نقص ها و غلط های کتاب درسی فیزیک دوازدهم

رئیس محترم هیأت تألیف کتب درسی

در زیر نواقص و غلطهای کتاب درسی فیزیک دوازدهم را به اختصار تقدیم می کنم. متذکر می شوم، نواقص مطرح شده در قالب همین کتاب درسی است نه فراتر از آن و لازم است به کتاب افزوده شود و مقصود من به هیچ وجه حذف جمله های کتاب در این زمینه ها نیست و غلطهای کتاب هر چه سریع تر باید تصحیح گردد.

گردآورندگان کتابهای درسی باید بدانند که برای شناساندن هر مقوله از علم نیاز به بیان ماهیت آن از طریق « تصورِ شهودی » و یا « تعریف[1] » داریم؛ به شرط آنکه تعریفِ یک مقولۀ علمی اولاً ما را در یک « دور تسلسل » قرار ندهد و ثانیاً « تناقضی » در پی نداشته باشد و ثالثاً « جامع و مانع » باشد. مقصود از گنجاندن تعریف یک مفهوم در کتاب، صرفاً طرح سوال امتحانی از آن نیست. ناتوانی در تعریفِ یک مفهوم نشانگر اینست که تصور دقیقی از آن در ذهن ما شکل نگرفته و در نتیجه ذهن و زبان ما دربارۀ آن ابتر است. ما وقتی می توانیم ادعا کنیم، مفهومی را درک کرده ایم که بتوانیم تعریفی جامع و مانع برای آن مفهوم ارائه دهیم. این تذکر مهم، طرح آزمایش یا جمله ای در شناسایی یک مفهوم برای ورود به بحث دربارۀ آن را رد نمی کند.

به عنوان یک معلم کتابهای درسی هند، انگلستان، آلمان، آمریکا و ارمنستان و افغانستان را دیده و بررسی کرده ام و نیز از 1225 خورشیدی کتابهای درسی فیزیک و ریاضی ایران را بررسی کرده ام. همۀ آنچه که دیدم پیش زمینه و مقدمۀ ورود به کتابهای جامع دانشگاهی می باشد. برای نمونه کسی که مبحث بردارها را در کتابهای ریاضی دورۀ اول دبیرستان برای فیزیک دورۀ دوم و دانشگاه کافی می داند، یا بی سواد است و یا بی مسئولیت. اغلب در دانشگاه ها مطالعۀ مبحث بردارها به عهدۀ دانشجو گذاشته می شود. ولی با این اسقاط تکلیفِ گردآورندگان کتب درسی، طبیعتاً دانشجو نه توانایی مطالعۀ خود محور را خواهد داشت و نه کتابهای دورۀ دوم دبیرستان برای او اغنا کننده خواهند بود. نیز یادگیری درسهای کار و انرژی، الکتریسیته، مغناطیس، حرکت شناسی و دینامیک دورۀ دوم دبیرستان در اذهان دانش آموزان ابتر می ماند. گردآورندگان کتب درسی فیزیک به بهانۀ کمبود وقت، قریب به سی سال است که خواسته یا ناخواسته هم آب در آسیاب مافیای آموزشی می ریزند و هم در بی انگیزه شدن بچه های ایران سهم عمده ای دارند.

امیدوارم روزی برسد که کتابهای درسی ایران ما نیز در کنار کتابهای کشورهای پیشروِ علم قرار گیرد، چه از لحاظ علمی و چه از لحاظ هنر آموزش. این مهم جز با بسط مسئولیت پذیری در جامعه امکان پذیر نخواهد شد. مسئولیت پذیری در قبال بشریت، محیط زیست و ایران.

نواقص و غلطهای کتب درسی فیزیک یازدهم و دهم را در فرصتی دیگر تقدیم می کنم.

فصل اول –  حرکت بر خط راست

حركت ( نقص کتاب 1 )

« جسمي را در حال حركت گوييم كه موقعیت آن نسبت به جسم ديگر با زمان تغيير كند. »

ممكن است جسمي نسبت به يك جسم در حال حركت و نسبت به جسم ديگر ساكن باشد. براي نمونه لوكوموتيو قطارِ در حال حركت نسبت به درختان اطراف متحرك و نسبت به واگن ها ساكن است. يا زمين نسبت به خورشيد متحرك و نسبت به ما ساكن است.

بنابراين مي توان گفت حركت و سكون همواره نسبي هستند.

مسير حركت ( نقص کتاب 2 )

« مكان هندسي نقاطي است كه متحرك در زمان حركتش اختيار مي كند. »

اين مسير مي تواند مستقيم يا منحني باشد. مثلاً مسير جسمي كه آزادانه از يك بلندي رها مي شود ( اگر جریان هوا تند و ارتفاع زیاد نباشد ) مستقيم و مسير يك چتر باز كه از هواپيماي در حال حركت مي پرد، منحني است.

مبدأ مكان ( نقص کتاب 3 )

« نقطه ايست كه مكان متحرك در هر لحظه نسبت به آن سنجيده مي شود. »

اين نقطه را مي توان روي مسير حركت يا بيرون از مسير گرفت.

مبدأ زمان ( نقص کتاب 4 )

« لحظه ايست كه از آن به بعد زمان متحرك اندازه گرفته مي شود. »

ممكن است آغاز اندازه گيري زمان از مبدأ مكان باشد يا نباشد.

مكان يك جسم ( نقص کتاب 5 )

« مختصات مركز ثقل متحرك را در هر لحظه، مكان جسم گويند و آن را با بردار مكان نشان مي دهند. »

( مرکز ثقل یک جسم نقطه اثر برایند نیروهایی است که گرانش زمین به ذرات آن جسم وارد می کند. )

بردار مكان ( نقص کتاب 6 )

« برداري است كه ابتداي آن در مبدأ مختصات و انتهاي آن مكان جسم در لحظۀ مورد نظر می باشد. »

 مبدأ مکان را مي توان روي مسير حركت يا بيرون از مسير گرفت.

بردارهاي مكان نسبي هستند و به مبدأ مختصات بستگي دارند. ولی بردار جا به جایی به مبدأ مکان بستگی ندارد.

بردار جابه جايي یا تغيير مكان ( اشتباه کتاب 1 ) :

در صفحۀ 2 کتاب درسی در تعریف بردار جابه جایی نوشته شده :

• پاره خط جهت داری که مکان آغازین حرکت را به مکان پایانی حرکت وصل می کند.

خطایی که در این جمله وجود دارد اینست که :

جابه جایی یک بردار است نه پاره خط جهت دار. بردار را به وسیله یک پاره خط جهت دار نشان می دهیم. ولی هر پاره خط جهت دار، بردار نیست. تعریف درست بردار جابه جایی به گونۀ زیر است :

« جابه جايي متحرك بين دو لحظه برداري است كه ابتداي آن، مختصات جسم در لحظة اول و انتهاي آن، مختصات جسم در لحظة پایانی ( نه الزاماً پایان حرکت ) است. »

می توان گفت : جابه جایی کوتاه ترین فاصله بین مبدأ و مقصد است و یک کمیت برداری است.

نیز تعریف مسافت طی شده به گونۀ زیر است :

« مسافت طی شده در یک بازۀ زمانی، طول مسیر حرکت است. »

مسافت طی شده یک کمیت عددی می باشد.

اگر حرکت روی خط راست باشد، آنگاه بردار جابه جایی بر مسیر حرکت منطبق می شود. در غیر این صورت بردار جابه جایی منطبق بر مسیر حرکت نخواهد بود.

مثال نقض برای بردار نبودن هر پاره خط جهت دار

گر دمای یک گاز را در فشار ثابت، بالا ببریم، حجم گاز نیز افزایش می یابد.

نمودار حجم -  دمای این فرایند در شرایط آرمانی با یک پاره خط جهت دار نشان داده می شود، ولی این پاره خط جهت دار بردار نیست.

بنابراین باید گفت :

« بردار را به وسیله یک پاره خط جهت دار نشان می دهیم، ولی هر پاره خط جهت دار بردار نیست. »

بردار جزء مفاهیم اولیه است و تعریف ندارد. برای شناسایی بردار با اتکا به تصور شهودی می توان چهار مشخصه برای آن ذکر کرد.[1]

فرق بین مسافت و جابجایی ( نقص کتاب 7 )

اگر متحرک تغییر جهت ندهد آنگاه اندازۀ بردار جابه جایی با مسافت طی شده برابر است. اما اگر متحرک در طی حرکت خود کمترین تغییر جهت داشته باشد، آنگاه اندازۀ بردار جابه جایی با مسافت طی شده برابر نخواهد بود.

مثلاً در مسیر دایره ای و در یک بازۀ زمانی می توان اندازۀ جابه جایی ( تفاضل دو بردار مکان در لحظۀ آغاز و پایان حرکت ) و مسافت ( طول کمان طی شده در لحظۀ آغاز و پایان ) را از روابط زیر محاسبه کرد :

خطای بزرگ ( حذف « بردار در دو بُعد » از کتابهای درسی )

مبحث مهم و بنیادی « بردار در دو بُعد » باید به کتاب فیزیک دهم افزوده شود. بر خلاف ادعای تهیه کنندگان کتابهای درسی فیزیک و ریاضی، درس « بردار » در کتابهای ریاضی دورۀ اول متوسطه به هیچ وجه پاسخ گوی درسهای کار و انرژی، الکتریسیته، مغناطیس، حرکت شناسی و دینامیک در دورۀ دوم دبیرستان نیست و آنچه از درس بردار در دو بعد در کتاب هندسۀ دوازدهم آورده شده برای پایۀ دوازدهم رشتۀ ریاضی بسیار سخیف و پیش پا افتاده است و فقط برای رفع تکلیف نوشته شده.

برای جلوگیری از افزایش حجم کتاب فیزیک دهم، می توان فصل ترمودینامیک را به ابتدای کتاب فیزیک یازدهم منتقل کرد. چنانکه پیش از نظام آموزشی جدید بود.

تندی متوسط ( نقص کتاب 8 )

« مسافتی که متحرك در واحد زمان طی می کند تندی متوسط نامیده می شود. »

سرعت متوسط ( نقص کتاب 9 )

« جابه جايي متحرك در واحد زمان را سرعت متوسط گويیم. »

 معادلة حركت ( نقص کتاب 10 )

« معادلة حركت، مكان متحرک را در به صورت تابعی از زمان نشان می دهد و توصيفگر حركت جسم در هر لحظه است. »

معادلۀ حرکت مثال خوبی از مفهوم تابع است که در کتب ریاضی خوانده اید.

 حركت يك بعدي ( نقص کتاب 11 )

« حركت در يك راستا را حركت يك بعدي گويند. »

در حركت يك بعدي، مكان متحرك در هر لحظه به وسيلة مولفة  x  تعيين مي شود.

متحرکی را در نظر بگیرید که در یک راستا حرکت می کند. به طوری که پیشتر گفتیم برای سنجش موقعیت آن در هر لحظه یک نقطۀ ثابت را به عنوان مبدأ مکان اختیار می کنیم. که می تواند نقطۀ شروع حرکت باشد یا هر نقطۀ دیگری از مسیر حرکت یا بیرون از مسیر حرکت.

( اشتباه کتاب 2 ) :

در صفحۀ 5 کتاب درسی نوشته شده :

« اگر متحرک در جهت محور   x حرکت کند جابه جایی و سرعت متوسط آن مثبت و اگر متحرک در خلاف جهت محور  x حرکت کند، جابه جایی و سرعت متوسط آن منفی خواهد بود. »

آنچه که در این جمله اشتباه است و مولفان کتاب به آن توجه نکرده اند اینست :

« محور  x » تابع « مسیر حرکت » است نه « مسیر حرکت » تابع « محور  x » و نیز در حرکت یک بُعدی جهت مثبت محور  x  کاملاً اختیاری است نه همواره به راست.

نادیده گرفتن این نکات در ذهن دانش آموزان سوءتقاهم بزرگی ایجاد می کند. با این شیوۀ آموزش، بر خلاف روح علم که پویا است عملاً در ذهن بچه ها بت می سازیم.

سرعت لحظه ای ( نقص کتاب 12 ) :

در صفحۀ 9 کتاب درسی در انتهای عنوان « تعیین سرعت لحظه ای به کمک نمودار مکان – زمان » و نتیجه گیری از نمودار باید نوشت :

در علوم، مدت زمان بین آغاز و پایان یک رویداد اهمیت دارد که به آن بازۀ زمانی گویند. لذا در علوم، سرعت لحظه ای را با مفهوم « حد » بیان می کنیم. 

« اندازۀ سرعت لحظه ای حد سرعت متوسط است وقتی      به صفر میل می کند و مقدار آن با شیب خط مماس بر نمودار مکان - زمان در لحظۀ مورد نظر برابر است.

 ***

[1]  - آنچه طبیعت یا ذاتیات یک چیز یا اندیشه ای را برساند، تعریف آن است.

[2]  - مراجعه کنید به کتاب « بردار در دو بُعد » انتشارات سمرقند - نوشتۀ علیرضا کاشفی

ادامه دارد

 ارسال مطلب برای صدای معلم

این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید