تعلم الفيزياء يغير من كيفية عمل الدماغ بطريقة مثيرة

أظهرت دراسة جديدة أن معضلات الفيزياء يمكن أن تضيء أجزاء من الدماغ لا ترتبط تقليديًا بتعلم العلم. هذا الاكتشاف، الذي تم الإبلاغ عنه في مؤسسة فرونتيرز في مجال تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، يمكن أن يساعد في تحسين كيفية تدريس الموضوع فعليًا.
تم فحص 50 مشاركًا في الدراسة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) أثناء حل اختبار الفيزياء، والمعروفة باسم قوة مفهوم المخزون. أجرى المتطوعون الطلاب الاختبار مرًة واحدة عندما كانوا على علم بالفيزياء فقط من دورات الكلية الأولية، ثم مرة أخرى بعد المشاركة في دروس الفيزياء التي استخدمت طريقة “تعليمات النمذجة”. يشجع هذا النهج الطلاب على أن يكونوا مشاركين نشطين عند التعلم.
خلال الاختبار الأول، كانت مناطق الدماغ التي أصبحت نشطة هي القشرة الأمامية الجبهية الجانبية والقشرة الجدارية. تميل هذه المناطق إلى التنشيط عندما يركز الأشخاص على مهام حل المشكلات أو الانتباه أو استخدام ذاكرتهم العاملة. وغالبًا ما ترتبط القشرة المخية قبل الجبهية الجانبية بالخيال، مما يشير إلى أن الفيزياء تتطلب من المتعلم أن يقوم عقليا بتصوير ما يدور داخله.
ومع ذلك، بعد الانتهاء من دورة الفيزياء، أضاءت مناطق جديدة من الدماغ. زاد النشاط في القطبين الأماميين وأصبحت المنطقة المعروفة باسم القشرة الحزامية الخلفية نشطة أيضًا. وقد سبق أن تم ربط منطقة الدماغ هذه بذاكرة عرضية وفكر ذاتي مرجعي. هذا يشير إلى أن أسلوب تدريس النمذجة في التدريس يجعل الطلاب يقتربون من الفيزياء بطريقة مختلفة، حتى على المستوى الدماغي.
“هذه التغيرات في نشاط الدماغ يمكن أن تكون مرتبطة بتغيرات سلوكية أكثر تعقيدًا في كيفية تفسير الطلاب من خلال أسئلة الفيزياء بعد النسبي إلى مرحلة ما قبل التدريس”، قال المؤلف الرئيسي إريك بريوي ، من جامعة دريكسيل. “قد تشمل هذه التغييرات في الإستراتيجية أو زيادة الوصول إلى معرفة الفيزياء ومصادر حل المشكلات”.
يُخبر منهج تعليم النمذجة الطلاب أن يستخدموا نماذجهم العقلية – بالطريقة التي يرون بها العالم – لفهم المفاهيم الفيزيائية التي يتعلمونها. غالباً ما تتم مناقشة النماذج العقلية عندما يتعلق الأمر باستراتيجيات التعلم، وقد استخدم الباحثون دراستهم لإظهار كيف يمكن أن ترسخ النماذج في الدماغ. ما هو أكثر من ذلك، كيفية التعلم قد تكون مهمة بشكلٍ خاص في الفيزياء.
“الفيزياء مكان جيد حقًا لفهم التعلم لسببين”، وقال بريوي. “أولاً، إنها تتعامل مع الأشياء التي يكون لدى الأفراد خبرة مباشرة معها، مما يجعل التعلم الرسمي بالفصول الدراسية والفهم غير الرسمي مناسبين ومتناسقين أحيانًا – وأحيانًا متناقضين. ثانياً، تستند الفيزياء على القوانين، لذلك هناك قوانين مطلقة تحكم طريقة عمل الجسم”.
ووفقاً للفريق، يمكن أن يسير عمل المتابعة في اتجاهات مختلفة، من العمل على كيفية التعامل مع الدروس الفيزيائية بأفضل طريقة إلى تحديد الاختلافات المحتملة في عمليات الدماغ على أساس مستوى التعلم. سيكون من المثير للاهتمام أن نرى كيف يتطور هذا البحث أكثر، وإذا ما تم العثور على تغييرات مماثلة في الدماغ عندما يقترب الناس من موضوعات أخرى.