فاعلية وحدة معدلة وفق النمذجة المفاهيمية في تنمية مهارات الجدال العلمي في تعلم البيولوجي و التفکير التنسيقي لدى طلاب المرحلة الثانوية

فاعلیة وحدة معدلة وفق النمذجة المفاهیمیة فی تنمیة مهارات الجدال العلمی فی تعلم البیولوجی و التفکیر التنسیقی لدى طلاب المرحلة الثانویة

إعداد: د/ أمانی محمد عبد الحمید أبوزید

مدرس مناهج وطرق تدریس العلوم- کلیة التربیة- جامعة عین شمس

ملخص البحث:

          یهدف البحث الحالی إلى تعرف فعالیة وحدة معاد صیاغتها وفق نموذج "النمذجة المفاهیمیة" فی تنمیة مهارات الجدال العلمی فی البیولوجی و التفکیر التنسیقی لدى طلاب الصف الأول الثانوی بالمرحلة الثانویة. و تمثلت مشکلة البحث فی "افتقار مناهج العلوم عامة و مناهج البیولوجی خاصة فی المرحلة الثانویة إلى المنهجیة العلمیة الداعمة للتفکیر التنسیقی و الجدال العلمی"، مما یضعف تنمیة هذه المهارات باعتبارها أحد مسالک العلماء و أهداف تدریس العلوم عامة و البیولوجی خاصة". وللتغلب على هذه المشکلة تم إعادة صیاغة وحدة فی منهج البیولوجی بالصف الأول الثانوی وفق نموذج "التعلم بالنمذجة المفاهیمیة". کما تم إعداد أدوات البحث والمتمثلة فی "کتاب الطالب و أوراق العمل، ودلیل المعلم"، وأداتی التقییم المتمثلة  فى اختبار "الجدال العلمی" و اختبار "التفکیر التنسیقی"، وتم اختیار مجموعتی البحث والتى تکونت من (35) طالب فی کل من المجموعتین الضابطة و التجریبیة بمدرسة الطبری بإدارة مصر الجدیدة، وطبقت أدوات البحث على المجموعة التجریبیة، و طبقت أداتی التقییم القبلیة و البعدیة على المجموعة التجریبیة و بعدیًا على المجموعة الضابطة.  و قد توصل البحث إلى تفوق المجموعة التجریبیة على طلاب المجموعة الضابطة فی التطبیق البعدی لأداتی تقییم البحث عند مستوى (0.05) لصالح المجموعة التجریبیة.  هذا و یوجد فرق دال احصائیًا بین القیاس القبلى و البعدى للمجموعة التجریبیة فى متوسط أبعاد اختبار الجدال العلمی ککل عند مستوى دلالة (0.05).  کما یوجد فرق ذی دلالة احصائیة بین القیاس القبلى و البعدى للمجموعة التجریبیة فى متوسط  اختبار التفکیر التنسیقی و أبعاده عند مستوى دلالة (0.01). وأوصى البحث بتوجیه نظر القائمین على إعداد و تطویر مناهج العلوم و کذا برامج إعداد المعلم بأخذ أسالیب النمذجة المفاهیمیة و مهارات الجدال العلمی و التفکیر التنسیقی فی تصمیم و تدریس مناهج العلوم لما لها من دور فی التعلم ذی المعنی و تدریب الطلاب على سلک منهج العلماء فی تعلم العلوم، کذلک تدریب المعلمین على التدریس وفق هذه النماذج و الاتجاهات لمواکبة المعاییر العالمیة لتدریس العلوم وفق معاییر العلوم لإعداد الجیل القام NGSS و توصیاتها.

الکلمات المفتاحیة:

نموذج "النمذجة المفاهیمیة"، الجدال العلمی و السببیة، التفکیر التنسیقی     

The Efficacy of a unit prepared according to Conceptual Modeling in developing the Scientific Argumentation in Biology Learning and the Coordinated Thinking Skills for Secondary- Stage Students

Abstract

The current research aimed to recognize the efficacy of “The Conceptual Modeling” Model in the development of argumentation skills and some of coordinated thinking skills to the secondary stage students.The research problem can be stated as follows: “Reasoning, argumentation, and coordinated thinking skills were weak at the Egyptian biology Curricula in the secondary stage” as illustrated by some of researches and studies; and this reflected negatively upon the students’ high ordinary thinking skills as scientists’ pathway followers. To handle this problem, a unit from biology curriculum in the secondary stage was restated. The research tools were prepared; these research tools represented in the student handout and teacher guide, scientific argumentation test and the coordinated thinking test. The research groups were selected as a control and experimental group. Each of them consisted of (35) students, selected from one of the Egyptian schools. The research tools were administered upon the research experimental group, and the assessment tools were administrated upon the two groups. The results revealed that there is a statistically significant difference at the level of (0.05) between the mean scores of students in the pre- and post-test of scientific argumentation and coordinated test in fever to the experimental group, and a statistically significant difference at the level of (0.05) between the mean scores of the experimental students in the pre- and post-test of scientific argumentation, and a statistically significant difference at the level of (0.01) between the mean scores of the experimental students in the pre- and post-test of coordinated test in fever to the post tests. The research recommended: reconsidering the preparation of biology curricula according to scientific argumentation and coordinated thinking skills in order to monitor student learning toward the scientists’ thinking pathways, and providing teachers to improve their teaching considering those skills and to increase the student’s scientific progress as recommended by NGSS standards.

Key words:  

• The Conceptual Modeling
• Reasoning and Scientific Argumentation
• Coordinated Thinking

فاعلیة وحدة معدلة وفق النمذجة المفاهیمیة فی تنمیة مهارات الجدال العلمی فی تعلم البیولوجی و التفکیر التنسیقی لدى طلاب المرحلة الثانویة

إعداد: د/ أمانی محمد عبد الحمید أبوزید

مدرس مناهج وطرق تدریس العلوم- کلیة التربیة- جامعة عین شمس

مقدمة:

          تقود فکرة تراکمیة العلم إلى أنه لیس ثمة نظریة علمیة یمکن اسنادها کلیًا إلى عالم واحد أو مکتشف واحد، فالنظریات العلمیة مبنیة على الفکر العلمی التحلیلی، و الفکر العلمی فی تکوینه هو فکر حواری. و العلم هو بناء لغوی ثقافی اجتماعی قابل للمساءلة و التغییر على الدوام، ذو طبیعة انسانیة حواری. هذا المنظور ینعکس على العملیة التعلیمیة، فالعلم هنا لابد أن یخرج من فکرة تلقین الأفکار و المعارف إلى المفهوم التحلیلی الناقد و الترکیبی للأفکار وصولًا إلى المسببات العلمیة فی إطار علمی اجتماعی.

           التغییر فی فلسفة التعامل مع العلوم تتجه فی ضوء هذا المفهوم الى الجدال العلمی الذی یبنى عبر سلسلة من العملیات تبدأ بالبیانات و تنتهی بالادعاءات. کما أن (الجدال العلمی/ المحاجة العلمیة Scientific Argumentation) هو عملیة تقییم الادعاءات العلمیة و تبریرها عن طریق دلائل تستند إلى المسببات العلمیة. ویتطلب الجدال العلمی مجموعة من العناصر هی: البیانات Data: و هی المعلومات فی صورتها الأولیة التی یستخدمها العلماء للتوصل إلى المعارف التی تکون أساس لتوضیح العلاقات بین عناصرها کمفاهیم علمیة، الادعاء Claim: و یمثل الاستنتاجات المراد تعمیمها وفقًا لما تم التوصل إلیه فی الخطوة السابقة فی سیاق مفاهیمی علمی و جدلی، الدلائل Backing: و هی الأدلة التی تدعم الادعاءات الجدلیة و بسببها یتوصل الفرد إلى المسببات و الدلائل الخاصة به القائمة على هذا الجدال العلمی و ضمنیًا یمر بمراحل التفکیر التنسیقی بنوعیه، و هو ما یختلف عن الجدل أی الخوض بمناقشات و أفکار غیر مدعومة بالحجة العلمیة، فالجدال هنا یقصد به المناقشة بالبراهین و الحجة العلمیة لا الاحتجاج أو إقامة جدل أو حوار بلا أسس علمیة.

          و یدعی المعلمون أن الجدال العلمی هو حوار صفی و من ثم یقود إلى الفوضى، حیث أن تعلیمنا یعتمد على قیادة المعلم الصارمة للموقف التعلیمی بالإضافة إلى تکمیم المناهج أی التعامل معها ککم من المعلومات و من ثم یستخدم أسلوب التلقین المبرر، بالاضافة إلى الضغوط الادرایة و المجتمعیة التی ألزمت المعلم بکم الدرجات التحصیلیة لطلابه، و للخروج من هذه الدائرة لاقتراح جدال علمی بنائی من شأنه التغلب على هذه المعوقات یقترح البحث الحالی "النمذجة المفاهیمیة" کنموذج یشتمل على مراحل الاستقصاء الصفی للمعلومات و الاستقراء و الاستنباط و عملیات عقلیة و معرفیة عدة من شأنها التغلب على بیروقراطیة النظم التعلیمیة لدینا خاصة فی تعلیم العلوم و البیولوجی باعتباره علم مفاهیمی قائم على إیجاد العلاقات و المسببات العلمیة و الأسئلة الحواریة التی تؤدی إلى تولید المعارف فی إطار علمی یلائم قدرات الطلاب و إمکانات البیئة التعلیمیة.

مشکلة البحث:

          أکدت الأبحاث و الدراسات و التوصیات العالمیة افتقار الطلاب للمعرفة العلمیة المفاهیمیة التی تمکنهم من الجدال العلمی على أسس علمیة و حجج منطقیة، حیث أکدت منظمات دولیة مثل منظمة التعاون الدولی الاقتصادی (OECD)، الرابطة الأمریکیة لتعلیم العلوم (AAAS)، و الرابطة الأمریکیة لمعلمی العلوم (NSTA) على أهمیة إرساء معاییر العلوم للجیل القادم NGSS متضمنة المهارات التی تحث على تنمیة مهارات الجدال العلمی Scientific argumentation و السببیة العلمیةReasoning  لدى طلاب العلوم على جمیع المستویات الدراسیة، و هو ما یرتبط بشکل کبیر بدراسة العلوم على مستویات أعلى مثل دراسة البیولوجی، الفیزیاء، و الکیمیاء وفق ما أکدت علیه دراسات عدة مثل (محمود، 2012)؛ (علی، 2007) [1](Andria, et al., 2018), (Lawson, et al., 2014), (NGSS, 2013)

 و تتمثل مشکلة البحث جلیًا فی "افتقار مناهج العلوم عامة و مناهج البیولوجی خاصة فی المرحلة الثانویة إلى المنهجیة العلمیة الداعمة للتفکیر التنسیقی و الجدال/ المحاجة العلمیة"، و ذلک لا یعنی ضعف المحتوى العلمی؛ بل إن تنظیمه یجعل التعلم ذو خبرات مجردة تقلل من کفایته و انتاجیته الفکریة و العلمیة لدى الطالب، و من ثم یضعف من تحقیق الأهداف التعلیمیة بفاعلیة، و تنمیة الفکر العلمی و منهج العلماء لدى الطلاب؛ و الذی یعتبر من أهم أهداف تدریس العلوم، و هذا یتفق ما مع ما توصل إلیه (علی،2008)؛ (زکی، 2018). و جاء الاحساس بمشکلة البحث الحالی من اطلاع الباحثة فی مجال عملها على مشکلات المعلمین فی تعاملهم مع المناهج بالرغم من التطویر الأحدث و دمجها مع بنک المعرفة إلا أن الطلاب مازال اعتمادهم الأکبر و هدفهم هو التحصیل و تخطی الامتحانات النظریة، و بتطبیق أدوات البحث القبلیة على مجموعة من طلاب الصف الأول الثانوی و التی تمثلت فی (40) طالب و طالبة بالصف الأول الثانوی فی اثنین من المدارس الثانویة بالقاهرة، و جدت الباحثة ضعف مهارات الجدال العلمی، و التفکیر التنسیقی مما دعا إلى البحث عن آلیة علمیة و عملیة لحل هذه المشکلة، کما تم الاستناد إلى الدراسات السابقة التی تناولت مشکلات بحثیة مشابهة و تتفق مع مشکلة البحث الحالی مثل (عبد الکریم، 2017)؛ (المالکی، 2017)، (اسماعیل، 2017)، (هانی، 2017)؛  (خلف، 2016)؛ (Panasn& Nuangchalern, 2010)؛ طلبة (2009)، و التی

أوصت بضرورة تنمیة التفکیر التحلیلی و الترکیبی و الفهم العمیق لدى الطلاب، مما دعا إلى تقصی فاعلیة النمذجة المفاهیمیة لتنمیة الجدال العلمی و التفکیر التنسیقی لدى طلاب الصف الأول الثانوی فی تعلم البیولوجی، و تتمثل المشکلة فی التساؤل الرئیس التالی:

ما فاعلیة وحدة معدلة وفق النمذجة المفاهیمیة فی تنمیة مهارات الجدال العلمی فی البیولوجی و التفکیر التنسیقی لدى طلاب الصف الأول الثانوی؟

و یتفرع من السؤال الرئیس مجموعة من الأسئلة الفرعیة التالیة:

1. ما مهارات الجدال العلمی التی یمکن اکسابها لطلاب المرحلة الثانویة لتوظیفها فی تعلم البیولوجی؟
2. ما مهارات التفکیر التنسیقی التی یمکن اکسابها لطلاب المرحلة الثانویة لتوظیفها فی تعلیم البیولوجی؟
3. ما الشکل العلمی لوحدة معاد صیاغتها فی ضوء مراحل نموذج "النمذجة المفاهیمیة"؟
4. ما فاعلیة الوحدة المعاد صیاغتها فی تنمیة مهارات الجدال العلمی لدى طلاب الصف الأول الثانوی؟
5. ما فاعلیة الوحدة المعاد صیاغتها فی تنمیة مهارات التفکیر التنسیقی لدى طلاب الصف الأول الثانوی؟

أهداف البحث:

1. تصمیم وحدة الوراثة بمنهج البیولوجی للصف الأول الثانوی وفق مراحل نموذج "النمذجة المفاهیمیة" لتعمیق المفاهیم العلمیة لدى الطلاب.
2. تنمیة مهارات الجدال العلمی لدى طلاب الصف الأول الثانوی.
3. تنمیة مهارات التفکیر التنسیقی لدى طلاب الصف الأول الثانوی.

أهمیة البحث:

1. یعد البحث استجابة للتوجهات الحدیثة فی التربیة العلمیة و العالمیة، و توصیات منتدى التعلیم و البحث العلمی (GFHS, 2019)، بضرورة التغلب على العقبات الموجودة بالمناهج التعلیمیة الحالیة، و تحویل فلسفة التعلیم من التلقین إلى التطبیق.
2. تقدیم کتیب للطالب وفق مراحل النمذجة المفاهیمیة، و دلیلًا للمعلم حول کیفیة تنظیم المحتوى فی ضوءه.
3. یقدم البحث للباحثین اختبار الجدال العلمی، و مقیاس التفکیر التنسیقی الذین یمکن تطویعهما فی أبحاث أخرى.
4. توجیه نظر القائمین على تطویر و تصمیم المناهج إلى النمذجة المفاهیمیة و أهمیتها فی تنمیة مهارات الجدال العلمی و مهارات التفکیر التنسیقی، و کیفیة إعداد محتوى علمی وفقًا لمراحلها.

منهج البحث والتصمیم التجریبی:

استخدمت الباحثة المنهجین البحثیین التالیین:

1- المنهج الوصفی التحلیلی  Analytical Descriptive Curriculum : عند وضع الإطار العام للوحدة التدریسیة المعاد صیاغتها وأدواتها، و عند إعداد أداتی التقییم واستخدام الأسلوب الاحصائی التحلیلی فی معالجة البیانات وتحلیلها، وإعطاء التفسیرات المنطقیة المناسبة لها.

2- المنهج التجریبی The Experimental curriculum: فی الإجراء الخاص بالجانب التطبیقی للبحث للتأکد من فاعلیة الوحدة المعاد صیاغتها.

واستُخدم التصمیم البحثی ذی المجموعتین (إحداهما مجموعة ضابطة، و الأخرى مجموعة تجریبیة) ویشمل المتغیرات التالیة:

- المتغیر المستقل: وحدة معاد بنائها وفق نموذج "النمذجة المفاهیمیة Conceptual Modeling".

- المتغیرات التابعة: الجدال العلمی، التفکیر التنسیقی.

فروض البحث:

• یوجد فروق ذات دلالة احصائیة بین متوسط درجات طلاب المجموعة التجریبیة، و المجموعة الضابطة فی التطبیق البعدی لاختبار الجدال العلمی.
• یوجد فروق ذات دلالة احصائیة بین متوسط درجات طلاب المجموعة التجریبیة، و المجموعة الضابطة فی التطبیق البعدی لاختبار التفکیر التنسیقی.
• یوجد فروق ذات دلالة احصائیة بین متوسط درجات طلاب المجموعة التجریبیة فی التطبیق القبلی و البعدی لاختبار الجدال العلمی.
• یوجد فروق ذات دلالة احصائیة بین متوسط درجات طلاب المجموعة التجریبیة فی التطبیق القبلی و البعدی لاختبار التفکیر التنسیقی.

حدود البحث:

أولًا: حدود موضوعیة

• مهارات الجدال العلمی Scientific Argumentation Skills:

یشتمل الجدال العلمی أو المحاجة العلمیة Scientific Argumentation على مهارات السببیة أولًا و التی تتمثل فی (الاستنتاج Deduction – الاستقراءInduction – التفسیر Interpretation/ Explanation- ضبط المتغیراتVariables Adjustment- تعمیم القاعدة و النظریاتGeneralizing the rules and theories- اتخاذ القرار القائم على الأدلة العلمیةScientific- based decision making). ثم ترتقی لمهارات الجدال العلمی الأعلى و التی تشتمل على (الاقتراح Proposing، التدعیم supporting، النقد critiquing، و الانتقاء refining)، و قد التزم البحث الحالی بالالمام بجمیع المهارات لما لها من اتصال بأسس النمذجة المفاهیمیة و مراحلها.

• مهارات التفکیر التنسیقیCoordinated Thinking Skill:  تم الاقتصار على 9 مهارت فقط من مهارات التفکیر التنسیقی و هم: ( فحص المعلومات و تجزئتها، و إجراء المقارنة بالتمییز بین المتشابهات،  المقارنة بتحدید الاختلافات، التنبؤ و التوقع، الملاحظة و رؤیة العلاقات، بناء المعیار، الترکیب، التصنیف، إجراء القیاس)، و ذلک لثقل دمج المهارات کلها، فتم اختیار أکثرها مناسبة التی توقع تنمیتها فی ضوء طبیعة محتوى و أهداف وحدة "الوراثة".
• اقتصر البحث على فصلین دراسیین من فصول (مدرسة الطبری- إدارة مصر الجدیدة) إحدهما مجموعة ضابطة، و الأخرى مجموعة تجریبیة.
• وحدة "الوراثة"، بمنهج البیولوجی للصف الأول الثانوی، لما تشتمله هذه الوحدة من مفاهیم مجردة و مرکبة تستدعى الترابط المفاهیمی، و التفکیر التنسیقی.

ثانیًا: حدود مکانیة: التجریب المیدانی للوحدة التجریبیة فی إحدى مدارس القاهرة وهی (الطبری الثانویة) إدارة مصر الجدیدة.

ثالثًا: حدود زمانیة: فترة التطبیق فی الفصل الدراسی الثانی للعام الدراسی 2018-2019م.

مصطلحات البحث:

نموذج "النمذجة المفاهیمیة: "“Conceptual Modeling” Model

النمذجة المفاهیمیة من المنظور البنائی هی: "بناء الطلاب لصورًا عقلیة تستخدم فی تفسیر مواقف جدیدة، هذه الصور العقلیة و البنى المفاهیمیة تستخدم فی مواءمتها للخبرات، و على ذلک فالتعلم عملیة تأقلم الطالب للخبرات المکتسبة وفقُا لبنیته المعرفیة. و قدرة الطالب على تمثیل المعلومات و نمذجتها وفقًا لمحتوى علمی معد بشکل علمی أفضل یسمح له بعملیة تنشیط لصنع المعنى و الاحتفاظ به" (النجدی و آخرون، 2005، 393).

السببیة/ الجدال العلمی: Reasoning/ Scientific Argumentation

السببیة هی: "أولى عملیات الجدال العلمی التی تمارس فی مواقف حیاتیة عدة من أجل فهم الظواهر العلمیة، الأحداث، و العملیات". و العملیات التعلیمیة السببیة هی أحد أهم المهارات المفتاحیة الدالة على التعلم الفعال فی جمیع المجالات العلمیة من خلال ربط الحدث بالمفاهیم العلمیة لدى المتعلم. تشتمل عملیة السببیة على مجموعة من العملیات العقلیة التی تشمل (الاستنتاج- الاستقراء- ضبط المتغیرات- تعمیم القاعدة و النظریات- اتخاذ القرار القائم على الأدلة العلمیة)Lawson, 2000) ) .

الجدال العلمی Scientific Argumentation: یعرف بأنه: "عملیة ذات طبیعة علمیة تستخدم فی محاولة لدعم النقد العلمی معتمدًا على مجموعة من العملیات و هی (الاقتراح Proposing، التدعیم supporting، النقد critiquing، و الانتقاء refining) بما یسبقها من مهارات السببیة، کمجموعة من المهارات تستخدم من قبل العلماء لاختبار افتراضاتهم العلمیة أو التوصل إلى تفسیر ظاهرة علمیة کأدلة علمیة، و قد أقرت کأحد معاییر العلوم للجیل القادم NGGS (NGSS, 2013). و یعرف إجرائیًا فی هذا البحث بالدرجة التی یحصل علیها الطالب فی اختبار مهارات الجدال العلمی و السببیة.

التفکیر التنسیقی:Coordinated Thinking

          عرفه أیمن (2007، 5) بأنه: القدرة التی تؤدی بالأفراد إلى فهم أجزاء الموقف محل الاهتمام، و تجزئته إلى مکوناته الأصغر بما یسمح بإجراء عملیات أخرى على هذه الأجزاء مثل التحلیل، التصنیف، الترتیب، التنظیم ثم إعادة الترکیب، و من ثم فهو یجمع بین نمطی التفکیر التحلیلی و الترکیبی. و یعرف فی هذا البحث إجرائیًا بأنه: قدرة الطالب على فحص المعلومات و تجزئتها و إجراء مجموعة من العملیات کالتمییز بین المتشابه و المختلف، و استخراج المختلف، التحلیل، المقارنة، التنبؤ و التوقع، الملاحظة و رؤیة العلاقات، بناء المعیار، التصنیف، إجراء القیاس، الترکیب، و یقاس بالدرجة التی یحصل علیها الطالب فی الاختبار المخصص لذلک.

الإطار النظری للبحث:

أولًا: التعلم بالنمذجة المفاهیمیة

ظهرت عدید من نظریات التعلم التی تهدف إلى تقدیم مفهوم جدید أعمق لتفسیر سلوکیات الفرد بعدة طرق مما یسهم فی استثمارها وتوظیفها فی مواقفه الحیاتیة، ومن جانبه جاءت نظریة التعلم بالنمذجة التی تتم فی محیط اجتماعی متکامل لتؤکد على أهمیة المعاییر الاجتماعیة فی طریقة عرض النماذج السلوکیة التطبیقیة فی مواقف الإنسان الحیة.

تهدف معاییر العلوم للجیل القادم (NGSS) إلى جعل تدریس العلوم یتماشى مع الممارسات العلمیة للعلماء و سلوکهم فی جعل العلم و تمثیله نماذج مفاهیم علمیة  و أنماط patterns. و انعکاسًا لعملیة البحث العلمی فقد حددت معاییر العلوم للجیل القادم ثلاث منطلقات للنمذجة المفاهیمیة و هی: "الأفکار العلمیة المشترکة Disciplinary Core Ideas التی یحتاجها العلماء کقاعدة أساسیة للانطلاق"،  الممارسات العلمیة Practices و هی ما یقوم به العلماء بالفعل فی بحثهم و تفکیرهم العلمی، و المفاهیم العلمیة المشترکة بین فروع العلم Crosscutting concepts. و تقییم النمذجة المفاهیمیة هو محصلة المنطلقات الثلاث السابقة (National Research Council, 2012).

 تعتبر النماذج أهم العناصر التی یعتمد علیه البیولوجیون فی جمیع المجالات لممارساتهم العلمیة، و تعتبر ذو أهمیة بالغة فی تعلیم و تعلم البیولوجی. کذلک نمذجة المفاهیم من قبل المعلم و الطالب هی أحد أهم أدواته العلمیه لتمثیل المفاهیم ذهنیًا و إدراکها، و من ثم معالجتها وصولًا إلى تصور مفاهیمی ذهنی واضح عن المفهوم البیولوجی أو الظواهر العلمیة. و النمذجة المفاهیمیة هنا تأخذ ثلاث أشکال إما نمذجة بصریة للترکیب الداخلی، أو فیزیائیة لتصمیم المفهوم، أو ریاضیة للتمثیل الرمزی للمفهوم (Hoskinson et al., 2014).

تعتمد عملیة النمذجة على ما یعرف بمعالجة المعلومات و التی تتمثل فی العملیات العقلیة الانتقائیة لبناء أنواع مختلفة من المعلومات و الأفکار و المعرفة و الثقافة و عادة ما یتم تجهیز هذه المعلومات و الأفکار فی صورة مفاهیم و موضوعات تعرف بعملیة التنمیط Pattering. وعادة ما یبنی الأفراد صورًا عقلیة لمن حولهم، و هذه الصور العقلیة و البنى المفاهیمیة تتم فی ضوء مواءمتها للخبرات السابقة للفرد. و فیما یتعلق بالنمذجة المفاهیمیة کأحد أنواع النمذجة، یقوم هذا النوع على إعطاء تمثیل ذهنی و استعارات عقلیة لفهم الظاهرة أو المفهوم و العلاقة بین مکوناته.

و یمکن تلخیص مبادئ النمذجة المفاهیمیة کما حددها کل من Cuit (2005),  Hestenes (2010, 4420), Malone, et al. (2010, 145), ، و اتفق معهم دراسات عربیة سابقة فی سیاق البنى المفاهیمیة مثل مصطفى (2001، 146)، النجدی و آخرون (2005، 357-358) فیما یلی:

• إن المعرفة لا تنتقل بطریقة سلبیة و لکنها تبنى بطریقة إیجابیة عن طریق إدراک الأفکار و المفاهیم وفقًا للبنیة المعرفیة.
• وظیفة العملیة المعرفیة هی التکیف مع تنظیم العالم التجریبی و لیس اکتشاف الحقیقة المطلقة.
• التعلم عملیة نشطة بمعنى أن المتعلم یبذل جهدًا عقلیًا فی عملیة التعلم للوصول إلى اکتشاف المعرفة بنفسه، و تنطلق تلک العملیة النشطة للتعلم من مسئولیة المتعلم عن تعلمه، و عدم الاعتماد على معلمه فقط.
• النمذجة المفاهیمیة تنتج من خلال التفاوض حول المعنى أی أن الفرد لا یبنی معرفته عن معطیات العالم الخارجی من خلال أنشطته الذاتیة فقط، و لکن المعرفة یتم بناؤها من خلال التفاوض الاجتماعی مع الآخرین فی بیئة تعلم تعاونیة.
• تشیر الأدبیات و الدراسات السابقة فی النمذجة المفاهیمة Conceptual Modeling کعملیة مستهدفة فی مجال تدریس العلوم إلى أن هناک وجهتی نظر فی هذا المجال: الأولی؛ تعتمد فی جوهرها التغییر المفاهیمی الجذری أو ما یعرف بالتبادل المفاهیمی Conceptual change،  و وجهة النظر هذه هی صدى لأعمال Tomas Khun فی مجال بنیة الثورات العلمیة، و التی تؤدی إلى التغییر الجذری فی الطرق العلمیة للبحث و تکوین مفاهیم علمیة جدیدة. فعملیة التغییر المفاهیمی هی عملیة إحلال للتصورات العلمیة، وتکوین تعلم ذی معنى من خلال عملیات إعادة التنظیم المفاهیمی Conceptual Reorganization أو إعادة البناء Restructuring (عبد السلام مصطفى، 20001، 162). و فی هذا الإطار یرى Cuit (2005) أن التعبیر المفاهیمی إصلاح یبدأ بتعرف الطالب على المفاهیم الخطأ و إعادة تصنیفها و تنظیمها و إعاد هیکلتها فی مفاهیم جدیدة. أما وجهة النظر الثانیة: تقوم على فکرة المفهوم التطوری المعرفی للطالب، و الذی لا یعنی بالضرورة إحلال مفاهیم صحیحة محل مفاهیم خاطئة، ولکن هی عملیة تمثیل عقلی للمعلومات و تکیف للمعرفة.

مفهوم التعلم بالنمذجة المفاهیمیة:

النمذجة المفاهیمیة هی نموذج تعلم یتم فی سیاق بنائی اجتماعی صمم لتحفیز الممارسات العلمیة الأصیلة، ذلک لأنها أحد سمات العلماء فی التقصی و البحث العلمی، حیث یصمم العلماء النماذج العلمیة الخاصة بهم خلال عملیات اکتشاف و إنشاء المعرفة ( Hestenes, 2010). و یشتمل النموذج على ثلاث مراحل رئیسة هی" الاستکشاف Exploration، تقدیم المفهوم Concept Introduction، و تطبیق المفهوم “Concept Application. النماذج المفاهیمیة للطلاب قد تکون فی شکل تخطیطی graph، معادلة ریاضیة algebraic equation، نموذج فیزیائی physical prototype، أو توضیح لفظی verbal explanation. و یستطیع الطلاب الوصول لذلک من خلال تطبیق مراحل النمذجة المفاهیمیة التی بدورها قد تؤدی إلى تنمیة السببیة و الجدال العلمی، و یعزز ذلک أن یکون التعلم فی سیاق بنائی اجتماعی مع أقرانهم. و تطبیق هذا النموذج فی سیاقات علمیة أخرى یسمى النشر المعرفی Conception deployment، و یمکنهم من التنبؤ بالأحداث فی سیاقات و سیناریوهات علمیة متشابهة. و یکتسب الطالب سلوک العلماء فی مرونة التنقل و النمذجة (Hestenes, 2010); (Malone, et al., 2010).

فی إطار الدراسة الحالیة فإن بعض مهارات الجدال العلمی بالحجج العلمیة یمکن أن تنمى من خلال النمذجة المفاهیمیة کنموذج للتعلیم/ التعلم فی تدریس وحدة "الوراثة". حیث تشیر الأدبیات إلى أن تعلم استراتیجیات التفکیر عمومًا، و الجدال العلمی یمکن أن تنمى من خلال ما یعرف بنمذجة الخبرة، و التی تعنی تنظیم المعلومات و المفاهیم بما یساعد فی نمو قدرة الطالب على التفکیر و مناقشة الأفکار العلمیة و الجدال فیها و نقدها من خلال إدراک العلاقة بین المفاهیم و نمذجتها عقلیًا، و هذا یتفق ما أکد علیه (أحمد النجدی و آخرون، 2005، 276).

خطوات النمذجة المفاهیمیة:

          تتضمن عملیة النمذجة المفاهیمیة الخطوات التالیة وفقًا لما تم الاتفاق علیه بالأدبیات و الدراسات السابقة و منها (Sharma, 2005)، (Raimod, 2005) على ما یلی:

أولًا: تقدیم النموذج

           یقوم المعلم بتقدیم عرض تمهیدی للمادة العلمیة، و یقدم للطالب مواد ممهدة مختصرة فی بدایة الموقف التعلیمی عن بنیة الموضوع أو الخبرات التی یراد معالجتها بهدف تسهیل عملیات تعلم المفاهیم و تمثیلها، و ینبغی أن یراعی المعلم فی تقدیم النموذج ما یلی:

• تکوین خریطة للمحتوى المعرفی للإجابة عن التساؤلات التی یطرحها الطالب و التی تتکامل أجزائها لتغطی موضوع التعلم.
• تحدید الأهداف التی یسعى لتحقیقها من دراسة الموضوع.
• طرح تساؤلات کیفیة تحقیق الأهداف أو دراسة عناصر الموضوع.
• استخدام قضایا مألوفة لدى المتعلم و تشتمل على توضیحات و تشابهات مناسبة.

ثانیًا: تمثیل النموذج

توضیح الملامح الرئیسة للمفاهیم المکونة لبنیة الموضوع بعنایة، تزوید الطلاب بأمثلة على ذلک لربط المادة التعلیمیة الجدیدة فی البناء المعرفی الموجود لدى الطالب للنموذج المفاهیمی فقد یستخدم الطالب مجسمات أو أشیاء مصغرة، صورًا و رسومًا تخطیطیة، خرائط ذهنیة، و أشکال تخطیطیة لتوصیف أبعاد و عناصر النموذج و شرح العلاقات بین مکونات النموذج لتسهیل فهم المحتوى المعرفی للنموذج.

ثالثًا: تطبیق النموذج

          تهدف إلى تدعیم التنظیم المعرفی للطالب من خلال مساعدته فی استخدام التمثیل للنموذج، و الإجابة عن التساؤلات المطروحة علیه و ذلک باستخدام صور أو رسومات أو مخطط مفاهیمی و عدة تخطیطیات بیانیة أو مفاهیمیة أو ذهنیة بصریة، مراعیًا البنیة المفاهیمیة للموضوع الدراسی. قد یصعب الفصل بین المرحلتین الثانیة و الثالثة، لذا فقد یتم دمجهما من أجل توضیح موضوع النموذج أو تفسیر الظواهر أو علاقات مرتبطة بالنموذج کتطبیقات.

رابعًا: تقییم النموذج

یتم تقییم النموذج وفقًا لما یلی:

• التأکد من فهم الطالب للمفاهیم المکونة للموضوع و بنیتها المعرفیة العلمیة.
• التأکد من درجة توافر الخصائص المفاهیمیة للأبنیة التی یراد تعلمها و إدماجها لدى المتعلمین.
• التأکد من شمولیة المعرفة و استیعاب الطالب المفاهیمی لآلیة الربط و نمذجة الموضوع بمفاهیمه.
• التحقق من التفاعل المستمر من الطلاب مع معلمهم، و تعبیرهم عن أداءتهم للنمذجة و تمثیل المفاهیم و عرض النموذج المفاهیمی الخاص بالموضوع.

          و قد أوضحAndria, et al. (2018)  أن ممارسة النمذجة المفاهیمیة لدى طلاب المرحلة الثانویة لها دور کبیر فی تنمیة قدرتهم على استخدام مهارات حل المشکلات بمسلک العلماء، و مهارات ماوراء المعرفة التی تساعدهم فی استخدام تمثیلات عدة سواء مفاهیمیة- ریاضیة أو فیزیائیة، کما تحسن إدراکهم المفاهیمی للمحتوى العلمی، و تنمی مهارات السببیة العلمیة فی التعامل مع المعطیات و المشکلات العلمیة فی کل من علوم البیولوجی و الفیزیاء و الکیمیاء. کما أوضح کل من Malone, Schuchardt and Sabree (2013) أن طلاب البیولوجی الذین تعلموا باستخدام النمذجة المفاهیمیة فی موضوع/ وحدة الانتخاب الطبیعی اکتسبوا قاعدة مفاهیم علمیة قیاسًا بمن درسوا بالطرق التقلیدیة فی المجموعة الضابطة، و هذا یتفق أیضًا مع ما توصل إلیه Malone (2008) عن نتائج الطلاب الذین درسوا الفیزیاء من خلال النمذجة المفاهیمیة حیث کان أداءهم أفضل و هم یتشارکوا التمثیلات العقلیة و المفاهیمیة مع بعضهم کمجموعات تعلم فی حل المسائل الفیزیائیة، فی حین أن طلاب المجموعة الضابطة توصل کل منهم بشکل فردی إلى تمثیل ریاضی واحد للمسألة الفیزیائیة.

ثانیًا: الجدال العلمی و السببیة Scientific Argument and Reasoning

الجدال العلمی Scientific Argumentation هو أحد الممارسات العلمیة المهمة التی یجب أن تؤدی دورًا بارزًا فی تحقیق أهداف تدریس العلوم و التربیة، و الذی یستخدم فی تدریس العلوم بوصفه فرعًا من فروع المعرفة و أداة تطویرها و تحدیثها، و بناء التفسیرات و النظریات. و یستخدمه العلماء فی البحث و الوصول إلى النتائج، و تبریر و قبول إدعائتهم العلمیة أو دحضه.الجدال العلمی هدف أساسی من أهداف التدریس فی فصول العلوم؛ حیث یتیح للمتعلمین ممارسة الطرق التی یستخدمها العلماء، و تنمیة الثقافة العلمیة و مهارات الاتصال و الوعی المعرفی و ما وراء المعرفی، و تنمیة المفاهیم العلمیة و غیرها من المتغیرات التربویة المرغوبة (Grooms, et al., 2015).

و قد أکدت أحدث الاصدارات من وثائق المشروعات الاصلاحیة للتربیة العلمیة أهمیة ممارسة و تنمیة ممارسة مهارات الجدال العلمی کونه عنصرًا أساسیًا فی تدریس العلوم و التربیة العلمیة، مثل المعاییر الأساسیة المشترکة CCSS، و إطار تعلیم العلوم من ریاض الأطفال حتى الصف الثالث الثانوی K-12، کما عدت معاییر العلوم للجیل القادم NGSS أن ممارسة الجدال العلمی إحدى الممارسات الأساسیة الثمان التی تقع فی قلب تعلیم العلوم و تعلمه. کما اشتملت هذه الممارسات أیضًا على الاستقصاء و التفکیر بمراحله المختلفة. کما أوضحت NGSS أن مهارات الجدال العلمی تتطلب قاعدة معرفیة و مفاهیمیة لدى الطالب تمکنه فی ضوءها من مناقشة الأفکار و نمذجتها، و استخدام نماذج تدریس العلوم التی تدمج المتعلمین فی الممارسات العلمیة القائمة على المفاهیم و تفسیر البیانات و تقییمها و استقصائها و تصمیم النماذج الخاصة بهم وفقًا لفهمهم (Andria, 2014).

کما أوضحت عدید من الدراسات أن الجدال العلمی یرتبط بشکل کبیر بمهارات التفکیر العلیا و منها: التفکیر الناقد و التحلیلی و الترکیبی و التنسیقی و الابداعی. فجوهر الجدال العلمی یشتمل على الاستدلال و التفکیر و بناء النماذج العلمیة و المفاهیمیة. کما توجد علاقة قویة بین أهداف تدریس العلوم من جهة و بین التکامل مع نمذجة المفاهیم و دمج الحجج العلمیة فی تعلیم و تعلم العلوم (Andrew, 2015; Smith, 2015) .

هذا و تؤکد عدید من الدراسات على أهمیة استخدام الجدال العلمی و تولید الحجج و تقییمها حول قضیة ما بوصفها إحدى طرق تنمیة مهارات التفکیر، و فی تدریس العلوم یؤکد Lawsen, et al (2014) على العلاقة القویة بین مفهوم الجدال العلمی و التمثیل العلمی المفاهیمی و نمذجتها، وادخال المتعلمین فی بیئات التعلم ذی المعنى من خلال ممارسة أنماط التفکیر المختلفة و بین أهداف تدریس العلوم من ناحیة أخرى، مما یسوغ تکاملهما فی تعلیم العلوم و تعلمه. و السببیة هی عملیة التوصل إلى المعارف العلمیة من خلال المسببات القائمة على الأدلة evidence- based reasoning، و تسخدم من قبل العلماء لتفسیر الظواهر العلمیة و مناقشة الفروض العلمیة من خلال عملیتی تفکیر أساسیتین هما الاستنباط و الاستقراء، کما تستخدم من قبل العلماء فی وضع الإطار العلمی الفلسفی للنظریات العلمیة.

 کما أکدت عدید من الدراسات على أن عملیة الجدال العلمی من خلال تحری السببیة فی فحص الأحداث أو الظواهر العلمیة تتنمى من خلال عملیة الاستقصاء، و الربط المفاهیمی الذی یجعل للطلاب قدرة على إدراک العلاقات، و من ثم یتکون لدیهم المنطق و القدرة على إعطاء الحجج العلمیة، و ربط الظواهر ببعضها (NGSS, 2013)& (Tfeily, et al, 2007) (Colletta, 2005).

و السببیة العلمیة هی جوهر عملیة تولید المعارف العلمیة، حیث یتم الربط بین الأسباب العلمیة و تحلیلها و الربط بینها و بین النظریات العلمیة من أجل الوصول إلى المعارف خلال عملیتی الاستنباط و الاستنتاج، علمًا أن هذا یرتبط بشکل وثیق بالقدرة على الجدال العلمی. و هذا هو سلوک العلماء فی اختبار الفروض العلمیة بشکل موضوعی و تجمیع الأدلة العلمیة. و السببیة العلمیة فی تعلیم العلوم ترتبط بشکل کبیر بأشکال المعرفة العلمیة التقریریة و الإجرائیة، مما ینعکس على عملیات التفکیر المرتبطة بهذه العملیات المعرفیة بشکل ناقد و تحلیلی(Thorton, 2005).

یشتمل الجدال العلمی على مهارات السببیة أولًا و التی تتمثل مهاراتها فی (الاستنتاج Deduction – الاستقراءInduction – التفسیر Interpretation/ Explanation- ضبط المتغیراتVariables Adjustment- تعمیم القاعدة و النظریاتGeneralizing the rules and theories- اتخاذ القرار القائم على الأدلة العلمیةScientific- based decision making). ثم ترتقی لمهارات الجدال العلمی الأعلى و التی تشتمل على (الاقتراح Proposing، التدعیم supporting، النقد critiquing، و الانتقاء refining)(Grooms, 2015); (Daempfle, 2002) (Sadler, et al., 2005).

یتمحور تعلیم و تعلم البیولوجی حول فهم المفاهیم العلمیة و القدرة على ادراک المسببات العلمیة بین هذه المفاهیم و التحول من مستوى المعارف التقریریة إلى الاجرائیة، و قد أوضحت دراسات سابقة مثل   Daempfle, 2002);)(Andria, et al., 2014); (Sadler& Zeidler, 2005);   أن استخدام الجدال العلمی له دور کبیر فی تنمیة القدرة على إیجاد العلاقات السببیة بین المعارف العلمیة، و ینمی لدى القائمین علیها القدرة على طرح الأدلة و التفسیرات البدیلة.

و بالرغم من أهمیة السببیة العلمیة و الجدال العلمی لیسلک الطلاب سلوک العلماء فی الجدال العلمی إلا أن الدراسات محدودة فی هذا المتغیر داخل مصر بحد علم الباحثة و اطلاعها المستمر فی مجال تعلیم/ تعلم العلوم. کما أکدت دراسات أجنبیة أخرى على ندرة الدراسات التی تتناول هذا المتغیر فی تعلیم و تعلم البیولوجی مثل دراسة Schen (2007)؛ حیث أکدت هذه الدراسة أن هذه المهارة العلمیة هی أحد مسالک العلماء فی إطار علمی لتفسیر القضایا العلمیة الاجتماعیة، و لا تتوفر بالشکل اللازم فی تعلیم و تعلم العلوم بفروعه مما یتطلب إعداد مناهج وفق الفکر المفاهیمی الفلسفی القائم على نمذجة المفاهیم لاطلاق الحجج العلمیة لتفسیر ظواهر العلم المختلفة.

ثالثًا: التفکیر التنسیقی Coordinated Thinking

أصبح مفهوم الوعى بالمعرفة من المفاهیم التى تلقى اهتمامًا نظریًا وتطبیقیًا متزایدًا من قِبل الباحثین النفسیین، وکذلک التربویین والمعنیین بتحسین مهارات التفکیر و التی ترتبط بشکل وثیق بمهارات التفکیر التنسیقی بشقیه التحلیلی و الترکیبی. و تُعرف "القدرة على التحلیل" بأنها المقدرة العقلیة التى تمکن الفرد من الفحص الدقیق للوقائع، والأفکار، والحلول، والأشیاء، والمواقف، وتفتیتها إلى أجزائها، أو تقسیمها إلى مکوناتها الفرعیة، وهو ما یؤدى کما أشرنا إلى فهم أجزاء الموقف محل الاهتمام، وتجزئته إلى مکوناته الأصغر، کما یسمح بإجراء عملیات أخرى على هذه الأجزاء )کالتصنیف، والترتیب، والتنظیم....إلخ ،(Stand fast logic Ltd, 2001).

یقف التفکیر التنسیقی کمقابل لنمطین من أنماط التفکیر، وهما التفکیر التحلیلی، والتفکیر الترکیبى.

فإذا کانت عملیة التحلیل تمکننا من تجزئة ماهو مرکب إلى ما هو جزئى، وما هو معقد إلى مـا هـو بسیط، فإن کلاً من قدرتى "إعادة البناء"، و"الترکیب بین الأجزاء" تؤدیان إلى العکس، حیث تجمع بـین الأجزاء المشتتة لتشکل مرکبات أکثر تعقیدا.  والمفهومان الأخیران "إعادة البناء والترکیب" رغم أنهما یقفان کمقابل للتفکیر التحلیلى إلاّ أن هناک فروقًا واضحة بینهما، فما یمیز إعادة البناء عن الترکیب هو أن المفهوم الأول )إعـادة البنـاء( یعنى الاقتصار على مجرد إعادة أجزاء الموقف إلى صورته الأولى، بینما المفهوم الثانى (الترکیب) یعنى إعـادة ترکیبه بشکل جدید، إذ یتضمن الترکیب أکثر مـن وضـع الأشـیاء وإعادتها إلى حالتها الأولى بعد أن قمنا بتفتیتها إلى أجزاء، فهو عملیة تؤدى فى نهایتها إلى تقدیم شىء مختلف عما قمنا بتحلیله.

والتفکیر الترکیبی یحاول اکتشاف الأنماط المتکررة أو الموضوع الشائع عبر النسق أو الموقف محل الاهتمام على نحو أعمق مما نجده فی التفکیر التحلیلی فعندما یحکم الفرد على قرار، فإن التفکیر الترکیبی یجعله یتغاضى عن التفاصیل، فی محاولة لتکوین تصور کلی متکامل عن القضیة فی حین أن التفکیر التحلیلی یساعده على فحص ودراسة کل جوانب الظاهرة، فعند ممارسة التفکیر الترکیبی نعنى أکثر باکتشاف المتشابه بینها للوصول إلى النمط السائد الذی یقف خلف الظاهرة أو الموقف، بینما عند ممارسة التفکیر التحلیلی نهتم بتحدید الاختلافات بین الأشیاء، و تتشکل صورة أکبر وفقًا للدمج بینهم تتضح فی نسق التفکیر التنسیقی (عامر، 2007، 9-10).

و یتضح مفهوم الترکیب التنسیقی فی توضیح الفرق بین التفکیر التحلیلى والتفکیر الترکیبى، و أنه هو فی النهایة نسق للدمج بینهما، حیث أن Bartellet (2002) قد لخص الفروق بین المفهومین فى عدة جوانب أساسیة تشمل الآتى:(لدقیق للوقائع، والأفکار،  بالأدبیات و الدراسات السابقة و منها

• إن التفکیر التحلیلى یُمکننا من تفتیت الأشیاء إلى مکوناتها، سعیًا إلى تحدید طبیعة هذه المکونـات، ومعرفة أجزاء الموقف أو الموضوع أو الشیء محل الاهتمام، بینما التفکیر الترکیبى یُمکننا مـن
  فهم کیف تعمل أجزاء الموقف أو الموضوع معًا فى توافق وتکامل.
• إن التفکیر الترکیبى یحاول اکتشاف الأنماط المتکررة أو الموضوع الشائع عبر النسق أو الموقـف محل الاهتمام على نحو أعمق مما نجده فى التفکیر التحلیلى )عندما یحکم الفرد بین رأیین فی قضیة علمیة، فإن التفکیر التحلیلى یساعده على فحص ودراسة کل رأى أو قول صدر عن الظاهرة، أمـا التفکیر الترکیبى فیجعله یتغاضى عن التفاصیل، فى محاوله لتکوین تصور کلـى متکامـل عـن الظاهرة موضوع الدراسة.(
• عندما نمارس التفکیر التحلیلى نهتم بتحدید الاختلافات بین الأشیاء بینما عنـد ممارسـة التفکیـر الترکیبى نعنى أکثر باکتشاف المتشابه بینها للوصول إلى النمط السائد الذى یقف خلـف التنـوع الظاهر ) فحتى نمایز بین أنواع النباتات یجب أن نحلل کل نوع لنعرف ما یجعلـه مختلفًـا عـن
  النوع الآخر )تحلیل(، ولکن کى نضع تصنیفًا فئویًا لها یجب أن نبحث عن المشترک بین کل فئـة حتى نحدد هویة هذه الفئة، أى نفکر على نحو یرکب بین ما هو مجزء )ترکیب.(
• إن ممارسة التفکیر الترکیبى أمر أصعب من ممارسة التفکیر التحلیلى لأن التفاعلات القائمة بـین الأجزاء تکون فى حالة دینامیة مما یجعل من الصعب أحیانًا اکتشاف الجوانب المـشترکة بینهـا
   فمن السهل أن یفکک الطفل المنزل الذى بناه من المکعبات، ولکن من الصعب أن یحدد أى شـکل آخر جدید من الممکن أن یکونه بنفس هذه المکعبات).
• یعتمد کل من التفکیر التحلیلى والتفکیر الترکیبى أحدهما على الآخر ویمثلان عملیتین متکاملتین مما ینتج عنهما التفکیر التنسیقی.

مهارات التفکیر التنسیقی:

تم تناولها و تحدیدها فی أدبیات و دراسات عدة، نذکر منها (زکی، 2018)،  (Maxwell, et al., 2016)

1-   تحدید السمات أو الصفات: أی القدرة على تحدید السمات العامة لعدة أشیاء أو القدرة على استنباط الوصف الجامع للصفة.

2-   تحدید الخواص: أی القدرة على تحدید الصفات التی تمیز الأشیاء عن غیرها و تحدید السمات الشائعة الممیزة لنوع عن الأنواع الأخرى.

3-   إجراء الملاحظة و رؤیة العلاقات: تعد الملاحظة عملیة مهمة و أساسیة للحصول على المعلومات بتوجیه الذهن نحو ظاهرة من الظواهر عن طریق استخدام واحدة أو أکثر من الحواس الخمس للحصول على المعلومات حول الظاهرة. و هی عملیة عقلیة تشمل المشاهدة و المراقبة و الادارک و تتطلب دقة الملاحظة على نظرة متفحصة تستدعی عملیتی الترکیز و الانتباه، و لا یکون الفرد مفکرًا جیدًا إلا اذا کان ملاحظًا عمیق التفکیر فی الملاحظة فیستطیع التعرف على ما هو مهم و ما هو أقل أهمیة.

4-   التفریق بین المتشابه و المختلف: أی القدرة على تحدید أوجه التشابه و أوجه الاختلاف بین بعض الموضوعات أو الأفکار أو الأحداث، أو تحدید الأشیاء المتشابهة و الأشیاء المختلفة ضمن مجال محدد، کذلک القدرة على استخراج المختلف بین مجموعات متشابهة.

5-   المقارنة و المقابلة: تعد المقارنة مهارة عقلیة أساسیة لتنظیم المعلومات و تطویر المعرفة عن طریق التعرف على أوجه الشبه و الاختلاف بین شیئین أو أکثر و فحص العلاقات بینهما و البحث عن نقاط الاتفاق و الاختلاف، و اکتشاف الفروق و النواقص.

6-   التجمیع/ التبویب: أی القدرة على تقسیم الأشیاء أو العناصر المتشابهة فی مجموعة بناء على سمات أو خصائص أساسیة تم بناؤها مسبقًا.

7-   التصنیف: مهارة أساسیة للتفکیر لبناء الإطار المرجعی المعرفی للفرد، حیث یساعد على التکیف مع العالم المعقد، فقدرة الفرد على تصنیف الأشیاء تحدد مدى استجابته لها، و یساعد التصنیف على وضع الأشیاء و الظواهر و الأحداث فی مجموعات وفقًا لنظام أو أساس أو معیار معین.

8-   بناء المعیار: أی القدرة على تحدید و تقدیر نظم أو أسس معینة یمکن استخدامها فی تصنیف أو ترتیب أو تقییم مجموعة من العناصر أو الأشیاء أو الظواهر أو الأحداث.

9-   الترتیب و وضع الأولویات و عمل المتسلسلات: مهارة لجمع المعلومات و تنظیمها فإذا کانت المعلومة المجمعة غیر منظمة کان استعمالها صعبًا، فالترتیب هو وضع المفاهیم أو الأشیاء أو الأحداث أو الظواهر أو الخبرات و السلوکیات التی ترتبط فیما بینها بصورة أو بأخرى فی سیاق متتابع متسلسل وفقًا لمعیار معین.

10-  رؤیة العلاقات و إیجاد الأنماط: من أهم مهارات التفکیر التنسیقی؛ حیث یمثل رؤیة العلاقات الارتباطیة بین شیئین بصورة متتابعة أو مضطردة دون أن یکون أحدا منهم سببًا للآخر مثل: العلاقة بین المد و الجزر، اللیل و النهار، البرق و الرعد....الخ، و تحلیل العلاقة بین الشئ الکلی و التفاصیل الصغیرة التی تشکل أجزاء منه، و إیجاد الأنماط من مهارات التفکیر التی تتطلب قدرة على محاکاة المعلومات التی تحتویها المشکلة من أجل اکتشاف العلاقات التی تربط بینها بالاستناد إلى المعرفة، و هی مهارة یمکن أن تتطور بالتدریب و التوجیه، کما أن التأمل أحد مکوناتها و هی من أهم العوامل التی تساعد على التفکیر التنسیقی.

11-   التخمین- التنبؤ- التوقع: یتتضح التنبؤ فی القدرة على توقع أحداث معینة تأسیسًا على معلومات سابقة سواء أکانت ناتجة عن الملاحظات أو الاستنتاجات السابقة، و استخدامها فی تحدید و توقع أحداث مشابهة حیث عملیة التنبؤ، أما التوقع فهو اجتهاد یقوم به الفرد عندما لا تتوافر لدیه المعلومات الکافیة للظاهرة.

12-   تحدید السبب و النتیجة: و هو القدرة على وصف الصلة بین حدثین یکون الأول سببًا فی حدوث الثانی، التنبؤ بالنتائج عند حدوث المسببات و العلاقة السببیة تعنی حدوث شئ ما یتوقف على حدوث شئ آخر، أو ضروری لحدوث نتیجة.

13-   إجراء القیاس: و یعنی القدرة على تحدید العلاقات بین بنود مألوفة أو أحداث مألوفة، و بنود و أحداث مشابهة فی مواقف جدیدة، بغرض حل مشکلة أو إیجاد حل مبتکر قیاسًا على أشیاء موجودة بالفعل، فالقیاس هو إلحاق الفرع بالأصل، و هو حالة من الاستدلال المنطقی المبنی على الأشیاء المتشابهة فی بعض النواحی و الجوانب العلمیة.

14-   الترکیب- التخلیق: اکتشاف الأنماط المتکررة أو الموضوع الشائع عبر النسق أو الموقـف محل الاهتمام على نحو أعمق، مما یولد تراکیب علمیة جدیدة وفقًا لإدراک العلاقات.

15-   السعة التأملیة: و هی قدرة الفرد على تخطی الحدود بین العلاقات و التراکیب، إلى الصورة الأشمل و الأعمق لهذه العلاقات و إدراک المغزى الکونی و العلمی لها.

خطوات البحث وإجراءته:

أولًا: للإجابة عن أسئلة البحث والتحقق من صحة فروضه تم اتباع الإجراءات التالیة:

1- للإجابة عن السؤال الفرعی الأول والذی ینص على: ما مهارات الجدال العلمی التی یمکن اکسابها لطلاب المرحلة الثانویة لتوظیفها فی تعلم البیولوجی؟

تم: دراسة الأدبیات والدراسات السابقة والبحوث المرتبطة المتعلقة بمجال الدراسة الحالیة، والاستفادة منها فی إعداد الدراسة النظریة والتجریبیة، وتحدید مهارات الجدال العلمی و السببیة، وآلیة اکسابها و التی تم تحدیدها و توضحیها سابقًا فی الإطار النظری للدراسة مع کیفیة إدماجها کأهداف یتوقع تحقیقها فی الوحدة المعاد صیاغتها "وحدة الوراثة" بما یتناسب مع طبیعة طلاب المرحلة الثانویة.

2- للإجابة عن السؤال الفرعی الثانی والذی ینص على: ما مهارات التفکیر التنسیقی التی یمکن اکسابها لطلاب المرحلة الثانویة لتوظیفها فی تعلیم البیولوجی؟

تم: دراسة الأدبیات والدراسات السابقة والبحوث المرتبطة المتعلقة بمهارات التفکیر التنسیقی و تصنیفها، والاستفادة من هذا التصنیف و البحوث السابقة فی إعداد الدراسة النظریة والتجریبیة، وتحدید مهارات التفکیر التنسیقی التی یمکن اکسابها لطلاب المرحلة الثانویة وفقًا لقدراتهم و طبیعة منهجهم الحالی، و تم تحدید ذلک مسبقًا فی الإطار النظری للدراسة.

3- للإجابة عن السؤال الفرعی الثالث والذی ینص على:  ما الشکل العلمی لوحدة معاد صیاغتها فی ضوء مراحل نموذج "النمذجة المفاهیمیة"؟

 تم: دراسة الأدبیات والدراسات السابقة والبحوث المرتبطة المتعلقة بمجال الدراسة الحالیة، والاستفادة منها فی إعداد الدراسة النظریة والتجریبیة کما یلی:

‌أ.        مراجعة منهج البیولوجی للصف الأول الثانوی لاختیار الوحدة التی یمکن إعادة بنائها وفق نموذج "النمذجة المفاهیمیة" فی تعلیم/ تعلم البیولوجی.

‌ب.   اختیار وحدة "الوراثة" لمناسبتها نظرًا لوجود بعض الخلط فی مفاهیمها لدى الطلاب وفق استطلاع الباحثة للمعلومات حول الوحدات الأکثر صعوبة، والتی تحتاج لمجهود أکبر من معلمی البیولوجی بالصف الأول الثانوی.

‌ج.     إعادة صیاغة الوحدة بموضوعاتها وأنشطتها وفق نموذج "النمذجة المفاهیمیة".

‌د.       إعداد الوحدة فی صورتها المعاد صیاغتها، و عرضها على المتخصصین فی المجال للتأکد من صحتها العلمیة، ومناسبتها للتطبیق.

‌ه.    وضع الوحدة فی صورتها النهائیة[2] بعد إجراء التعدیلات من قبل المتخصصین فی المجال والتی اشتملت على دلیل معلم و کتیب طالب و أوراق نشاط، کما تضمن دلیل المعلم "مقدمة عن نموذج "النمذجة المفاهیمیة" و أهمیته، أهداف کل درس و خطة السیر فیه وفقًا لمراحل النموذج، الجدول الزمنی لتنفیذه، الأسالیب و الطرق التدریسیة المستخدمة  وفقا لنموذج النمذجة المفاهیمیة و مراحله و هی "تقدیم النموذح- تمثیل النموذج- تطبیق النموذج- تقییم النموذج) و تمثلت الطرق و الاستراتیجیات الداعمة لمراحل النموذج  فی: (المحاضرة التفاعلیة و المناقشة- الخرائط المفاهیمیة- التصمیم العملی- الخرائط الذهنیة- المناقشة بالحجج العلمیة- العروض العملیة- التعلم بالمتشابهات)، و الأنشطة التعلیمیة، وأدوات و أجهزة کل درس، مصادر التعلم، أسالیب التقییم، المراجع العلمیة، و المواقع التی یمکن الاستفادة منها لمزید من إثراء عملیة التعلیم، بینما تضمن کتیب الطالب على "مقدمة، أهداف کل درس و محتواه و أنشتطته و أوراق العمل، معدة وفقًا مراحل نموذج "النمذجة المفاهیمیة"، مصادر تعلم أخرى و قضایا إثرائیة".

4- للإجابة عن السؤال الفرعی الثانی والذی ینص على: ما فاعلیة الوحدة المعاد صیاغتها فی تنمیة مهارات الجدال العلمی لدى طلاب الصف الأول الثانوی؟

تم إعداد أداة البحث الأولى: وهی "اختبار مهارات الجدال العلمی" ، وعرضه على الخبراء والمحکمین للتأکد من سلامته اللغویة والعلمیة، ومناسبته لطبیعة و أهداف الدراسة و ذلک من خلال:

‌أ.        الـتأکد من صدقه وثباته.

‌ب.   وضعه فی صورته النهائیة[3].

‌ج.     تطبیق أداة التقییم قبلیًا على المجموعة الضابطة و التجریبیة المختارة للتجریب.

‌د.       تدریس الوحدة المعدلة لطلاب المجموعة التجریبیة.

‌ه.    تطبیق أداة التقییم بعدیًا على المجموعة الضابطة و التجریبیة؛ للوقوف على فاعلیة الوحدة المعدلة وفق النمذجة المفاهیمیة فی تنمیة مهارات الجدال العلمی لدى طلاب المجموعة التجریبیة".

5- للإجابة عن السؤال الفرعی الخامس والذی ینص على: ما فاعلیة الوحدة المعدلة وفق نموذج "النمذجة المفاهیمیة" فی تنمیة مهارات التفکیر التنسیقی لدى طلاب المرحلة الثانویة؟

تم إعداد أداة البحث الثانیة: وهی "اختبار التفکیر التنسیقی"، وعرضه على الخبراء والمحکمین للتأکد من سلامته اللغویة والعلمیة، ومناسبته لطبیعة و أهداف الدراسة، و ذلک من خلال:

‌أ.        الـتأکد من صدقه وثباته.

‌ب.   وضعه فی صورته النهائیة[4] .

‌ج.     تطبیق أداة التقییم قبلیًا على المجموعة الضابطة و التجریبیة المختارة للتجریب.

‌د.       تدریس الوحدة المعدلة لطلاب المجموعة التجریبیة.

‌ه.    تطبیق أداة التقییم بعدیًا على المجموعة الضابطة و التجریبیة؛ للوقوف على فاعلیة الوحدة المعدلة وفق النمذجة المفاهیمیة فی تنمیة مهارات التفکیر التنسیقی لدى طلاب المجموعة التجریبیة.

ثانیًا الامکانات والتقنیات اللازمة لتنفیذ الوحدة المعدلة تتمثل فى: (کمبیوتر- داتا شو - أوراق عمل وتکلیفات- دلیل المعلم- کتاب الطالب- بنک المعرفة Educational Discovery -مجموعة من مصادر التعلم اللازمة لتدریس وحدة الوراثة و مجموعة من الأدوات والأجهزة المستخدمة فی الأنشطة والتجارب العلمیة).

ثالثًا محتوى الوحدة: تمثلت الوحدة فی 6 موضوعات، استغرق تدریسها 7 حصص تدریسیة بواقع 45 دقیقة لکل حصة لحاجة بعض الموضوعات لمزید من التوضیح، بالإضافة إلى (2 حصة)  قبل و بعد تدریس الوحدة المعدلة لتطبیق أدوات البحث قبلًا و بعدیًا، أی بواقع 9 حصص تدریسیة ( کل حصة 45 دقیقة)، و قد تم تطبیقها على مجموعة من طلاب الفرقة الأولى بالمرحلة الثانویة بمدرسة الطبری بإدارة مصر الجدیدة، التیرم الثانی للعام الدراسی 2018/ 2019م.

وتضمنت الوحدة الموضوعات التالیة:

الحصة الأولى: ( التعریف بهدف الوحدة، وأهمیتها بالنسبة للطالب، التعریف بمفهوم النمذجة المفاهیمیة، الجدال العلمی، مهارات التفکیر العلیا، وأهمیتهم بالنسبة للطالب، تطبیق أداتی التقییم قبلیًا).

الحصة الثانیة: الموضوع الأول "الوراثة"؛ واشتمل على (مفهوم الوراثة و الحمض النووی و سماته- بعض القضایا الحیاتیة المتعلقة بالوراثة- علم الجینات و أهمیته- طرح خریطة مفاهیمیة لمفاهیم الوراثة).

الحصة الثالثة: الموضوع الثانی "الطرز الکروموسومی"؛ و اشتمل على (ترکیب الکروموسوم- مفهوم الطرز الکروموسومی- الفروق الکرموسومیة بین الجنسین- تصمیم نموذجی للکروموسوم).

الحصة الرابعة: الموضوع الثالث "الکروموسومات و الجینات"؛ و اشتمل على (مفهوم الجینات- النظریة الکروموسومیة- قانون مندل للوراثة- رسم خریطة ذهنیة لعلاقة الکروموسومات بالوراثة).

الحصة الخامسة و السادسة: الموضوع الرابع "تداخل الجینات"؛ و اشتمل على (مفهوم تداخل الجینات- تأثیر تداخل فعل الجینات- تصمیم نموذج الخرز الجینی- نموذج السیادة الجینیة- الفروق بین الجینات و أنواعها حسب السیادة).

الحصة السابعة: الموضوع الخامس "فصائل الدم فی الانسان": و اشتمل على (فصائل الدم و أنواعها- الآلیة المعملیة لتحدید فصائل الدم- المقارنة بین فصائل الدم الأربع- عامل ریسوس- قضایا علمیة حول نقل الدم و أمراضه).

الحصة الثامنة: الموضوع السادس "الجینات المتکاملة و الممیتة"؛ و اشتمل على (الصفات الجینیة- تأثیر عوامل البیئة على الصفات الجینیة- مسائل وراثیة- قضایا جدلیة حول الجینات).

الحصة التاسعة: تطبیق أداتی التقییم بعدیًا.

وأثناء التطبیق اتبعت الباحثة الخطوات التالیة:

• عرض أهداف الوحدة وأهمیتها للطلاب وکیفیة السیر فی خطة الدرس للمعلم.
• تسلیم کل طالب "کتیب الطالب" کنسخة مطبوعة للوحدة المعاد إعدادها و صیاغتها.
• توجیه المعلم للقیام بالأنشطة والتدریبات المرتبطة بالأهداف الإجرائیة لکل درس و أهداف الوحدة.
• حث المعلم على إشاعة جو من التواصل والتفاعل وحریة الرأى و إجراء المناقشات أثناء تطبیق الوحدة.
• توجیه الطلاب إلى أهمیة التفاعل مع معلمهم، للحصول على أفضل نتائج ممکنة للبحث و أکثرها دقة.

رابعًا أسالیب التقییم: تنوعت أسالیب التقییم فی کل حصة بحسب السابق عرضه، وبحسب توزیعها فی کتاب الطالب، والمشروح کیفیة تطبیقها تفصیلیًا فی دلیل المعلم، وقد تم الإشارة إلیها مسبقًا فی الأسالیب و الاستراتیجیات المستخدمة،  وأدوات التقییم قبلًا و بعدًا.

خامسًا إعداد أداتی التقییم:

للإجابة على السؤالین الرابع و الخامس والذین ینصا على:

     ما فاعلیة الوحدة المعدلة وفق نموذج "النمذجة المفاهیمیة" فی تنمیة مهارات الجدال العلمی لدى طلاب المرحلة الثانویة؟

     ما فاعلیة الوحدة المعدلة وفق نموذج "النمذجة المفاهیمیة" فی تنمیة مهارات التفکیر التنسیقی لدى طلاب المرحلة الثانویة؟

1. تم إعداد اختبار الجدال العلمی للطلاب وذلک من خلال:

• تحدید الهدف من الاختبار: یهدف الاختبار إلى قیاس مهارات الجدال العلمی و السببیة لدى طلاب الصف الأول بالمرحلة الثانویة.
• تحدید أبعاد الاختبار: تم أخذ جمیع مهارات الجدال العلمی المتفق علیها فی الأبحاث والأدبیات السابقة، والتی اشتملت على (الاستنتاج Deduction – الاستقراءInduction – التفسیر Interpretation/ Explanation- ضبط المتغیراتVariables Adjustment- تعمیم القاعدة و النظریاتGeneralizing the rules and theories- اتخاذ القرار القائم على الأدلة العلمیةScientific- based decision making). ثم ارتقت لمهارات الجدال العلمی الأعلى و التی تشتمل على (الاقتراح Proposing، التدعیم supporting، النقد critiquing، و الانتقاء refining) بواقع 10 مهارات.
• صیاغة مفردات الاختبار: تم صیاغة مفردات الاختبار فی شکل أسئلة اختباریة متعدد الاختیارات MCQ، وتتضمن إجابة واحدة فقط صحیحة، ویجیب الطالب على الأسئلة، ولبیان کیفیة الإجابة عن الأسئلة تم إعداد صفحة التعلیمات التی تضمنت الهدف من الاختبار، وکیفیة الإجابة، والمدة الزمنیة، کما تم إعداد مفتاح التصحیح.
• تقدیر درجات الاختبار: تم تقدیر درجات الاختبار على النحو التالی: کل مهارة تم صیاغتها فی ثلاث أسئلة اختیار من متعدد لقیاس مدى تقدم الطالب فیها؛ بواقع 10 مهارات، ما عدا مهارة "تعمیم القاعدة" سؤالین فقط لضبط ثبات الاختبار،  و تم تقییم کل سؤال بدرجة واحدة بواقع 29 درجة لإجمالی الاختبار.
• التجریب الاستطلاعی والخصائص السیکومتریة لاختبار الجدال العلمی: تم تطبیق الاختبار فی صورته الأولیة على عینة مکونة من (40) طالب بمدرستین ثانوی أخرتین، لحساب الصدق والثبات وکانت النتیجة کالتالی:

1- زمن تطبیق الاختبار:

تم حساب زمن تطبیق الاختبار لکل فرد من أفراد العینة الاستطلاعیة، و وجد أن متوسط زمن استجابات الطلاب على الاختبار (45) خمس و أربعون دقیقة.

2- صدق الاختبار:

-        الصدق الظاهری: و ذلک باتفاق آراء السادة المحکمین على أن الاختبار یقیس ما وضع لقیاسه، و لقد تم حساب صدق المحکمین باستخدام المعادلة التی قدمها فؤاد أبو حطب (2008) و هی:

CRV=

حیث: CRV تشیر إلى نسبة صدق الاختبار.

Ne : تشیر إلى العدد الکلی للمحکمین الذین وافقوا على السؤال.

N : تشیر إلى العدد الکلی للمحکمین.

و لقد ترواح نسبة الصدق لمفردات الاختبار ما بین 89-95%؛ مما یدل على تمتع الاختبار بمستوى عال من الصدق الظاهری لمفرداته.

-الصدق الداخلی الاختبار: تم حساب صدق الاتساق الداخلی لاختبار مهارات الجدال العلمی باستخدام معادلة معامل بیرسون  Person، فکان معامل الاتساق  دال عند مستوى (0.01)؛ أی أن الاختبار یتمتع بمعامل صدق واتساق داخلی لعباراته عالی و یتضح ذلک فی الجدول التالی.

جدول (1) یوضح الاتساق الداخلى لأبعاد اختبار الجدال العلمی

** دال عند 0.01

     یتضح من الجدول السابق جمیع معاملات الارتباط بین کل بُعد من الأبعاد الفرعیة و الدرجة الکلیة للاختبار دالة عند مستوى ( 0.01 ) مما یدل  على أن الاختبار یتمتع بدرجة عالیة من الصدق .

3- ثبات الاختبار: تم حساب ثبات اختبار الجدال العلمی باستخدام معادلة "ألفا کرونباخ"  cronbach’s alpha للاختبار ککل و أبعاده و کانت النسبة کما یلی:

جدول (2) یوضح معامل الثبات لاختبار الجدال العلمی

  و یتضح من الجدول السابق أن معاملى الثبات مرتفعین و الذی یؤکد ثبات الاختبار.

4- معامل التمییز: تم حساب معامل التمییز لمفردات الاختبار عن طریق "معادلة جونسون" وفق ما ذکر أبو حطب و آخرون (2008)، وجد أن معامل تمییز مفردات الاختبار تتراوح بین (0.3-0.6).

5- معامل السهولة و الصعوبة: یفید معامل الصعوبة لتحدید مدى سهولة أو صعوبة أسئلة الاختبار، وهو عبارة عن النسبة المئویة من الطلاب الذین أجابوا عن السؤال إجابة صحیحة، و بحسابة تنوع معامل الصعوبة لمفردات الاختبار ما بین (20%-80%). 

6- الصورة النهائیة للاختبار[5]: بعد المعالجة الاحصائیة للاختبار أصبح صالحًا للتطبیق فی صورته النهائیة*، لیتکون من 29 سؤالًا ، و الدرجة الکلیة للاختبار 29 درجة.

جدول (3) جدول مواصفات اختبار الجدال العلمی

1. إعداد اختبار التفکیر التنسیقی، وذلک من خلال:

• تحدید الهدف من الاختبار: یهدف الاختبار إلى قیاس مهارات التفکیر التنسیقی العلیا لدى طلاب الصف الأول بالمرحلة الثانویة.
• تحدید أبعاد الاختبار: تم الاقتصار على بعض أبعاد مهارات التفکیر التنسیقی التی أشارت إلیها الأدبیات و الدراسات السابقة کما تم توضیحها فی الإطار النظری و هی کالتالی: ( فحص المعلومات و تجزئتها و إجراء المقارنة بالتمییز بین المتشابهات و الاختلافات، التنبؤ و التوقع، الملاحظة و رؤیة العلاقات، بناء المعیار، الترکیب، التصنیف، إجراء القیاس).
• صیاغة مفردات الاختبار: تم صیاغة مفردات الاختبار فی جزئی الاختبار؛ الجزء الأول هو "جزء التکملة"، وضعت به عبارة واحدة (سؤال) لکل مهارة،: بواقع 3 درجات لعدد 9 مهارات، أی 9 أسئلة مقالیة. و الجزء الثانی من الاختبار وضع بنظام "اختیار من متعدد" فتم وضع سؤالین لقیاس کل مهارة، بواقع 18 سؤال اختیار من متعدد، لکل سؤال درجة واحدة، کما تم توضیح کیفیة الإجابة، والمدة الزمنیة، کما تم إعداد مفتاح التصحیح، و وضع الاختبار فی صورته الأولیة.
• تقدیر درجات الاختبار: تم تقدیر درجات الاختبار فی جزئین على النحو التالی:  الجزء الأول: کل مهارة تم صیاغتها فی ثلاث أسئلة لقیاس مدى تقدم الطالب فیه بواقع 9 مهارات ، لکل مهارة سؤال مقالی یقییم بثلاث درجات باجمالی 27 درجة، الجزء الثانی:  سؤالین اختیار من متعدد لکل مهارة، کل سؤال درجة واحدة باجمالی 18 درجة، و الدرجة الکلیة للاختبار 45 درجة.
• التجریب الاستطلاعی والخصائص السیکومتریة لاختبار التفکیر التنسیقی: تم تطبیق الاختبار فی صورته الأولیة على عینة مکونة من (40) طالب بمدرستین ثانوی أخرتین، لحساب الصدق والثبات وکانت النتیجة کالتالی:

1- زمن تطبیق الاختبار:

تم حساب زمن تطبیق الاختبار لکل فرد من أفراد العینة الاستطلاعیة، و وجد أن متوسط زمن استجابات الطلاب على الاختبار (60) ستون دقیقة.

2- صدق الاختبار:

-        الصدق الظاهری: و ذلک باتفاق آراء السادة المحکمین على أن الاختبار یقیس ما وضع لقیاسه، و لقد تم حساب صدق المحکمین باستخدام المعادلة التی قدمها فؤاد أبو حطب (2008) و هی:

CRV=

حیث: CRV تشیر إلى نسبة صدق الاختبار.

Ne : تشیر إلى العدد الکلی للمحکمین الذین وافقوا عالسؤال.

N : تشیر إلى العدد الکلی للمحکمین.

و لقد ترواح نسبة الصدق لمفردات الاختبار ما بین 85-94%؛ مما یدل على تمتع الاختبار بمستوى عال من الصدق الظاهری لمفرداته.

-الصدق الداخلی الاختبار: تم صدق الاتساق الداخلی لاختبار مهارات التفکیر التنسیقی باستخدام معادلة معامل بیرسون  Person، فکان معامل الاتساق  دال عند مستوى (0.01)؛ أی أن الاختبار یتمتع بمعامل صدق واتساق داخلی لعباراته عالی و یتضح ذلک فی الجدول التالی.

جدول (4) یوضح الاتساق الداخلى لأبعاد اختبار التفکیر التنسیقی

                                 ** دال عند 0.01

     یتضح من الجدول السابق جمیع معاملات الارتباط بین کل بُعد من الأبعاد الفرعیة و الدرجة الکلیة للاختبار دالة عند مستوى ( 0.01 ) مما یدل  على أن الاختبار یتمتع بدرجة عالیة من الصدق .

- ثبات الاختبار: تم حساب ثبات اختبار التفکیر التنسیقی باستخدام معادلة "ألفا کرونباخ"  cronbach’s alpha و کانت النسبة کما یلی:

جدول (5) یوضح معاملى الثبات لاختبار التفکیر التنسیقی

  و یتضح من الجدول السابق أن معامل الثبات مرتفع و الذی یؤکد ثبات الاختبار.

4- معامل التمییز: تم حساب معامل التمییز لمفردات الاختبار عن طریق "معادلة جونسون" وفق ما ذکر أبو حطب و آخرون (2008)، وجد أن معامل تمییز مفردات الاختبار تتراوح بین (0.4-0.7).

5- معامل السهولة و الصعوبة: یفید معامل الصعوبة لتحدید مدى سهولة أو صعوبة أسئلة الاختبار، وهو عبارة عن النسبة المئویة من الطلاب الذین أجابوا عن السؤال إجابة صحیحة، و بحسابة تنوع معامل الصعوبة لمفردات الاختبار ما بین (25%-75%). 

6- الصورة النهائیة للاختبار[6]: بعد المعالجة الاحصائیة للاختبار أصبح صالحًا للتطبیق فی صورته النهائیة*، لیتکون من 27 سؤالًا ، و الدرجة الکلیة للاختبار 45 درجة.

جدول (6) جدول مواصفات اختبار التفکیر التنسیقی

سادسًا: التصمیم التجریبی

1- اختیار مجموعة البحث: مجموعة من طلاب الصف الأول الثانوی، حیث أن التکوین العقلی لنمذجة المفاهیم و تکوین الحجج العلمیة فی البیولوجی یکون قابل للقیاس فی هذه المرحلة، و أولى سنوات دراسة البیولوجی، بالإضافة إلى التجربة الجدیدة للصف الأول الثانوی هذا العام و تحدیات دراسة البیولوجی، مما قد ییسر على الطلاب، وقد تسهم المهارات المکتسبة فی إثراء عملیتی التعلیم والتعلم فی باقى سنوات المرحلة الثانویة، و ثمثلت مجموعة البحث فی فصلین؛ الفصل الأول من (35) طالب کمجموعة ضابطة ، و الفصل الثانی (35) طالب کمجموعة تجریبیة و کلاهما ذکور(نظرًا لأن مدارس الحکومة منفصلة)، وذلک التیرم الثانی من العام الدراسی 2018/ 2019م.

و على الرغم من اختیار مجموعتی البحث من نفس المدرسة بنفس النوع و الظروف ألا أنه تم حساب لتکافؤ المجموعات بشکل احصائی من خلال متغیرات (الزمن- الجنس- تاثرهم بمتغیری البحث) ، و تم حساب المتوط الحسابی لکلا المجموعتین و فروق التباین ، و التی کانت غیر دالة عند میتوى (0.05) لدرجة حریة 29، مما یعنی تکافؤ المجموعتین فی متغیرات البحث و تجنب المشتتات الأخرى.

2- التطبیق القبلی لأداتی التقییم السابق إعدادهما.

3- تنفیذ تجربة البحث: تم تدریس الوحدة المعاد صیاغتها وفق (9 حصص تدریسیة) کل حصة 45 دقیقة.

4- التطبیق البعدی لأداتی التقییم: بعد الانتهاء من تدریس الوحدة المعاد صیاغتها، قامت الباحثة بتطبیق أداتی التقییم بعدیًا على مجموعتی البحث.

سابعًا: التحقق من صحة الفروض ومناقشة النتائج

1- نتائج الفرض الأول و الذی ینص على: یوجد فروق ذات دلالة احصائیة بین متوسط درجات طلاب المجموعة التجریبیة، و المجموعة الضابطة فی التطبیق البعدی لاختبار الجدال العلمی.

للتحقق من هذا الفرض تم استخدام اختبار "ت" Independent T- test لمجموعتین مستقلتین و یمکن عرض ما توصلت إلیه البحث من نتائج بالجدول التالى :

جدول (7) نتائج طلاب المجموعتین الضابطة و التجریبیة فی اختبار الجدال العلمی

یتضح من الجدول السابق: أن هناک فروق دالة احصائیًا بین درجات طلاب المجموعة التجریبیة و طلاب المجموعة الضابطة فی اختبار الجدال العلمی لصالح المجموعة التجریبیة، و قد یعزی ذلک إلى تصمیم الوحدة المعدلة وفق النمذجة المفاهیمیة التی بدورها ساعدت على تکوین رؤى علمیة للطلاب انعکست على أدائهم فی الاختبار البعدی و إبراز ما هو جدید بالفهم، کما أن الأنشطة الداعمة و الفیدیوهات و الدمج بین المعلومات المرفوعة على بنک المعرفة بالإضافة إلى المعلومات الاثرائیة للوحدة، و استراتیجیات و طرق التدریس کان لها أثر فی اکساب طلاب المجموعة التجریبیة مهارات الجدال العلمی، مما یثبت صحة الفرض الأول.

2- نتائج الفرض الثانی و الذی ینص على: یوجد فروق ذات دلالة احصائیة بین متوسط درجات طلاب المجموعة التجریبیة، و المجموعة الضابطة فی التطبیق البعدی لاختبار التفکیر التنسیقی.

للتحقق من هذا الفرض تم استخدام  اختبار "ت" Independent T- test لمجموعتین مستقلتین و یمکن عرض ما توصلت إلیه البحث من نتائج بالجدول التالى :

جدول (8) نتائج طلاب المجموعتین الضابطة و التجریبیة فی اختبار التفکیر التنسیقی

یتضح من الجدول السابق: تفوق طلاب المجموعة التجریبیة على طلاب المجموعة الضابطة الذین درسوا بالطرق التقلیدیة التی تم تتبعها من قبل الباحثة و هی "طریقة التلقین" فی مقابل دراسة المجموعة التجریبیة للوحدة "بالنمذجة المفاهیمیة و دعمها ببعض مهارات الجدال العلمی و التفکیر التنسیقی" فی کل درس من دروس الوحدة، الأمر الذی انعکس على نتیجتهم، و هذا یوضح أهمیة الانتقال من التعلم التقلیدی القائم على الحفظ إلى التعلم القائم على الفهم و الجدال و التفکیر، مما یدعم مهارات التفکیر العلیا. و قد أدى هذا إلى اثبات صحة الفرض الثانی للبحث.

3- نتائج الفرض الثالث و الذی ینص على: یوجد فروق ذات دلالة احصائیة بین متوسط درجات طلاب المجموعة التجریبیة فی التطبیق القبلی و البعدی لاختبار الجدال العلمی.

للتحقق من هذا الفرض تم استخدام اختبار "ت" للعینات المرتبطة و یمکن عرض ما توصلت إلیه البحث من نتائج بالجدول التالى :

جدول ( 9 ) الأعداد و المتوسطات و الانحرافات المعیاریة و قیمة " ت " و دلالتها فى اختبار الجدال العلمی فى القیاسیین القبلی والبعدى

قد رأى کیسKiess  1989( فی صلاح أحمد مراد، 2000، 248 ) أنه إذا کانت قیمة مربع إیتا تساوی 0.01 فإنها تکون ضعیفة فی المتغیر التابع، و إذا کانت تساوی 0.06 فإنها تکون متوسطة، و إذا کانت تساوی 0.15 فإنها تکون مرتفعة .

یتضح من الجدول السابق أنه یوجد فرق دال احصائیًا بین القیاس القبلى و البعدى للمجموعة التجریبیة فى متوسط أبعاد الاختبار عند مستوى دلالة (0.05) فی الاختبار ککل ، بینما اختلفت النسبة فی الأبعاد کما هو موضح بالجدول السابق حیث کانت الأبعاد (الاستنتاج- الاستقراء- تعمیم القاعدة- اتخاذ القرار القائم على الأدلة العلمیة- التدعیم- الانتقاء) دالة عند مستوى 0.01، بینما الأبعاد (التفسیر- ضبط المتغیرات- الاقتراح- النقد) دالة عند مستوى 0.05،    کما یتضح من الجدول السابق أنه یوجد فرق دال احصائیًا بین القیاس القبلى و البعدى للمجموعة التجریبیة فى متوسط الدرجة الکلیة لصالح القیاس البعدى حیث کانت قیمة " ت " = 5058 و هى دالة احصائیًا  عند مستوى 0.05 . مما یثبت صحة الفرض الثالث من فروض البحث.

4- نتائج الفرض الرابع و الذی ینص على: یوجد فروق ذات دلالة احصائیة بین متوسط درجات طلاب المجموعة التجریبیة فی التطبیق القبلی و البعدی لاختبار التفکیر التنسیقی.

للتحقق من هذا الفرض تم استخدام اختبار "ت" للعینات المرتبطة و یمکن عرض ما توصلت إلیه البحث من نتائج بالجدول التالى :

جدول ( 10 ) الأعداد و المتوسطات و الانحرافات المعیاریة و قیمة " ت " و دلالتها فى اختبار التفکیر التنسیقی فى القیاسیین القبلی والبعدى

- قد رأى کیسKiess  1989( فی صلاح أحمد مراد، 2000، 248 ) أنه إذا کانت قیمة مربع إیتا تساوی 0.01 فإنها تکون ضعیفة فی المتغیر التابع، و إذا کانت تساوی 0.06 فإنها تکون متوسطة، و إذا کانت تساوی 0.15 فإنها تکون مرتفعة

یتضح من الجدول السابق أنه یوجد فرق ذی دلالة احصائیة بین القیاس القبلى و البعدى للمجموعة التجریبیة فى متوسط  کل بعد من أبعاد الاختبار عند مستوى دلالة (0.01)، کما یوجد فرق دال احصائیًا بین القیاس القبلى و البعدى للمجموعة التجریبیة فى متوسط الدرجة الکلیة لصالح القیاس البعدى حیث کانت قیمة " ت " = 76.54 و هى دالة احصائیًا  عند مستوى (0.01) مما یثبت صحة الفرض الرابع من فروض البحث.

و قد تعزی الباحثة نتائج البحث الحالی إلى أن:

• التعلم بالنمذجة المفاهیمیة هو نموذج بنائی ذو أسالیب وبیئة تعلیمیة قائمة على تکوین المعنى و الفهم و الإدراک وفقًا للتکوینات المفاهیمیة التی یکونها الطالب فی بنیته العقلیة، حیث أن تکوین المعنى و بناءه و ربطه بالخبرات السابقة و الحالیة، و وفق نماذج توضیحیة وعقلیة یرفع من کفاءة اکتساب المعلومات و فهمها و معالجتها بل و تطبیقها لاحقًا، و هذا ما اشتمل علیه النموذج بمراحله المختلفة.
• الاستراتیجیات و الطرق التدریسیة التی اشتملها النموذج بمراحله المختلفة کان له دور فی رفع مستوى النمذجة و الفهم ذی المعنى لدى الطلاب، بالاضافة إلى تعزیز الوحدة ببعض الأنشطة التی من شأنها تنمیة الجدال العلمی، و التفکیر التنسیقی لدى الطلاب، و هذا ما اتفق مع کل من Cuit (2005)،  (Daempfle, 2002) (Sadler, et al., 2005).
• حماس المعلم المنفذ للوحدة، وإثارته لدافعیة طلابه لدراسة الوحدة بشکل جدید و مختلف أدى إلى استجاباتهم الإیجابیة تجاه ما یکلفوا به من أنشطة تدریبیة وإثرائیة، مما انعکس على نتائجهم فی أداتی البحث.
• تم إعداد أداتی التقییم بما یتناسب مع فلسفة النمذجة المفاهیمیة و أهدافها و ارتباطها بمهارات الجدال العلمی و السببیة و مهارات التفکیر العلیا "التنسیقی"، و مستوى الطلاب مما أوضح مستواهم الحقیقی قبل و بعد دراسة الوحدة، کما أن نتائجهم قبل دراسة الوحدة تعزیها الباحثة وفق اعتقادها إلى المعلومات و مهارات الطلاب، فی حین انعکس ذلک تماما أثناء التطبیق البعدی و هو ما ظهر فی النتائج و المعالجة الاحصائیة.
• أن ممارسة النمذجة المفاهیمیة لدى طلاب المرحلة الثانویة لها دور کبیر فی تنمیة قدرتهم على استخدام مهارات حل المشکلات بمسلک العلماء، و مهارات ماوراء المعرفة التی تساعدهم فی استخدام تمثیلات عدة سواء مفاهیمیة- ریاضیة أو فیزیائیة، کما تحسن إدراکهم المفاهیمی للمحتوى العلمی، و تنمی مهارات السببیة العلمیة فی التعامل مع المعطیات و المشکلات العلمیة، و هذا اتفق مع دراسة Andria, et al. (2018).

توصیات ومقترحات البحث:

توجیه نظر القائمین على تطویر مناهج العلوم عامة و البیولوجی خاصة، کذلک برامج إعداد معلمی العلوم/ البیولوجی إلى:

1)     إعادة النظر فی إعداد مناهج العلوم/ البیولوجی وفق أسالیب البناء المفاهیمی و العقلی فی إطار اجتماعی جدالی.

2)     إعادة النظر فى برامج إعداد المعلمین، بحیث یتم الترکیز على المهارات التخصصیة والمیتامعرفیة وتدریبهم على أسالیب و مهارات الجدال العلمی و السببیة و أدواته لرفع کفایاتهم فى تخطیط وتنفیذ دروس المناهج التعلیمیة وتقییم الطالب فی إطار العملیة التعلیمیة.

3)     عقد دورات تدریبیة بصفة مستمرة لتدریب معلمی العلوم على الاتجاهات الحدیثة فى التدریس و و آلیة تطبیقها بشکل عملی تجریبی.

4)     إعادة صیاغة مناهج العلوم فى المراحل الدراسیة المختلفة وفق النمذجة المفاهیمة و الجدال العلمی لما له من دور کبیر فی تعدیل مسلک تفکیر الطلاب وفق علماء العلوم، و هذا یتفق ما أوصت به NGSS (2017).

5)     الاهتمام بمهارات التفکیر العلیا بأشکاله المختلفة (التحلیلی، النقدی، الترکیبی، التنسیقی، الابداعی لدى جمیع الطلاب فى جمیع المراحل الدراسیة.

توصیات للباحثین:

6)     قیاس فعالیة وحدات اخرى تجریبیة معاد صیاغتها وفق نموذج "النمذجة المفاهیمیة" فی تخصصات أخرى.

7)     قیاس فعالیة استراتیجیات وبرامج تدریبیة مقترحة أخرى لتنمیة مهارات الجدال العلمی، و التفکیر التنسیقی لدى الطلاب.

8)     وحدة معدة فی ضوء النمذجة المفاهیمیة، و قیاس أثرها على طلابهم فی اکتساب المفاهیم العلمیة و مهارات اتخاذ القرار.

المراجع

أولًا: المراجع العربیة

• أبو حطب، فؤاد؛ عثمان، سید؛ و صادق، آمال (2008). التقویم النفسی. القاهرة: مکتبة الأنجلو المصری.
• عامر، طارق عبد الرؤف (2008). علم طفلک کیف یفکر. عمان: دار البازوری العلمیة للنشر و التوزیع.
• عبد السلام، عبد السلام مصطفى (2001). الاتجاهات الحدیثة فی تدریس العلوم. القاهرة: دار الفکر العربی.
• علی، عزت عبد الرؤوف (2007). فاعلیة استخدام استراتیجیة النمذجة المفاهیمیة فی تعلیم البیولوجی على التغییر المفاهیمی و تنمیة بعض مهارات التفکیر الناقد لدى طلاب الصف الأول الثانوی. المؤتمر العلمی التاسع عشر- تطویر مناهج التعلیم فی ضوء معاییر الجودة، الجمعیة المصریة للمناهج و طرق التدریس، جامعة عین شمس، یولیو، 1060-1024. 
• محمود، عبد الرازق مختار (2012). فاعلیة استراتیجیتی النمذجة و التلخیص فی علاج صعوبات فهم المقروء و خفض قلق القراءة لدى دارسات المدارس الصدیقة للفتیات. المجلة الدولیة للأبحاث التربویة، 31، 2019-256.
• مراد، صلاح أحمد (2000). الأسالیب الاحصائیة فی العلوم النفسیة و التربویة و الاجتماعیة. القاهرة: مکتبة الأنجلو المصریة.
• النجدی، أحمد؛ راشد، علی؛ عبد الهادی، منى (2005). اتجاهات حدیثة فی تعلیم العلوم. القاهرة: دار الفکر العربی.

ثانیًا: المراجع الأجنبیة

• Andria; N., Kathy; L. & Karin E. (2014). Effects of Modeling Instruction Professional Development on Biology Teachers’ Scientific Reasoning Skills. Education Sciences, 8, 119, 2-19, doi:10.3390/educsci8030119.
• Coletta, V..; Phillips, J. (2005). Interpreting FCI scores: Normalized gain, preinstruction scores and scientific reasoning ability. Am. J. Phys., 73, 1172–1182.
• Cuit, R. (2002). Conceptual Change approaches in Science Education. Madrid, Spain:  National Center for Educational Research, Documentation, and Assessment.
• Daempfle, P. (2002). Instructional approaches for the improvement of reasoning inintroductory college biology courses: A review of the research. (ERIC Document Reproduction Service No. ED468720).
• Grooms, J.; Ednderle, P. & Sampson, V. (2015). Coordinating Scientific Argumentation and the Next Generation Science Standards through Argument Driven Inquiry. Summer, 24,1, 45-55.
• Hestenes, D. (2010).  Modeling theory for math and science education. In Modeling Students’ Mathematical ModelingCompetencies; Springer: Boston, MA, USA, 13–41, ISBN 978-1-4419-0561-1.
• Hoskinson, A., Couch, B., Zwickl, B., Hinko, K. & Caballero, M. (2014). Bridging physics and biology teaching through modeling. American Journal of Physics, 82, 434–441
• Lawson, A.; Clark, B.; Cramer-Meldrum, E.; Falconer, K..; Sequist, J.; Kwon, Y. (2000). Development of scientific reasoning in college biology: Do two levels of general hypothesis-testing still exist? J. Res. Sci. Teach, 37, 81–101.
• Malone, K. (2008). Correlations among knowledge structures, force concept inventory, and problem-solving behaviors. Spec. Top. Phys. Educ., 4, 020107.
• Malone, K..; Schuchardt, A.; Sabree, Z.(2013). Models and modeling in evolution. Evolution Education Re-Considered; Harms, U., Reiss, M.J., Eds.; Expected Publication; Springer: Berlin, Germany, in press.
• Maxwell, K., Sosinsky, L., Tout, K., & Hegseth, D. (2016). Coordinated monitoring  systems for early care and education . OPRE Research Brief #2016-19. Washington, DC: Office of Planning, Research and Evaluation, Administration for Children and Families, U.S. Department of Health and Human Services.
• National Research Council (2012). A Framework for K–12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas. Washington, DC: National Academies Press.
• NGSS Lead States (2013). Next Generation Science Standards: For states, by states. Washington, DC: National Academies Press.
• Sadler, T. D., & Zeidler, D. L. (2005). The significance of content knowledge for informal reasoning regarding socio-scientific issues: Applying genetics knowledge to genetic engineering issues. Science Education, 89(1), 71-93.
•  Standfast logic Ltd, (2001), Analytical thinking. ELECTRONIC DICTIONARY.
• Tfeily, O.; Dancy, M. (2007). Why do students struggle in freshman physics? In 2006 Physics Education Research Conference AIP Conference Proceedings; McCullough, L., Hsu, L., Heron, P., Eds.; American Institute of Physics, College Park, MD, USA.
• Thorton, S. (2005). Karl Popper. Retrieved April 6, 2019, on: http://plato.stanford.edu/archives/sum2005/entries/popper/