حل مسأله فرایندی است که شامل دستکاری یا عمل کردن بر روی دانش پیشین می‌باشد (فانخوزر و دنیس^[۳۴۹]، ۱۹۹۲).
یکی از مدل‌های بسیار رایج فرایند حل مسأله، مدل حل مسأله گیک (۱۹۸۶) است که در شکل شماره (۲-۲) نشان داده شده است (گیک^[۳۵۰]، ۱۹۸۶):
یادآوری راه‌حل
ارائه مسأله
جستجوی راه حل
اجرای راه حل
توقف
شکست
شکست
شکل شماره (۲-۲). مدل حل مسأله (گیک ، ۱۹۸۶).
این مدل، ترتیب و توالی سه فعالیت شناختی موجود در حل مسأله را مشخص می‌کند:
ارائه مسأله، شامل جمع‌ آوری دانش زمینه‌ای مناسب و تعیین هدف و شرایط آغازین مرتبط با مسأله.
جستجوی راه حل، شامل اصلاح هدف و تدوین برنامه کار به منظور دستیابی به هدف.
اجرای راه حل، شامل اجرای برنامه کار و ارزیابی نتایج.
یک “توقف کوتاه” مهم نیز وجود دارد، بنابراین هنگامی که یادگیرنده تشخیص دهد که قبلاً توانسته مسأله‌ای مشابه مسأله فعلی را حل کند، آن وقت تنها چیزی که لازم است، این است که به یاد بیاورد آخرین بار چگونه چنین مسأله‌ای را حل کرده است تا دوباره همان کار را انجام دهد (گیک، ۱۹۸۶).

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

البته، بسیاری از مسائل، بسیار پیچیده‌تر از آنند که تنها با تکرار این فرایند حل شوند. در چنین مواردی، یادگیرنده مسأله را به اهداف متوسط تجزیه می‌کند و سپس به نوبت هر کدام از آن‌ها را با بهره گرفتن از این فرایند، حل می‌کند. این تعویض بین اهداف کوچکتر، متوسط و اهداف غایی، نمونه‌ای از مهارت‌های تفکر سطح برتر است که راهبرد شناختی نامیده می‌شود. تعریفی که گاگن^[۳۵۱] (۱۹۸۵) از حل مسأله ارائه می‌دهد، منعکس‌کننده همین اصل است و حل مسأله را به عنوان “ترکیبی از سایر قوانین و مفاهیم موجود در قوانین سطح برتر می‌داند که می تواند در یک موقعیت تحمیلی و اجباری به کار گرفته شود” (جاناسن و تسمر^[۳۵۲]، ۱۹۹۶).
حل مسأله، همان طور که شامل مؤلفه‌های شناختی است، مؤلفه‌های نگرشی را نیز در بر می‌گیرد. برای حل مسائل، یادگیرندگان مجبورند که چنین عمل کنند و باید باور داشته باشند که می‌توانند. جنبه‌های نگرشی و انگیزشی مانند تلاش، اعتماد به نفس، اضطراب، مقاومت و دانش درمورد خود، در فرایند حل مسأله بسیار مهم تلقی می‌شوند (جاناسن و تسمر، ۱۹۹۶).
چه شما از یکی از مدل‌های دهه ۱۹۶۰ استفاده کنید و چه از مدلی که در شکل ۱ نشان داده شده است، متأسفانه، تدریس و آموزش مستقیم فرایند حل مسأله، عملکرد واقعی حل مسأله را بهبود نمی‌بخشد. در اواسط دهه ۱۹۸۰، محققان به این نتیجه رسیدند که تلاش به منظور تدریس مهارت‌های عمومی و انتزاعی حل مسأله، بی فایده و ناکارآمد است (دیبونو^[۳۵۳]، ۱۹۸۳؛ بی یر، ۱۹۸۴). آن‌ها، به این نتیجه دست یافتند که تسلط یافتن بر مهارت‌های عمومی حل مسأله، بین حلالان خوب و ضعیف، تفاوتی ندارد. در واقع، محققان به این نتیجه دست یافتند که دانش زمینه، مهم‌ترین ویژگی مهارت در حل مسأله است. بنابراین می‌توان گفت، حل مسأله فرایندی موقعیتی و محدود به زمینه است که به ساختارهای عمیق دانش و تجربه وابسته است (پالامبو^[۳۵۴]، ۱۹۹۰).
۲-۲-۳-۱۰- جمع بندی:
در دنیای امروز که تغییر جزء جدایی ناپذیر آن محسوب می‌شود، بهره مندی از دانش و اطلاعات به تنهایی کافی نیست، بلکه در کنار دانش باید از مهارت‌های لازم به منظور به کارگیری دانش در جنبه‌های مختلف نیز برخوردار بود، این امر به ویژه در مشاغل تخصصی مانند مهندسی که مستلزم به کارگیری دانش در حیطه‌های واقعی است، اهمیت بیشتری می‌یابد. لذا، دانشجویان مهندسی باید از مهارت‌های فکری و عملی که توسط محققان مختلف به عنوان مهارت‌های ضروری برای بقا و پیشرفت در جامعه کنونی شناخته شده‌اند، برخوردار باشند، زیرا هر کدام از این مهارت‌ها به نحوی قابلیت‌های افراد برای پاسخگویی به شرایط متغیر را افزایش می‌دهند طبق نظر انجمن دانشکده‌ها و دانشگاه‌های آمریکایی (۲۰۰۷) این مهارت‌ها در شش طبقه قرار می‌گیرند.
مهارت‌های فکری و عملی

1. 1. مهارت تحقیق و تجزیه و تحلیل

1. 1. مهارت تفکر انتقادی و خلاق

1. 1. مهارت ارتباط مکتوب و شفاهی

1. 1. مهارت سواد اطلاعاتی

1. 1. مهارت سوادکمی و محاسباتی

1. 1. مهارت کارتیمی و حل مسأله

شکل شماره( ۲-۳). مهارت های فکری و عملی
۲-۳- تحقیقات کاربردی:
۲-۳-۱- تحقیقات کاربردی مربوط به مدل‌های چرخه یادگیری:
مطالعات تحقیقاتی مربوط به آموزش بر مبنای مدل چرخه یادگیری نشان داد که رویکردهای چرخه یادگیری به دانش‌آموزان کمک می‌کند عقاید علمی را درک کنند، استدلال علمی و نگرش آنها نسبت به علم را بهبود می‌دهد، مشارکت آن‌ها در کلاس‌های علمی را افزایش و تصورات نادرست دانش‌آموزان را از بین می‌برد (کمپبل^[۳۵۵]، ۱۹۷۷؛ دیویس^[۳۵۶]، ۱۹۷۸؛ پرسر و رینر^[۳۵۷]، ۱۹۸۳؛ ساندرز و شیپاردسان^[۳۵۸]، ۱۹۸۷؛ رینر و همکاران، ۱۹۸۸؛ لاسون و تامپسون^[۳۵۹]، ۱۹۸۸؛ دیویدسن^[۳۶۰]، ۱۹۸۹؛ شارمن^[۳۶۱]، ۱۹۹۱؛ کامو^[۳۶۲]، ۱۹۹۲؛ کلیندینست^[۳۶۳]، ۱۹۹۳؛ مارک،کووان و کاوالو^[۳۶۴]، ۱۹۹۴؛ گنج^[۳۶۵]، ۱۹۹۵؛ شلنکر، بلنک و مکا^[۳۶۶]، ۱۹۹۷؛ لورد^[۳۶۷]، ۱۹۹۷؛ ستلاگ^[۳۶۸]، ۲۰۰۰؛ آدام و کلی، ۲۰۰۱؛ بادی، واتسون و آباسون^[۳۶۹]، ۲۰۰۳؛ آکار^[۳۷۰]، ۲۰۰۵؛ وایدر و شاتلووث^[۳۷۱]، ۲۰۰۵؛ بالسی، کاکیروگلو و تیکایا^[۳۷۲]، ۲۰۰۶؛ اسپنسر و گیلام^[۳۷۳]، ۲۰۰۶؛ مسیت، ۲۰۰۶؛ برون و سندرا^[۳۷۴]، ۲۰۰۷؛ سیلان و گیبان^[۳۷۵]، ۲۰۰۸؛ کاینار، تیکایا و کاکیروگلو، ۲۰۰۹).
شنیدر و رینر^[۳۷۶] (۱۹۸۰) در مورد چرخه یادگیری به مطالعه پرداختند. آن‌ها به این نتیجه دست یافتند که رویکرد چرخه یادگیری نسبت به رویکردهای مرسوم و سنتی آموزش، در زمینه دستاوردهای توسعه ذهنی و فکری و نیز موفقیت محتوایی بهتر عمل می‌کند. رینر^[۳۷۷] (۱۹۸۶)، اثربخشی چرخه یادگیری (گروه آزمایشی) را در مقابل آموزش سنتی و مرسوم (گروه کنترل)، در زمینه ارتقای دستاوردها در حیطه موفقیت مفهومی و توسعه فکری دانش آموزان پایه نهم و دهم، مورد بررسی قرار داد. نتایج این مطالعه نشان داد که بین گروه‌های آموزش دیده با چرخه یادگیری و گروه های آموزش دیده با روش مرسوم و سنتی در زمینه موفقیت مفهومی و توسعه فکری تفاوت های معناداری وجود دارد. پرسر و رینر (۱۹۸۳) نیز یافته های مشابهی را گزارش کردند که نشان دهنده اثربخشی آموزش مبتنی بر مدل چرخه یادگیری در مقابل آموزش مرسوم و سنتی در زمینه دستیابی به پیامدهای یادگیری بود. رینر و همکاران (۱۹۸۸) به این نتیجه دست یافتند که وقتی مفاهیم به واسطه آزمایش و تجربه معرفی می‌شوند، موفقیت بیشتر است.
مارک، ایبانکس و گالاهر^[۳۷۸] (۱۹۹۰)، ارتباط موجود بین ادراک معلمان علوم دبیرستان از مدل توسعه‌ای هوش پیاژه، رویه تدریس آنها – چرخه یادگیری پنج گانه و فعالیت‌های تدریس کلاسی را مورد بررسی قرار دادند. معلمان حاضر در این مطالعه نارضایتی خود از روش‌های تدریسی که مورد استفاده قرار می‌دهند را ابراز کردند و به دنبال آن به مؤسسه ملی علوم ملحق شدند که بانی برنامه های ضمن خدمت طراحی شده به منظور بررسی برنامه درسی علوم آزمایش محور و نظریه‌های زیربنای چنین برنامه‌های درسی، بود. معلمانی که درک عمیقی از مدل هوش پیاژه‌ای و چرخه یادگیری داشتند، قادر به تلفیق موفقیت آمیز تجارب آزمایشگاهی دانش آموزان با بحث‌های کلاسی به منظور تدوین و ارائه مفاهیم علمی بودند.
کاپیرو^[۳۷۹] (۱۹۹۴) مطالعه‌ای انجام داد که در آن نتایج حاصل از یک کلاس را که در سال ۱۹۸۵، با روش سنتی سخنرانی آموزش دیده بودند را با نتایج حاصل از همان کلاس در سال ۱۹۹۴ که با روش چرخه یادگیری پنج گانه آموزش دیده بودند، مقایسه کرد. دانش آموزان هر دو گروه از پیش نیازهای یکسانی برخوردار بودند و برای مقایسه، از آزمون یکسانی استفاده شده بود. نمرات آزمون دانش آموزانی که با روش دانش سازی آموزش دیده بودند، بالاتر و بهتر بود. نمره میانگین گروه کنترل (روش سنتی و مرسوم)، ۸/۶۰ درصد بود، در حالی که میانگین گروه آزمایشی (چرخه یادگیری پنج گانه)، ۷/۶۹ درصد بود. علاوه بر نمرات آزمون، گروه آزمایشی از سطح انرژی و توان بیشتری برخوردار بودند و بازخوردهای مثبتی به درس می‌دادند.
رینر و همکاران (۱۹۸۸) به این نتیجه دست یافتند که وقتی مفاهیم به واسطه آزمایش و تجربه معرفی می‌شوند، موفقیت بیشتر است. آدام و کلی (۱۹۹۸) گزارش کردند که نقشه برداری مفهومی و چرخه یادگیری هر دو به بهبود موفقیت دانش آموزان در علوم کمک می‌کنند، زیرا در هر دو روش، دانش آموزان فعالانه دانش را شکل می‌دهند. بیونیو، دنگل و آدامز^[۳۸۰] (۱۹۹۹) در مطالعه خود، رویکرد چرخه یادگیری پنج گانه را مورد بررسی قرار دادند. بعد از انجام مطالعه، به این نتیجه رسیدند که رویکرد چرخه یادگیری پنج گانه، دانش آموزان را تشویق می‌کند تا چارچوب های تفکر خود را شکل دهند. علاوه بر این، این رویکرد در کلاس‌های درس بسیار مؤثر می‌باشد.
لورد (۱۹۹۹) مطالعه ای انجام داد که در آن دو کلاس که با روش‌های مرسوم و سنتی آموزش می‌دیدند را با دو کلاس که با بهره گرفتن از روش چرخه یادگیری پنج گانه آموزش می‌دیدند، مقایسه کرد. کلاس‌های مرسوم و سنتی، معلم محور بودند و با شیوه سخنرانی آموزش می‌دیدند. روش چرخه یادگیری پنج گانه، شامل گروه‌های کوچک ناهمگنی بود که در زمینه طرح‌های تحریک کننده تفکر و سؤالات تفکر انتقادی یا ساخت نقشه‌های مفهومی با هم کار می‌کردند. این مطالعه نشان داد که گروه‌های آزمایشی درک بهتری از اطلاعات به ویژه سؤالاتی که نیازمند تفسیر بود، داشتند. دانش آموزانی که تحت آموزش روش چرخه یادگیری پنج گانه بودند، موضوعات درسی را عمیق‌تر و جامع‌تر، درک می‌کردند.
در سال ۲۰۰۱، آدام و کلی، اثربخشی روش‌های نقشه مفهومی، چرخه یادگیری، آموزش توضیحی و ترکیب دو روش نقشه مفهومی/ چرخه یادگیری را در رابطه با ارتقای درک مفهومی مفاهیم انتشار و نفوذ مورد بررسی قرار دادند. معلمان چهار کلاس زیست شناسی مقطع دبیرستان، مفاهیم انتشار و نفوذ را با بهره گرفتن از چهار روش مذکور، آموزش دادند. نتایج نشان داد گروه‌هایی که با بهره گرفتن از روش‌های نقشه مفهومی و ترکیبی از دو روش نقشه مفهومی و ترکیبی از دو روش نقشه مفهومی / چرخه یادگیری آموزش دیده بودند، نسبت به گروه‌هایی که با روش توضیحی آموزش دیده بودند، در زمینه درک مفهومی مفاهیم انتشار و نفوذ عملکرد بسیار بهتری داشتند. گربر، کاوالو و مارک^[۳۸۱] (۲۰۰۱)، به این نتیجه رسیدند، دانش آموزانی که از طریق چرخه یادگیری آموزش دیده بودند در آزمون مربوط به استدلال علمی، نمره بالاتری کسب نمودند.
مطالعه‌ای که توسط کولسون^[۳۸۲] (۲۰۰۲)، صورت گرفت، به دنبال بررسی این مسأله بود که آیا سطوح مختلف مدل چرخه یادگیری پنج گانه، یادگیری دانش آموزان را تحت تأثیر قرار می دهد یا خیر. نتایج نشان داد که دستاوردهای یادگیری دانش آموزانی که با روش چرخه یادگیری آموزش می دیدند، تقریباً دو برابر دستاوردهای یادگیری دانش آموزانی بود که با شیوه ای متفاوت آموزش دیده بودند. بادی، واتسون و آباسون (۲۰۰۳) نیز می گویند، مدل چرخه یادگیری اثر مثبتی بر استدلال علمی دارد.
بالسی، کاکیروگلو و تیکایا (۲۰۰۶)، اثرات چرخه یادگیری پنج گانه و آموزش های سنتی را بر ادراک دانش آموزان پایه هشتم از مفاهیم فتوسنتز و تنفس در گیاهان مورد بررسی قرار دادند. نتایج این مطالعه نشان داد بین گروه های کنترل و آزمایش، تفاوت های معناداری در این زمینه وجود دارد. یافته ها آشکار کرد دانش آموزان گروه آزمایشی که با روش چرخه یادگیری پنج گانه آموزش دیده بودند، در آزمون های مربوط به فتوسنتز و تنفس در گیاهان نسبت به گروه کنترل، عملکرد بهتری داشتند.
مسیت (۲۰۰۶) تأثیر مدل چرخه یادگیری هفت گانه بر بهبود مهارت‌های تفکر انتقادی دانش آموزان پایه پنجم را مورد بررسی قرار داد. ۴۶ دانش آموز پایه پنجم از دو کلاس مختلف و یک معلم علوم در این مطالعه شرکت داشتند. گروه کنترل با روش سنتی و گروه آزمایش با روش مبتنی بر کاوش، آموزش دیدند. او به این نتیجه رسید که مدل چرخه یادگیری هفت گانه، نسبت به روش های مرسوم و سنتی، به بهبود بهتر مهارت‌های تفکر انتقادی دانش آموزان منجر می‌شود.
داگرو و تیکایا^[۳۸۳] (۲۰۰۸) اثر بخشی مدل های تدریس سنتی و چرخه یادگیری را بر موفقیت دانش آموزان پایه هشتم در زمینه علم ژنتیک و وراثت مورد بررسی قرار دادند. تجزیه و تحلیل نشان داد که بین گروه های کنترل و آزمایش تفاوت های معناداری وجود دارد و گروه های آزمایش در این زمینه عملکرد بهتری داشتند. نتایج همچنین نشان داد که توانایی تفکر منطقی و یادگیری معنادار نیز در تفاوت و تغییر میزان موفقیت دانش آموزان سهم مهمی داشته‌اند. فالتون و ساباتینو^[۳۸۴] (۲۰۰۸) در مطالعه خود بر روی مدل چرخه یادگیری، به این نتیجه دست یافتند که این مدل در زمینه درک ارتباط موجود بین ریاضیات و علوم بسیار مؤثر می باشد و دانش آموزان نیز در طول درس از انگیزه برخوردار هستند.
ساسماز و تیزکان^[۳۸۵] (۲۰۰۹)، نیز اثربخشی رویکرد چرخه یادگیری بر نگرش یادگیرندگان به علوم را در کلاس‌های علوم پایه هفتم مورد بررسی قرار دادند. نتایج آن‌ها نشان داد گروهی که با روش چرخه یادگیری آموزش دیده بودند، نسبت به گروهی که با روش مرسوم و سنتی آموزش دیده بودند، نگرش مثبت‌تری به علم به عنوان یک موضوع درسی داشتند. کاینار و همکاران (۲۰۰۹)، اثربخشی چرخه یادگیری پنج گانه را بر موفقیت دانش آموزان پایه ششم در رابطه با مفاهیم سلولی و باورهای معرفت شناختی علمی آن‌ها مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که نوع روش، تأثیر معناداری بر متغیرهای وابسته دارد.
تحقیق صورت گرفته توسط یالسین و بایراککین^[۳۸۶] (۲۰۱۰) نشان داد که روش‌های چرخه یادگیری، به بهبود یادگیری دانش آموزان منجر می‌شوند. در این مطالعه، کلاس‌های مختلفی که از شیوه‌های مرسوم و سنتی استفاده می‌کردند با کلاس‌هایی که از چرخه یادگیری برخوردار بودند، مقایسه شدند. نتایج نشان داد رویکرد چرخه یادگیری نسبت به رویکردهای سنتی، مؤثرتر بود، زیرا اکثر دانش آموزان در این روش مشارکت داشتند و علاقه دانش آموزان به درس و موضوع یادگیری موجبات افزایش یادگیری را فراهم می‌کرد.
۲-۳-۲- تحقیقات کاربردی مربوط به مهارت‌های فکری و عملی با در نظر گرفتن متغیرهای جمعیت شناختی:
در زمینه رابطه بین موقعیت یادگیری و مهارت تحقیق، میوارچ، زیون و میچالسکی^[۳۸۷](۲۰۰۷)، در پژوهشی تأثیرات چهار موقعیت مختلف یادگیری ( ۱- آموزش فراشناخت در شبکه یادگیری غیرهمزمان^[۳۸۸]، ۲- شبکه یادگیری غیرهمزمان بدون هدایت فراشناخت^[۳۸۹] ۳- آموزش فراشناخت در قالب تعاملات چهره به چهره^[۳۹۰] و ۴- تعاملات چهره به چهره بدون هدایت فراشناخت^[۳۹۱]) را بر مهارت‌های تحقیق علمی دانش‌آموزان مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که دانش‌آموزان موقعیت یادگیری فراشناخت در شبکه یادگیری غیرهمزمان نسبت به سایر دانش‌آموزان، در زمینه مهارت‌های تحقیق علمی، عملکرد بهتری داشتند.