تعليم الفيزياء

تشير عبارة تعليم الفيزياء إلى كلتا الطريقتين المستعملة حالياً لتدريس الفيزياء وإلى مجال الأبحاث التربوي والتي تهدف إلى تحسين هذه الطرق.[1][2] من الناحية التاريخية، درست الفيزياء مبدئياً بطريقة المحاضرة في المدرسة العليا وفي الكليات مع الممارسة في المختبرات التي تهدف إلى تأكيد المفاهيم التي تمت دراستها في المحاضرة.

و لسوء الحظ، وبسبب الطبيعة المجردة والغير متوقعة للعديد من المفاهيم الأساسية في الفيزياء، فشلت طريقة المحاضرة على مساعدة الطلاب للتغلب على العديد من الأوهام عن العالم الفيزيائي التي تطورت قبل اتخاذ التعليم الرسمي في هذه المواضيع. في أكثر دروس الفيزياء التمهيدية، تكون الميكانيكا أول المجالات التي تتم مناقشتها في الفيزياء. قوانين نيوتن للحركة، التي تصف كيفية استحابة الأجسام الهائلة للقوى، هو الموضوع الرئيسي لدراسة الميكانيكا. توصل نيوتن إلى قوانينه الثلاثة من الدراسة الشاملة التي أجراها على المعطيات التجريبية وتتضمن العديد من الملاحظات الفلكية.

على أية حال، لدى الكثير من الطلاب تصورات سابقة عن العالم الذي هو حولهم والتي تجعل فهم قوانين نيوتن للحركة أمراً صعباً. وكمثال على قانون نيوتن الأول، التي تعرف أيضاً بالقصور الذاتي، يذكر أنه في الإطار العطالي inertial frame، الجسم الساكن يبقى ساكناً وذلك الجسم الذي يتحرك بسرعة ثابتة يستمر بالحركة بنفس السرعة ما لم يخرج القوة الكلية net force عن الجسم. العديد من الطلاب يتوهمون بأن القوة الكلية تستلزم لإبقاء الجسم متحركاً بسرعة ثابتة. هم يعلمون أن لإزاحة كتاب من على الطاولة نحتاج إلى بذل جهد "الدفع مثلاُ" على الكتاب. على أية حال، لقد فشلوا في الأخذ بالحسبان بأن هناك أكثر من قوة واحدة تؤثر على الكتاب حين تدفع من فوق الطاولة بسرعة ثابتة. بالإضافة إلى قوة "الدفع"، هناك أيضاً قوة الاحتكاك frictional force في الاتجاه المعاكس يحدث على الكتاب مع سطح الطاولة. متى يتحرك الكتاب بسرعة ثابتة، فإن تلك القوتين ستوازنها (و تضاف على شكل متجه) القوة الكلية للصفر.