فیزیک و کاربردهای آن در آموزش

فیزیک،‌ علم شناختن قانون‌های عمومی و کلی حاکم بر رفتار ماده و انرژی است. کوشش‌های پیگیر فیزیکدانان در این راه سبب کشف بسیاری از قانون‌های اساسی، بیان نظریه‌ها و آشنایی با بعضی پدیده‌های طبیعی شده است. هر چند این موفقیت‌ها در برابر حجم ناشناخته‌ها،‌ اندک است، ولی تلاش همه جانبه و پرشتاب دانشمندان، امید بسیار آفریده که انسان می‌تواند رازهای هستی را در‌یابد.
انسان در یکی دوقرن اخیر، با بهره‌گیری از روش‌ علمی و ابزارهای دقیق توانسته است در هر یک از شاخه‌های علم، به ویژه فیزیک دنیای روشن و ‌شناخته شده خود را وسعت بخشد. در این مدت با دنیای بی‌نهایت کوچک آشنا شده، به درون اتم راه یافته‌، انواع نیروهای بنیادی طبیعت را شناخته،‌ الکترون و ویژگی‌های آن را دریافته و طیف گسترده امواج الکترومغناطیسی را کشف کرده است.
فیزیک که تا اواخر قرن نوزدهم مباحث مکانیک، گرما، نور، صوت، الکتریسیته را شامل می‌شد، اکنون در اوایل قرن بیست‌و یکم در اشتراک با سایر علوم( مانند شیمی، زیست‌شناسی و …) روز‌به‌روز گسترده‌تر و عمیق‌تر شده و بیش از ۳۰ موضوع و مبحث مهم را دربرگرفته است (در دانشنامه فیزیک تعداد شاخه‌های فیزیک را ۳۳ شاخه معرفی کرده است).
● فناوری
فناوری، چگونگی استفاده از علم، ‌ابزار، راه و روش برای انجام دادن کارها و برآوردن نیازهاست. به عبارت دیگر فناوری، به کارگیری آگاهی‌های انسان برای تغییر در محیط به منظور رفع نیازهاست. بنابراین،
اگر علم را فرایند شناخت طبیعت تعریف کنیم، ‌فناوری، ‌فرایند انجام دادن کارها خواهد بود.
در گذشته گرچه انسان به برخی از قانون‌های طبیعی دست یافته بود، ولی علم و عمل کمتر اثر متقابل در یکدیگر داشتند. دانشمندان راه خود را می‌پیمودند و صنعت‌گران و ابزارکاران به راه خود می‌رفتند تا آن که عصر جدید آغاز شد و تمدنی به وجود آمد که همه چیز را در راه مصالح زندگی انسان و توانایی او به کار گرفت.
در سال ۱۶۶۲ میلادی " جامعه سلطنتی لندن " تاسیس شد و هدف خود را ارتقای علوم مربوط به امور و پدیده‌های طبیعی و هنرهای مفید از طریق آزمایش و تجربه به نفع "ابنای بشر" انتخاب کرد، چهار سال بعد فرهنگستان برای هر چه بیشتر به ثمر رساندن تحقیقات علمی در زندگی انسان، کوشیدند و از این بابت حقوق دولتی دریافت می‌کردند.۱
در سال ۱۸۵۳ موزه علوم لندن با نام " هیئت معتمدین دایره علم وهنر و موزه ملی علم و صنعت " گشایش یافت. اما نزدیک‌تر شدن علم و صنعت سبب شد که در سال ۱۸۸۲ بخش‌های گوناگون این مؤسسه درهم ادغام شود و سازمان جدیدی با نام "دایره علوم کاربردی وفناوری" تأسیس شود.
● نقش فیزیک در فناوری
علم، کوششی در جهت دانایی و فناوری تلاشی در جهت توانایی است. این هر دو اثر متقابل درهم داشته‌اند. دانش سبب شده که ابزارها و روش‌ها کامل شوند و ابزارها نیز دقت انسان را در اندازه‌گیری‌ها و رسیدن به نتایج علمی بیشتر کرده است.
اکنون بسیاری از موضوع‌ها ومباحث فیزیک پیامدهای کاربردی داشته و در عمل در فناوری‌ها مؤثر بوده است. فناوری‌های ارتباطات، فناوری‌های حمل و نقل( خشکی، دریایی، هوایی و فضایی)، فناوری‌های تولید( کشاورزی- صنعتی)، فناوری‌های استخراج انواع معادن و فناوری‌های ساختمان و انواع ماشین‌ها و فناوری‌های آموزشی به دانش مکانیک،‌ الکتریسیته، الکترومغناطیسی، ترمودینامیک و فیزیک هسته‌ای، نورشناسی، فیزیک بهداشت و فیزیک پزشکی و … وابسته است.
● نقش فیزیک در فناوری‌های آموزشی
بسیاری از شاخه‌های فیزیک به طور مستقیم و غیرمستقیم در تولید تجهیزات ورسانه‌های آموزشی و روش‌های آن مؤثر است. به طور اصولی هرگونه یادگیری از طریق حواس و در ارتباط با محیط صورت می‌گیرد و علم فیزیک توانسته است توانایی حواس مارا بسیار افزایش دهد و ما رانه تنها به اطراف خود بلکه به زمان‌ها و مکان‌های ناپیدا و دور نیز پیوند دهد. در این نوشته به بخشی از اثرهای فیزیک در آموزش و پرورش اشاره می‌کنیم.
۱. نور و وسایل نوری: مبحث نور یکی از شاخه‌های فیزیک است که در آن از ماهیت و رنگ نور، رفتارهای نور و نیز چشم و دستگاه‌های نوری بحث می‌شود. بعضی از دستگاه‌های نوری که به منزله تجهیزات آموزشی به کار می‌روند، عبارت‌اند از: عدسی‌ها و میکروسکپ برای دیدن اشیای ریز،‌دوربین و تلسکوپ برای دیدن چیزهای دور، دوربین‌های عکاسی و فیلمبرداری برای تهیه و مشاهده تصاویر، طیف‌نما برای تجزیه رنگ‌های نور و بررسی اجسام نور‌دهنده. دستگاه‌های نور از وسایلی هستند که در آموزش کاربرد فراوان دارند. با این وسایل می‌توان دانش‌آموزان را با دنیای بی‌نهایت کوچک‌ها، دنیای بی‌نهایت بزرگ‌ها و دورها آشنا کرد و بسیاری از چیزها یا پدیده‌هایی را که به طور مستقیم دسترسی به آن‌ها مشکل است با عکس و فیلم و اسلاید نشان داد. دیگر در کلاس‌های تاریخ و جغرافیا معلم سخنگو آموزش نمی‌دهد، بلکه برای بررسی هر فصل از تاریخ و یا هر ناحیه‌ای از زمین فیلم‌هایی تهیه شده که دانش‌آموز به طور مستقیم خود را در جریان تاریخ و یا در محل جغرافیایی احساس می‌کند.
کشف پرتوهای فرابنفش، ایکس و گاما از یک طرف و از طرف دیگر کشف پرتوهای فروسرخ و مایکرویو امواج رادیویی و اختراع انواع دستگاه‌هایی که با این امواج کار می‌کنند سبب شده که بتوانیم به بررسی چیزهایی بپردازیم که در فاصله بسیار دور قرار دارند و یا آن که چشم ما به طور مستقیم قادر نیست که آن‌ها را از پس مواد کدر ببیند. به کمک اشعه ایکس می‌توانیم ساختمان درون بدن را مطالعه کنیم و با دوربین‌های فرابنفش و فرسرخ از منظره‌هایی عکس بگیریم که مشاهده آن‌ها ممکن نیست.
۲ . صوت و وسایل صوتی : در مبحث صوت(آکوستیک) از ماهیت صوت و رفتارهای آن و نیز گوشی و وسایل صوتی بحث می‌شود. در گذشته اگر تجهیزات صوتی مدارس فقط زنگ مدرسه بود که با صدای رسای ناظم، دانش‌آموزان را به کلاس درس هدایت می‌کرد تا سخنان معلم را بشنوند و به خاطر بسپارند و بعد فراموش کنند، اکنون به جای آن" وسایل سمعی_ بصری" به کار گرفته می‌شود. دیگر معلم، سخنگو نیست بلکه راهنمایی است که به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا وسایل را خود به کار اندازند و از ضبط صوت، رادیو، تلویزیون و ... برای آموختن استفاده کنند.
۳. الکتریسیته و الکترونیک: روزی که گالوانی، پزشک ایتالیایی، متوجه جریان الکتریسیته شد یا زمانی که ولتا، اهم و فارادی، ماکسول و هرتز و ملیکان بر روی الکتریسیته و موج و الکترون کار می‌کردند نمی‌دانستند جریانی از علم و صنعت را به وجود می‌آورند که بر همه ابعاد زندگی انسان اثر می‌گذارد و به طور مثال " شبکه‌های اطلاعاتی(اینترنت)‌به وجود می‌آورد که بزرگ‌ترین تحول را در آموزش و پرورش ایجاد می‌کند. کافی است که بگوییم مطالعات فیزیک در شاخه‌های نور، الکتریسیته، صوت، مکانیک، امواج، الکترونیک و ... سبب اختراعاتی چون ماهواره ، مخابرات دوربرد و اینترنت شده و جهان را به صورت یک دهکده(دهکده جهانی)‌ درآورده و جهانی شدن آموزش و پرورش و اقتصاد و فرهنگ را شکل داده است.
اکنون شبکه‌های عمومی اطلاع‌رسانی با استفاده از فرستنده‌ها و گیرنده‌های مایکروویو، ماهواره و رایانه انواع اطلاعات را از بانک‌های اطلاعاتی به سراسر جهان می‌رساند. دیگر دانش‌آموز برای یادگیری مقید به زمان و مکان و ابزارهای آموزشی محدود و معلم مشخص نیست، بلکه می‌تواند به طور انفرادی، در هر کجا هست رایانه خود را به کار اندازد و با جستجو در کتاب‌ها و کتابخانه‌های جهان و پرسش از انواع سایت‌ها اطلاعات لازم را کسب کند و آن‌ها را در دستگاه خود ذخیره کند.
اثر رایانه و اینترنت در آموزش و پرورش آن اندازه قوی است که تقریبأ‌ در تمام کشورهای جهان آن را به منزله یک ابزار تدریس پیشرفته پذیرفته‌اند و آموزش مبتنی بر اینترنت را به جای روش‌های سنتی برگزیده‌اند و استفاده از اینترنت را به منزله یک منبع اطلاعات و یک رسانه ارتباطی به کار می‌برند. یکی از پیامدهای مهم آموزش از راه رایانه و اینترنت استقلال بیش‌تر فراگیرندگان، یعنی انتخاب مکان و زمان و روش یادگیری است. در ضمن معلم‌ها کمتر به انتقال مطالب می‌پردازند و بیش‌تر تلاش آن‌ها آن است که دانش‌آموز را به کاوشگری (جمع‌آوری اطلاعات، تجزیه و تحلیل، کشف ارتباطات موجود و تولید دانش) و تفکر انتقادی( از کتاب‌ها، برنامه‌های تلویزیونی و برنامه‌های رایانه‌ای)‌و مهارت‌های زندگی برانگیزانند.
نگاهی به بهره‌گیری از انواع فناوری‌ها در آموزش در کشورمان نشان می‌دهد که ما با اندکی تأخیر نسبت به بعضی از کشورهای پیشرفته جهان از دستاوردهای علمی و اختراعات صنعتی در آموزش و پرورش استفاده کرده‌ایم و با تشکیل ادارات سمعی و بصری وبعدها دفتر تکنولوژی آموزشی کوشش‌هایی در این زمینه کرده‌ایم ولی یکی از مشکلات آموزش ما آن است که فقط به سوی آموزش‌ فرآورده‌هایی که دیگران به دست آورده‌اند حرکت کرده‌ایم و به جمع‌آوری اطلاعات پرداخته‌ایم. رایانه و اینترنت نیز به انتقال سریع اطلاعات بسیار کمک کرده است، در صورتی که ما نیاز داریم این اطلاعات را پردازش کنیم و به کمک آن‌ها مسائل فردی و اجتماعی خود را حل و فصل کنیم. آموزش معلم‌هایی که بتوانند دانش‌آموزان را به طرف تولید دانش حرکت‌ دهند نیاز اصلی ما است. جامعه جدیدی در حال تکوین است که با جامعه قبلی ما متفاوت است. در جامعه جدید لازم است افراد با فناوری‌های جدید آشنا باشند.
این آشنایی را در مدرسه باید به دست آورند. اما مسئله آن است که معلم‌های ما کمتر با اینترنت و فناوری‌های اطلاعات آشنا هستند. بسیاری از دانش‌آموزان و دانشجویاناز معلم‌های خود جلوتر هستند. ما به جای معلم‌هایی که از پرسش‌های دانش‌آموزان خود را دور می‌کنند و یا جواب‌های نادرست می‌دهند، معلم‌هایی می‌خواهیم که برانگیزاننده باشند، پرسش به وجود آورند، خلاقیت ایجاد کنند و تفکر انتقادی را باعث شوند. بنابراین، پیش از آن که مدرسه‌ها را انبار انواع تجهیزات آموزشی کنیم لازماست مهارت‌های معمی را به آموزگاران آموزش دهیم.

پانوشت:
۱. هنرهای مفید- با گذشت پیش از سه قرن، بعید به نظر می‌رسد که دریابیم آن چهل تن عضو جامعه سلطنتی از کلمه " هنرهای مفید" چه منظوری داشتند که به تعبیر خود آنان می‌بایست از کاربرد معلومات علمی الهام می‌گرفت. البته با رجوع به مباحث اولیه آنان روشن می‌شود که آن‌ها مکانیزکردن روند صنایع را به طور اخص در سر داشتند که از قبل شروع شده بود و پیش‌بینی می‌شد تا آغاز انقلاب صنعتی در یک قرن بعد به طور کامل شکوفا شود. در نیتجه "هنرهای مفید" را می‌توان با فناوری آن وز معادل دانست .( ویلیامز، اختراعات و اکتشافات قرن بیستم، ترجمه لاله صاحبی، انتشارات یگانه صفحه ۱۴، ۱۳۷۵).
نویسنده: اسفندیار معتمدی

منبع : جزیره دانش