خوش آموز درخت تو گر بار دانش بگیرد، به زیر آوری چرخ نیلوفری را


1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله

1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله
نویسنده : امیر انصاری
انتظار می رود بعد از مطالعۀ این بخش بتوانید:

سیستم یکپارچۀ سازمانی راهکار
  • روش های مناسب عددی، نمادین، گرافیکی، و زبانی را برای ترویج علم انتخاب کنید و مورد استفاده قرار دهید.


  • در فرآیند توسعۀ مهارت های حل مسئله، اطلاعات را تجزیه و تحلیل و ترکیب کنید.

مهارت های حل مسئله در زندگی روز مره، در مدرسه و در محل کار مهم هستند. حل برخی مسائل، مانند تصمیم گیری در مورد اینکه آیا مسیری را پیاده طی کنیم یا با دوچرخه، ساده تر از سایر مسائل می باشند. با این حال، در هر مورد فرآیندی را ایجاد می کنید که در تصمیم گیری به شما کمک کند. در فیزیک، درک یک مفهوم مهم تر از انجام عملیات ریاضی آن است؛ از این رو نیاز به خلاقیت و تطبیق پذیری دارید. همان طور که راهبردهای حل مسئلۀ ارائه شده در این کتاب را به کار می گیرید به یاد داشته باشید که پاسخ شما به هر سؤالی نسبت به استدلالی که استفاده می کنید دارای درجۀ اهمیت کمتری می باشد.

1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله
شکل \(\text{1.7}\): شطرنج بازی استراتژی های پیچیده است. پیروزی از آن کسی است که بتواند نحوۀ پیشرفت بازی در چندین حرکت پیش رو را تجسم کند.

چارچوب بندی مسئله


چارچوب بندی مسئله، روشی است برای تنظیم پارامترها (مرزهای مهم) و سازماندهی آن ها به نحوی که برای یک مسئلۀ خاص مناسب ترین حالت باشد. به ندرت پیش می آید که فقط یک چارچوب برای حل یک مسئله وجود داشته باشد، و نحوۀ انجام این کار به موقعیت مربوطه بستگی دارد؛ شما باید تعیین کنید که کدام روش در هر مسئله برای شما بهتر کار می کند. غالب اوقات، همینکه به سادگی یک چارچوب برای مسئله ایجاد کنید، منجر می شود که راه حل برای شما آشکار گردد.

چارچوب بندی مسئله، خواه آن مسئله یک سؤال فیزیک باشد و خواه یک مشکل معمولی خانگی، یک فرآیند خلاقانه و سیستماتیک است که برای شفاف سازی چیزهای معلوم، محدودیت های موجود، و هدف نهایی طراحی شده است. بیشتر مردم یک روش ترجیحی برای سازماندهی اطلاعات دارند. معمولاً روش مورد استفاده برای سازماندهی اطلاعات بیشتر از اینکه بسته به ترجیح شخصی افراد باشد، به موضوع مربوطه بستگی دارد.

1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله
شکل \(\text{1.8}\): شناسایی شیوه های سازماندهی مورد ترجیح شما، به شما کمک می کند تا راهبردهای حل مسئلۀ تان را توسعه دهید.
ترجمۀ شکل
به طور طبیعی ترجیح می دهید اطلاعات را چگونه سازماندهی کنید؟
  • متن نوشتاری
  • لیست های گلوله ای
  • سازمان دهنده های گرافیکی
  • نمایش های عددی
  • کارتون ها یا طرح ها

1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله
شکل \(\text{1.9}\): چارچوب بندی یک مسئله و توسعۀ راهبردهای حل مسئله برای تمامی انواع مسئله ها قابل استفاده می باشد.

مثال 1: سازماندهی داده ها با متن


شما می توانید فرآیند تفکر خود را در قالب سؤالات نشان دهید. به این ترتیب، شما مسئله زیر را با طرح سؤالات کلیدی دربارۀ زمان موجودتان چارچوب بندی کرده اید. راه حل شما باید با این پارامترها مطابقت داشته باشد.

یک مسئلۀ معمولی


یکی از دوستان شما در عصر روز سه شنبه رأس ساعت \(\text{6:00}\) بعدازظهر با شما تماس می گیرد و از شما می پرسد که آیا می خواهید در ساعات فراغتتان برای مدت دو ساعت و نیم جهت انجام یک بازی ادامه دار به دو دوست دیگر بپیوندید تا همگی از آن لذت ببرید. دوستان شما قصد دارند تا در ساعت \(\text{7:30}\) عصر بازی را آغاز کنند. شما می دانید که دو تکلیف منزل دارید که باید قبل از فردا تکمیل شوند. قبل از این که بتوانید پاسخ دهید، شما نیاز به تصمیم گیری در این مورد دارید که آیا زمان کافی برای کامل کردن تکالیفتان و وقت گذاشتن برای آن بازی را دارید یا خیر. همچنین باید احساسات خود در مورد مزایای وقت گذاشتن برای بازی را در اولویت قرار دهید.

این سناریو با استفاده از راهبردهای مختلف به صورت گرافیکی چارچوب بندی شده است. همانطور که آن ها را بررسی می کنید، اثربخشی آن ها را در نظر بگیرید. راهبردهای خودتان را برای چارچوب بندی مسائل و تنظیم پارامترهایی که بهترین کارآیی را برای شما دارند، ایجاد کرده و توسعه دهید.

  1. متن نوشتاری
    من مایلم بازی را انجام دهم. برای من یک استراحت لذت بخش خواهد بود، اما همچنین دو تکلیف درسی دارم که باید تا فردا صبح انجام شده باشند. دوستان من چه مدتی قصد دارند که بازی کنند؟ دو ساعت و نیم. انجام تکالیفم چقدر زمان می برد؟ فیزیک: سی دقیقه. ریاضی: امشب تکلیفی ندارم. انگلیسی: سی دقیقه. من باید تا ساعت \(\text{11:00}\) خانه باشم.
  2. لیست های گلوله ای
    • بازی ادامه دار
    • سرگرم کننده و فراهم کنندۀ یک استراحت
    • تکالیفی که باید انجام شوند
    • سی دقیقه تکلیف فیزیک
    • سی دقیقه تکلیف انگلیسی
    • دو ساعت و نیم
    • در خانه بودن تا ساعت \(\text{11:00}\)

مثال 2: سازماندهی داده ها با استفاده از نمودارها


شما با ایجاد نمودارهای a و b این مسئله را چارچوب بندی کرده اید، این طرح ها رئوس کلی پارامترها را به صورت خلاصه مطرح کرده اند. پاسخ شما باید با این پارامترها مطابقت داشته باشد.

  1. نمودار درختی
    برای بزرگنمایی تصویر روی آن کلیک کنید
    1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله
    ترجمۀ شکل
    Game: بازی
    Relaxing break: استراحت آرامش بخش
    Call at: تماس در ساعت ...
    Homework: تکلیف
    Physics: فیزیک
    Math: ریاضی
    English: انگلیسی
    Home by: در خانه بودن در ...

  2. نمودار زمانی
    برای بزرگنمایی تصویر روی آن کلیک کنید
    1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله
    ترجمۀ شکل
    Total time you have before being home: کل زمانی که قبل از حضور در خانه دارید
    Must be home by this time : تا این ساعت باید در خانه باشید
    Game ends: پایان بازی
    Game starts: آغاز بازی
    Physics homework completed تکالیف فیزیک کامل شد
    English homework completed: تکلیف انگلیسی کامل شد
    Current time: زمان فعلی (جاری)

مسئله های مدل


در سراسر این منبع آموزشی، یک ویژگی با نام مسئلۀ مدل (Model Problem) را خواهید دید. در هر کدام از این مسائل مدل، یک مسئلۀ خاص فیزیک و راه حل آن مطرح خواهد شد. مسائل مدل از یک رویکرد گام به گام تبعیت می کنند که مشابه مورد زیر می باشد. با این مراحل آشنا شوید و آن ها را به بانک راهبردهای حل مسئلۀ تان بیفزایید. در سراسر این کتاب، مسائل مدل با تمرین هایی دنبال می شوند تا به شما در توسعۀ مهارت هایتان کمک کنند. پاسخ این تمرین ها در پایان مرور فصل قرار داده شده اند.

مسئلۀ مدل


مسئله ای مطرح شده است.

مسئله را چارچوب بندی کنید


این بخش مسئله را توضیح می دهد و پارامترهای راه حل را تعریف می کند. عبارات بیان شده در این بخش را با دقت ملاحظه بفرمایید.

نکات مسئله


غالباً نکات مسئله در مسئلۀ مدل جایگذاری شده اند. نکات مسئله طراحی شده اند تا با هایلایت کردن راهبردهایی به شما در پیمایش موفقیت آمیز نوع خاصی از مسائل کمک کنند.

هدف را شناسایی کنید


تمرکز خود را روی مورد خاصی محدود کنید و هدف دقیق را تعیین کنید.

متغیرها


  • متغیرهایی که در مسئله گنجانده شده اند
    متغیرهای اشاره شده در چارچوب مسئله را فهرست می کند.
  • معلوم
    متغیرهایی را که اطلاعات آنها معلوم یا به طور ضمنی معلوم است را فهرست می کند.
  • مجهول
    متغیرهای مجهول که باید در راه حل تعیین شوند را فهرست می کند.

راهبرد


شرح گام به گام عملیات ریاضی درگیر با مسئله.

محاسبات


از داده های جمع آوری شده برای تکمیل راه حل استفاده کنید. در پاسخ نهایی تان واحدهای اندازه گیری مورد نیاز را ساده کنید.

بیانیۀ پایانی تأیید می کند که هدف محقق شده است. تعداد ارقام اعشاری پاسخ باید با تعداد ارقام معنادار (significant digits) موجود در عبارت سؤال مطابقت داشته باشد.

درست آزمایی


درست آزمایی فرصتی برای شفاف سازی گام های مورد استفاده در محاسبات راه حل را فراهم می کند. درست آزمایی راه حل به کشف خطاهای عددی و خطاهای مفهومی کمک می کند.

مسئلۀ مدل


میانگین سرعت


دانش آموزی مسافت \(15\) کیلومتر را در مدت زمان \(1.5\) ساعت می دود. میانگین سرعت این دانش آموز چقدر بوده است؟

چارچوب بندی مسئله


1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله

ترجمۀ شکل
start: آغاز
finish: پایان
Average Speed: میانگین سرعت
Total Distance: مجموع مسافت
Total Time: مجموع زمان

  • این دانش آموز ممکن است در بین راه استراحتی کرده باشد و یا اینکه هیچ استراحتی نداشته باشد، اما واژۀ میانگین بر این دلالت دارد که فقط باید مجموع مسافت و مجموع زمان در نظر گرفته شوند.
  • سرعت دارای واحدهای \(\frac{\text{مسافت}}{\text{زمان}}\) می باشد.
  • از اطلاعات \(\frac{\text{مسافت}}{\text{زمان}}\) برای ایجاد فرمولی برای سرعت استفاده کنید (یا بررسی کنید فرمولی را که قبلاً به خاطر سپرده اید صحیح باشد).
  • میانگین سرعت برابر با مجموع مسافت تقسیم بر مجموع زمان می باشد.

شناسایی هدف


میانگین سرعت (average speed): \(V_\text{ave}\)

متغیرها و ثابت ها


  • متغیرهایی که در مسئله گنجانده شده اند $$
    \Delta d\\
    V_\text{ave}\\
    \Delta t
    $$
  • معلوم $$
    \Delta d = 15 \text{ km}\\
    \Delta t = 1.5 \text{ h}
    $$
  • مجهول $$
    V_\text{ave}
    $$

نکات مسئله


مطمئن گردید که تعداد ارقام با ارزش (significant figures) ارائه شده در سؤال را شناسایی کرده باشید، چرا که از مسئله ای به مسئلۀ دیگر متفاوت می باشند. ارقام با ارزش اضافی را در طول محاسبات منتقل کنید، و سپس پاسخ نهایی تان را به تعداد صحیح ارقام با ارزش گرد کنید. برای ارقام با ارزش و اطلاعات مربوط به گرد کردن، به مجموعه مهارت 2 که در انتهای این کتاب درسی می باشد، مراجعه کنید.

راهبرد


از فرمول میانگین سرعت استفاده کنید.
$$
V_\text{ave} = \frac{\Delta d_\text{Total}}{\Delta t_\text{Total}}
$$
مقادیر معلوم را در فرمول جایگذاری کرده و آن را حل کنید.
$$
V_\text{ave} = \frac{(15 \text{ km})}{(1.5 \text{ h})} = \frac{10 \text{ km}}{\text{h}}
$$
مشخص می شود این دانش آموز با سرعت میانگین \(10\) کیلومتر بر ساعت می دویده است.

درست آزمایی


مقدار سرعت بر حسب مسافت \((\text{km})\) در زمان \((\text{h})\) داده می شود، که صحیح است.

دستاوردها در فیزیک


جدول دستاورد زیر، چهار دسته بندی دانش و مهارت در علم که در تمامی دوره های علمی برای ارزیابی دستاوردهای شما مورد استفاده قرار می گیرند، را مشخص می سازد. این جدول به منظور کمک به شما در ارزیابی یادگیری هایتان و برنامه ریزی راهبردهایتان برای بهبود، به کمک معلمتان، ارائه شده است.

در ادامه متوجه خواهید شد که تمامی متن های نوشته شده، مسئله ها، تحقیقات، فعالیت ها، و سوالات در سراسر این کتاب درسی، به گونه ای طراحی شده اند که انتظارات این دورۀ آموزشی را در بر بگیرند. این انتظارات شامل چهار دسته بندی کلی زیر می شوند:

  • K/U دانش/درک مطلب \(\text{Knowledge/Understanding}\)
  • I تحقیق \(\text{Inquiry}\)
  • C ارتباطات \(\text{Communication}\)
  • MC ایجاد ارتباطات \(\text{Making Connections}\)

به عنوان مثال، متوجه خواهید شد که سؤالات این کتاب درسی هر کدام با یکی از این برچسب ها دسته بندی شده اند تا شما را قادر سازند تعیین کنید که آیا می توانید در هر دسته بندی به خوبی به موفقیت برسید (البته توجه داشته باشید که برخی از سؤالات می توانستند در دسته بندی متفاوتی نیز قرار بگیرند، ما برای هر سؤال یک دسته بندی که به بهترین نحو با آن مطابقت داشته باشد را برگزیده ایم). یک کپی از این جدول را به عنوان یادآور در دفترچۀ یادداشت تان نگه دارید تا همین طور که در این دورۀ آموزشی پیش می روید انتظاراتی که از شما می رود را مد نظر داشته باشید. (علاوه بر این موارد، مسئله هایی که شامل محاسبات می باشند با عنوان مسائل تمرینی یا در بخش مرور فصل و مرور بخش با عنوان مسائلی برای درک مطلب، متمایز شده اند.)

1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله

جدول \(\text{1.1}\) جدول دستاورد
  • دانش و درک مطلب
    • درک مفاهیم، اصول، قوانین، و نظریه ها
    • شناخت حقایق و اصطلاحات
    • انتقال مفاهیم به زمینه های جدید
    • درک روابط بین مفاهیم
  • تحقیق
    • به کار گیری مهارت ها و راهبردهای تحقیق علمی
    • به کار گیری مهارت های و روش های فنی
    • استفاده از ابزار، تجهیزات، و مواد
  • ارتباطات
    • ارتباط اطلاعات و ایده ها
    • استفاده از اصطلاحات، نمادها، قراردادها، و واحدهای استاندارد اندازه گیری \(\text{(SI)}\)
    • ارتباط برای مخاطبان و اهداف مختلف
    • استفاده از اشکال مختلف ارتباط
    • استفاده از فناوری اطلاعات برای اهداف علمی
  • ایجاد ارتباطات
    • درک ارتباط بین علم، فناوری، جامعه، و محیط زیست
    • تجزیه و تحلیل مسائل اجتماعی و اقتصادی مربوط به علم و فناوری
    • ارزیابی اثرات علم و فناوری بر محیط زیست
    • طراحی دوره های اقدامات کاربردی در رابطه با مشکلات مبتنی بر علم و فناوری

در پایان هر بخش، شما این فرصت را خواهید داشت که مفاهیم و مهارت هایی را که از طریق تکمیل یک تحقیق، یا تکمیل یک مسئله، یا تکمیل یک پروژه فرا گرفته اید، به یکدیگر پیوند بزنید. در طول هر بخش، یکی از لوگوهای زیر، وظایف اجرایی مربوط به پایان آن بخش را به شما یادآوری می کند. در زیر هر لوگو، ایده هایی به شما ارائه شده اند که در آماده سازی و برنامه ریزی برای آن وظیفه شما را یاری می رسانند. ارزیابی کارتان در هر کدام از وظایف پایانی بخش ها، مانند تمامی ارزیابی های این دوره، مبتنی بر جدول دستاورد (جدول \(\text{1.1}\)) خواهند بود.

1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله

ترجمۀ شکل
UNIT ISSUE PREP: آماده سازی برای مسائل بخش
UNIT PROJECT PREP: آماده سازی برای پروژۀ بخش
UNIT INVESTIGATION PREP: آماده سازی برای تحقیق بخش

"چالش دورۀ فیزیک" (The Physics Course Challenge) به شما این امکان را می دهد که مفاهیم و مهارت های آموخته شده در هر بخش از این دوره را با یکدیگر ترکیب کنید. وظایف مربوط به ارزیابی نهایی در طول سال ایجاد می شوند، اما در پایان دوره و یا نزدیک به پایان دوره تکمیل می گردند. لوگوهای چالش دوره در سراسر این متن موجودند و به شما کمک می کنند تا مفاهیم و و مهارت های خاصی را به کار پایان دورۀ تان مرتبط سازید. در ظاهر امر بخش های موجود در این دوره ممکن است تا حد زیادی نامرتبط به نظر آیند. با این حال، با بررسی برق مبتنی بر فضا در چالش دوره، برخی تعاملات جذاب را در بین بسیاری از مفاهیم خواهید یافت. دوباره تأکید می کنیم، از جدول دستاورد (جدول \(\text{1.1}\)) به عنوان یک راهنما، برای ارزیابی کارتان استفاده کنید.
1.2 راهبردهای موفقیت در حل مسئله

مرور بخش \(\text{1.2}\)


  1. C توضیح دهید که چرا حل مسئله یک فرآیند خلاقانه است. اهمیت چارچوب بندی یک مسئله را بیان کنید.
  2. K/U به سناریوی بازی فکر کنید. کدام روش چارچوب بندی بیشتر با فرآیند فکری که برای حل همان مشکل استفاده می‌کنید مطابقت دارد؟
  3. I یک تکنیک چارچوب بندی متفاوت برای مسئلۀ بازی ایجاد کنید. مدل خود را با کلاس به اشتراک بگذارید.
  4. I به شما یک کار پاره وقت در یک مرکز خرید در تعطیلات آخر هفته پیشنهاد شده است. با این حال، شما مصمم هستید که تحصیلات پس از متوسطه را دنبال کنید و زمان بیشتری را به تحصیل خود اختصاص دهید. آیا باید این کار را بپذیرید؟ این مسئله را چارچوب بندی کنید تا به شما در تصمیم گیری کمک کند.
  5. I دوستی از شما می پرسد که آیا آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند؟ این مسئله را چارچوب بندی کنید.
  6. I یکی دیگر از دوستان به شما می گوید که فضانوردان هنگام چرخش به دور زمین بی وزن هستند. شما می دانید که این نادرست است. برای کمک به رفع این تصور غلط، این مسئله را چارچوب بندی کنید.

نمایش دیدگاه ها (0 دیدگاه)

دیدگاه خود را ثبت کنید:

انتخاب تصویر ویرایش حذف
توجه! حداکثر حجم مجاز برای تصویر 500 کیلوبایت می باشد.