تعلم المفاهيم العلمية بين تعدد النماذج والاختلاف في التفسير

إن برنامج البحث المتعلق بالتغيير المفاهيمي يرتكز على السؤال التالي : كيف يمكن أن نجعل تعلم المفاهيم العلمية أمرا يسيرا ؟
يعتقد البعض أنه يكفي أن ندرس المفاهيم العلمية لكي يمتلكها التلاميذ. هذا الاعتقاد يعتمد فرضية مفادها أن التلاميذ لا يمتلكون مسبقا أية تمثلات خاصة بهذه المفاهيم وحتى عندما يمتلكونها فإنها ستُمحى وتُستبدل بالمعارف العلمية التي نقوم بتدريسها. ولكن، بالاعتماد على أعمال جان بياجي السيكولوجية و أعمال غاستون باشلار الابستمولوجية تبين أن المعارف القديمة للمتعلمين تتفاعل مع المعارف الجديدة.
إذن، ماهي معارف التلاميذ الخاصة المتعلقة بالظواهر الطبيعية وما هي الأدوار التي تلعبها في بناء المعارف الجديدة؟ حاولت العديد من البحوث الديداكتيكية التي اهتمت بالتمثلات والتغيير المفاهيمي الإجابة على هذه الأسئلة. حيث بدأت تظهر مع منتصف سنوات الثمانينيات النتائج الأولى للبحوث الديداكتيكية التي مكنت المهتمين والمشتغلين في حقل البيداغوجيا والديداكتيك من الحصول على بعض عناصر الإجابة على الأسئلة المطروحة (Duit, 1993).
عند دراستهم لتمثلات التلاميذ، لاحظ الباحثون بأنها لا تتوافق ولا تنسجم مع المعارف العلمية التي نريد تدريسها لهم. وما يجعل إشكالية التغيير المفاهيمي أكثر تعقيدا هو أن هذه التمثلات تقاوم بشكل كبير تدريس المعارف العلمية : يحتفظ التلاميذ بتمثلاتهم العفوية رغم احتكاكهم لمدد قد تطول أو تقصر بالمعارف العلمية. ومع طرح مشكل مقاومة التمثلات للمعارف العلمية، يصبح السؤال « كيف يمكن أن نجعل تعلم المفاهيم العلمية أمرا يسيرا ؟ مصاغا بشكل جديد : «كيف يمكن الانتقال من تمثل عفوي إلى تمثل علمي؟»
للأجابة عن هذا السؤال المحوري، قام الباحثون في مجال الديداكتيك ببناء نماذج مختلفة خاصة بالتغيير المفاهيمي. وسنلاحظ من خلال التطرق إليها الاختلافات المتعددة بينها، وهذا ما نعتبره مؤشرا على المخاضات العسيرة التي يعرفها مجال الديداكتيك باعتباره مجالا لا يزال لحد الآن في مرحلة التشكل والتطور.
إذن في هذه المقالة سنتطرق للنقط التالية :
النماذج التي تعتمد القطيعة المفاهيمية (نموذج مجموعة بوزنر نماذج أخرى نموذج فوسنيادو)
النماذج التي تعتمد الاستمرارية المفاهيمية (نموذج دي سيسا)
المقارنة بين مختلف هذه النماذج
- استنتاجات وملاحظات
أولا : النماذج التي تعتمد القطيعة المفاهيمية
1 نموذج بوزنر و آخرين -) 1982(Posner et al,
يعتمد نموذج مجموعة بوزنر) 1982 (Posner et al, على نتائج الأعمال التي تمت في إطار برنامج البحث حول تمثلات المتعلمين (معروف، 2008) وكذا على مفهوم الثورة العلمية في فلسفة العلوم كما طرحه كل من «توماس كون» (Kuhn, 1962)،» إمري لاكاتوس (Lakatos, 1970) « وستيفن تولمان(Toulmin, 1972) . فحسب هؤلاء، يتطور العلم بالقطيعة وليس بالتراكم (طريف الخولي، 2000). يعتمد كون على مفهوم «النموذج الإرشادي» (الباراديغم1)، في الوقت الذي يعتمد فيه لاكاتوس على مفهوم «برنامج البحث»، اما تولمان فيعتمد مفهوم «الاستراتيجيات العقلية».
في هذه المقالة سنقتصر على وجهة نظر توماس كون (Kuhn, 1962) التي لها قواسم مشتركة مع وجهات نظر لاكاتوس وتولمان وتعطي تفسيرا واضحا للقطيعة كما يطرحها في نظريته الابستمولوجية.
تقول يمنى طريف الخولي (طريف الخولي، 2000) : «تقوم فلسفة توماس كون على التمييز في مسار العلم أو تقدمه بين مراحل العلم العادي science normale الذي يسير في إطار النموذج الإرشادي paradigme، وبين المراحل الثورية في هذا التقدم التي هي انتقال من نموذج إرشادي إلى آخر». وهي تعتبر أن «النموذج الإرشادي هو النظرية العامة التي يلتزم بها المجتمع العلمي في مرحلة ما، وبلوغ النظرية مرتبة النموذج الإرشادي يعني أنها أفضل من كل منافساتها، أي ثبت ووجب التسليم بها وبكل مسلماتها ومناهجها ومفاهيمها العلمية وخلفياتها الميتافيزيقية. فتغدو النظرية بكل هذه الأبعاد بمنزلة نموذج إرشادي يحدد مدلول الوقائع التجريبية، ويطرح معايير الاختيار والتقويم والتنقيح والتعديل إذا لزم الأمر، والأكثر فعالية أنه يطرح المشاكل التي يجب دراستها وأنماط الحلول المطلوبة.» (......). وتؤكد يمنى طريف الخولي أن «العلم ينمو ويتقدم في مراحله العادية من خلال حل الألغاز التي يثيرها النموذج الإرشادي المسلم به، والمعرفة هنا تزداد دقة واتساعا وتوالي إحراز أهدافها ليتمثل نجاح المشروع العلمي بصورة تدعو حقا إلى الاعجاب، لكنها تخلو من الابتكارات الجوهرية والابداع العظيم. وعلى هذا النحو تنمو المعرفة العلمية في إطار العلم العادي بصورة مطردة، صورة تراكمية.» (......). «وتظل الحال على هذا المنوال التراكمي حتى يظهر الشذوذ، أي ظاهرة لا يتوقعها النموذج الإرشادي المعمول به، لا يتنبأ بها ولا يهيأ الباحث للتعامل معها. فيبدأ الخروج عن أطر النموذج الإرشادي ومحاولات تعديله. وهذا عادة ما يلقى مقاومة في البداية. ولكن لنلاحظ مبدئيا كيف أن النموذج الإرشادي ذاته هو الذي يفتح الطريق للخروج منه والبحث عن نموذج جديد. وهذه هي صياغة توماس كون لخاصية التصحيح الذاتي self-correction التي نتفق على أنها من خواص المعرفة العلمية.» (.....). «ظهور الشذوذ تتلوه محاولة لاستكشاف مجاله، والمواءمة بينه وبين النموذج الإرشادي، ومحاولة تعديل أدوات النموذج. ولكن إذا بدا إسراف في هذا التعديل فههنا أزمة. والأزمة تعني أنه قد آن الأوان للخروج من سياق العلم العادي وتعديل النموذج. المعرفة ليست هنا تراكمية بل ثورية ... الثورة العلمية تحدث نتيجة تغيرات لاستعاب ظاهرة من نوع جديد من قبيل الأوكسجين أو الأشعة السينية، ظاهرة خلقت أزمة، عن الأزمات تنبثق النظرية العلمية الجديدة التي تغير تقاليد البحث وأبعاد الرؤية الميتافيزيقية ومدلولات المفاهيم العلمية والوقائع التجريبية. فإذا تغلبت النظرية الجديدة على منافساتها وأثبتت ذاتها يسلم بها كنموذج إرشادي جديد، يطرح ألغازا تحتاج إلى مهارة الباحثين....وهكذا دواليك.»
وتتحدث يمنى طريف الخولي عن الثورة العلمية بعبارات واضحة، حيث تفسرها كما يلي : «وما ينتج عن الأزمة من انتقال إلى نموذج إرشادي جديد هو الثورة العلمية، التي تعني تغييرا في النظرة إلى العالم. وهذا التغيير يبلغ حد اللامقايسة incommensurabilité أي عدم قابلية النظريات العلمية للقياس المتكافئ للحكم عليها بالمقاييس نفسها وتقييمها بالمعايير نفسها. لكل نظرية إطارها ومفاهيمها وعالمها، حتى أن الحوار بين نظريتين في مرحلتين مختلفتين، أي نموذجين إرشاديين متعاقبين، هو بمنزلة حوار بين الصم، لن يسمع أحدهم الآخر، مفهوم الكتلة أو مفهوم الجاذبية عند نيوتن مختلف تماما عن مفهوم الكتلة أو مفهوم الجاذبية عند اينشتين، فكيف يتحاوران ؟ الحكم على النظرية العلمية وتقييمها لا يكون البتة بالقياس إلى نظرية سابقة عليها أو تالية لها في صيرورة التقدم العلمي، بل فقط في إطار عصرها وتحدياتها وظروفها العلمية، مما يجعل لكل نظرية مقاييسها الخاصة في ضوء نموذجها الإرشادي الذي تعمل به. هكذا نجد مفهوم اللامقايسة أو عدم قابلية النظريات العلمية للقياس المتكافئ بمنزلة الوعي التاريخي في فلسفة العلم، واعتبار النظرية العلمية فقط في ضوء الموقع الذي تحتله من تاريخ العلم، فلا تضاهيها نظرية أخرى في موقع تاريخي آخر.»
واعتمادا على مفهوم القطيعة كما جاء في أدبيات توماس كون، يعتبر سترايك و بوزنر أن نموذجهما ذو طبيعة ابستمولوجية وليس سيكولوجية (Strike et Posner, 1992) . ويريان أن التغيير المفاهيمي لا يهم التطور المفاهيمي البسيط ولكنه يهم أساسا التغييرات المفاهيمية المهمة، تلك التي تؤدي إلى قطيعة مع المعارف السابقة للمتعلمين، مع العلم أن هذه المعارف تقاوم بشكل كبير التغييرات المشار إليها.
إن التغيير المفاهيمي ليس ممكنا حسب نموذج بوزنر وآخرين إلا إذا توفرت الشروط التالية :
- يجب أن يبدي المتعلم عدم ارتياحه للتمثلات القديمة، حيث أن هذه الأخيرة تكون غير قادرة على تفسير الظواهر وإيجاد حلول للمشكل المطروح، الشيء الذي يطرح مشكلا للمتعلم يجعله يبحث عن البديل الذي يمكنه من التفسير.
- يجب أن يكون التمثل الجديد معقولا، أي مفهوما وواضحا بالنسبة للمتعلمين .
يجب ان يكون التمثل الجديد مقبولا، أي قادرا على حل المشاكل المطروحة عكس التمثل القديم.
- يجب أن يوحي التمثل الجديد ببرنامج بحث مثمر، أي يساعد على فتح آفاق في ما يخص تطور المعارف وطرح مشاكل جديدة.
2 نماذج أخرى تعتمد القطيعة المفاهيمية
بالاعتماد على نموذج بوزنر وآخرين، استوحى بعض الباحثين نماذج أخرى تتوخى القطيعة المفاهيمية. تتبنى هذه النماذج الفكرة المتمحورة حول ضرورة خلق قطيعة بين المعرفة السابقة والمعرفة الجديدة نظرا لغياب التلاؤم بين المعرفتين. ولكنها تختلف بخصوص تشخيص العوامل ذات الأهمية في سيرورة التغيير المفاهيمي.
أ نموذج لاروشيل وديزوتيل (1992) Larochelle et Désautels
يعتبر هذان الباحثان أن النموذج الارشادي الذي نريد من التلاميذ إدماجه يجب أن يرتكز على أسس ابستمولوجية تختلف عن تلك التي يرتكز عليها النموذج الإرشادي القديم. وبالتالي الأهم بالنسبة اليهما في سيرورة التغيير المفاهيمي هو تحديد وتغيير القناعات الابستمولوجية للتلاميذ.
ففي تاريخ الميكانيك يرتكز الانتقال من ميكانيك أرسطو إلى ميكانيك نيوتن، ولو جزئيا، على الاعتقادات التي تحيط وترتبط بنظرية المعرفة. ففي حين أن أرسطو كان استقرائيا ولا يمكنه أن يغض الطرف عن الاحتكاك بين الاجسام (أي عدم قدرته ابستيمولوجيا على إهمال الاحتكاك) ، ينتمي غاليلي ونيوتن إلى ابستمولوجيا أكثر تعقيدا حيث يمكن استعمال الملاحظة للتصديق على النظريات الجاهزة والمبنية مسبقا، الشيئ الذي يمكنهما من غض الطرف عن الاحتكاك بين الاجسام (أي قدرتهما ابستمولوجيا على إهمال الاحتكاك). إن هذا الانتقال من ميكانيك أرسطو إلى ميكانيك نيوتن هو الذي مكن الفيزيائيين من فتح آفاق واعدة في مجال الميكانيك حيث خلق امكانيات بناء مفاهيم ومبادئ مكنت من فهم أكبر للظواهر المرتبطة بالميكانيك.
ب نموذج بينتريش (1993) Pintrich و جونسن و سوترلند Johnston et Southerland (2001)
حسب هؤلاء الباحثين فإن سيرورات التغيير المفاهيمي لا تتأسس فقط على العوامل العقلانية، بل ايضا على عوامل غير عقلانية. فمثلا الاعتقاد بدين معين يؤثر على التغيير المفاهيمي المرتبط بنظرية التطور أو مكانة الأرض في الكون.
3 نموذج فوسنيادو (1994) Vosniadou
يؤكد نموذج فوسنيادو (Vosniadou, 1994) على أن معارف التلاميذ تندرج داخل إطار نظري. يتكون هذا الأخير منذ الصغر ويكون ذا أساس ابستمولوجي وانطلوجي مرتبط بالمتعلم. و لقد عمد «فوسنيادو» في تأسيس نموذجه على فرضية مفادها أن المتعلين يتوفرون على إطار مرجعي عفوي يمكنهم من تفسير ملاحظاتهم. وبالإضافة إلى الإطار النظري العفوي، يرتكز المتعلمون كذلك على نظريات خاصة. فمثلا من خلال بحث أجري مع105 تلميذ تتراوح أعمارهم بين 5 و 15 سنة حول مفهوم القوة.
فحسب فوسنيادو، عوض أن نعطي أهمية أكبر لتمثلات التلاميذ، من الأحسن عند دراسة سيرورات التغيير المفاهيمي أن نبذل مجهودا أكبر لتحديد الإطار النظري الذي تتأسس عليه هذه التمثلات. وبما أن النظرية مشكلة بشكل قبلي، فإنه يجب أن نعمل على تفكيكها، حيث بدون هذا التفكيك لا يمكن للتلاميذ استيعاب التمثل الجديد. فالتلميذ يستمر دائما في اعتماد التمثل الذي يتلاءم مع الإطار النظري.
من أجل تطبيق نموذجه الخاص بالتغيير المفاهيمي، يعتمد فوسنيادو منهجية ملائمة. فللحصول على المعطيات يطرح على المتعلمين الفئات المستهدفة في بحوثه مجموعة من الأسئلة المتعلقة بمفهوم محدد. تكون الإجابة شفوية وأحيانا مرفقة برسوم. بعد ذلك، يقدم عدة أسئلة تتطلب بناء نماذج تفسيرية يبنيها التلميذ انطلاقا من إطاره النظري. وانطلاقا من هذه النماذج التفسيرية يستنتج الباحث الإطار النظري الذي يعتمد عليه التلميذ.
ثانيا : النماذج التي تعتمد الاستمرارية المفاهيمية (نموذج دي سيسا diSessa)
يعتبر دي سيسا (1993) أن التمثلات ليست فقط مرتبطة بإطار نظري، ولكنها مرتبطة أيضا بعادات تفسيرية des habitudes interprétatives التي تمكن من بنينة وتعليل الملاحظات. هذه العادات التفسيرية لا تتعلق لزوما بنظرية وليست منظمة و مستعملة دائما عن دراية ووعي. ويمكن أن نقول ان النماذج التي تعتمد الاستمرارية تبحث عن بناء أو تنظيم إطار نظري لإن الإطار النظري المتوفر لدى المتعلم ليس مبنينا إلا بشكل ضعيف. إن نموذج دي سيسا يندرج ضمن النماذج التي تعتمد الاستمرارية بخصوص التغيير المفاهيمي.
إن هدف الباحث بخصوص هذا النموذج هو تأسيس ابستمولوجيا عفوية للعلوم. لا يتعلق الأمر بطرح تساؤل حول طبيعة الإطار النظري الذي يعتمد عليه التلاميذ لبناء تمثلاتهم ولكن حول الأواليات الفينومينولوجية (p-rims) التي تكون في غالب الاحيان عفوية، والتي تساعد على تفسير معطيات التجربة الحسية وصياغة التمثلات.
إذن يمكن القول إجمالا حسب دي سيسا أن تمثلات التلاميذ تعتمد على التفسيرات العفوية أكثر من اعتمادها على نظريات مصاغة بشكل متماسك.
نسمي الوسائل التي يتم الاعتماد عليها لصياغة التفسيرات في سياق معين «الأوليات الفينومينولوجية» Primitives2 phénoménologique3 (p-prims). يتعلق الأمر ببنيات صغيرة للاستدلال تستمد من تجربتنا في الواقع وتساعدنا على تنظيم وتفسير ملاحظاتنا.
يتطرق فوسنيادو إلى بعض مبادئ الأوليات الفينومينولوجية التي تمكننا من تحديد هذه الأوليات. هذه المبادئ تساعدنا على تعريف الأوليات بشكل إجرائي. يتحدث فوسنيادو عن ما يناهز عشرين مبدئا. ومن ضمن المبادئ التي يتطرق اليها هناك مبدأ البداهة principe d?évidence ومبدأ التداخل principe d?interpénétrabilité. فبالنسبة للمبدأ الأول، يعتبر فوسنيادو أن الأوليات لها كفاية ذاتية أي أنها لا تحتاج لأي تفسير لأنها تعتبر بديهية. أما بالنسبة للمبدأ الثاني، فإن الأوالية هي أصغر وحدة للاستدلال، حيث لا يمكن تفسيرها، ومع ذلك يمكننا ربطها ببعض الأواليات الفينومينولوجية أثناء محاولات التفسير.
يتطرق فوسنيادو في بحوثه إلى مجموعة من الأوليات الفينومينولوجية. فمثلا هناك أوليات أوم p-prim d?Ohm التي تعتبر وحدة أساسية للاستدلال ولها نفس شكل قانون أوم وهذا ما يبرر التسمية. فحسب هذا القانون هناك فاعل (فرق التوتر، U) يحدث نتيجة (تيار كهربائي، I ). فكلما كبر الفاعل، كلما كانت النتيجة كبيرة. يتعلق الأمر بعلاقة التناسب المباشر (U ? I ). بالإضافة إلى الزوج فاعل نتيجة، تدمج الأوالية عنصرا ثالثا يتعلق الأمر بالمقاومة (R). بحيث كلما كانت المقاومة كبيرة، يقل تأثير الفاعل على النتيجة. نلاحظ أن القانون الثاني للنيوتن له نفس بنية الأوالية الفينومينوجية لأوم : تعطي القوة (الفاعل) نتيجة (التسارع) بتواجد مقاومة (كتلة) التي تدخل في العلاقة التناسبية.