خطوات حل المشكلة بالطريقة العلمية

خطوات حل المشكلة بالطريقة العلمية 

1- تحديد المشكلة

رغم كل ما درسناه في مادة العلوم في السنوات السابقة فإننا لا نزال في حاجة إلى دراسة المزيد لنتعرف العالم من حولنا.

لقد شاهد أحد الطلاب نباتا يذبل على شرفة غرفته، فسقاه بالماء، وفي نهاية اليوم لاحظ انتعاش أوراقه، فتوصل إلى أهمية الماء لنمو النبات، فأخذ يسقيه بالماء كل يوم. وبعد عدة أسابيع لاحظ اصفرار الأوراق وتحولها إلى اللون البني، فتساءل: لماذا يحدث ذلك للنبات مع أنه يوفر له الماء الذي يحتاج إليه؟ لقد حدد الطالب المشكلة، ولكي يحلها وضع خطة يرجع فيها إلى مصادر تزوده بالمعلومات، .

2- تكوين الفرضيات

بعد تحديد المشكلة، قد يكون العالِم  فرضية، وقد يطرح سؤالا ً محددا حول هذه المشكلة. والفرضية Hypothesis عبارة يمكن اختبارها. ويوضح الشكل  8 كيف تبنى الفرضية في ضوء الملاحظات والبحوث والمعرفة السابقة حول المشكلة.

ويمكن تكوين أكثر من فرضية للمشكلة الواحدة؛ فقد يضع الطالب  بعد ما لاحظه  الفرضية التالية: تنمو النبتة أفضل عند ريها بالماء مرة واحدة كل أسبوع.

لا بد من إجراء تجربة لكي تختبر الفرضية؛ ففي حالة ذبول النبات قد نجري التجربة الموضحة في الشكل  .7في مثل هذه التجربة، هناك عامل يتغير باستمرار، وهو عدد مرات ري النبات أسبوعيا. ويسمى هذا العامل المتغير  المستقل Independent•Variableأما نمو النبات فهو المتغير التابع Dependent  ،Variableوهو المتغير أو الناتج الذي نريد أن نقيسه في التجربة.

ما المتغير التابع في التجربة؟ 

3- اختبار الفرضياتُ

 عند اختبار الفرضيات يراعى ما يلي:

التخطيط للتجربة عند اختبار الفرضيات يتم اختبار متغير واحد وتثبيت العوامل الأخرى دون تغيير. وتسمى هذه العوامل الثوابت .Constants وفي تجربة النبات فإن: نوع النبات، وحجمه، ونوع التربة، وكميتها في الأوعية  المستخدمة، ومقدار الإضاءة المتوافرة تعد جميعها ثوابت. وفي بعض التجارب  قد يستعمل أحد العوامل معيارا للمقارنة ويسمى العامل الضابط .Controlً فإذا أراد الطالب مثلا أن يدرس مكونات التربة فسوف يحلل عينة منها، ثم يقارن البيانات التي يحصل عليها ببيانات تحليل تربة أخرى معروفة مسبقا.

لإجراء التجربة جمع الطالب المواد التي يحتاج إليها لاختبار فرضيته، ووضع خطة ليتتبعها، واستخدم ثلاثة أصص متماثلة مزروع فيها النوع نفسه من النبات.  النبات (أ) تم ريه مرة واحدة عند بدء التجربة. والنبات (ب) تم ريه بالماء يوميا، أما النبات (ج) فقد روي بالماء مرة واحدة أسبوعيا .

وصمم الطالب جدولا لتسجيل بياناته شمل: ّ رمز كل نبات، وعدد مرات ريه. ثم بدأ يسجل فيه: طول كل نبتة، ومدى تغير لونها، وعدد الأوراق الساقطة إن وجدت، وذلك طوال فترة التجربة التي استمرت شهرا كاملا .

4- تحليل البيانات

في أي تجربة علمية يتم جمع البيانات، ثم تحليلها. ويختلف نوع البيانات من تجربة إلى أخرى؛ فقد تكون بعض هذه البيانات مقادير كمية، ومنها طول جسم معين، ودرجة حرارة سائل. وبعضها يتم التعبير عنه بمصطلحات، منها: أسرع من، أصغر

من، أكثر بياضا، أشد قساوة.... وهكذا. وعلى من ينفذ التجربة أن يسجل هذه البيانات، ويدرسها بدقة قبل أن يستخلص النتائج. وقد لوحظ في التجربة السابقة أن النبات الذي روي مرة واحدة أصاب الذبول الشديدَ  جميع ُ أوراقه، والنبات الذي روي يوميا أصاب الذبول َ معظم أوراقه. أما النبات الذيُ  كان ي ً روى أسبوعيا فقد نما بصورة جيدة، وكانت أوراقه نضرة خضراء.

5- استخلاص النتائج ثم التواصل

يتم - بعد تنفيذ التجربة وجمع البيانات وتحليلها - استخلاص النتائج. ففي التجربة السابقة كان ذبول النبات عائد ّ ا إلى عدم ري ّ ه أو إلى المبالغة في ريه. وهكذا فقد استخلص الطالب من هذه التجربة أن المناسب لنمو هذا النبات بشكل جيد - في ظل هذه الظروف والمعطيات- هو أن يروى مرة واحدة كل أسبوع. 

وعندما عرض الطالب نتائج تجربته طلب إليه المعلم أن يعيدها مرة أخرى للتأكد من صحة استنتاجاته. وقد أعاد الطالب التجربة بكل خطواتها، وخرج بالنتائج نفسها، ما عزز ثقته فيها وفي صحتها، وأتاح له أن يقدمها بثقة إلى زملائه في اليوم العلمي؛

لكي يطلعوا عليها، ويعيدوا إجراءها للتأكد من مدى صحتها ودقة نتائجها. وهذه هي مهارة التواصل مع الآخرين التي يمارسها العلماء أيضا عندما ينشرون نتائج أبحاثهم وتجاربهم على الآخرين في المجلات العلمية المتخصصة؛ للاستفادة منها والبناء عليها .