرضیۀ سوم: روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده در درس علوم تجربی بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان دختر ششم ابتدایی تأثیر متفاوت دارند.

روش پژوهش

روش پژوهش شبه‌آزمایشی با سه گروه پیش‌آزمون-پس‌آزمون با گروه کنترل و آزمایش خواهد بود که در جدول (1) آمده است.

جدول 1: طرح آزمایشی گروه‌های آزمایشی و کنترل در مراحل پیش‌آزمون و پس‌آزمون

Table 1: Experimental design of the experimental and control groups in the pre-test and post-test stages

جامعۀ آماری، نمونۀ آماری و روش نمونه‌گیری: جامعۀ آماری پژوهش حاضر شامل کلیۀ دانش‌آموزان دختر پایۀ ششم ابتدایی شهرستان بستان‌آباد استان آذربایجان شرقی به تعداد 380 نفر در سال تحصیلی 1402-1403 بود و نمونۀ پژوهش شامل 60 نفر از دانش‌آموزان دختر پایۀ ششم ابتدایی بستان‌آباد بود که به صورت تصادفی و در 3 گروه 20نفره در قالب دو گروه آزمایش و یک گروه کنترل جایگزین شدند. روش نمونه‌گیری به صورت در دسترس انجام شد؛ به این ترتیب که دانش‌آموزان پایۀ ششم از یک مدرسه انتخاب شدند و سه کلاس از پایۀ ششم این مدرسه به عنوان نمونۀ پژوهش برگزیده شدند. سپس، این سه کلاس به ‌صورت تصادفی در دو گروه آزمایش و یک گروه کنترل قرار گرفتند و پرسشنامۀ متغیر وابسته (درک ماهیت علم) قبل از اجرای آموزش تدریس به شیوه­های روش تدریس پنج E و روش تدریس پیش‌سازمان‌دهنده، پس از اجرا و پس از گذشت یک دورۀ دوماهه و در قالب 12 جلسه، اجرا شد و سپس تأثیر روش تدریس پنج E و روش تدریس پیش‌سازمان‌دهنده و تفاوت­های پس از اجرا محاسبه شد. برای کنترل انتقال اطلاعات بین گروه‌های آزمایش و کنترل، جلسات آموزشی گروه‌های آزمایش و کنترل در زمان‌های مختلف برگزار شد و به دانش‌آموزان تأکید شد که اطلاعات مربوط به آموزش‌ها را با دیگران به اشتراک نگذارند.

ابزار پژوهش: روش گردآوری اطلاعات از نوع میدانی و با استفاده از ابزار پرسشنامه بود؛ به طوری که پژوهشگران با توزیع پرسشنامه به آزمودنی‌های انتخاب‌شده اطلاعات مورد نیاز را از آنها گردآوری کرده‌اند. برای سنجش درک ماهیت علم از پرسشنامۀ درک ماهیت علم (VNOS)[7] استفاده شد که توسط لیانگ و همکاران برای سنجش ادراکات دانش‌آموزان دربارۀ چگونگی رشد دانش علمی ساخته شده است (گویه‌های پرسشنامه در پیوست 1 درج شده است) (Liang et al., 2008). اصل پرسشنامه از لدرمن است و پژوهشگران نسخۀ جدید آن را ترجمه و به کار گرفته‌اند که لیانگ و همکاران استفاده کرده‌اند. این ابزار شامل ٢٤ پرسش است که بر اساس طیف ۵درجه‌ای لیکرت از کاملاً مخالفم (نمرۀ یک) تا کاملاً موافقم (نمرۀ پنج) طراحی شده است و دامنۀ نمرات از 24 تا 120 است. این پرسشنامه دارای ۶ خرده‌مقیاس شامل مشاهده و استنباط، ذهنیت و عینیت در علم، خلاقیت و عقلانیت در علم، لحاظ‌کردن فرهنگ و اجتماع در علم، نظریه‌ها و قوانین علمی و روش علمی است و هر خرده‌مقیاس نیز دارای چهار پرسش است. لیانگ و همکاران پایایی این ابزار را در سه کشور ایالت متحدۀ آمریکا، چین و ترکیه با استفاده از روش آلفای کرونباخ محاسبه کرده‌اند که میزان آلفای کرونباخ در کشور آمریکا 67/0، چین 61/0 و در کشور ترکیه نیز 97/0 به دست آمده است (Liang et al., 2008). در پژوهش حاضر، پرسشنامه در اختیار ده نفر از متخصصان قرار گرفت و پس از اعمال تغییرات لازم، اعتبار صوری و محتوایی آن تأیید شد. پایایی این پرسشنامه در پژوهش حاضر 88/0 به دست آمده است.

روش اجرای پژوهش: در این پژوهش، از روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده در درس علوم تجربی پایۀ ششم استفاده شد. ابتدا، افراد نمونه در یک جلسۀ توجیهی با طرح پژوهشی آشنا شدند و ضمن درک اهمیت موضوع، پرسشنامۀ درک ماهیت علم را تکمیل کردند. سپس، آنها به صورت تصادفی در دو گروه آزمایشی 1 و 2 و یک گروه کنترل جایگزین شدند. بعد، مراحل روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده به صورت جدا به گروه‌های آزمایشی 1 و 2 تدریس شد و گروه گواه آموزش خود را به روش سنتی دریافت کرد. دورۀ آموزش برای هر گروه شامل 12 جلسۀ 45دقیقه‌ای بود و طی آن از شرکت‌کنندگان خواسته شد تا حد امکان در تمام جلسات حضور داشته باشند. همچنین، تمامی جلسات آموزشی گروه‌های آزمایش و گواه توسط پژوهشگر تدریس شد و پژوهشگر پیش از آغاز تدریس، با مبانی نظری و مراحل علمی روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده آشنایی کامل پیدا کرد و تدریس‌ها با رعایت دقیق مراحل انجام شد. در نهایت، پس از اتمام جلسات با اجرای پس‌آزمون، هر دو گروه سنجیده شدند. دروس انتخاب‌شده از کتاب علوم ششم ابتدایی به شرح زیر هستند:

1- انواع اسیدها (درس ۳، صفحۀ ۲۳)

2- آتشفشان (درس ۵، از صفحۀ ۳۶ تا ۳۸)

3- شگفتی‌های برگ (کل درس ۱۱، از صفحۀ ۸۰ تا ۸۲)

4- ساختمان درون زمین (لایه‌های کرۀ زمین) (درس ۴، از صفحۀ ۲۸ تا ۳۰)

5- سالم بمانیم (کل درس ۱۳، از صفحۀ ۹۴ تا ۱۰۰)

6- آشنایی با میکروسکوپ (درس ۱۰، صفحۀ ۷۴ و ۷۵)

7- نیروی اصطکاک (درس ۷، از صفحۀ ۵۲ تا ۵۴)

8- ویژگی‌های آهن و کاربرد آهن در کارخانۀ کاغذسازی (درس ۳، از صفحۀ ۱۸ تا ۲۲)

در ادامه، خلاصه‌ای از مراحل اجرای روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده به صورت جداگانه در جدول‌های (2) و (3) آورده شده است.

جدول 2: خلاصه‌ای از جلسات روش تدریس پنج E

Table 2: Summary of the intervention using the 5E teaching method

جدول 3: خلاصه‌ای از جلسات روش تدریس پیش‌سازمان‌دهنده

Table 3: Summary of the intervention using the Advance Organizer teaching method

برای تجزیه‌وتحلیل داده‌ها از آمار توصیفی و استنباطی استفاده شد. اطلاعات به‌‌دست‌آمده ابتدا با شاخص‌های توصیفی شامل میانگین، انحراف استاندارد و نمودارها بررسی و توصیف شد. با توجه به ماهیت چندبُعدی متغیر وابستۀ «درک ماهیت علم» که شامل شش مؤلفۀ مفهومی متمایز (مشاهده، ذهنیت، خلاقیت، لحاظ‌کردن، قوانین و روش علمی) است و با توجه به وجود همبستگی معنادار میان مؤلفه‌ها، از تحلیل کوواریانس چندمتغیره (MANCOVA) و آزمون t مستقل در تحلیل فرضیه‌های پژوهش استفاده شد.

یافته‌های پژوهش

در این بخش، یافته‌ها و نتایج حاصل از پژوهش ارائه می‌شود. این یافته‌ها در دو بخش یافته‌های توصیفی و یافته­های استنباطی تنظیم شده است که در بخش اول، شاخص‌های آمار توصیفی «میانگین، انحراف معیار» مربوط به متغیر درک ماهیت علم ارائه می­شوند. در بخش دوم، فرضیه‌ها و پرسش‌های بیان‌شده با استفاده از روش‌های آماری آزموده می‌شوند و معناداری آنها از لحاظ آماری بررسی می‌شود.

تعداد کل دانش‌آموزان مورد مطالعه 60 دانش‌آموز دختر پایۀ ششم ابتدایی بود و دامنۀ سنی آنها 11-13 سال و میانگین سنی آنها 4/12 بود.

همان‌طور که در جدول (4) ملاحظه می‌شود، میانگین نمرات پس‌آزمون مؤلفه‌های درک ماهیت علم در هر دو گروه آزمایش بیشتر از پیش‌آزمون است. در گروه آزمایش، با روش پنج E، میانگین مؤلفۀ مشاهده از 95/13 به 65/15، ذهنیت از 51/14 به 71/15، خلاقیت از 45/7 به 35/9، لحاظ‌کردن از 51/11 به 65/8، قوانین از 45/17 به 45/18 و روش علمی از 11/15 به 21/16 تغییر یافته است.

در گروه آزمایش، با روش پیش‌سازمان‌دهنده، میانگین مؤلفۀ مشاهده از 78/13 به 15/15، ذهنیت از 65/14 به 23/15، خلاقیت از 91/7 به 21/9، لحاظ‌کردن از 52/11 به 85/11، قوانین از 81/16 به 81/17 و روش علمی از 54/15 به 65/16 افزایش یافته است.

قبل از بررسی فرضیه‌های پژوهش، ابتدا مفروضۀ نرمال‌بودن توزیع متغیر برررسی شد. برای بررسی نرمال‌بودن توزیع متغیر درک ماهیت علم، از آزمون شاپیرو و ویلک استفاده شده است.

برای آزمون نرمال‌بودن توزیع متغیرهای پژوهش در گروه کنترل و دو گروه آزمایش (پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده) از آزمون شاپیرو-ویلک استفاده شد. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل آمارۀ شاپیرو-ویلک برای درک ماهیت علم در پیش‌آزمون (گروه کنترل: 324/0، معناداری: 765/0؛ گروه آزمایش پنج E: 658/0، معناداری: 434/0؛ گروه آزمایش پیش‌سازمان‌دهنده: 734/0، معناداری: 321/0) و پس‌آزمون (گروه کنترل: 645/0، معناداری: 799/0؛ گروه آزمایش پنج E: 858/0، معناداری: 454/0؛ گروه آزمایش پیش‌سازمان‌دهنده: 804/0، معناداری: 538/0)، می‌توان نتیجه گرفت داده‌ها از فرض مبنی بر نرمال‌بودن توزیع پیروی می‌کنند.

جدول 4: توصیف نمرات پیش‌آزمون و پس‌آزمون مؤلفه‌های درک ماهیت علم

Table 4: Description of pre-test and post-test scores for components of understanding the nature of science

فرضیۀ اول: روش تدریس پنج E بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی تأثیر دارد.

برای تحلیل فرضیۀ اول از روش تحلیل کواریانس چندمتغیره بهره گرفته شده است. قبل از بررسی فرضیۀ پژوهش، ابتدا مفروضه‌های تحلیل کوارایانس شامل همگنی شیب رگرسیون، آزمون باکس و آزمون لوون برررسی شدند. نتایج حاصل از بررسی همگنی شیب رگرسیون برای متغیر درک ماهیت علم (658/۰=P، 365/0=F) نشان داد داده‌ها از فرض همگنی شیب رگرسیون پیروی می‌کنند. همچنین، به منظور بررسی همگنی واریانس‌ها از آزمون لوون استفاده شد که نتایج حاصل از آن برای مشاهده (124/0=P، 124/6 = F)، ذهنیت (325/0=P، 325/6=F)، خلاقیت (365/0=P، 541/7=F)، لحاظ‌کردن (236/0=P، 326/6=F)، قوانین (214/0=P، 254/7=F)، و روش علمی (254/0=P، 625/5=F) نشان داد داده‌ها از پیش‌فرض مبنی بر همگنی واریانس‌ها پیروی می‌کنند. و در نهایت، به منظور بررسی پیش‌فرض همگنی ماتریس واریانس-کوواریانس از آزمون باکس استفاده شد که نتایج حاصل از این آزمون (365/0=P، 254/2=F، 326/4=M) نیز نشان داد داده‌ها از این پیش‌فرض آماری برخوردار هستند؛ بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت مفروضه‌های اصلی تحلیل کوواریانس رعایت شده‌اند و استفاده از آزمون تحلیل کوواریانس چندمتغیری برای تحلیل داده‌ها بلامانع است.

بعد از بررسی مفروضۀ همسانی واریانس و همسانی ماتریس‌های واریانس-کواریانس، آزمون شاخص‌های اعتباری تحلیل کوواریانس در شاخص‌ها استفاده شد که نتایج آن در جدول (5) آورده شده است.

جدول 5: شاخص‌های اعتباری تحلیل کوواریانس در شاخص‌ها

 Table 5: Credibility indices of covariance analysis in the indicators

همان‌طور که جدول (5) نشان می‌دهد، مقدار F به‌دست‌آمده در سطح اطمینان ۹۹ درصد معنادار است؛ بنابراین، گروه‌های آزمایش و کنترل دست‌کم در یکی از متغیرهای وابسته (مؤلفه‌های ماهیت علم) تفاوتی معنادار دارند. این نتیجه تأییدکنندۀ فرضیۀ اول است؛ به این معنا که روش تدریس پنج E تأثیری مثبت و معنادار بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی دارد. با این ‌حال، این شاخص مشخص نمی‌کند تفاوت‌ها دقیقاً در کدام مؤلفه‌های متغیرهای وابسته مشاهده می‌شوند؛ از این ‌رو، در ادامۀ پژوهش، بررسی جزئی‌تری انجام شده است تا مشخص شود کدام مؤلفه‌های ماهیت علم تحت تأثیر متغیر مستقل (یعنی گروه‌ها) قرار گرفته‌اند. در بخش بعدی، نتایج آزمون اثرات بین آزمودنی‌ها ارائه شده است.

همان‌طور که در جدول (6) مشاهده می­شود، نتیجۀ اثرات بین آزمودنی‌های مؤلفه‌های درک ماهیت علم بین گروه­ها در سطح 05/0P<  معنادار است. به عبارت دیگر، روش تدریس پنج E بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی تأثیری مثبت و معنادار دارد. همچنین، با توجه به مقادیر مجذور اتا، روش تدریس پنج E بر مؤلفه­های مشاهده و قوانین بیشترین اثرگذاری را دارد.

جدول 6: نتایج آزمون تحلیل کوواریانس چندمتغیره در مرحلۀ پس‌آزمون براساس متغیرها

Table 6: Results of multivariate covariance analysis test in the post-test stage based on variables

فرضیۀ دوم: روش تدریس پیش‌سازمان‌دهنده بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی تأثیر دارد.

برای تحلیل فرضیۀ دوم از روش تحلیل کواریانس چندمتغیره بهره گرفته شده است. قبل از بررسی فرضیۀ پژوهش، ابتدا مفروضه‌های تحلیل کوارایانس شامل همگنی شیب رگرسیون، آزمون باکس و آزمون لوون برررسی شدند. نتایج حاصل از بررسی همگنی شیب رگرسیون برای متغیر درک ماهیت علم (658/۰P=، 564/2=(F نشان داد داده‌ها از فرض همگنی شیب رگرسیون پیروی می‌کنند. همچنین، به منظور بررسی همگنی واریانس‌ها از آزمون لوون استفاده شد که نتایج حاصل از آن برای مؤلفه‌های ماهیت علم به‌ترتیب برای مشاهده (158/۰P=، 045/2F=)، ذهنیت (158/۰P=، 713/1=F)، خلاقیت (158/۰P=، 507/0F=)، لحاظ‌کردن (158/۰P=، 034/0F =)، قوانین (158/۰P=، 65/1F =)، و روش علمی (158/۰P=، 654/1=F) نشان داد داده‌ها از پیش‌فرض مبنی بر همگنی واریانس‌ها نیز پیروی می‌کنند. و در نهایت، به منظور بررسی پیش‌فرض همگنی ماتریس واریانس-کوواریانس، از آزمون باکس استفاده شد که نتایج حاصل از این آزمون (215/۰P=، 365/3F=، 658/5=M) نیز نشان داد داده‌ها از این پیش‌فرض آماری برخوردار هستند؛ بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت مفروضه‌های اصلی تحلیل کوواریانس رعایت شده‌اند و استفاده از آزمون تحلیل کوواریانس چندمتغیره و تک‌متغیره برای تحلیل داده‌ها بلامانع است.

بعد از بررسی مفروضۀ همسانی واریانس و همسانی ماتریس‌های واریانس-کواریانس، آزمون شاخص‌های اعتباری تحلیل کوواریانس در شاخص‌ها استفاده شد که نتایج آن در جدول (7) آورده شده است.

جدول 7: شاخص‌های اعتباری تحلیل کوواریانس در شاخص‌ها

 Table 7: Credibility indices of covariance analysis in the indicators

همان‌طور که جدول (7) نشان می‌دهد، مقدار F به‌دست‌آمده در سطح اطمینان ۹۹ درصد معنادار است؛ بنابراین، گروه‌های آزمایش و کنترل دست‌کم در یکی از متغیرهای وابسته (مؤلفه‌های درک ماهیت علم) تفاوتی قابل ملاحظه دارند. این نتیجه فرضیۀ دوم را تأیید می‌کند؛ به این معنا که روش تدریس پیش‌سازمان‌دهنده تأثیری مثبت و معنادار بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی دارد.

با این ‌حال، این آماره مشخص نمی‌کند تفاوت‌ها دقیقاً در کدام مؤلفه‌های متغیر وابسته مشاهده می‌شوند؛ از این‌ رو، در ادامۀ پژوهش، بررسی شده است که کدام مؤلفه‌های ماهیت علم به ‌طور مستقل تحت تأثیر متغیر مستقل (یعنی گروه‌ها) قرار گرفته‌اند. در بخش بعدی، نتایج آزمون اثرات بین آزمودنی‌ها ارائه شده است.

جدول 8: نتایج آزمون تحلیل کوواریانس چند متغیری در مرحله پس‌آزمون براساس متغیرها

Table 8: Results of Multivariate Covariance Analysis (MANCOVA) in the post-test phase based on variables

همان‌طور که در جدول (8) مشاهده می­شود، نتیجۀ اثرات بین آزمودنی‌های مؤلفه‌های درک ماهیت علم بین گروه­ها در سطح 05/0P< معنادار است. به عبارت دیگر، روش تدریس پیش‌سازمان‌دهنده بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی تأثیری مثبت و معنادار دارد. همچنین، با توجه به مقادیر مجذور اتا، روش تدریس پیش‌سازمان‌دهنده بر مؤلفه­های خلاقیت و روش علمی بیشترین اثرگذاری را دارد.

فرضیۀ سوم: روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده در درس علوم تجربی بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان دختر ششم ابتدایی تأثیر متفاوت دارد.

 برای تحلیل فرضیۀ سوم که در آن اثر دو روش تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده به طور هم‌زمان مقایسه شد، از آزمون t مستقل بهره گرفته شده است.

جدول 9: نتایج آزمون t مستقل بر دو روش تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده

Table 9: Results of T-test on five E an advance organizer methods of teaching

بر اساس نتایج حاصل از آزمون t مستقل که به منظور مقایسۀ اثربخشی دو روش تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده بر ابعاد مختلف درک ماهیت علم انجام شد، یافته‌ها نشان داد به طور کلی تفاوتی معنادار بین میانگین نمرات پس‌آزمون این دو روش در پنج بُعد از شش بُعد شامل مشاهده و استنباط (518/0=P)، ذهنیت و عینیت در علم (613/0=P)، خلاقیت و عقلانیت در علم (829/0=P)، نظریه‌ها و قوانین علمی (475/0=P) و روش علمی (610/0=P) وجود ندارد. با این حال، فقط در مؤلفۀ «لحاظ‌کردن فرهنگ و اجتماع در علم» تفاوت بین گروه‌ها از نظر آماری معنادار بود (001/0=P) و میانگین گروه پیش‌سازمان‌دهنده (85/11) به طرزی معنادار بیشتر از گروه پنج E (65/8) قرار گرفت؛ بنابراین، با توجه به اینکه فقط در یک مؤلفه از شش مؤلفه تفاوت معنادار مشاهده شد، می‌توان نتیجه گرفت فرضیۀ مبتنی بر تأثیر متفاوت این دو روش به طور کلی تأیید نمی‌شود و فقط در زمینۀ تقویت درک نقش فرهنگ و اجتماع در علم، روش پیش‌سازمان‌دهنده برتری خود را نشان داده است.

بحث و نتیجه‌گیری

این مطالعه بر روی دانش‌آموزان دختر پایۀ ششم ابتدایی بستان‌آباد انجام شده است و از نظر هدف، جزو پژوهش‌های کاربردی است؛ از این رو، از نوع نیمه‌آزمایشی پیش‌آزمون-پس‌آزمون با گروه کنترل و آزمایش قلمداد می‌شود. نتایج آمار توصیفی نشان داد میانگین نمرات پس‌آزمون مؤلفۀ درک ماهیت علم در هر دو گروه آزمایش بیشتر از پیش‌آزمون بوده است. همچنین، بررسی فرضیه‌های پژوهش نشان داد روش پیش‌سازمان‌دهنده و روش تدریس پنج E بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی تأثیر دارد و روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده در درس علوم تجربی بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان دختر ششم ابتدایی به‌جز بُعد (لحاظ‌کردن فرهنگ) تأثیر متفاوت ندارند.

نتایج حاصل از تحلیل فرضیۀ اول نشان داد روش تدریس پنج E بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی تأثیر دارد. نتایج پژوهش با پژوهش ملائی و کوهی نژاد (1402)، محمدزاده و همکاران (1401)، یادگار اوغلو و دیمیرسی اوغلو (Yadgar Oglu  & Demirci Oglu, 2019) و استرلینگ و جاکلینگ (Sterling & Jickling, 2017) هم‌سو و با پژوهش محمودی و همکاران (1398) ناهم‌سو است. پژوهش ملائی و کوهی‌نژاد (1402) نشان داد روش پنج E موجب افزایش خلاقیت دانش‌آموزان پایۀ هفتم می‌شود؛ این نتیجه با پژوهش حاضر هم‌سو است، زیرا ارتقای خلاقیت در بستر کاوشگری و فعالیت‌های پژوهشی مشابه همان فرایندی است که به بهبود درک ماهیت علم می‌انجامد. همچنین، یافتۀ محمدزاده و همکاران (1401) مبنی بر اثر مثبت آموزش مبتنی بر رویکرد ساختن‌گرایی بر یادگیری مشارکتی دانش‌آموزان علوم تجربی هم‌سو با پژوهش حاضر است، زیرا هر دو بر نقش فعال یادگیرنده و سازنده‌بودن فرایند یادگیری در فهم علمی تأکید دارند. در سطح بین‌المللیریال نیز نتایج یادگار اوغلو و دیمیرسی اوغلو (Yadgar Oglu  & Demirci Oglu, 2019) و ارگین (Ergin, 2018) نشان داد مدل بایبی (پنج E) باعث افزایش درک مفاهیم علمی می‌شود که با یافتۀ حاضر در خصوص ارتقای درک ماهیت علم هم‌خوان است. همچنین، استرلینگ و جاکلینگ (Sterling & Jickling, 2017) بیان کرد روش پژوهش، درک مفاهیم علمی و یادگیری دانش‌آموزان را افزایش می‌دهد؛ این نتیجه نیز هم‌سو با پژوهش حاضر است، زیرا هر دو رویکرد بر یادگیری فعال و کاوش‌محور مبتنی هستند . در مقابل، یافتۀ محمودی و همکاران (1398) ناهم‌سو است، زیرا آنها گزارش کردند روش تدریس وارونه اگرچه پیشرفت تحصیلی را افزایش می‌دهد، تأثیری معنادار بر درک ماهیت علم ندارد؛ در حالی که پژوهش حاضر نشان داد استفاده از روش پنج E می‌تواند درک ماهیت علم را به‌ طور معنادار ارتقا بخشد. در تبیین یافتۀ پژوهش، می‌توان اشاره کرد روش تدریس پنج E با تکیه بر رویکرد سازنده‌گرایی و یادگیری فعال، زمینه‌ای غنی برای درک عمیق‌تر ماهیت علم فراهم می‌کند. این روش دانش‌آموزان را به یادگیری فعال، پژوهش مستقل و تعامل مستمر با مفاهیم علمی هدایت می‌کند؛ به ‌طوری که آنها درمی‌یابند علم نه محصولی ثابت، بلکه فرایندی پویا، مبتنی بر شواهد و قابل بازنگری است. در این روش، ارائۀ پدیده‌ها و مسائل چالش‌برانگیز باعث فعال‌سازی پیش‌دانسته‌ها و ایجاد درگیری شناختی می‌شود و دانش‌آموزان را تشویق می‌کند تا اطلاعات جدید را با دانسته‌های قبلی ادغام کنند. از طریق تجربۀ عملی پرسشگری، مشاهده، جمع‌آوری داده‌ها و آزمون فرضیه‌ها، دانش‌آموزان یاد می‌گیرند تولید دانش علمی نیازمند تحلیل دقیق داده‌ها، استنتاج منطقی و بازاندیشی مستمر است. گفت‌وگو و بازخورد گروهی نیز امکان بازبینی مفاهیم و اصلاح درک‌های نادرست را فراهم می‌آورد و باعث تغییر مفهومی و تقویت یادگیری عمیق می‌شود. علاوه بر این، کاربرد مفاهیم آموخته‌شده در موقعیت‌های متنوع انتقال دانش را تقویت و دانش‌آموزان را با پویایی دانش علمی و نقش آزمون مداوم نظریه‌ها آشنا می‌کند. در نهایت، تمرکز بر بازاندیشی و ارزشیابی مداوم مهارت‌های تفکر انتقادی و فراشناختی را پرورش می‌دهد و دانش‌آموزان را به این درک می‌رساند که علم فرایندی خوداصلاح‌گر است، مبتنی بر شواهد و در حال تکامل؛ به این ترتیب، روش پنج E با ایجاد فرصت‌های تعامل فعال، پژوهش مستقل، بحث و بازخورد، علم را نه به عنوان مجموعه‌ای از حقایق، بلکه به عنوان یک فرایند پویا و معنادار معرفی می‌کند که همواره در حال بررسی، اصلاح و تکامل است. همچنین، یافته‌ها نشان داد بیشترین اثرگذاری روش پنج E بر دو مؤلفۀ «مشاهده» و «قوانین علمی» بوده است. مشاهده در علم صرفاً یک عمل حسی و منفعلانه نیست، بلکه فرایندی شناختی-تفسیری است که تحت تأثیر پیش‌دانسته‌ها، فرضیه‌ها و چارچوب‌های ذهنی فرد قرار دارد. در الگوی پنج E، دانش‌آموزان در موقعیت‌هایی قرار می‌گیرند که باید فعالانه پدیده‌ها را مشاهده و داده‌ها را گردآوری کنند. این نوع مشاهده از نوع «مشاهدۀ هدایت‌شده» است که در بستر مسأله‌مندی و پرسشگری شکل می‌گیرد و به‌ طور طبیعی دقت، تفسیر و استدلال علمی را تقویت می‌کند؛ به این ‌ترتیب، دانش‌آموزان از سطح مشاهدۀ توصیفی به سطح مشاهدۀ تحلیلی و تبیینی منتقل می‌شوند. در خصوص قوانین علمی نیز باید مطرح کرد در فلسفۀ علم، گزاره‌هایی توصیفی یا تبیینی هستند که بر پایۀ شواهد تجربی تکرارشونده و آزمون‌پذیر ساخته می‌شوند و همواره امکان بازنگری دارند. مشکل اصلی درک قوانین نزد دانش‌آموزان این است که عمدتاً آنها قوانین را مطلق، تغییرناپذیر و «حقیقت نهایی» می‌پندارند. روش پنج E با فراهم‌کردن فرصت تجربه، آزمون و به‌کارگیری مفاهیم در موقعیت‌های متنوع، این درک سطحی و ایستا را به درکی پویا و مبتنی بر شواهد تبدیل می‌کند. در این الگو، دانش‌آموزان درمی‌یابند قوانین علمی از مشاهده‌ها و داده‌های متعدد استنتاج می‌شوند و اعتبارشان وابسته به میزان انطباق با شواهد است. تجربۀ مستقیم کاربست قوانین در شرایط متفاوت آنها را متوجه می‌کند که قوانین علمی نه دستوراتی مطلق، بلکه الگوهایی موقت هستند که در پرتو شواهد جدید قابلیت اصلاح و بازنگری دارند. این تغییر نگرش بیانگر حرکت دانش‌آموزان از «قانون به‌ عنوان حقیقت نهایی» به «قانون به ‌عنوان مدل تجربی-استقرایی» است.

نتایج حاصل از تحلیل فرضیۀ دوم نشان داد روش تدریس پیش‌سازمان‌دهنده بر درک ماهیت علم دانش­آموزان پایۀ ششم ابتدایی تأثیری مثبت و معنادار دارد. نتایج پژوهش با یافته‌های سالاری‌پور و همکاران (1401)، قانع عزآبادی و قانع عزآبادی (1401)، ناصری و سمیعی (1400)، اشرفی و همکاران (1400)، مصرآبادی و همکاران (1399) و فرر (2017) هم‌سو است. سالاری‌پور و همکاران (1401) 

نشان دادند پیش‌سازمان‌دهنده مهارت‌های اجتماعی و پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان را ارتقا می‌دهد؛ این نتیجه با پژوهش حاضر هم‌سو است، زیرا چارچوب‌های شناختی اولیه موجب یادگیری فعال و ارتقای مهارت‌های شناختی و اجتماعی می‌شوند. قانع عزآبادی و قانع عزآبادی (1401) گزارش کردند تدریس به روش پیش‌سازمان‌دهنده پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان را افزایش می‌دهد؛ این نتیجه با پژوهش حاضر هم‌سو است، زیرا ارائۀ چارچوب‌های مفهومی اولیه در هر دو مطالعه موجب درک بهتر مفاهیم علمی و یادگیری فعال شده است. ناصری و سمیعی (1400) اثر مثبت پیش‌سازمان‌دهنده بر یادگیری درس علوم را تأیید کردند؛ این هم‌سویی به دلیل فراهم‌کردن چارچوب شناختی اولیه و هدایت ذهن دانش‌آموز برای پردازش مفاهیم علمی مشابه یافتۀ پژوهش حاضر است. همچنین، اشرفی و همکاران (1400) پیشرفت تحصیلی در درس‌های مختلف را با پیش‌سازمان‌دهنده مشاهده کردند و مصرآبادی و همکاران (1399) تأثیر سازمان‌دهنده‌های تصویری بر درک مفاهیم علوم تجربی را گزارش کردند؛ هر دو پژوهش با مطالعۀ حاضر هم‌سو هستند، زیرا چارچوب مفهومی اولیه موجب ارتقای یادگیری و آماده‌سازی ذهن برای درک مفاهیم علمی می‌شود. فرر (2017) نیز نشان داد پیش‌سازمان‌دهنده مهارت‌های اجتماعی را توسعه می‌دهد؛ این نتیجه با پژوهش حاضر هم‌سو است، زیرا نقش چارچوب‌های مفهومی اولیه در آماده‌سازی ذهن دانش‌آموز و ارتقای یادگیری فعال مشابه پژوهش حاضر است.

تأثیر مثبت و معنادار روش پیش‌سازمان‌دهنده بر درک ماهیت علم در دانش‌آموزان پایۀ ششم ابتدایی را می‌توان از دیدگاه نظریۀ یادگیری معنادار آزوبل و اصول شناختی تبیین کرد. در این روش، پیش از ارائۀ مطالب اصلی، چارچوب‌های مفهومی و ساختارهای کلی مرتبط با موضوع در اختیار دانش‌آموزان قرار می‌گیرند. این پیش‌سازمان‌دهنده‌ها به عنوان یک پل شناختی عمل می‌کنند و به دانش‌آموزان کمک می‌کنند تا بین دانسته‌های پیشین و مفاهیم جدید ارتباطی معنادار برقرار کنند. این فرایند موجب فعال‌سازی طرحواره‌های ذهنی می‌شود و ساختار دانش آنها را برای درک بهتر محتوای علمی تقویت می‌کند. یکی از دلایل اصلی این تأثیر کاهش بار شناختی است. درک ماهیت علم مستلزم شناخت فرایندهای علمی مانند فرضیه‌سازی، آزمایش، مشاهده، استدلال و بازنگری است. ارائۀ پیش‌سازمان‌دهنده‌ها پیش از مواجهه با این مفاهیم، بار شناختی را کاهش می‌دهد و ذهن دانش‌آموزان را برای پردازش اطلاعات پیچیده‌تر آماده می‌کند؛ در نتیجه، دانش‌آموزان به‌جای تلاش برای حفظ اطلاعات پراکنده، می‌توانند بر درک روابط بین پدیده‌ها و فرایندهای علمی تمرکز کنند. علاوه بر این، تقویت یادگیری معنادار در این روش عامل مهم دیگری در شکل‌گیری این نتیجه است. با ارائۀ مفاهیم کلی و بنیادین در ابتدای آموزش، دانش‌آموزان قادر می‌شوند اطلاعات جدید را در ساختار ذهنی خود جای دهند. این امر باعث می‌شود آنها علم را نه به عنوان مجموعه‌ای از حقایق جداگانه، بلکه به عنوان سیستمی پویا و منسجم درک کنند که بر پایۀ شواهد و تفسیر منطقی بنا شده است. روش پیش‌سازمان‌دهنده همچنین موجب تقویت تفکر انتقادی و تحلیل‌گری در دانش‌آموزان می‌شود. ارائۀ چارچوب مفهومی اولیه آنها را به مقایسۀ دانسته‌های خود با مفاهیم جدید ترغیب می‌کند و باعث می‌شود درکی عمیق‌تر از ماهیت علم به‌ عنوان فرایندی خودتصحیح‌گر و مبتنی بر شواهد پیدا کنند. این روش دانش‌آموزان را با ایدۀ موقتی و پویابودن دانش علمی آشنا می‌کند و به آنها نشان می‌دهد علم دائماً در حال بررسی و بازنگری است. یافته‌ها نشان داد روش پیش‌سازمان‌دهنده به ‌طور خاص بر مؤلفۀ «خلاقیت» بیشتر اثر گذاشته است. دلیل این امر آن است که ارائۀ چارچوب‌های کلی و مفاهیم بنیادین پیش از ورود به جزئیات، فضای ذهنی آزادتر و کم‌فشارتری برای دانش‌آموزان ایجاد می‌کند. در چنین وضعیتی، دانش‌آموزان به‌جای آنکه انرژی شناختی خود را صرف سازمان‌دهی پراکنده اطلاعات کنند، می‌توانند بر تولید ایده‌های تازه، طرح فرضیه‌ها و جست‌وجوی راه‌حل‌های متنوع تمرکز کنند. چرایی اثرگذاری بیشتر بر «روش علمی» دربردارندۀ مؤلفه‌هایی همچون فرضیه‌سازی، آزمون، مشاهده و بازنگری مداوم است. پیش‌سازمان‌دهنده‌ها با ترسیم چارچوب‌های مفهومی اولیه، در واقع نقشه‌ای از مسیر علمی را در اختیار دانش‌آموزان قرار می‌دهند. چنین نقشه‌ای سبب می‌شود آنان هنگام مواجهه با فعالیت‌های علمی، گام‌های روش علمی را در یک ساختار کلی بازشناسند و راحت‌تر بین مراحل آن ارتباط برقرار کنند. به عبارت دیگر، پیش‌سازمان‌دهنده‌ها با برجسته‌کردن روابط مفهومی و فرایندی، موجب می‌شوند دانش‌آموزان روش علمی را نه به‌ صورت مجموعه‌ای از فعالیت‌های پراکنده، بلکه به ‌عنوان الگویی نظام‌مند و بازاندیشی‌پذیر تجربه کنند. این امر آنها را به درکی عمیق‌تر از ماهیت علم به ‌عنوان فرایندی خوداصلاح‌گر و مبتنی بر شواهد هدایت می‌کند.

نتایج حاصل از تحلیل فرضیۀ سوم نشان داد روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده در درس علوم تجربی بر درک ماهیت علم دانش‌آموزان دختر پایۀ ششم ابتدایی تأثیر متفاوت ندارند. در راستای یافتۀ این فرضیه، پژوهش مرتبط هم‌سو و ناهمسو یافت نشد. در تبیین این یافته، می‌توان گفت اولاً، هر دو روش بر فعال‌سازی فرایندهای شناختی و یادگیری فعال تأکید دارند. در روش پنج E، دانش‌آموزان از طریق مراحل مشارکت، کاوش، توضیح، بسط و ارزشیابی، درگیر فرایندهای علمی می‌شوند و در این حین، فرصت می‌یابند تا مفاهیم علمی را به ‌طور فعال بسازند و بازسازی کنند. در روش پیش‌سازمان‌دهنده، معلم مفاهیم اصلی و کلی را پیش از ورود به جزئیات ارائه می‌دهد تا دانش‌آموزان بتوانند اطلاعات جدید را در چارچوبی منظم و سازمان‌یافته جای دهند. طراحی هر دو روش بر پایۀ نظریه‌های شناختی و سازنده‌گرایی است و هدف آن ایجاد یادگیری معنادار و درک عمیق از ماهیت علم است که ممکن است باعث شود تأثیرات آنها مشابه باشد. دوماً، هر دو روش در مرحلۀ اولیۀ یادگیری، فعال‌سازی پیش‌دانسته‌ها و سازمان‌دهی اطلاعات جدید را مورد توجه قرار می‌دهند. مرحلۀ مشارکت در پنج E به دانش‌آموزان امکان می‌دهد تا ارتباط بین دانش قبلی و مفاهیم جدید را درک کنند و پیش‌سازمان‌دهنده مفاهیم کلی را پیش از جزئیات معرفی می‌کند تا ساختار ذهنی دانش‌آموز آمادۀ پردازش و ترکیب اطلاعات شود. این شباهت موجب می‌شود هر دو روش در ساختاردهی و سازمان‌دهی اطلاعات جدید موفق عمل کنند و درکی مشابه از ماهیت علم ایجاد کنند. سوماً، هدف مشترک هر دو روش تقویت درک دانش‌آموزان از علم به عنوان یک فرایند پویا، تجربی و مبتنی بر شواهد است. در هر دو روش، دانش‌آموزان به ‌طور فعال درگیر فرایندهای علمی می‌شوند و می‌آموزند که علم نه فقط مجموعه‌ای از اطلاعات ثابت نیست، بلکه یک فرایند پویا، خوداصلاح‌گر و دائماً در حال تغییر است. چهارماً، ممکن است نحوۀ اجرای این دو روش در کلاس‌های درس مشابه باشد. برای مثال، هر دو روش ممکن است از فعالیت‌های عملی، بحث‌های گروهی و استفاده از مثال‌های واقعی برای توضیح مفاهیم علمی بهره برده باشند. این شباهت در روش‌های تدریس عملی و تعامل‌محور می‌تواند به تأثیر مشابه بر درک ماهیت علم منجر شود. در مجموع، به دلیل شباهت‌های اساسی در طراحی و اهداف آموزشی، از جمله فعال‌سازی پیش‌دانسته‌ها، ساخت و بازسازی مفاهیم جدید، یادگیری معنادار و تعامل فعال با فرایندهای علمی، منطقی است که تأثیر این دو روش بر درک ماهیت علم مشابه باشد. این یافته نشان می‌دهد هر دو روش می‌توانند به طور مؤثر درک دانش‌آموزان از ماهیت علم را تقویت کنند، بدون اینکه یکی بر دیگری برتری خاصی داشته باشد. با این حال، نتایج نشان داد در مؤلفۀ «لحاظ‌کردن فرهنگ و اجتماع در علم» بین دو گروه تفاوت آماری معناداری وجود دارد؛ به ‌طوری ‌که میانگین گروه پیش‌سازمان‌دهنده به‌ طرزی معنادار بیشتر از گروه پنج E بود. این یافته نشان می‌دهد روش پیش‌سازمان‌دهنده در ارتقای درک دانش‌آموزان از نقش فرهنگ و اجتماع در علم اثربخش‌تر عمل کرده است. در تبیین این نتیجه، می‌توان گفت در روش پیش‌سازمان‌دهنده، معلم در آغاز آموزش، مفاهیم کلی و چارچوب‌های مفهومی گسترده‌ای را ارائه می‌دهد که معمولاً شامل ارتباط میان علم و زندگی روزمره، ارزش‌ها و زمینه‌های اجتماعی می‌شوند. این فرایند سبب می‌شود دانش‌آموزان علم را نه به ‌عنوان مجموعه‌ای از مفاهیم انتزاعی، بلکه به ‌عنوان فعالیتی انسانی، اجتماعی و فرهنگی درک کنند. در واقع، پیش‌سازمان‌دهنده‌ها با ارائۀ چشم‌اندازی کلان از علم، به دانش‌آموزان کمک می‌کنند تا پیوند میان علم و جامعه را شناسایی کنند و دریابند پیشرفت‌های علمی در تعامل با نیازها، باورها و ارزش‌های فرهنگی انسان‌ها شکل می‌گیرد. در مقابل، در الگوی پنج E تمرکز اصلی بر فرایندهای کاوشگری و یادگیری از طریق تجربۀ مستقیم است. هرچند این روش موجب تقویت درک مفاهیم علمی می‌شود، معمولاً بر ابعاد اجتماعی و فرهنگی علم کمتر تأکید دارد؛ بنابراین، طبیعی است که در مؤلفۀ مربوط به فرهنگ و اجتماع، روش پیش‌سازمان‌دهنده برتری نشان دهد. افزون بر این، می‌توان استدلال کرد پیش‌سازمان‌دهنده‌ها با فعال‌سازی ساختارهای مفهومی کلان، فرصت تفکر انتقادی و تحلیل فلسفی دربارۀ ماهیت علم و ارتباط آن با اجتماع را فراهم می‌کنند. این امر به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا فراتر از مشاهده و تجربۀ صرف حرکت کنند و نقش ارزش‌ها، باورها و عوامل فرهنگی را در شکل‌گیری نظریه‌های علمی درک کنند؛ در نتیجه، انتظار می‌رود در مؤلفه‌هایی که با ابعاد اجتماعی، فرهنگی و ارزشی علم مرتبط هستند، این روش اثربخش‌تر باشد.

پژوهش حاضر با چند محدودیت روبه‌رو بود. نخستین محدودیت پژوهش استفاده از پرسشنامه برای جمع‌آوری داده‌ها بود. در چنین ابزارهایی احتمال اینکه پاسخ‌ها دارای سوگیری و در راستای ایده‌آل نشان ‌دادن باشند، بیشتر است. محدودیت دیگر همکاری کم برخی از دانش‌آموزان و معلمان بود که زمان بیشتری را صرف پاسخ‌گویی می‌کردند یا در موقع اجرا همکاری لازم را نداشتند. از محدودیت‌های دیگر این پژوهش که کنترل آنها در اختیار پژوهشگر نبوده است، می‌توان محدودیت زمانی را نام برد که در اجرای آزمون، باعث شد تا پرسشنامه‌ها سریع تکمیل شوند. همچنین، می‌توان به برخی از شرایط و عوامل خارج از کنترل پژوهشگر اشاره کرد که احتمال تأثیرگذاری آنها بر فرایند اجرا و نتایج پژوهش وجود دارد.

با توجه به یافته‌های پژوهش حاضر مبنی بر اثربخشی روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده بر ارتقای درک ماهیت علم دانش‌آموزان، از لحاظ کاربردی پیشنهاد می‌شود معلمان در درس علوم تجربی از روش‌های تدریس پنج E و پیش‌سازمان‌دهنده به‌ عنوان جایگزینی برای روش‌های سنتی استفاده کنند تا یادگیری فعال، پژوهش‌محور و تعاملی دانش‌آموزان ارتقا یابد. همچنین، ایجاد برنامه‌های درسی تلفیقی که فعالیت‌های کاوشگری، کار گروهی و استفاده از پیش‌سازمان‌دهنده‌ها را ترکیب کنند، می‌تواند یادگیری معنادار را تقویت کند. سیاست‌گذاران آموزشی می‌توانند با برگزاری کارگاه‌ها و دوره‌های آموزشی عملی برای توانمندسازی معلمان و فراهم‌کردن ابزارها و منابع آموزشی لازم، زمینۀ اجرای این روش‌ها را در مدارس فراهم کنند. علاوه بر آن، تدوین راهنماهای استاندارد برای طراحی فعالیت‌های فعال و مبتنی بر سازنده‌گرایی می‌تواند اجرای روش‌ها را یکسان‌تر و اثرگذارتر کند. از لحاظ پژوهشی نیز پیشنهاد می‌شود پژوهشگران تأثیر این روش‌ها را بر مهارت‌های حل مسأله، تفکر انتقادی، انگیزش تحصیلی، خلاقیت و سواد علمی بررسی و کاربرد آنها را در پایه‌های تحصیلی بالاتر، سایر دروس و نمونه‌های متنوع‌تر مطالعه کنند. همچنین، انجام مطالعات کیفی و ترکیبی برای بررسی تجربۀ زیستۀ دانش‌آموزان و معلمان می‌تواند سازوکارهای یادگیری، چالش‌های اجرایی و راهکارهای بهبود را روشن‌تر کند. همچنین، پیشنهاد می‌شود پژوهش‌های آینده اثرات این روش‌ها را در مناطق جغرافیایی مختلف و محیط‌های آموزشی نیز بررسی کنند.

تشکر و قدردانی

از همۀ افرادی که در انجام این پژوهش همکاری و یاری کردند، تشکر و قدردانی می‌شود.

تعارض منافع

نویسندگان این مقاله هیچ‌گونه تعارض منافعی برای آشکارکردن ندارند.

[1] engage

[2] explore

[3] explain

[4] elaborate

[5] evaluate

[6] Ausubel

[7] Views of Nature of Science Questionnaire