الدرس ٢: النماذج العلمية
انظر إلى أعلى الصفحة حيث يبدأ الدرس الثاني عن النماذج العلمية. النموذج هو محاكاة لشيء ما أو حدث ما يساعدنا على فهم الأشياء التي يصعب رؤيتها أو تخيلها لصغرها الشديد أو كبرها الشديد. في الأسفل، ترى أنواعاً من النماذج مثل النماذج المادية التي يمكن لمسها ورؤيتها، كتصميم الكرة الأرضية الذي يوضح أجرام النظام الشمسي، أو نموذج التركيب الداخلي للخلية الذي يسهل علينا رؤية ما داخلها بشكل ملموس.
النموذج العلمي هو محاكاة لشيء أو حدث ما لتسهيل فهمه وتخيله، خاصة إذا كان صعب الرؤية لصغره أو كبره أو سرعته أو بطئه. تنقسم النماذج إلى ثلاثة أنواع رئيسية: النماذج المادية التي يمكن لمسها ورؤيتها مثل نموذج الكرة الأرضية، والنماذج الحاسوبية التي تبنى ببرامج الحاسوب مثل خريطة الطقس، والنماذج الفكرية وهي أفكار أو مفاهيم تصف طريقة التفكير في شيء معين مثل معادلات أينشتاين. تستخدم النماذج في التواصل، واختبار التوقعات والفرضيات، وتوفير الوقت والمال والأرواح. كما تتطور النماذج وتتغير بمرور الزمن مع زيادة المعلومات والبيانات الجديدة المتاحة للعلماء.
الفكرة الأساسية
النموذج هو محاكاة لشيء أو حدث ما، ويستخدم كأداة لفهم العالم الطبيعي وتسهيل تصور الأشياء التي يصعب رؤيتها أو دراستها بشكل مباشر.
الشرح
النماذج العلمية تساعد على توضيح المفاهيم الصعبة، وتصوير الأشياء الصغيرة جدا، أو الكبيرة جدا، أو لأحداث سريعة أو بطيئة جدا. هناك ثلاثة أنواع من النماذج:
- النماذج المادية: نماذج يمكن لمسها ورؤيتها مثل نموذج الكرة الأرضية أو نموذج التركيب الداخلي للخلية.
- النماذج الحاسوبية: نماذج يتم بناؤها ببرامج حاسوبية ولا يمكن لمسها، بل تعرض على شاشة الحاسوب لتوضيح حوادث لا يمكن رؤيتها بسبب طول زمن حدوثها أو سرعة حدوثها مثل خريطة الطقس.
- النماذج الفكرية: أفكار أو مفاهيم تصف كيف يفكر شخص ما في شيء معين في العالم الطبيعي، مثل نموذج أينشتاين حول المادة والطاقة في صورة معادلة رياضية. تستخدم النماذج في التواصل لنقل الملاحظات والأفكار للآخرين، وفي اختبار التوقعات والفرضيات، وتستخدم أيضا لتوفير الوقت والمال والمحافظة على الأرواح في بعض الحالات التي تستخدم النماذج فيها بدلًا من استخدام الجسم الأصلي لتقليل المخاطر والتكلفة. وتتغير النماذج بتطور المعرفة وزيادة المعلومات مع مرور الزمن.
مثال محلول خطوة بخطوة
إذا كان مقياس رسم إحدى الخرائط أن كل يادل ، وكانت المسافة بين قريتين على الخريطة، فما المسافة الحقيقية التي تفصل بين القريتين بالكيلومترات؟ الخطوة الأولى: حدد مقياس الرسم المعطى وهو أن كل على الخريطة يمثل في الحقيقة. الخطوة الثانية: اضرب قياس المسافة على الخريطة في قيمة مقياس الرسم الحقيقي لتحديد المسافة الفعلية. الخطوة الثالثة: احسب الناتج بعملية الضرب: . الخطوة الرابعة: اكتب وحدة القياس المناسبة للناتج لتصبح المسافة الحقيقية هي .
أخطاء شائعة
- الاعتقاد بأن النماذج يجب أن تكون مطابقة تماما للأصل في كل التفاصيل، والصواب أن النموذج قد تفتقر لبعض الخصائص لأنها ليست ضرورية دائما ولأن الهدف منها هو تسهيل الفهم.
- الخلط بين أنواع النماذج والظن بأن النماذج الفكرية يمكن لمسها ماديا، والصواب أن النموذج الفكري يعتمد على الأفكار والنظريات والعلاقات الرياضية ولا يكون ماديا.
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: ما الفرق الرئيسي بين النموذج المادي والنموذج الحاسوبي؟ الإجابة: النموذج المادي يمكن لمسه ورؤيته بالعين مثل نموذج الكرة الأرضية، بينما النموذج الحاسوبي يتم بناؤه ببرامج حاسوبية ويعرض على شاشة الحاسوب ولا يمكن لمسه مثل خريطة الطقس. السؤال الثاني: لماذا تتغير النماذج العلمية بمرور الزمن؟ الإجابة: لأن العلماء يبذلون قصارى جهدهم لعمل أفضل النماذج بما يتفق مع ما لديهم من معلومات، ومع زيادة الملاحظات وتحسن دقتهم وتوافر معلومات جديدة، تتطور النماذج لتعبر بشكل أدق عن الأفكار.