NGSS

‫معايير العلوم للجيل القادم‬ ‫اعداد الباحثتين‪:‬‬ ‫أسماء حميد أبو موسى ياسمين ناصر أبو العون‬ ‫اشراف الستاذ الدكتور‬ ‫محمد سليمان شقير‬

‫معايير العلوم للجيل القادم‬ ‫توزيع الفكار المحورية‬ ‫توقعات الداء في ‪NGSS‬‬ ‫التصميم الهندسي‬ ‫تصميم منطاد الهواء الساخن‬ ‫فحص الدرس وفق المعايير‬ ‫كتيب التصميم‬

‫معايير العلوم للجيل القادم ‪ : NGSS‬الإطار النظري‬

‫معايير تعلم العلوم للجيل القادم (‪:) Next Generation Science Standards‬‬ ‫انطلقت فلسفة معايير العلوم للجيل القادم من أن الطلبة سواء أصبحوا في المستقبل فنيين‬ ‫في مستشفى أو عاملين في منشأة لتصنيع التكنولوجيا الفائقة أو باحثين في درجة الدكتوراه‬ ‫يجب أن يحصلوا على تعليم علمي قوي راسخ للعلوم من مرحلة ما قبل المدرسة وحتى الصف‬ ‫الثاني عشر‪ ،‬وتعتبر المعايير الدولية ضاب ًطا في وضع الخطوط العريضة للمناهج من حيث‬ ‫المعارف والمهارات بما يتواكب مع الحراك التربوي والحضاري والتسارع المعرفي العالمي‬ ‫وقد هدفت معايير تعلم العلوم للجيل القادم إلى إعداد الطلبة للانخراط الفعال في المستقبل أو‬ ‫الغد كقوى بشرية مؤثرة من خلال خطة متماسكة لتعليم العلوم‪.‬‬ ‫وضعت هذه المعايير من خلال المركز القومي للبحوث في الولايات المتحدة (‪ )NRC‬مع عدد من‬ ‫الهيئات والمؤسسات مثل الأكاديمية الوطنية للعلوم (‪National Academy of Science: NAS‬‬ ‫) و والجمعية القومية لمعلمي العلوم ‪.NSTA‬‬ ‫تهدف هذه المعايير في الأساس إلى أن يكون جميع الطلاب في نهاية المرحلة الثانوية يمتلكون‬ ‫المعرفة الكافية في العلوم والهندسة والممارسات العلمية والهندسية والأفكار المحورية للمشاركة‬ ‫في مناقشات عامة حول القضايا المتعلقة بالعلوم‪ ،‬كما يصبحون قادرين على مواجهة المشكلات‬ ‫العلمية والتكنولوجية في حياتهم اليومية‪ ، ،‬ويصبح لديهم القدرة على الاستمرار في التعلم وطلب‬ ‫العلم خارج المدرسة بالإضافة إلى امتلاكهم المهارات اللازمة لدخول المهن التي يختارونها‬ ‫ذات الصلة بمجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة كما تهدف إلى غرس تقدير العلم في نفوسهم‬ ‫وتعزيز قناعاتهم بأن العلم والمعرفة العلمية الحالية هي نتيجة عدة جهود تراكمت لتنتج هذا‬ ‫النتاج الحضاري الضخم‪ ،‬وتستهدف المعايير الطلبة وفقًا للإطار العام للتعليم العام من مرحلة‬ ‫ما قبل المدرسة وحتى الصف ‪ 12‬حيث قُسمت المعايير إلى أربع فئات بما يتفق مع الخصائص‬ ‫النمائية لكل مرحلة‪:‬‬ ‫المرحلة‬ ‫المرحلة الثانية المرحلة الثالثة‬ ‫المرحلة‬ ‫الرابعة‬ ‫الأولى‬ ‫من الصف‬ ‫من الصف‬ ‫من الصف‬ ‫السادس‬ ‫الثالث‬ ‫من مرحلة‬ ‫التاسع‬ ‫رياض الأطفال‬ ‫حتى الصف‬ ‫حتى الصف ‪12‬‬ ‫وحتى الصف‬ ‫وحتى الصف‬ ‫الثامن‬ ‫الخامس‬ ‫الثاني‬

‫ولعل أهم ما يميز معايير تعليم العلوم للجيل القادم دمجها الهندسة في تعليم العلوم وذلك عن‬ ‫طريق تضمين التصميم كمحور أساسي في تعليم العلوم بد ًءا من تصميم التجارب وتخطيط‬ ‫النماذج وصولاً إلى تقديم الحلول‪.‬‬ ‫كذلك فإن معايير تعليم العلوم للجيل القادم ‪NGSS‬هي معايير أو أهداف أو توقعات الأداء التي‬ ‫تعكس ما يجب أن يعرفه الطالب ويكون قاد ًرا على فعله‪ ،‬هذا لا يعني أنها تحدد مفردات‬ ‫المحتوى ولا طرق تدريسه بل يترك القرار في ذلك لمصممي المناهج ومنفذيها في إطار ما‬ ‫وضعته المعايير من خطوط عريضة وتوضيحات‪ ،‬يشار هنا إلى أن تماسك المعايير وترابطها‬ ‫يعطي حرية ومرونة للمعلمين في وضع المناهج في الترتيب الذي يرونه مناس ًبا للطلبة‪:‬‬ ‫خصائصهم‪ ،‬استعداداتهم وبيئاتهم واحتياجاتهم‪ ،‬وتختلف معايير علوم الجيل التالي )‪(NGSS‬‬ ‫عن معايير العلوم السابقة بثلاث طرق أساسية‬ ‫‪ .1‬الأداء ‪ :‬استندت المعايير السابقة إلى ما يجب على الطلاب \"معرفته\" أو \"فهمه\"‪ .‬وتقييم‬ ‫الطلاب لتحديد ما إذا كانوا قد استوفوا المعايير أم لا‪ .‬أدت التفسيرات المختلفة في بعض‬ ‫الأحيان إلى تقييمات لم تكن متوافقة مع المناهج والتدريس‪ .‬لقد تجنبت معايير علوم الجيل‬ ‫التالي هذه الصعوبة من خلال تطوير توقعات الأداء التي تحدد بدقة ما يجب على الطلاب‬ ‫فعله من أجل إثبات أنهم قد حققوا المعايير‪.‬‬ ‫‪ .2‬الدمج يتضمن كل توقع للأداء جميع الأبعاد الثلاثة ممارسة علمية أو هندسية‪ ،‬وفكرة‬ ‫محورية أساسية‪ ،‬ومفهوم شامل‪.‬‬ ‫‪ .3‬التماسك‪ :‬تُ ْو ِجد كل مجموعة من توقعات الأداء روابط لأفكار أخرى في تخصصات‬ ‫العلوم والهندسة نحو محو الأمية في اللغة والعلوم والرياضيات‪.‬‬ ‫لماذا معايير علوم الجيل التالي)‪ (NGSS‬؟‬ ‫في العقدين الأخيرين شهد العالم تطورات كبيرة ونقلات كثيرة في مجالات تعليم العلوم‪ ،‬وكذلك‬ ‫في الاقتصاد الذي يحركه الابتكار‪ .‬وبدراسة أنظمة التعليم وجد أنه لا يمكن لنظام التعليم الحالي‬ ‫إعداد الطلاب بنجاح للانخراط الفاعل في مجتمعاتهم أو تخصصاتهم الدراسية ما لم يتم تحديد‬ ‫التوقعات والأهداف الصحيحة من تعلمهم‪ ،‬في ها السياق تم وضع الإطار العام لمعايير تعلم العلوم‬ ‫للجيل القادم والتي سيؤدي تنفيذها إلى إعداد خريجي المدارس الثانوية بشكل أفضل للعمل الجاد‬ ‫في دراستهم الجامعية ومهنهم المستقبلية‪ .‬حتى أولئك الذين اختاروا المسار المهني سيكون لديهم‬ ‫المهارات العملية مع مهارات مثل التفكير الناقد وحل المشكلات القائمة على الاستفسار‪.‬‬

‫وفقًا لمجلس الولايات لمعايير تعليم العلوم الجيل القادم (‪ )NGSS lead States,2013‬فإن‬ ‫معايير تعليم العلوم للجيل القادم تتمحور حول ثلاثة محاور رئيسة هي‪:‬‬ ‫‪.1‬الأفكار الرئيسة (المحتوى) (‪)Disciplinary Core Ideas: DCI‬‬ ‫‪ .2‬الممارسات العلمية والهندسية )‪(Scientific and Engineering Practices: SEPs‬‬ ‫‪ .3‬المفاهيم الشاملة )‪(Crosscutting Concepts: CCs‬‬ ‫حيث تم تصميم الممارسات العلمية والهندسية والمفاهيم الشاملة لتدريسها في السياق‪ ،‬ويتم دمج‬ ‫العلوم والهندسة في تعليم العلوم من خلال رفع التصميم الهندسي إلى نفس مستوى البحث العلمي‬ ‫في تدريس العلوم في جميع المستويات والتأكيد على الأفكار الأساسية للتصميم الهندسي‬ ‫والتطبيقات التكنولوجية‪.‬‬ ‫• الأفكار المحورية (الرئيسة) ‪:Disciplinary Core Ideas‬‬ ‫إن التوسع المستمر في المعرفة العلمية يجعل من المستحيل تدريس جميع الأفكار المتعلقة‬ ‫بمجال معين بتفاصيل شاملة خلال السنوات من الروضة حتى الصف الثاني عشر‪ .‬ولكن في‬ ‫عصر المعلومات وإتاحة الوصول للمعرفة لا يتمثل دور معلم العلوم في تدريس \"كل الحقائق\"‬ ‫عن موضوع ما‪ ،‬بل إعداد الطلاب بمعرفة أساسية كافية تمكنهم في وقت لاحق من الحصول على‬ ‫معلومات إضافية من تلقاء أنفسهم بتمكينهم من تقييم مصادر موثوقة للمعلومات العلمية واختيارها‬ ‫‪ ،‬والسماح لهم بمواصلة تطويرهم إلى ما بعد سنوات الدراسة في الروضة حتى الصف الثاني‬ ‫عشر كمتعلمين للعلوم ومستخدمي العلوم والمعرفة ‪ ،‬وربما أي ًضا كمنتجين لهذه المعرفة‪ ،‬وتدور‬ ‫هذه الأفكار حول ‪ 44‬فكرة محورية في الفيزياء والأحياء والأرض والفضاء والهندسة‬ ‫والتكنولوجيا‪.‬‬ ‫ومن شروط اختيار الفكرة ضمن الأفكار الرئيسة‪:‬‬ ‫‪ .1‬لها أهمية واسعة عبر العلوم المتعددة أو التخصصات الهندسية أو أن تكون مبدأ ركيزة‬ ‫أساسية في تخصص واحد‪.‬‬ ‫‪ .2‬توفير أداة رئيسية للفهم أو التحقيق في أفكار أكثر تعقي ًدا وحل المشاكل‪.‬‬ ‫‪ .3‬تتصل بمصالح الطلاب وخبراتهم في الحياة أو أن تكون مرتبطة بمشكلات مجتمعية‬ ‫أو شخصية تتطلب معرفة علمية أو تكنولوجية‪.‬‬

‫‪ .4‬أن تتسم بقابليتها للاتساع على درجات متعددة بمستويات متزايدة من العمق والتطور‪.‬‬ ‫أي أنه يمكن إتاحة الفكرة للطلاب الأصغر سناً ثم توسيعها في السنوات اللاحقة بما يتسم‬ ‫مع كل مرحلة‪.‬‬ ‫• الممارسات العلمية والهندسية (ٍ‪:) Scientific And Engineering Practices‬‬ ‫يُستخدم مصطلح \"الممارسات\" بدلاً من مصطلح مثل \"المهارات\" للتأكيد على أن الاشتراك‬ ‫في البحث العلمي لا يتطلب مهارة فحسب‪ ،‬بل يتطلب أي ًضا معرفة خاصة بكل ممارسة‪.‬‬ ‫وتعرف كلاًّ من الممارسات العلمية والهندسية وفق معايير تعلم العلوم للجيل القادم على أنها‪:‬‬ ‫‪ o‬الممارسات العلمية‪ :‬هي الممارسات التي يستخدمها العلماء في فهم الحقائق‬ ‫والتوصل إلى النظريات وتجربة الفرضيات‪.‬‬ ‫‪ o‬الممارسات الهندسية‪ :‬هي ما يطبقه المهندسون في تصميم النماذج وبناء‬ ‫الأنظمة وتقديم الحلول على شكل منتج‪.‬‬ ‫وتم تقديم الممارسات ضمن النقاط التالية‪:‬‬ ‫✓ طرح الأسئلة (للعلم)‪ ،‬وتحديد المشكلات (للهندسة)‬ ‫✓ تطوير واستخدام النماذج‬ ‫✓ تخطيط وتنفيذ التحقيقات‬ ‫✓ تحليل وتفسير البيانات‬ ‫✓ استخدام الرياضيات والتفكير الحسابي‬ ‫✓ بناء التفسيرات (للعلم) وتصميم الحلول (للهندسة)‬ ‫✓ الانخراط في الجدل بالأدلة‬ ‫✓ الحصول على المعلومات تقويمها وتقديمها‬ ‫هنا من المهم أن نذكر أن معايير تعليم العلوم للجيل القادم لا تعتبر الممارسات‬ ‫العلمية والهندسية هنا استراتيجيات التدريس ‪ -‬بل مؤشرات الإنجاز أو توقعات الأداء‬ ‫وكذلك أهداف التعلم الهامة في حد ذاتها‪ .‬على هذا النحو‪ ،‬تؤسس معايير العلوم للجيل‬ ‫القادم لأن تتكامل الممارسات مع المحتوى وتنبثق عنه وتنسجم معه وتدرس فعليًا بالتوازي‬ ‫مع المفاهيم والأفكار‪ ،‬وكما هو الحال في جميع المناهج القائمة على الاستقصاء لتدريس‬ ‫العلوم‪ ،‬فإن توقعات معايير العلوم للجيل القادم هو أن الطلاب سيشاركون بأنفسهم في‬ ‫الممارسات ولن يتعلموا عنها فحسب‪ ،‬إذ لا يمكن للطلاب فهم الممارسات العلمية‪ ،‬ولا‬ ‫يقدرون تما ًما طبيعة المعرفة العلمية نفسها‪ ،‬دون أن يتعرضوا مباشرة لتلك الممارسات‬

‫لأنفسهم‪ ،‬سيتم تفصيل الممارسات العلمية في محور مستقل لعرض توقعات الداء في كل‬ ‫مرحلة من المراحل الأربع لمعايير العلوم لجيل القادم‪.‬‬ ‫• المفاهيم الشاملة (‪:)Crosscutting Concepts‬‬ ‫تفرض طبيعة العلم التقاطع والترابط بين ما يتم تدريسه في تخصصات العلوم المختلفة لذا‬ ‫لا يعتبر هذا البعد تجدي ًدا في ذاته ولا انفرا ًدا لمعايير العلوم للجيل القادم‪ ،‬إنما تتميز المعايير‬ ‫في الاتساق بين المفاهيم (المحتوى) والممارسات العلمية باعتبارهما محتوى واحد يكمل‬ ‫بعضه بع ًضا‪ ،‬لذلك فإن المفاهيم الشاملة هي طريقة ربط الأفكار والمفاهيم فيما بينها بحيث‬ ‫يصبح لدى الطالب فهم متماسك وتراكمي في العلوم والهندسة تم بناؤه بالطريقة العلمية‬ ‫وبالمنهجية الصحيحة‪ ،‬وهذه المفاهيم هي‪:‬‬ ‫▪ مفهوم الأنماط‬ ‫▪ مفهوم السبب والنتيجة‬ ‫▪ المقياس والتناسب والكمية‬ ‫▪ مفهوم الأنظمة ونماذجها‬ ‫▪ مفهوم الطاقة والمادة‬ ‫▪ مفهوم التركيب‬ ‫▪ مفهوم الاستقرار والتغيير‪.‬‬ ‫المبادئ الأساسية التي تقوم عليها معايير ‪:NGSS‬‬ ‫‪ .1‬تمثل المعايير توقعات أداء الطلبة وليس محتوى المناهج أو موضوعاتها‪.‬‬ ‫‪ .2‬المفاهيم في ‪ NGSS‬مبينة بشكل مترابط من مرحلة رياض الأطفال وحتى نهاية المرحلة‬ ‫الثانوية بشكل حلزوني‪.‬‬ ‫‪ .3‬تركز المعايير على فهم أعمق للمحتوى مقتر ًنا بالقدرة على تطبيقه وذلك من خلال تخفيف‬ ‫عدد المفاهيم مقابل إفساح المجال لتطبيقها وتوظيفها في سياقات ذات معنى‪.‬‬ ‫‪ .4‬تتكامل العلوم والهندسة والتقنية في المعايير من خلال إتاحة الفرصة للفهم العميق للعلوم‬ ‫من خلال توظيفها في حل المشكلات العلمية‪.‬‬ ‫‪ .5‬صممت المعايير بحيث تعد الطلبة لحياتهم الجامعية والمهنية فيما بعد بغض النظر عن‬ ‫مسارات تعلمهم في المستقبل إلا أنه يجب أن يتلقوا العلوم بشكل جيد وراسخ‪.‬‬ ‫المحور الثالث‪ :‬الممارسات العلمية (‪:)Scientific Practices‬‬

‫قبل ظهور معايير العلوم للجيل القادم ‪ NGSS‬استخدم مصطلح الممارسات العلمية‬ ‫للدلالة على العلوم التطبيقية التي تستخدم وتوظف المعرفة العلمية المتاحة مثل الطب‬ ‫والهندسة أما بعد ظهور معايير الجيل القادم فقد اختلفت دلالة الممارسات العلمية‪ ،‬حيث‬ ‫تعد الممارسات العلمية والهندسية أحد أبعاد معايير العلوم للجيل القادم وركيزتها الأساس‪،‬‬ ‫ومن أجلها تم تطوير المعايير لدمج المعرفة بالممارسة‪ ،‬تصف الممارسات العلمية‬ ‫ممارسات العلماء أثناء بحثهم وبناء النماذج والنظريات حول العالم الطبيعي في حين‬ ‫تصف الممارسات الهندسية تلك التي يستخدمها المهندسون أثناء تصميم وبناء النماذج‬ ‫والأنظمة‪ .‬تستخدم معايير العلوم للجيل القادم (‪)NGSS‬مصطلح الممارسات بدلاً من‬ ‫مصطلح مثل \"المهارات\" للتأكيد على أن الانخراط في البحث العلمي لا يتطلب مهارة‬ ‫فحسب‪ ،‬بل يتطلب أي ًضا معرفة خاصة بكل ممارسة ما يعني أن هناك فروق واضحة بين‬ ‫طبيعة الممارسات على الرغم من أن التصميم الهندسي يشبه البحث العلمي‪ ،‬على سبيل‬ ‫المثال‪ ،‬يتضمن البحث العلمي صياغة سؤال يمكن الإجابة عليه من خلال الاستقصاء‪،‬‬ ‫بينما يتضمن التصميم الهندسي صياغة مشكلة يمكن حلها من خلال التصميم‪.‬‬ ‫وتعرف الممارسات العلمية في الإطار العام لمعايير العلوم للجيل القادم ‪ NGSS‬بأنها تلك التي‬ ‫يستخدمها العلماء في بناء النماذج أو التحقق من النظريات عن العالم وانخراط الطلاب في مثل‬ ‫هذه الممارسات يساعدهم على فهم تطور المعرفة العلمية ‪ ،‬ويعرف (كامبيبل وآخرون‪)2013،‬‬ ‫الممارسات العلمية على أنها طرح الأسئلة ‪ ،‬والتخطيط وإجراء التحقيقات ‪ ،‬وتحليل وتفسير‬ ‫البيانات ‪ ،‬وبناء التفسيرات ‪ ،‬والمشاركة في الحجة من الأدلة‪ ،‬أما في تعريف (كارمونا ودياز‪،‬‬ ‫‪ )2018‬فإن الممارسة العلمية هي الدمج بين الجوانب المتعلقة بطريقة المعرفة ومجموعة‬ ‫العمليات التي يتبعها العلماء في أبحاثهم‪ ،‬وتشكل المعرفة الوصفية ما يعرف باسم طبيعة الممارسة‬ ‫العلمية ‪ ،‬والتي تشكل بحد ذاتها مجموعة فرعية من طبيعة العلم‪ ،‬وجاء في تعريف (تيشيبولسكي‬ ‫وليفين ‪ )2018 ،‬أن الممارسات العلمية هي ما اصطلح عليه في الإطار العام لمعايير العلوم‬ ‫للجيل القادم ‪ NGSS‬في حين تعرفها الباحثة على أنها ‪ :‬هي مجموع المهارات والسلوكيات التي‬ ‫يتبعها العلماء في وصولهم إلى الحقائق وإجابات الأسئلة عن الظواهر المختلفة مؤطرة بإطار من‬ ‫المعرفة المتعلقة بهذه المهارات‪ ،‬ما يعني أن الممارسة هي دمج المعرفة بتطبيق المعرفة في سياق‬ ‫ذي معنى‪.‬‬

‫ووف ًقا لمعايير العلوم للجيل القادم ‪ NGSS‬فإن الممارسات العلمية المضمنة في الإطار العام للمعايير‬ ‫تتحدد في ثما ِن ممارسات‪ ،‬تنبثق عن كل منها توقعات الأداء المتوقع من الطلبة في كل مرحلة من‬ ‫مراحل المعايير الأربعة إتقانها أو ممارستها‪ ،‬فيما يلي تعريف بالممارسات والمقصود بك ٍّل منها‪:‬‬ ‫جدول (‪ )2.2‬الممارسات العلمية ‪SP‬في معايير العلوم للجيل القادم ‪NGSS‬‬ ‫• طرح الأسئلة • تطوير واستخدام • التخطيط وتنفيذ • تحليل وتفسير‬ ‫البيانات‬ ‫الاستقصاء‬ ‫النماذج‬ ‫وتحديد المشكلات‬ ‫ممارسة العلم هي طرح استخدام وبناء النماذج يخطط العلماء والمهندسون تنتج التحقيقات العلمية‬ ‫الأسئلة وتحسينها لتؤدي إلى كأدوات مفيدة لتمثيل الأفكار ويجرون التحقيقات في بيانات يجب تحليلها من‬ ‫أوصاف وتفسيرات لكيفية والشروحات‪ .‬تتضمن هذه الحقل أو المختبر‪ ،‬والعمل أجل استنباط المعنى‪،‬‬ ‫المخططات بشكل تعاوني تحقيقاتهم نظ ًرا لأن أنماط‬ ‫عمل العالم ويمكن اختبارها الأدوات‬ ‫والرسومات والتمثيلات منهجية وتتطلب توضيح ما واتجاهات البيانات‬ ‫بشكل تجريبي‪.‬‬ ‫ومحاكاة يتم اعتباره بيانات وتحديد ليست واضحة دائ ًما‪.‬‬ ‫الرياضية‬ ‫المتغيرات‬ ‫الكمبيوتر‪.‬‬ ‫• بناء التفسيرات • الانخراط في • الحصول على‬ ‫• استخدام‬ ‫المعلومات‬ ‫الجدل بالأدلة‬ ‫وتصميم الحلول‬ ‫الرياضيات‬ ‫وتقييمها‬ ‫والتفكير الحسابي منتجات العلوم هي تفسيرات الجدال العلمي هو العملية‬ ‫وتوصيلها‬ ‫تعتبر الرياضيات والحساب ومنتجات الهندسة هي التي يتم من خلالها الوصول‬ ‫إلى التفسيرات والحلول‪ .‬يجب أن يكون العلماء‬ ‫أدوات أساسية لتمثيل حلول‪.‬‬ ‫والمهندسون قادرين‬ ‫المتغيرات وعلاقاتها‪ .‬يتم‬ ‫على التواصل بوضوح‬ ‫استخدامها لمجموعة من‬ ‫وإقناع بالأفكار التي‬ ‫المهام مثل التحليل الإحصائي‬ ‫يولدونها‪.‬‬ ‫للبيانات؛ والتعرف على‬ ‫العلاقات الكمية والتعبير عنها‬ ‫وتطبيقها‪.‬‬ ‫ويقدم المجلس الوطني للبحوث (‪ )NRC Framework,2012‬في الإطار العام للمعايير للعلوم‬ ‫للجيل القادم تفصيلاً لكل ممارسة من الممارسات العلمية وتوقعات الأداء المتوقع من الطلبة‬ ‫ممارستها للانخراط في الممارسات العلمية والهندسية‬

‫✓ طرح الأسئلة وتحديد المشكلات‬ ‫يجب أن يكون الطلاب في أي مستوى دراسي قادرين على طرح أسئلة حول النصوص التي‬ ‫يقرؤونها‪ ،‬وخصائص الظاهرة التي يلاحظونها‪ ،‬والاستنتاجات التي يستخلصونها من نماذجهم أو‬ ‫التحقيقات العلمية‪ .‬بالنسبة للهندسة‪ ،‬ينبغي عليهم طرح أسئلة لتحديد المشكلة التي يتعين حلها‬ ‫واستنباط الأفكار التي تؤدي إلى مواصفات حلها‪ ،‬الأسئلة العلمية تنشأ في سياقات محددة‪ :‬يمكن‬ ‫أن تكون مدفوعة بالفضول‪ ،‬مستوحاة من التنبؤات لنموذج أو نظرية‪ ،‬أو النتائج المستخلصة من‬ ‫التحقيقات السابقة‪ ،‬أو يمكن تحفيزها من خلال الحاجة إلى حل مشكلة‪ ،‬يتم تمييز الأسئلة العلمية‬ ‫عن الأنواع الأخرى من الأسئلة حيث أن الإجابات تكمن في تفسيرات تدعمها أدلة تجريبية‪ ،‬بما‬ ‫في ذلك الأدلة التي جمعها آخرون أو عن طريق التحقيق‪.‬‬ ‫بينما يبدأ العلم بأسئلة‪ ،‬تبدأ الهندسة بتحديد مشكلة يجب حلها‪ .‬ومع ذلك قد تتضمن الهندسة أي ًضا‬ ‫طرح أسئلة لتحديد المشكلة‪ ،‬مثل‪ :‬ما هي الحاجة التي تكمن وراء المشكلة؟ ما هي معايير الحل‬ ‫الناجح؟ تنشأ أسئلة أخرى عند توليد الأفكار‪ ،‬أو اختبار الحلول الممكنة‪.‬‬ ‫يتطلب طرح الأسئلة وتحديد المشكلات أي ًضا طرح أسئلة حول البيانات والمعلومات المقدمة‬ ‫والتصميمات المقترحة‪ .‬من المهم أن ندرك أن طرح سؤال يؤدي أي ًضا إلى المشاركة في ممارسة‬ ‫أخرى‪ .‬يمكن للطالب طرح سؤال حول البيانات التي ستؤدي إلى مزيد من التحليل والتفسير‪ .‬أو‬ ‫قد يسأل الطالب سؤالًا يؤدي إلى التخطيط والتصميم أو التحقيق أو تنقيح التصميم‪.‬‬ ‫جدول (‪ )2.3‬توقعات الأداء وفقًا للمرحلة لمحور طرح الأسئلة وتحديد المشكلات‬ ‫المرحلة الدنيا (‪ )2-0‬المرحلة الأساسية المرحلة المتوسطة (‪ )8-6‬المدرسة الثانوية (‪)12-9‬‬ ‫(‪)5-3‬‬ ‫إن طرح الأسئلة إن طرح الأسئلة إن طرح الأسئلة وتحديد إن طرح الأسئلة وتحديد‬ ‫وتحديد المشكلات في وتحديد المشكلات في المشكلات في الصفوف من المشكلات في الفترة من ‪9‬‬ ‫‪ K – 2‬يعتمد على الصفوف من ‪ 3‬إلى ‪ 5‬السادس إلى الثامن يبني من إلى ‪ 12‬عا ًما يعتمد على‬ ‫التجارب السابقة يبني من خبرات خبرات الصفوف السابقة خبرات الصفوف السابقة‬ ‫ويتطور إلى القدرة الصفوف السابقة ويتطور إلى تحديد العلاقات بين ويتطور إلى صياغة الأسئلة‬ ‫على صياغة أسئلة ويتطور إلى مهارات المتغيرات وتوضيح الحجج التي يمكن اختبارها تجريب ًيا‬ ‫وتحسينها وتقييمها باستخدام‬ ‫والنماذج‪.‬‬ ‫وصفية بسيطة‪ .‬أوسع‪.‬‬ ‫النماذج والمحاكاة‪.‬‬

‫✓ اطرح أسئلة بنا ًء اطرح أسئلة حول ما✓ اطرح الأسئلة التي تتطلب أدلة اطرح أسئلة ناشئة عن‬ ‫يمكن أن يحدث إذا تم تجريبية كافية ومناسبة للإجابة‪ .‬الملاحظة الدقيقة للظواهر‬ ‫على مشاهداتك‬ ‫والملاحظات للعثور تغيير متغير‪ ✓ .‬اطرح أسئلة ناشئة عن أو النتائج غير المتوقعة‬ ‫حدد الأسئلة العلمية الملاحظة الدقيقة للظواهر أو لتوضيح و ‪ /‬أو البحث عن‬ ‫على مزيد من‬ ‫المعلومات حول العالم (القابلة للاختبار) النماذج أو النتائج غير المتوقعة معلومات إضافية‪.‬‬ ‫وغير العلمية (غير لتوضيح و ‪ /‬أو البحث عن اطرح أسئلة تنشأ من فحص‬ ‫من حولك‬ ‫النماذج أو النظرية لتوضيح‬ ‫معلومات إضافية‪.‬‬ ‫✓ طرح و ‪ /‬أو تحديد القابلة للاختبار)‪.‬‬ ‫الأسئلة التي يمكن اطرح أسئلة يمكن✓ اطرح أسئلة لتحديد و ‪ /‬أو و ‪ /‬أو البحث عن معلومات‬ ‫التحقيق فيها وتوقع توضيح الأدلة و ‪ /‬أو فرضية وعلاقات إضافية‪.‬‬ ‫الإجابة عليها من‬ ‫اطرح أسئلة لتحديد‬ ‫نتائج معقولة بنا ًء على (حجة) الحجة‪.‬‬ ‫خلال الاستقصاء‪.‬‬ ‫أنماط مثل علاقات✓ اطرح أسئلة لتحديد العلاقات العلاقات‪ ،‬بما في ذلك‬ ‫✓ حدد مشكلة‬ ‫بين المتغيرات المستقلة العلاقات الكمية‪ ،‬بين‬ ‫بسيطة يمكن حلها من السبب والنتيجة‪.‬‬ ‫المستقلة‬ ‫استخدم المعرفة والعلاقات التابعة في النماذج‪ .‬المتغيرات‬ ‫خلال تطوير أداة‬ ‫جديدة أو محسنة‪ .‬السابقة لوصف✓ اطرح أسئلة لتوضيح و ‪ /‬أو والتابعة‪.‬‬ ‫المشكلات التي يمكن تحسين نموذج أو شرح أو اطرح أسئلة لتوضيح‬ ‫وصقل نموذج أو شرح أو‬ ‫مشكلة هندسية‪.‬‬ ‫حلها‪.‬‬ ‫حدد مشكلة تصميم✓ اطرح أسئلة يمكن دراستها في مشكلة هندسية‪.‬‬ ‫بسيطة يمكن حلها من نطاق الفصل الدراسي‪ ،‬والبيئة قم بتقييم سؤال لتحديد ما إذا‬ ‫خلال تطوير كائن أو الخارجية ‪ ،‬والمتاحف والمرافق كان قابلاً للاختبار وذات‬ ‫أداة أو عملية أو نظام العامة الأخرى بالموارد المتاحة صلة‪.‬‬ ‫وتشمل عدة معايير ‪ ،‬وعند الاقتضاء ‪ ،‬حدد فرضية اطرح أسئلة يمكن دراستها‬ ‫للنجاح وقيود على تستند إلى الملاحظات والمبادئ في نطاق المختبر المدرسي‬ ‫أو مرافق البحث أو الحقل‬ ‫المواد أو الوقت أو العلمية‪.‬‬ ‫✓ حدد مشكلة في التصميم يمكن (على سبيل المثال ‪ ،‬البيئة‬ ‫التكلفة‪.‬‬ ‫حلها من خلال تطوير كائن أو الخارجية) باستخدام الموارد‬ ‫أداة أو عملية أو نظام وتشمل المتاحة ‪ ،‬وعند الاقتضاء ‪،‬‬ ‫معايير وقيود متعددة‪ ،‬بما في حدد فرضية تستند إلى‬ ‫ذلك المعرفة العلمية التي قد تحد نموذج أو نظرية‪.‬‬ ‫اطرح و ‪ /‬أو تقييم الأسئلة‬ ‫من الحلول الممكنة‪.‬‬ ‫اطرح أسئلة تتحدى فرضية التي تتحدى فرضية (حجة)‪،‬‬ ‫(حجة) الحجة أو تفسير أو تفسير مجموعة البيانات‪،‬‬ ‫أو مدى ملاءمة التصميم‪.‬‬ ‫مجموعة البيانات‪.‬‬

‫حدد مشكلة التصميم التي‬ ‫تنطوي على تطوير عملية‬ ‫أو نظام مع المكونات‬ ‫والمعايير التفاعلية والقيود‬ ‫التي قد تشمل الاعتبارات‬ ‫الاجتماعية والتقنية و ‪ /‬أو‬ ‫البيئية‪.‬‬ ‫تحليل مشاكل العالم الحقيقي‬ ‫المعقدة من خلال تحديد‬ ‫المعايير والقيود للحلول‬ ‫الناجحة‪.‬‬ ‫تطوير النماذج واستخدام‬ ‫ممارسة العلم والهندسة على حد سواء هي استخدام وبناء النماذج كأدوات مفيدة لتمثيل الأفكار‬ ‫والشروحات‪ .‬تتضمن هذه الأدوات المخططات والرسومات والتمثيلات الرياضية والقياسات‬ ‫ومحاكاة الكمبيوتر‪ ،‬ولأن النماذج لا تتوافق تما ًما مع العالم الواقعي‪ ،‬تحتوي جميع النماذج على‬ ‫تقديرات تقريبية وافتراضات تحد من نطاق الصلاحية والقوة التنبؤية‪ ،‬لذلك من المهم أن يتعرف‬ ‫الطلاب على ذلك‪.‬‬ ‫في العلوم‪ ،‬تُستخدم النماذج لتمثيل نظام (أو أجزاء من نظام) قيد الدراسة‪ ،‬للمساعدة في تطوير‬ ‫الأسئلة والتفسيرات‪ ،‬ولإنشاء بيانات يمكن استخدامها لعمل التنبؤات‪ ،‬ولتوصيل الأفكار للآخرين‪.‬‬ ‫يمكن أن يُتوقع من الطلاب تقييم النماذج وتحسينها من خلال مقارنة تنبؤاتهم بالعالم الحقيقي ثم‬ ‫تعديل النماذج لاكتساب نظرة ثاقبة على الظاهرة التي يتم نمذجتها‪ ،‬وفي حال تم الكشف عن أدلة‬ ‫جديدة تم تعديل النماذج‪.‬‬ ‫في الهندسة‪ ،‬يمكن استخدام النماذج لتحليل نظام‪ ،‬أو لاختبار الحلول الممكنة لمشكلة ما‪ .‬يمكن‬ ‫أي ًضا استخدام النماذج لتصور التصميم وتحسينه‪ ،‬وإيصال ميزات التصميم للآخرين‪ ،‬ونماذج‬ ‫أولية لاختبار أداء التصميم‪.‬‬

‫جدول (‪ )2.4‬توقعات الأداء وفقًا للمرحلة لمحور تطوير النماذج واستخدامها‬ ‫المرحلة الدنيا (‪ )2-0‬المرحلة الأساسية (‪ -3‬المرحلة المتوسطة (‪ -6‬المدرسة الثانوية (‪-9‬‬ ‫‪)12 )8‬‬ ‫‪)5‬‬ ‫تعتمد النماذج في ‪ K – 2‬تعتمد النماذج في ‪ 5-3‬تعتمد النمذجة في ‪ 8-6‬تعتمد النمذجة في الفترة‬ ‫على التجارب السابقة على تجارب ‪ K – 2‬على تجارب ‪ K-5‬وتتقدم ‪ 12-9‬على تجارب – ‪K‬‬ ‫وتتطور لتشمل استخدام وتتقدم إلى بناء ومراجعة نحو تطوير واستخدام ‪ 8‬وتتقدم لاستخدام‬ ‫وتوليفها‬ ‫النماذج وتطويرها (أي نماذج بسيطة واستخدام ومراجعة النماذج لوصف النماذج‬ ‫الرسم التخطيطي أو النماذج لتمثيل الأحداث واختبار وتوقع المزيد من وتطويرها للتنبؤ وإظهار‬ ‫الظواهر المجردة وأنظمة العلاقات بين المتغيرات‬ ‫الرسم أو التمثيل أو وحلول التصميم‪.‬‬ ‫بين الأنظمة ومكوناتها‬ ‫التصميم‪.‬‬ ‫لوحة العمل) التي تمثل‬ ‫في العالم (العالم)‬ ‫أحداثًا ملموسة أو حلول‬ ‫الطبيعي والمصمم‪.‬‬ ‫تصميم‪.‬‬ ‫يميز بين النموذج يطور و ‪ /‬أو يراجع تقييم القيود المفروضة تقييم مزايا وقيود‬ ‫والمخرج النهائي‪ ،‬و ‪ /‬أو نموذج تعاوني بنا ًء على على نموذج لكائن أو أداة نموذجين مختلفين من‬ ‫نفس الأداة أو العملية أو‬ ‫الأحداث التي يمثلها أدلة تُظهر العلاقات بين مقترحة‪.‬‬ ‫قم بتطوير أو تعديل الآلية أو النظام المقترح‬ ‫المتغيرات‪.‬‬ ‫النموذج‪.‬‬ ‫يقارن بين النماذج يطور نموذج باستخدام نموذج ‪ -‬بنا ًء على الأدلة من أجل اختيار أو‬ ‫الميزات القياس أو التمثيل ‪ -‬لمطابقة ما يحدث في مراجعة نموذج يناسب‬ ‫لتحديد‬ ‫والاختلافات الشائعة‪ .‬التجريدي لوصف مبدأ حالة تغيير متغير أو معايير الأدلة أو التصميم‪.‬‬ ‫صمم اختبا ًرا للنموذج‬ ‫يطور و ‪ /‬أو يستخدم علمي أو حل تصميم‪ .‬مكون من نظام‪.‬‬ ‫نموذج لتمثيل الكميات يطور و ‪ /‬أو يستخدم استخدام و ‪ /‬أو تطوير للتأكد من موثوقيته‪.‬‬ ‫والعلاقات والمقاييس نماذج لوصف و ‪ /‬أو نموذج للأنظمة البسيطة قم بتطوير و ‪ /‬أو مراجعة‬ ‫بعوامل غير مؤكدة وأقل و ‪ /‬أو استخدام نموذج‬ ‫النسبية (أكبر ‪ ،‬أصغر) ‪ ،‬التنبؤ بالظواهر‪.‬‬ ‫قائم على الأدلة لتوضيح‬ ‫و ‪ /‬أو أنماط في العالم يطور مخطط أو نموذج قابلية للتنبؤ‪.‬‬ ‫الطبيعي أولي بسيط لنقل كائن أو قم بتطوير و ‪ /‬أو مراجعة و ‪ /‬أو التنبؤ بالعلاقات‬ ‫(العالم)‬ ‫أداة أو عملية مقترحة‪ .‬نموذج لإظهار العلاقات بين الأنظمة أو بين‬ ‫والمصمم‪.‬‬ ‫يطور نموذج بسيط يعتمد يستخدم نموذ ًجا لاختبار بين المتغيرات ‪ ،‬بما في مكونات النظام‪.‬‬ ‫على الأدلة لتمثيل كائن العلاقات أو التفاعلات ذلك تلك التي لا يمكن تطوير و ‪ /‬أو استخدام‬ ‫بالأسباب ملاحظتها ولكنها تتنبأ أنواع متعددة من النماذج‬ ‫المتعلقة‬ ‫أو أداة مقترحة‪.‬‬ ‫والتأثيرات المتعلقة بعمل بالظواهر التي يمكن لتوفير حسابات آلية و ‪/‬‬ ‫أو التنبؤ بالظواهر ‪،‬‬ ‫ملاحظتها‪.‬‬ ‫النظام‪.‬‬ ‫والانتقال بمرونة بين‬

‫تطوير و ‪ /‬أو استخدام أنواع النماذج بنا ًء على‬ ‫نموذج للتنبؤ و ‪ /‬أو المزايا والقيود‪.‬‬ ‫استخدم نموذ ًجا لتقديم‬ ‫وصف الظواهر‪.‬‬ ‫تطوير نموذج لوصف حسابات آلية للظواهر‪.‬‬ ‫آليات غير قابلة قم بتطوير نموذج معقد‬ ‫يسمح بمعالجة واختبار‬ ‫للملاحظة‪.‬‬ ‫تطوير و ‪ /‬أو استخدام العملية أو النظام‬ ‫نموذج لتوليد البيانات المقترح‪.‬‬ ‫لاختبار الأفكار حول قم بتطوير و ‪ /‬أو استخدام‬ ‫الظواهر في النظم نموذج (بما في ذلك‬ ‫الطبيعية أو المصممة‪ ،‬بما الرياضيات والحساب)‬ ‫في ذلك تلك التي تمثل لإنشاء بيانات لدعم‬ ‫والتنبؤ‬ ‫المدخلات والمخرجات‪ ،‬التفسيرات‬ ‫وتلك التي لا يمكن بالظواهر وتحليل النظم و‬ ‫‪ /‬أو حل المشكلات‪.‬‬ ‫ملاحظتها‪.‬‬ ‫تخطيط وتنفيذ الاستقصاء‪:‬‬ ‫يخطط العلماء والمهندسون ويجرون الاستقصاء في الحقل أو المختبر‪ ،‬من خلال العمل بشكل‬ ‫تعاوني أو فردي‪ ،‬تُبنى الاستقصاءات بطريقة منهجية وتتطلب توضيح ما يتم اعتباره بيانات‬ ‫وتحديد المتغيرات‪ ،‬يمكن أن تبدأ النمذجة مبك ًرا من المراحل الأولى وتنتهي إلى التفكير التجريدي‬ ‫في المراحل النهائية (‪ ،2012 ،NRC Framework‬ص ‪)58‬‬ ‫تشتمل النماذج على المخططات والتمثيلات الرياضية والقياسات والتمثيلات الحاسوبية وعلى‬ ‫الرغم من أن النماذج لا تتوافق تما ًما مع العالم الواقعي‪ ،‬إلا أنها تجلب ميزات معينة إلى التركيز‬ ‫أثناء حجب الميزات الأخرى‪ .‬تحتوي جميع النماذج على تقديرات تقريبية وافتراضات تحد من‬ ‫نطاق الصلاحية والقوة التنبؤية‪ ،‬لذلك من المهم أن يتعرف الطلاب على حدودهم‪.‬‬ ‫في العلوم‪ ،‬تُستخدم النماذج لتمثيل نظام (أو أجزاء من نظام) قيد الدراسة‪ ،‬للمساعدة في تطوير‬ ‫الأسئلة والتفسيرات‪ ،‬ولإنشاء بيانات يمكن استخدامها لعمل التنبؤات ولتوصيل الأفكار للآخرين‪.‬‬ ‫يمكن أن يُتوقع من الطلاب تقييم النماذج وتحسينها لمقارنة تنبؤاتهم بالعالم الحقيقي ثم تعديلها‬

‫لاكتساب نظرة ثاقبة على الظاهرة التي يتم نمذجتها‪ .‬على هذا النحو‪ ،‬تعتمد النماذج على الأدلة‪.‬‬ ‫عندما يتم الكشف عن أدلة جديدة يتم تعديل النماذج‪.‬‬ ‫في الهندسة‪ ،‬يمكن استخدام النماذج لتحليل نظام لمعرفة أين أو تحت أي ظروف قد تتطور‬ ‫العيوب‪ ،‬أو لاختبار الحلول الممكنة لمشكلة ما‪ .‬يمكن أي ًضا استخدام النماذج لتصور التصميم‬ ‫وتحسينه‪ ،‬وإيصال ميزات التصميم للآخرين‪.‬‬ ‫جدول (‪ )2.5‬توقعات الأداء وفقًا للمرحلة لمحور تخطيط الاستقصاء وتنفيذه‬ ‫المرحلة الدنيا (‪ )2-0‬المرحلة الأساسية المرحلة المتوسطة (‪ -6‬المدرسة الثانوية (‪)12-9‬‬ ‫(‪)8 )5-3‬‬ ‫يعتمد تخطيط وإجراء يعتمد تخطيط وإجراء يعتمد تخطيط وإجراء يعتمد تخطيط وإجراء‬ ‫التحقيقات للإجابة على التحقيقات للإجابة التحقيقات للإجابة على التحقيقات في ‪ 12-9‬على‬ ‫الأسئلة أو اختبار الحلول على الأسئلة أو اختبار الأسئلة أو اختبار تجارب ‪ K – 8‬والتقدم الذي‬ ‫للمشكلات في المرحلة الحلول للمشاكل في الحلول للمشاكل في ‪ -6‬يشتمل على التحقيقات التي‬ ‫‪ K-2‬على التجارب ‪ 5-3‬على تجارب ‪ 8 K‬على خبرات ‪ K-5‬توفر أدلة واختبار النماذج‬ ‫والرياضية‬ ‫السابقة والتقدم إلى ‪ – 2‬والتقدم ليشمل والتقدم المحرز في المفاهيمية‬ ‫التحقيقات البسيطة‪ ،‬التحقيقات التي تتحكم تضمين التحقيقات التي والفيزيائية والتجريبية‪.‬‬ ‫استنا ًدا إلى الاختبارات في المتغيرات وتقديم تستخدم متغيرات متعددة‬ ‫العادلة ‪ ،‬والتي توفر أدلة لدعم التفسيرات وتقديم أدلة لدعم‬ ‫بيانات لدعم التفسيرات أو حلول التصميم‪ .‬التفسيرات أو حلول‬ ‫التصميم‪.‬‬ ‫أو حلول التصميم‪.‬‬ ‫مع التوجيه ‪ ،‬وتخطيط تخطيط وإجراء قم بتخطيط تحقيق فرديًا قم بتخطيط تحقيق أو اختبار‬ ‫وإجراء تحقيق بالتعاون التحقيق بشكل تعاوني وتعاونيًا ‪ ،‬وفي تصميم بشكل فردي وتعاوني‬ ‫تحديد لإنتاج البيانات لتكون بمثابة‬ ‫لإنتاج البيانات لتكون التصميم‪:‬‬ ‫مع أقرانهم‪.‬‬ ‫تخطيط وإجراء التحقيق بمثابة أساس للأدلة ‪ ،‬المتغيرات والضوابط أساس للأدلة كجزء من بناء‬ ‫بشكل تعاوني لإنتاج وذلك باستخدام المستقلة والتابعة ‪ ،‬النماذج ومراجعتها ‪ ،‬ودعم‬ ‫البيانات لتكون بمثابة اختبارات عادلة يتم والأدوات اللازمة للقيام التفسيرات للظواهر ‪ ،‬أو‬ ‫أساس للأدلة للإجابة فيها التحكم في بالتجميع ‪ ،‬وكيفية اختبار الحلول للمشاكل‪ .‬النظر‬ ‫المتغيرات وعدد تسجيل القياسات ‪ ،‬وعدد في المتغيرات أو الآثار‬ ‫على سؤال‪.‬‬ ‫تقييم الطرق المختلفة التجارب التي تم البيانات اللازمة لدعم المحتملة وتقييم تصميم‬ ‫التحقيق مربكة لضمان‬ ‫المطالبة‪.‬‬ ‫لمراقبة و ‪ /‬أو قياس النظر فيها‪.‬‬ ‫السيطرة على المتغيرات‪.‬‬ ‫ظاهرة ما لتحديد الطريقة‬

‫التي يمكن أن تجيب على تقييم الأساليب و ‪ /‬أو إجراء تحقيق و ‪ /‬أو قم بتخطيط وإجراء تحقيق‬ ‫الأدوات المناسبة تقييم و ‪ /‬أو مراجعة فرديًا وتعاونيًا لإنتاج البيانات‬ ‫سؤال‪.‬‬ ‫التصميم التجريبي لتكون بمثابة أساس للأدلة ‪،‬‬ ‫قم بعمل ملاحظات لجمع البيانات‪.‬‬ ‫(مباشرة أو من قم بعمل ملاحظات و لإنتاج البيانات لتكون وفي التصميم‪ :‬حدد أنواع‬ ‫الوسائط) لجمع البيانات ‪ /‬أو قياسات لإنتاج بمثابة أساس للأدلة التي البيانات ‪ ،‬ومقدارها ‪ ،‬ودقة‬ ‫التي يمكن استخدامها البيانات لتكون بمثابة تفي بأهداف التحقيق‪ .‬البيانات اللازمة لإنتاج‬ ‫أساس للأدلة لتفسير تقييم دقة الطرق قياسات موثوقة والنظر في‬ ‫لإجراء مقارنات‪.‬‬ ‫قم بعمل ملاحظات هذه الظاهرة أو اختبار المختلفة لجمع البيانات‪ .‬قيود دقة البيانات ( على سبيل‬ ‫جمع البيانات لإنتاج المثال ‪ ،‬عدد التجارب ‪،‬‬ ‫(مباشرة أو من حل التصميم‪.‬‬ ‫الوسائط) و ‪ /‬أو قياسات قم بعمل تنبؤات حول البيانات لتكون بمثابة التكلفة ‪ ،‬المخاطرة ‪ ،‬الوقت) ‪،‬‬ ‫لكائن أو أداة مقترحة أو ما يمكن أن يحدث إذا أساس للأدلة للإجابة وتحسين التصميم وف ًقا لذلك‪.‬‬ ‫على الأسئلة العلمية أو تخطيط وإجراء تحقيق أو‬ ‫حل لتحديد ما إذا كان تغير المتغير‪.‬‬ ‫يحل مشكلة أو يحقق اختبر نموذجين اختبار حلول التصميم اختبار حل تصميم بطريقة‬ ‫مختلفين لنفس الكائن في ظل مجموعة من آمنة وأخلاقية بما في ذلك‬ ‫هد ًفا‪.‬‬ ‫اعتبارات الآثار البيئية‬ ‫قم بعمل تنبؤات بنا ًء على أو الأداة أو العملية الشروط‪.‬‬ ‫المقترحة لتحديد أيهما جمع البيانات حول أداء والاجتماعية والشخصية‪.‬‬ ‫التجارب السابقة‬ ‫يلبي معايير النجاح كائن أو أداة أو عملية أو حدد الأدوات المناسبة لجمع‬ ‫نظام مقترح في ظل وتسجيل وتحليل وتقييم‬ ‫بشكل أفضل‪.‬‬ ‫مجموعة من الشروط‪ .‬البيانات‪.‬‬ ‫قم بعمل فرضيات اتجاهية‬ ‫تحدد ما يحدث للمتغير التابع‬ ‫عند التعامل مع متغير مستقل‪.‬‬ ‫قم بمعالجة المتغيرات وجمع‬ ‫البيانات حول نموذج معقد‬ ‫لعملية أو نظام مقترح لتحديد‬ ‫نقاط الفشل أو تحسين الأداء‬ ‫بالنسبة لمعايير النجاح أو‬ ‫المتغيرات الأخرى‪.‬‬

‫تحليل البيانات وتفسيرها‬ ‫تنتج التحقيقات العلمية بيانات يجب تحليلها من أجل استنباط المعنى‪ .‬نظ ًرا لأن أنماط واتجاهات‬ ‫البيانات ليست واضحة دائ ًما‪ ،‬يستخدم العلماء مجموعة من الأدوات ‪ -‬بما في ذلك الجدولة والتفسير‬ ‫الرسومي والتصور والتحليل الإحصائي ‪ -‬لتحديد الميزات والأنماط المهمة في البيانات‪ .‬يحدد‬ ‫العلماء مصادر الخطأ في التحقيقات ويحسبون درجة اليقين في النتائج‪-‬التكنولوجيا الحديثة تجعل‬ ‫جمع مجموعات البيانات الكبيرة أسهل بكثير‪ ،‬وتوفير مصادر ثانوية للتحليل‪ -‬بمجرد جمعها‪ ،‬يجب‬ ‫تقديم البيانات في شكل يمكن أن يكشف عن أي أنماط وعلاقات ويسمح بإبلاغ النتائج للآخرين‪.‬‬ ‫نظ ًرا لأن البيانات الأولية لا تقدم تفسي ًرا فإن أحد الممارسات الرئيسية للعلماء هي تنظيم وتفسير‬ ‫البيانات من خلال الجدولة أو الرسوم البيانية أو التحليل الإحصائي‪ ،‬يمكن لهذا التحليل أن يبرز‬ ‫معنى البيانات ‪ -‬وأهميتها ‪ -‬بحيث يمكن استخدامها كدليل‪.‬‬ ‫المهندسون‪ ،‬أي ًضا‪ ،‬يتخذون قرارات بنا ًء على أدلة على أن التصميم المحدد سيعمل؛ ناد ًرا ما‬ ‫يعتمدون على التجربة والخطأ‪ .‬غال ًبا ما يقوم المهندسون بتحليل التصميم من خلال إنشاء نموذج‬ ‫أو نموذج أولي وجمع بيانات شاملة حول كيفية أدائه‪ ،‬بما في ذلك في الظروف القاسية‪ .‬لا يقوم‬ ‫تحليل هذا النوع من البيانات بإبلاغ قرارات التصميم فقط‪ ،‬كما يتيح التنبؤ بالأداء أو تقييمه‪ ،‬ولكنه‬ ‫يساعد أي ًضا في تحديد أو توضيح المشكلات وتحديد الجدوى الاقتصادية وتقييم البدائل والتحقيق‬ ‫في حالات الفشل‪ ،2012 ،NRC Framework( .‬ص ‪)62-61‬‬ ‫مع نضوج الطلاب‪ ،‬من المتوقع أن يوسعوا قدراتهم لاستخدام مجموعة من الأدوات للجدولة‬ ‫والتمثيل الرسومي والتصور والتحليل الإحصائي‪ .‬يُتوقع من الطلاب أي ًضا تحسين قدراتهم على‬ ‫تفسير البيانات من خلال تحديد الميزات والأنماط المهمة‪ ،‬واستخدام الرياضيات لتمثيل العلاقات‬ ‫بين المتغيرات‪ ،‬ومراعاة مصادر الخطأ‪ .‬عندما يكون ذلك ممكنًا ومجديًا‪ ،‬يجب على الطلاب‬ ‫استخدام الأدوات الرقمية لتحليل البيانات وتفسيرها‪ .‬سواء كان تحليل البيانات لغرض العلم أو‬ ‫الهندسة‪ ،‬من المهم أن يقدم الطلاب البيانات كدليل لدعم استنتاجاتهم‪.‬‬

‫جدول (‪ )2.6‬توقعات الأداء وف ًقا للمرحلة لمحور تحليل البيانات وتفسيرها‬ ‫المرحلة الدنيا (‪ )2-0‬المرحلة الأساسية (‪ -3‬المرحلة المتوسطة (‪ )8-6‬المدرسة الثانوية (‪)12-9‬‬ ‫‪)5‬‬ ‫يعتمد تحليل البيانات في يعتمد تحليل البيانات في يعتمد تحليل البيانات في يعتمد تحليل البيانات في الفترة‬ ‫المرحلة الثانية على ‪ 5-3‬على تجارب ‪ K-2‬الفترة من ‪ 6‬إلى ‪ 8‬على ‪ 12-9‬على تجارب ‪K – 8‬‬ ‫التجارب السابقة والتقدم والتقدم نحو إدخال تجارب ‪ K-5‬والتقدم إلى والتقدم نحو تقديم تحليل‬ ‫المحرز في جمع مناهج كمية لجمع توسيع نطاق التحليل الكمي إحصائي أكثر تفصي ًلا‪ ،‬ومقارنة‬ ‫الملاحظات وتسجيلها البيانات وإجراء تجارب إلى التحقيقات‪ ،‬والتمييز بين مجموعات البيانات من أجل‬ ‫متعددة للملاحظات الارتباط والسببية‪ ،‬والتقنيات الاتساق‪ ،‬واستخدام النماذج‬ ‫ومشاركتها‪.‬‬ ‫النوعية‪ .‬عندما يكون الإحصائية الأساسية لتحليل لتوليد البيانات وتحليلها‪.‬‬ ‫ذلك ممك ًنا ومجديًا‪ ،‬البيانات والأخطاء‪.‬‬ ‫يجب استخدام الأدوات‬ ‫الرقمية‪.‬‬ ‫المعلومات تمثيل البيانات في بناء وتحليل و ‪ /‬أو تفسير قم بتحليل البيانات باستخدام‬ ‫سجل‬ ‫(الملاحظات والأفكار الجداول و ‪ /‬أو العروض الرسومية للبيانات الأدوات والتقنيات و ‪ /‬أو‬ ‫العروض الرسومية و ‪ /‬أو مجموعات البيانات النماذج (مثل الحسابية‬ ‫والأفكار)‪.‬‬ ‫استخدام ومشاركة المختلفة (الرسوم الكبيرة لتحديد العلاقات والرياضية) من أجل تقديم‬ ‫ادعاءات علمية صحيحة‬ ‫الصور الخطية وغير الخطية‪.‬‬ ‫الصور والرسومات و ‪ /‬البيانية‪،‬‬ ‫أو كتابات الملاحظات‪ .‬التوضيحية‪ ،‬و ‪ /‬أو استخدم العروض الرسومية وموثوقة أو تحديد حل التصميم‬ ‫استخدم الملاحظات المخططات الدائرية) (مثل الخرائط والمخططات الأمثل‪.‬‬ ‫(المباشرة أو من لكشف النقوش التي والرسوم البيانية و ‪ /‬أو قم بتطبيق مفاهيم الإحصاء‬ ‫الوسائط) لوصف الأنماط تشير إلى العلاقات‪ .‬الجداول) لمجموعات والاحتمال (بما في ذلك تحديد‬ ‫و ‪ /‬أو العلاقات في العالم تحليل وتفسير البيانات البيانات الكبيرة لتحديد ملائمة الوظيفة للبيانات‪،‬‬ ‫الطبيعي لفهم الظواهر‪ ،‬وذلك العلاقات الزمنية والمكانية‪ .‬والانحدار‪ ،‬والاعتراض‪،‬‬ ‫(العالم)‬ ‫المنطق التمييز بين العلاقات السببية ومعامل الارتباط للنسب‬ ‫والمصمم للإجابة على باستخدام‬ ‫الخطية) على الأسئلة‬ ‫الأسئلة العلمية وحل المنطقي والرياضيات و والعلاقة في البيانات‪.‬‬ ‫تحليل وتفسير البيانات لتقديم والمشكلات العلمية والهندسية‪،‬‬ ‫‪ /‬أو الحساب‪.‬‬ ‫المشكلات‪.‬‬ ‫باستخدام الأدوات الرقمية عندما‬ ‫مقارنة التوقعات (بنا ًء قارن بين البيانات التي أدلة على الظواهر‪.‬‬ ‫على التجارب السابقة) جمعتها مجموعات قم بتطبيق مفاهيم الإحصاء يكون ذلك ممك ًنا‪.‬‬ ‫بما حدث (أحداث يمكن مختلفة وتباينها من أجل والاحتمال (بما في ذلك ضع في اعتبارك قيود تحليل‬ ‫والوسيط البيانات (على سبيل المثال ‪،‬‬ ‫مناقشة أوجه التشابه المتوسط‬ ‫ملاحظتها)‪.‬‬ ‫والاختلاف في نتائجها‪ .‬والأسلوب والتباين) لتحليل‬

‫تحليل البيانات من تحليل البيانات لتحسين البيانات وتوصيفها ‪ ،‬خطأ القياس ‪ ،‬اختيار العينة)‬ ‫اختبارات كائن أو أداة بيان المشكلة أو تصميم باستخدام الأدوات الرقمية عند تحليل البيانات وتفسيرها‪.‬‬ ‫لتحديد ما إذا كان يعمل كائن أو أداة أو عملية عندما يكون ذلك ممك ًنا‪ .‬قارن بين أنوا ًعا مختلفة من‬ ‫النظر في قيود تحليل مجموعات البيانات (على سبيل‬ ‫مقترحة‪.‬‬ ‫كما هو مقصود‪.‬‬ ‫استخدم البيانات لتقييم البيانات (على سبيل المثال ‪ ،‬المثال ‪ ،‬يتم إنشاؤها ذاتيًا‬ ‫وتحسين حلول التصميم‪ .‬خطأ القياس) ‪ ،‬و ‪ /‬أو السعي وأرشفة) وتناقضها ‪ ،‬لفحص‬ ‫إلى تحسين دقة ودقة تناسق القياسات والملاحظات‪.‬‬ ‫البيانات باستخدام أدوات تقييم تأثير البيانات الجديدة على‬ ‫وأساليب تكنولوجية أفضل شرح عملي و ‪ /‬أو نموذج‬ ‫(على سبيل المثال ‪ ،‬تجارب للعملية أو النظام المقترح‪.‬‬ ‫قم بتحليل البيانات لتحديد‬ ‫متعددة)‪.‬‬ ‫تحليل وتفسير البيانات ميزات التصميم أو خصائص‬ ‫لتحديد أوجه التشابه مكونات العملية أو النظام‬ ‫المقترح لتحسينها بالنسبة‬ ‫والاختلاف في النتائج‪.‬‬ ‫قم بتحليل البيانات لتحديد لمعايير النجاح‪.‬‬ ‫النطاق التشغيلي الأمثل‬ ‫لكائن أو أداة أو عملية أو‬ ‫نظام مقترح يلبي معايير‬ ‫النجاح على أفضل وجه‪.‬‬ ‫استخدام الرياضيات والتفكير الحسابي‬ ‫في كل من العلوم والهندسة‪ ،‬تعتبر الرياضيات والحساب أدوات أساسية لتمثيل المتغيرات الفيزيائية‬ ‫وعلاقاتها‪ .‬يتم استخدامها لمجموعة من المهام مثل بناء المحاكاة؛ التحليل الإحصائي للبيانات؛‬ ‫والتعرف على العلاقات الكمية والتعبير عنها وتطبيقها‪ ،‬وعلى الرغم من وجود اختلافات في كيفية‬ ‫تطبيق الرياضيات والتفكير الحسابي في العلوم والهندسة‪ ،‬غالبًا ما تجمع الرياضيات هذين الحقلين‬ ‫معًا بتمكين المهندسين من تطبيق الشكل الرياضي للنظريات العلمية وتمكين العلماء من استخدام‬ ‫تقنيات المعلومات القوية التي صممها المهندسون‪ .‬يمكن لكلا النوعين من المحترفين بالتالي إجراء‬ ‫التحقيقات والتحليلات وبناء نماذج معقدة‪ ،‬والتي قد تكون غير واردة‪،NRC Framework( .‬‬ ‫‪ ،2012‬ص ‪ ،)65‬من المتوقع أن يستخدم الطلاب الرياضيات لتمثيل المتغيرات الفيزيائية‬ ‫وعلاقاتهم‪ ،‬ولعمل تنبؤات كمية‪ .‬تشمل التطبيقات الأخرى للرياضيات في العلوم والهندسة‬ ‫المنطق‪ ،‬والهندسة‪ ،‬وعلى أعلى المستويات‪ ،‬حساب التفاضل والتكامل‪ .‬يمكن لأجهزة الكمبيوتر‬

‫والأدوات الرقمية تعزيز قوة الرياضيات عن طريق أتمتة العمليات الحسابية‪ ،‬وتقريب الحلول‬ ‫للمشاكل التي لا يمكن حسابها بدقة‪ ،‬وتحليل مجموعات البيانات الكبيرة المتاحة لتحديد أنماط ذات‬ ‫مغزى‪ .‬من المتوقع أن يستخدم الطلاب الأدوات المختبرية المتصلة بأجهزة الكمبيوتر لمراقبة‬ ‫البيانات وقياسها وتسجيلها ومعالجتها‪ .‬من المتوقع أي ًضا أن يشارك الطلاب في التفكير الحسابي‪،‬‬ ‫الذي يتضمن استراتيجيات لتنظيم البيانات والبحث عنها‪ ،‬وإنشاء تسلسل من الخطوات تسمى‬ ‫الخوارزميات‪ ،‬واستخدام وتطوير عمليات محاكاة جديدة للأنظمة الطبيعية والمصممة‪ .‬الرياضيات‬ ‫هي أداة أساسية لفهم العلوم‪ .‬على هذا النحو‪ ،‬يجب أن تشمل التعليمات في الفصول الدراسية‬ ‫مهارات الرياضيات الأساسية‪ .‬يعرض ‪ NGSS‬العديد من تلك المهارات من خلال توقعات الأداء‪،‬‬ ‫ولكن يجب أن يعزز التدريس في الفصل كل العلوم من خلال استخدام التفكير الرياضي الحسابي‬ ‫والجودة‪.‬‬ ‫جدول (‪ )2.7‬توقعات الأداء وفقًا للمرحلة لمحور استخدام الرياضيات والتفكير الحسابي‬ ‫المرحلة الدنيا (‪ )2-0‬المرحلة الأساسية (‪ -3‬المرحلة المتوسطة المدرسة الثانوية (‪)12-9‬‬ ‫(‪)8-6‬‬ ‫‪)5‬‬ ‫يعتمد التفكير الرياضي يعتمد التفكير الرياضي يعتمد التفكير الرياضي يعتمد التفكير الرياضي‬ ‫والحساب على مستوى والحسابي في المستوى والحسابي على مستوى والحسابي في الفترة من ‪9‬‬ ‫‪ K-2‬على الخبرة ‪ 5-3‬على تجارب ‪ 8-6 K – 2‬على تجارب ‪ K-5‬إلى ‪ 12‬على تجارب – ‪K‬‬ ‫السابقة والتقدم نحو ويتقدم إلى توسيع ويتقدم إلى تحديد ‪ 8‬والتقدم المحرز في‬ ‫إدراك أنه يمكن استخدام القياسات الكمية لتشمل الأنماط في مجموعات استخدام التفكير والتحليل‬ ‫الكبيرة الجبري ‪ ،‬ومجموعة من‬ ‫الرياضيات لوصف العالم مجموعة متنوعة من البيانات‬ ‫الخصائص الفيزيائية واستخدام المفاهيم الوظائف الخطية وغير‬ ‫الطبيعي والمصمم‪.‬‬ ‫لدعم الخطية بما في ذلك الدوال‬ ‫واستخدام الحساب الرياضية‬ ‫والرياضيات لتحليل التفسيرات والحجج‪ .‬المثلثية ‪ ،‬الأسية‬ ‫واللوغاريتمات ‪ ،‬والأدوات‬ ‫البيانات ومقارنة حلول‬ ‫الحسابية للتحليل الإحصائي‬ ‫التصميم البديلة‪.‬‬ ‫لتحليل وتمثيل و بيانات‬ ‫النموذج‪ .‬يتم إنشاء المحاكاة‬ ‫البسيطة‬ ‫الحسابية‬ ‫واستخدامها بنا ًء على‬ ‫الرياضية‬ ‫النماذج‬ ‫للافتراضات الأساسية‪.‬‬

‫الأدوات قم بإنشاء و ‪ /‬أو مراجعة‬ ‫قرر متى تستخدم حدد ما إذا كانت البيانات استخدم‬ ‫البيانات الكمية مقابل النوعية أو الكمية هي الرقمية (على سبيل نموذج حسابي أو محاكاة‬ ‫الأفضل لتحديد ما إذا كان المثال ‪ ،‬أجهزة لظاهرة أو جهاز مصمم أو‬ ‫البيانات الكمية‪.‬‬ ‫استخدم العد والأرقام كائن أو أداة مقترحة تفي الكمبيوتر) لتحليل عملية أو نظام مصمم‪.‬‬ ‫مجموعات البيانات استخدم تمثيلات حسابية و ‪/‬‬ ‫لتحديد ووصف الأنماط بمعايير النجاح‪.‬‬ ‫في العالم (العالم) تنظيم مجموعات بيانات الكبيرة ج ًدا للأنماط أو حسابية و ‪ /‬أو خوارزمية‬ ‫للظواهر أو حلول التصميم‬ ‫بسيطة للكشف عن والاتجاهات‪.‬‬ ‫الطبيعي والمصمم‪.‬‬ ‫التمثيل لوصف و ‪ /‬أو دعم‬ ‫وصف ‪ ،‬قياس ‪ ،‬و ‪ /‬أو الأنماط التي تشير إلى استخدم‬ ‫الرياضي لوصف و ‪ /‬المطالبات و ‪ /‬أو‬ ‫مقارنة السمات الكمية علاقات‪.‬‬ ‫لكائنات مختلفة وعرض قم بوصف وقياس و ‪ /‬أو أو دعم الاستنتاجات التفسيرات‪.‬‬ ‫وحلول تطبيق تقنيات الجبر‬ ‫البيانات باستخدام تقدير كميات الرسم العلمية‬ ‫والوظائف لتمثيل وحل‬ ‫البيانية البياني مثل المساحة التصميم‪.‬‬ ‫الرسوم‬ ‫العلمية‬ ‫والحجم والوزن والوقت إنشاء خوارزميات المشكلات‬ ‫البسيطة‪.‬‬ ‫الأسئلة (سلسلة من الخطوات والهندسية‪.‬‬ ‫استخدم البيانات الكمية لمعالجة‬ ‫لمقارنة حلين بديلين والمشكلات العلمية المطلوبة) لحل مشكلة‪ .‬استخدم حالات الحد البسيطة‬ ‫قم بتطبيق المفاهيم و ‪ /‬لاختبار التعبيرات الرياضية‬ ‫والهندسية‪.‬‬ ‫لمشكلة ما‪.‬‬ ‫إنشاء و ‪ /‬أو استخدام أو العمليات الرياضية أو برامج الكمبيوتر أو‬ ‫الرسوم البيانية و ‪ /‬أو (مثل النسبة ‪ ،‬النسبة ‪ ،‬الخوارزميات أو عمليات‬ ‫الرسوم البيانية التي تم النسبة المئوية ‪ ،‬محاكاة لعملية أو نظام‬ ‫إنشاؤها من خوارزميات العمليات الأساسية ‪ ،‬لمعرفة ما إذا كان النموذج‬ ‫بسيطة لمقارنة الحلول والجبر البسيط) على \"منطقيًا\" من خلال مقارنة‬ ‫البديلة لمشكلة هندسية‪ .‬الأسئلة والمشكلات النتائج مع ما هو معروف‬ ‫العلمية والهندسية‪ .‬عن العالم الحقيقي‪.‬‬ ‫الأدوات قم بتطبيق النسب والمعدلات‬ ‫استخدم‬ ‫الرقمية و ‪ /‬أو المفاهيم والنسب المئوية وتحويلات‬ ‫والوسائط الرياضية الوحدة في سياق مشكلات‬ ‫لاختبار ومقارنة القياس المعقدة التي تتضمن‬ ‫الحلول المقترحة كميات مع الوحدات المشتقة‬ ‫التصميم أو المركبة (مثل ملغم ‪ /‬مل‬ ‫لمشكلة‬ ‫‪ ،‬كجم ‪ /‬م ‪ ، 3‬فدان قدم ‪،‬‬ ‫الهندسي‪.‬‬ ‫إلخ)‪.‬‬

‫بناء التفسيرات وتصميم الحلول‬ ‫الهدف من العلم هو بناء تفسيرات لأسباب الظواهر‪ .‬يتوقع من الطلاب بناء تفسيراتهم الخاصة‪،‬‬ ‫وكذلك تطبيق تفسيرات قياسية يتعلمون عنها من معلميهم أو قراءتهم‪ .‬ينص الإطار العام لمعايير‬ ‫العلوم للجيل القادم على ما يلي حول التفسير‪:‬‬ ‫• الهدف من العلوم هو بناء نظريات توفر حسابات توضيحية للعالم‪ ،‬وتصبح النظرية‬ ‫مقبولة عندما يكون لديها خطوط متعددة من الأدلة التجريبية وقوة تفسيرية أكبر للظواهر‬ ‫من النظريات السابقة‪ ،)52 ،2012 ،Framework ،NRC( .‬يتضمن التوضيح مطالبة‬ ‫تتعلق بكيفية ارتباط المتغير أو المتغيرات بمتغير آخر أو بمجموعة من المتغيرات‪ .‬غالبًا‬ ‫ما يتم تقديم مطالبة ر ًدا على سؤال وفي عملية الإجابة على السؤال‪ ،‬غالبًا ما يصمم‬ ‫العلماء تحقيقات لتوليد البيانات‪.‬‬ ‫• الهدف من الهندسة هو حل المشاكل ويعد تصميم الحلول للمشاكل عملية منهجية تتضمن‬ ‫تحديد المشكلة‪ ،‬ثم إنشاء الحلول واختبارها وتحسينها‪ ،‬مطالبة الطلاب بإظهار فهمهم‬ ‫الخاص للآثار المترتبة على فكرة علمية من خلال تطوير تفسيراتهم الخاصة للظواهر‪،‬‬ ‫سواء كانت تستند إلى الملاحظات التي قاموا بها أو النماذج التي طوروها‪ ،‬يشاركهم في‬ ‫جزء أساسي من العملية التي يمكن أن يحدث بها التغيير المفاهيمي‪.‬‬ ‫في الهندسة‪ ،‬الهدف هو تصميم بدلاً من شرح‪ .‬عملية تطوير التصميم هي عملية منهجية‪ ،‬وكذلك‬ ‫عملية تطوير تفسير أو نظرية في العلوم‪ .‬ومع ذلك‪ ،‬فإن أنشطة المهندسين تحتوي على عناصر‬ ‫متميزة عن أنشطة العلماء‪ .‬تتضمن هذه العناصر تحديد القيود والمعايير الخاصة بالصفات‬ ‫المطلوبة للحل‪ ،‬ووضع خطة تصميم وإنتاج نماذج أو نماذج أولية واختبارها‪ ،‬والاختيار من بين‬ ‫ميزات التصميم البديلة لتحسين تحقيق معايير التصميم‪ ،‬وتحسين أفكار التصميم استنا ًدا إلى أداء‬ ‫نموذج أولي أو المحاكاة‪ ،2012 ،NRC Framework( .‬ص ‪ )69-68‬ومنتجات العلوم هي‬ ‫تفسيرات ومنتجات الهندسة هي حلول‪.‬‬

‫جدول (‪ )2.8‬توقعات الأداء وفقًا للمرحلة لمحور بناء التفسيرات وتصميم الحلول‬ ‫المرحلة الدنيا (‪ )2-0‬المرحلة الأساسية (‪ -3‬المرحلة المتوسطة (‪ -6‬المدرسة الثانوية (‪-9‬‬ ‫‪)12 )8 )5‬‬ ‫يعتمد بناء التفسيرات يعتمد بناء التفسيرات بناء التفسيرات وتصميم بناء التفسيرات وتصميم‬ ‫وتصميم الحلول في وتصميم الحلول في ‪ 5-3‬الحلول في الفترة من ‪ 6‬الحلول في ‪ 12-9‬يعتمد‬ ‫المرحلة ‪ K-2‬على على تجارب ‪ K – 2‬إلى ‪ 8‬يعتمد على تجارب على تجارب ‪K – 8‬‬ ‫التجارب السابقة والتقدم والتقدم في استخدام الأدلة ‪ K-5‬والتقدم ليشمل بناء ويتقدم إلى التفسيرات‬ ‫المحرز في استخدام في بناء تفسيرات تحدد التفسيرات وتصميم والتصميمات التي تدعمها‬ ‫الأدلة والأفكار في بناء المتغيرات التي تصف الحلول التي تدعمها مصادر متعددة ومستقلة‬ ‫حسابات قائمة على الظواهر وتتنبأ بها وفي مصادر أدلة متعددة تتفق من الأدلة للطلاب ولدت‬ ‫الأدلة للظاهرة الطبيعية تصميم حلول متعددة مع الأفكار والمبادئ بما يتفق مع الأفكار‬ ‫والمبادئ والنظريات‬ ‫والنظريات العلمية‪.‬‬ ‫لمشاكل التصميم‪.‬‬ ‫وتصميم الحلول‪.‬‬ ‫العلمية‪.‬‬ ‫ستخدم المعلومات من بناء تفسير للعلاقات قم ببناء تفسير يتضمن تقديم مطالبة كمية و ‪ /‬أو‬ ‫الملاحظات (مباشرة المرصودة (على سبيل العلاقات النوعية أو نوعية فيما يتعلق بالعلاقة‬ ‫ومن الوسائط) لإنشاء المثال ‪ ،‬توزيع النباتات الكمية بين المتغيرات بين المتغيرات التابعة‬ ‫التي تتنبأ (و) و ‪ /‬أو والمستقلة‪.‬‬ ‫حساب قائم على الأدلة في الفناء الخلفي)‪.‬‬ ‫استخدم الأدلة (مثل تصف (أو) الظواهر‪ .‬بناء ومراجعة تفسير‬ ‫للظواهر الطبيعية‪.‬‬ ‫استخدم الأدوات و ‪ /‬أو القياسات والملاحظات بناء تفسير باستخدام يستند إلى أدلة صحيحة‬ ‫وموثوقة تم الحصول‬ ‫المواد لتصميم و ‪ /‬أو والأنماط) لإنشاء أو دعم النماذج أو التمثيل‪.‬‬ ‫بناء جهاز يحل مشكلة تفسير أو تصميم حل بناء تفسير علمي يستند عليها من مجموعة‬ ‫إلى أدلة صحيحة متنوعة من المصادر (بما‬ ‫معينة أو حل لمشكلة لمشكلة ما‪.‬‬ ‫حدد الأدلة التي تدعم نقاط وموثوقة تم الحصول في ذلك استبيانات‬ ‫معينة‪.‬‬ ‫عليها من المصادر (بما الطلاب الخاصة والنماذج‬ ‫قم بإنشاء و ‪ /‬أو مقارنة معينة في التفسير‪.‬‬ ‫حلول متعددة لمشكلة ما‪ .‬تطبيق الأفكار العلمية في ذلك تجارب الطلاب والنظريات والمحاكاة‬ ‫لحل مشاكل التصميم‪ .‬الخاصة) وافتراض أن ومراجعة الأقران)‬ ‫قم بإنشاء ومقارنة حلول النظريات والقوانين التي والافتراض بأن‬ ‫متعددة لمشكلة بنا ًء على تصف العالم الطبيعي النظريات والقوانين التي‬ ‫مدى استيفائها لمعايير تعمل اليوم كما كانت في تصف العالم الطبيعي‬ ‫الماضي وستواصل القيام تعمل اليوم كما فعلت في‬ ‫وقيود حل التصميم‪.‬‬ ‫الماضي وسوف تستمر‬ ‫بذلك في المستقبل ‪.‬‬

‫طبق الأفكار والمبادئ و في القيام بذلك في‬ ‫‪ /‬أو الأدلة العلمية لبناء أو المستقبل‪.‬‬ ‫مراجعة و ‪ /‬أو استخدام قم بتطبيق الأفكار‬ ‫تفسير لظواهر أو أمثلة أو والمبادئ و ‪ /‬أو الأدلة‬ ‫أحداث في العالم الحقيقي‪ .‬العلمية لتقديم شرح‬ ‫تطبيق الاستدلال العلمي للظواهر وحل مشاكل‬ ‫لإظهار سبب كون التصميم ‪ ،‬مع مراعاة‬ ‫البيانات أو الأدلة كافية الآثار المحتملة غير‬ ‫للتفسير أو الاستنتاج‪ .‬المتوقعة‪.‬‬ ‫قم بتطبيق الأفكار أو طبق المنطق العلمي‬ ‫المبادئ العلمية لتصميم والنظرية و ‪ /‬أو النماذج‬ ‫أو تصميم و ‪ /‬أو اختبار لربط الأدلة بالمزاعم‬ ‫تصميم كائن أو أداة أو لتقييم مدى دعم المنطق‬ ‫والبيانات للتفسير أو‬ ‫عملية أو نظام‪.‬‬ ‫تنفيذ مشروع تصميم ‪ ،‬الاستنتاج‪.‬‬ ‫والمشاركة في دورة قم بتصميم وتقييم و ‪ /‬أو‬ ‫التصميم ‪ ،‬لبناء و ‪ /‬أو تحسين حل لمشكلة واقعية‬ ‫تنفيذ حل يفي بمعايير حقيقية ‪ ،‬استنا ًدا إلى‬ ‫وقيود تصميم محددة‪ .‬المعرفة العلمية ومصادر‬ ‫قم بتحسين أداء التصميم الأدلة التي يولدها الطلاب‬ ‫من خلال تحديد والمعايير ذات الأولوية‬ ‫الأولويات للمعايير ‪ ،‬واعتبارات المقايضة‪.‬‬ ‫وجعل المقايضات ‪،‬‬ ‫والاختبار ‪ ،‬والمراجعة ‪،‬‬ ‫وإعادة الاختبار‪.‬‬ ‫الانخراط في الجدل بالأدلة‬ ‫دراسة العلوم والهندسة يجب أن تنتج إحسا ًسا بعملية الجدال الضرورية للتقدم والدفاع عن فكرة‬ ‫جديدة أو شرح ظاهرة وقواعد إجراء مثل هذه الحجج‪ .‬بهذه الروح‪ ،‬يجب على الطلاب أن يناقشوا‬ ‫التفسيرات التي يقومون بإنشائها‪ ،‬والدفاع عن تفسيراتهم للبيانات المرتبطة بها‪ ،‬والدعوة للتصاميم‬ ‫التي يقترحونها‪ ،2012 ،NRC Framework( .‬ص ‪ ،)73‬الجدال هو عملية للوصول إلى‬ ‫اتفاقات حول التفسيرات وحلول التصميم‪ .‬في العلوم‪ ،‬يعد التفكير والحجة استنا ًدا إلى الأدلة‬

‫ضروريين في تحديد أفضل تفسير لظاهرة طبيعية‪ .‬في الهندسة‪ ،‬هناك حاجة إلى التفكير والحجة‬ ‫لتحديد أفضل حل لمشكلة التصميم‪ .‬تعد مشاركة الطلاب في المناقشة العلمية أم ًرا بالغ الأهمية إذا‬ ‫أراد الطلاب فهم الثقافة التي يعيش فيها العلماء‪ ،‬وكيفية تطبيق العلوم والهندسة لصالح المجتمع‪.‬‬ ‫على هذا النحو‪ ،‬تتجاوز الحجة في العلوم الوصول إلى اتفاقات في التفسيرات وحلول التصميم‪.‬‬ ‫سواء أكان التحقيق في ظاهرة ما أو اختبار تصميم أو إنشاء نموذج لتوفير آلية للتفسير‪ ،‬يُتوقع من‬ ‫الطلاب استخدام المناقشة للاستماع إلى الأفكار والأساليب المتنافسة ومقارنتها وتقييمها بنا ًء على‬ ‫مزاياها‪ .‬ينخرط العلماء والمهندسون في الجدال عند التحقيق في ظاهرة ما‪ ،‬واختبار حل التصميم‪،‬‬ ‫وحل الأسئلة حول القياسات‪ ،‬وبناء نماذج البيانات‪ ،‬واستخدام الأدلة لتقييم المطالبات‪.‬‬ ‫الجدال هو العملية التي يتم من خلالها الوصول إلى التفسيرات والحلول‪.‬‬ ‫جدول (‪ )2.9‬توقعات الأداء وف ًقا للمرحلة لمحور الانخراط في الجدل بالأدلة‬ ‫المرحلة الدنيا (‪ )2-0‬المرحلة الأساسية (‪ )5-3‬المرحلة المتوسطة (‪ )8-6‬المدرسة الثانوية (‪)12-9‬‬ ‫تعتمد المشاركة في تعتمد المشاركة في يعتمد الانخراط في الجدال يعتمد الانخراط في الجدال‬ ‫المناقشة من الأدلة في المناقشة من الأدلة في ‪ -3‬من الأدلة في ‪ 8-6‬على من الأدلة في الفترة من ‪9‬‬ ‫المرحلة ‪ K-2‬على ‪ 5‬على تجارب ‪ K-2‬خبرات ‪ K-5‬والتقدم نحو إلى ‪ 12‬على تجارب ‪K – 8‬‬ ‫التجارب السابقة والتقدم والتقدم المحرز في نقد بناء حجة مقنعة تدعم أو والتقدم المحرز في استخدام‬ ‫المحرز في مقارنة التفسيرات العلمية أو تدحض الادعاءات إما الأدلة المناسبة والكافية‬ ‫الأفكار والتمثيلات حول الحلول التي اقترحها لتفسيرات أو حلول حول والأسباب العلمية للدفاع عن‬ ‫(العالمين) الأقران من خلال العالم (العالم) الطبيعي وانتقاد المزاعم والتفسيرات‬ ‫العالم‬ ‫حول العالم (العالم) الطبيعي‬ ‫الاستشهاد بالأدلة ذات والمصمم‪.‬‬ ‫الطبيعي والمصمم‪.‬‬ ‫والمصمم‪ .‬قد تأتي الحجج‬ ‫الصلة حول العالم (العالم)‬ ‫أي ًضا من الحلقات العلمية أو‬ ‫الطبيعي والمصمم‪.‬‬ ‫التاريخية الحالية في العلوم‪.‬‬ ‫تحديد الوسائط التي قارن وصقل الحجج بنا ًء قارن ونقد حجة حول نفس قارن بين الحجج المتنافسة‬ ‫على تقييم الأدلة المقدمة‪ .‬الموضوع وحلل ما إذا كانت أو حلول التصميم وتقييمها‬ ‫تدعمها الأدلة‪.‬‬ ‫التمييز بين التفسيرات تميز بين الحقائق والحكم تؤكد على أدلة و ‪ /‬أو في ضوء التفسيرات‬ ‫التي تفسر جميع الأدلة المنطقي بنا ًء على نتائج تفسيرات متشابهة أو مختلفة المقبولة حال ًيا والأدلة‬ ‫الجديدة والقيود (مثل‬ ‫التي تم جمعها وتلك التي البحث والمضاربة في للحقائق‪.‬‬ ‫والقيود‬ ‫قدم باحترام وتلقي المقايضات)‬ ‫التفسير‪.‬‬ ‫لا تفعل ذلك‪.‬‬ ‫قم بتحليل سبب ارتباط قدم باحترام وتلقي الانتقادات حول تفسيرات والمشكلات الأخلاقية‪.‬‬ ‫بعض الأدلة بسؤال الانتقادات من الأقران الفرد وإجراءاته ونماذجه‬

‫علمي والبعض الآخر حول الإجراء أو التفسير وأسئلته من خلال الاستشهاد تقييم المطالبات والأدلة و ‪/‬‬ ‫أو النموذج المقترح من بالأدلة ذات الصلة وطرح أو المنطق وراء التفسيرات‬ ‫ليس كذلك‪.‬‬ ‫التمييز بين الآراء خلال الاستشهاد بالأدلة الأسئلة التي تثير التفصيل أو الحلول المقبولة حاليًا‬ ‫والأدلة في تفسيرات ذات الصلة وطرح أسئلة ذات الصلة والإجابة عليها‪ .‬لتحديد مزايا الحجج‪.‬‬ ‫بناء واستخدام و ‪ /‬أو تقديم قدم باحترام و ‪ /‬أو تلقي‬ ‫محددة‪.‬‬ ‫الفرد‪.‬‬ ‫استمع بفعالية إلى بناء و ‪ /‬أو دعم حجة مع حجة شفهية ومكتوبة تدعمها الانتقادات على الحجج‬ ‫الحجج للإشارة إلى الأدلة والبيانات و ‪ /‬أو الأدلة التجريبية والتفكير العلمية من خلال التحقيق في‬ ‫العلمي لدعم أو دحض التفكير والأدلة والأفكار‬ ‫اتفاق أو خلاف على نموذج‪.‬‬ ‫أساس الأدلة ‪ ،‬و ‪ /‬أو استخدام البيانات لتقييم تفسير أو نموذج لظاهرة أو والاستنتاجات الصعبة ‪،‬‬ ‫والاستجابة بعناية‬ ‫لاستعادة النقاط الرئيسية المطالبات حول السبب حل لمشكلة‪.‬‬ ‫قدم حجة شفهية أو مكتوبة لمنظورات متنوعة ‪ ،‬وتحديد‬ ‫والنتيجة‪.‬‬ ‫للحجة‪.‬‬ ‫الإضافية‬ ‫بناء حجة مع الأدلة لدعم قم بتقديم مطالبة حول تدعم أو تدحض الأداء المعلومات‬ ‫مزايا حل المشكلة عن المعلن عنه لجهاز أو عملية المطلوبة لحل التناقضات‪.‬‬ ‫الادعاء‪.‬‬ ‫يمكنك المطالبة بفعالية طريق ذكر الأدلة ذات أو نظام ‪ ،‬بنا ًء على أدلة بناء واستخدام و ‪ /‬أو تقديم‬ ‫كائن أو أداة أو حل الصلة حول كيفية تجريبية تتعلق بما إذا كانت حجة شفهية أو مكتوبة أو‬ ‫مدعوم بالأدلة ذات استيفائها لمعايير وقيود التكنولوجيا تفي بالمعايير الحجج المضادة بنا ًء على‬ ‫والقيود ذات الصلة أم لا‪ .‬البيانات والأدلة‪.‬‬ ‫المشكلة‪.‬‬ ‫الصلة‪.‬‬ ‫تقييم حلول التصميم قم بإجراء مطالبة والدفاع‬ ‫المنافسة بنا ًء على معايير عنها بنا ًء على أدلة حول‬ ‫التصميم التي تم تطويرها العالم الطبيعي أو فعالية حل‬ ‫بشكل مشترك والمتفق التصميم الذي يعكس‬ ‫المعرفة العلمية والأدلة‬ ‫عليها‪.‬‬ ‫المولدة من قبل الطلاب‪.‬‬ ‫تقييم حلول التصميم‬ ‫المتنافسة لمشكلة العالم‬ ‫الحقيقي القائمة على الأفكار‬ ‫والمبادئ العلمية ‪ ،‬والأدلة‬ ‫التجريبية ‪ ،‬والحجج‬ ‫المنطقية فيما يتعلق‬ ‫بالعوامل ذات الصلة (مثل‬ ‫الاعتبارات الاقتصادية‬ ‫والبيئية‬ ‫والاجتماعية‬ ‫والأخلاقية)‪.‬‬

‫الحصول على المعلومات وتقييمها وتوصيلها‬ ‫يحتاج أي تعليم في العلوم والهندسة إلى تطوير قدرة الطلاب على قراءة وإنتاج نص خاص‬ ‫بالنطاق‪ .‬على هذا النحو‪ ،‬يعد كل درس في العلوم أو الهندسة جز ًءا من دروس اللغة العلمية‪،‬‬ ‫وخاصةً قراءة وإنتاج أنواع النصوص التي تكمن في جوهر العلوم والهندسة‪NRC ( .‬‬ ‫‪ ،2012 ،Framework‬ص ‪)76‬‬ ‫تعد القدرة على قراءة النصوص العلمية والتقنية وتفسيرها وإنتاجها من الممارسات الأساسية في‬ ‫العلوم والهندسة‪ ،‬وكذلك القدرة على التواصل بوضوح وإقناع‪ .‬يتطلب كونك مستهل ًكا حاس ًما‬ ‫للمعلومات المتعلقة بالعلوم والهندسة القدرة على قراءة أو عرض التقارير الخاصة بالتطورات أو‬ ‫التطبيقات العلمية أو التكنولوجية (سواء كانت موجودة في الصحافة أو في الإنترنت أو في أحد‬ ‫اجتماعات المدينة) والتعرف على الأفكار البارزة وتحديد مصادر الخطأ والعيوب المنهجية‪،‬‬ ‫التمييز بين الملاحظات من الاستدلالات‪ ،‬الحجج من التفسيرات‪ ،‬والمطالبات من الأدلة‪ .‬يوظف‬ ‫العلماء والمهندسون مصادر متعددة للحصول على المعلومات المستخدمة لتقييم جدارة وصحة‬ ‫المطالبات والأساليب والتصاميم‪ .‬يمكن أن يتم توصيل المعلومات والأدلة والأفكار بطرق متعددة‪:‬‬ ‫استخدام الجداول والمخططات والرسوم البيانية والنماذج والعروض التفاعلية والمعادلات وكذلك‬ ‫شفهيًا وكتابيًا ومن خلال مناقشات مطولة‪ ،‬يجب أن يكون العلماء والمهندسون قادرين على‬ ‫التواصل بوضوح وإقناع بالأفكار والأساليب التي يولدونها‪.‬‬ ‫جدول (‪ )2.10‬توقعات الأداء وف ًقا للمرحلة لمحور الحصول على المعلومات وتقييمها‬ ‫وتوصيلها‬ ‫المرحلة الدنيا (‪ )2-0‬المرحلة الأساسية (‪ )5-3‬المرحلة المتوسطة (‪ )8-6‬المدرسة الثانوية (‪)12-9‬‬ ‫يعتمد الحصول على إن الحصول على يعتمد الحصول على إن الحصول على‬ ‫وتقييمها‬ ‫وتقييمها المعلومات‬ ‫المعلومات في ‪ K – 2‬المعلومات وتقييمها المعلومات‬ ‫وتقييمها وإبلاغها وإيصالها في الفترة من ‪ 3‬وإيصالها في الفترة من ‪ 6‬وإبلاغها في الفترة ‪12-9‬‬ ‫على التجارب السابقة إلى ‪ 5‬يعتمد على تجارب إلى ‪ 8‬على تجارب ‪ K-5‬يعتمد على تجارب ‪K – 8‬‬ ‫ويستخدم الملاحظات ‪ K – 2‬ويتقدم إلى تقييم ويتقدم إلى تقييم مدى جدارة ويتقدم إلى تقييم صحة‬ ‫الادعاءات‬ ‫والأساليب وموثوقية‬ ‫والنصوص لتوصيل مدى جدارة الأفكار الأفكار‬ ‫والأساليب والتصاميم‪.‬‬ ‫وصلاحيتها‪.‬‬ ‫وطرقها ودقتها‪.‬‬ ‫معلومات جديدة‪.‬‬

‫قراءة النصوص الحصول على ودمج قراءة نقدية للنصوص قراءة نقدية للأدبيات العلمية‬ ‫المناسبة للصف و ‪ /‬أو المعلومات من الكتب العلمية التي تم تكييفها التي تم تكييفها للاستخدام في‬ ‫استخدام الوسائط ووسائل الإعلام الأخرى للاستخدام في الفصول الفصول الدراسية لتحديد‬ ‫على التي يعول عليها لتفسير الدراسية لتحديد الأفكار الأفكار أو الاستنتاجات‬ ‫للحصول‬ ‫المركزية و ‪ /‬أو الحصول المركزية و ‪ /‬أو للحصول‬ ‫معلومات علمية و ‪ /‬أو الظواهر‪.‬‬ ‫تقنية لتحديد الأنماط قراءة وفهم النصوص على معلومات علمية و ‪ /‬أو على معلومات علمية و ‪ /‬أو‬ ‫الموجودة في العالم المعقدة المناسبة للصف و تقنية لوصف الأنماط تقنية لتلخيص الأدلة أو‬ ‫(أو العالم) الطبيعي ‪ /‬أو الوسائط الموثوقة الموجودة في العالم (أو المفاهيم أو العمليات أو‬ ‫الأخرى لتلخيص الأفكار العالم) الطبيعي والمصمم‪ .‬المعلومات المعقدة في نص‬ ‫والمصمم‪.‬‬ ‫وصف كيف صور العلمية والتقنية والحصول دمج المعلومات النوعية و ‪ /‬عن طريق إعادة صياغتها‬ ‫معينة (على سبيل عليها ووصف كيفية أو الكمية العلمية و ‪ /‬أو بعبارات أبسط ولكن لا تزال‬ ‫التقنية في النص المكتوب دقيقة‪.‬‬ ‫المثال‪ ،‬رسم تخطيطي دعمها بالأدلة‪.‬‬ ‫يبين كيفية عمل مقارنة و ‪ /‬أو الجمع بين مع تلك الموجودة في مقارنة ودمج وتقييم مصادر‬ ‫الجهاز) تدعم فكرة النصوص المعقدة و ‪ /‬أو الوسائط والعروض المرئية المعلومات المقدمة في‬ ‫علمية أو هندسية‪ .‬الوسائط الموثوقة الأخرى لتوضيح المطالبات والنتائج‪ .‬وسائط أو تنسيقات مختلفة‬ ‫احصل على معلومات لدعم المشاركة في جمع وقراءة وتوليف وكذلك بالكلمات من أجل‬ ‫باستخدام نصوص الممارسات العلمية و ‪ /‬أو المعلومات من مصادر معالجة سؤال علمي أو حل‬ ‫متعددة مناسبة وتقييم مشكلة‪.‬‬ ‫متعددة وميزات نصية الهندسية الأخرى‪.‬‬ ‫(مثل العناوين وجداول ادمج المعلومات في نص المصداقية والدقة والتحيز جمع وقراءة وتقييم‬ ‫المحتويات وقوائم مكتوب مع المعلومات المحتمل لكل منشور المعلومات العلمية و ‪ /‬أو‬ ‫المصطلحات والقوائم الواردة في الجداول والأساليب المستخدمة‪ ،‬التقنية من مصادر موثوقة‬ ‫الإلكترونية والرموز) والرسوم و ‪ /‬أو ووصف كيفية دعمها أو متعددة‪ ،‬وتقييم الأدلة وفائدة‬ ‫وغيرها من الوسائط المخططات المقابلة لدعم عدم دعمها بواسطة الأدلة‪ .‬كل مصدر‪.‬‬ ‫التي ستكون مفيدة في المشاركة في الممارسات تقييم البيانات والفرضيات و تقييم صحة وموثوقية و ‪ /‬أو‬ ‫الإجابة على سؤال العلمية و ‪ /‬أو الهندسية ‪ /‬أو الاستنتاجات في توليف مطالبات وطرق و ‪/‬‬ ‫النصوص العلمية والتقنية أو تصميمات متعددة تظهر‬ ‫علمي و ‪ /‬أو دعم الأخرى‪.‬‬ ‫الحصول على ودمج في ضوء المعلومات أو في النصوص العلمية‬ ‫الادعاء العلمي‪.‬‬ ‫والتقنية أو تقارير الوسائط‪،‬‬ ‫قم بتوصيل المعلومات المعلومات من الكتب و ‪ /‬الحسابات المتنافسة‪.‬‬ ‫أو أفكار التصميم و ‪ /‬أو وسائل الإعلام الأخرى قم بتوصيل المعلومات والتحقق من البيانات عند‬ ‫أو الحلول مع الآخرين التي يعول عليها لتفسير العلمية و ‪ /‬أو الفنية (على الإمكان‪.‬‬ ‫في النماذج الشفوية و الظواهر أو حلول لمشكلة سبيل المثال حول كائن أو قم بتوصيل المعلومات أو‬ ‫أداة أو عملية أو نظام الأفكار العلمية و ‪ /‬أو التقنية‬ ‫‪ /‬أو المكتوبة باستخدام تصميم‪.‬‬ ‫مقترح) كتابةً و ‪ /‬أو من (على سبيل المثال‪ ،‬حول‬ ‫نماذج أو رسومات أو‬

‫كتابة أو أرقام توفر قم بتوصيل المعلومات خلال العروض التقديمية الظواهر و ‪ /‬أو عملية‬ ‫التطوير وتصميم وأداء‬ ‫تفاصيل حول الأفكار العلمية و ‪ /‬أو الفنية شفهيا الشفوية‪.‬‬ ‫عملية أو نظام مقترح)‬ ‫والممارسات و ‪ /‬أو و ‪ /‬أو في أشكال مكتوبة‪،‬‬ ‫بتنسيقات متعددة (بما في‬ ‫أفكار التصميم العلمية‪ .‬بما في ذلك أشكال مختلفة‬ ‫ذلك شفهيًا ورسوم ًيا ونصيًا‬ ‫من الوسائط وقد تشمل‬ ‫وحساب ًيا)‪.‬‬ ‫الجداول والرسوم البيانية‬ ‫والرسوم البيانية‪.‬‬

‫الأفكارالمحورية لمعاييرعلوم الجيل القادم‬ ‫مرحلة رياض الأطفال‬ ‫الحركة والاستقرار ‪ :K-PS2‬القوى والتفاعلات‬ ‫‪ K-PS3‬الطاقة‬ ‫‪ K-LS1‬من الجزيئات إلى الكائنات الحية‪ :‬الهياكل والعمليات‬ ‫‪K-ESS2 Earth’s Systems‬‬ ‫‪ K-ESS3‬الأرض والنشاط البشري‬ ‫مرحلة الصف الأول‬ ‫موجات ‪ PS4-1‬وتطبيقاتها في تقنيات نقل المعلومات‬ ‫‪ LS1-1‬من الجزيئات إلى الكائنات الحية‪ :‬الهياكل والعمليات‬ ‫‪ LS3-1‬الوراثة‪ :‬الوراثة وتنوع الصفات‬ ‫‪ ESS1 -1‬مكان الأرض في الكون‬ ‫مرحلة الصف الثاني‬ ‫‪ PS1 -2‬المادة وتفاعلاتها‬

‫‪ LS2-2‬النظم البيئية‪ :‬التفاعلات والطاقة والديناميات‬ ‫‪ LS4-2‬التطور البيولوجي‪ :‬الوحدة والتنوع‬ ‫‪ ESS1-2‬مكان الأرض في الكون‬ ‫‪ESS2 Earth’s Systems -2‬‬ ‫‪ K-2-ETS1‬التصميم الهندس ي‬ ‫مرحلة الصف الثالث‬ ‫‪ -3‬حركة واستقرار ‪ :PS2‬القوى والتفاعلات‬ ‫‪ LS1-3‬من الجزيئات إلى الكائنات الحية‪ :‬الهياكل والعمليات‬ ‫‪ LS2-3‬النظم البيئية‪ :‬التفاعلات والطاقة والديناميات‬ ‫‪ LS3-3‬الوراثة‪ :‬الوراثة وتنوع الصفات‬ ‫‪ LS4-3‬التطور البيولوجي‪ :‬الوحدة والتنوع‬ ‫‪ ESS2-3‬أنظمة الأرض‬ ‫‪ ESS3 -3‬الأرض والنشاط البشري‬ ‫مرحلة الصف الرابع‬ ‫‪ PS3 -4‬الطاقة‬ ‫موجات ‪ PS4-4‬وتطبيقاتها في تقنيات نقل المعلومات‬ ‫‪ LS1-4‬من الجزيئات إلى الكائنات الحية‪ :‬الهياكل والعمليات‬ ‫‪ ESS1-4‬مكانة الأرض في الكون‬ ‫‪ ESS2-4‬أنظمة الأرض‬ ‫‪ ESS3 -4‬الأرض والنشاط البشري‬

‫مرحلة الصف الخامس‬ ‫‪ PS1 Matter -5‬وتفاعلاته‬ ‫‪ PS2-5‬الحركة والاستقرار‪ :‬القوى والتفاعلات‬ ‫‪ PS3-5‬الطاقة‬ ‫‪ LS1-5‬من الجزيئات إلى الكائنات الحية‪ :‬الهياكل والعمليات‬ ‫‪ LS2-5‬النظم البيئية‪ :‬التفاعلات والطاقة والديناميات‬ ‫‪ ESS1-5‬مكانة الأرض في الكون‬ ‫‪ ESS2-5‬أنظمة الأرض‬ ‫‪ ESS3-5‬الأرض والنشاط البشري‬ ‫‪ ETS1-5-3‬التصميم الهندس ي‬ ‫المرحلة المتوسطة‬ ‫‪ MS- PS1‬المادة وتفاعلاتها‬ ‫حركة ‪ MS-PS2‬والاستقرار‪ :‬القوى والتفاعلات‬ ‫‪ MS-PS3‬الطاقة‬ ‫أمواج ‪ MS-PS4‬وتطبيقاتها في تقنيات نقل المعلومات‬ ‫‪ MS-LS1‬من الجزيئات إلى الكائنات الحية‪ :‬الهياكل والعمليات‬ ‫النظم البيئية ‪ :MS-LS2‬التفاعلات والطاقة والديناميات‬ ‫‪ MS-LS3‬الوراثة‪ :‬الوراثة وتنوع الصفات‬ ‫‪ MS-LS4‬التطور البيولوجي‪ :‬الوحدة والتنوع‬ ‫مكان ‪ MS-ESS1‬الأرض في الكون‬

‫أنظمة الأرض ‪MS-ESS2‬‬ ‫‪ MS-ESS3‬الأرض والنشاط البشري‬ ‫التصميم الهندس ي ‪MS-ETS1‬‬ ‫المرحلة الثانوية‪:‬‬ ‫‪ HS-PS1‬المادة وتفاعلاتها‬ ‫حركة ‪ HS-PS2‬والاستقرار‪ :‬القوى والتفاعلات‬ ‫‪ HS-PS3‬الطاقة‬ ‫موجات ‪ HS-PS4‬وتطبيقاتها في تقنيات نقل المعلومات‬ ‫‪ HS-LS1‬من الجزيئات إلى الكائنات الحية‪ :‬الهياكل والعمليات‬ ‫النظم البيئية ‪ :HS-LS2‬التفاعلات والطاقة والديناميكيات‬ ‫‪ HS-LS3‬الوراثة‪ :‬الوراثة وتنوع الصفات‬ ‫‪ HS-LS4‬التطور البيولوجي‪ :‬الوحدة والتنوع‬ ‫مكان ‪ HS-ESS1‬الأرض في الكون‬ ‫أنظمة ‪HS-ESS2 Earth‬‬ ‫‪ HS-ESS3‬الأرض والنشاط البشري‬ ‫التصميم الهندس ي ‪HS-ETS1‬‬

‫معاييرالعلوم للجيل القادم‪ :‬التصميم الهندس ي‬

‫التصميم الهندسي‪MS-ETS1‬‬ ‫يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم‪MS-ETS1 :‬‬ ‫‪ MS-ETS1-1 -1‬تحديد معايير وقيود مشكلة التصميم بدقة كافية لضمان حل ناجح‪ ،‬مع الأخذ‬ ‫في الاعتبار المبادئ العلمية ذات الصلة والتأثي ارت المحتملة على الأشخاص والبيئة الطبيعية التي قد‬ ‫تحد من الحلول الممكنة‪.‬‬ ‫‪ MS-ETS1-2 -2‬تقييم حلول التصميم المتنافسة باستخدام عملية منهجية لتحديد مدى استيفائها‬ ‫لمعايير وقيود المشكلة‪.‬‬ ‫‪ MS-ETS1-3 -3‬تحليل البيانات من الاختبا ارت لتحديد أوجه التشابه والاختلاف بين العديد من‬ ‫حلول التصميم لتحديد أفضل خصائص كل منها والتي يمكن دمجها في حل جديد لتلبية معايير النجاح‬ ‫بشكل أفضل‪.‬‬ ‫‪ MS-ETS1-4 -4‬تطوير نموذج لتوليد بيانات للاختبار التك ارري والتعديل لكائن أو أداة أو عملية‬ ‫مقترحة بحيث يمكن تحقيق التصميم الأمثل‪.‬‬ ‫المفاهيم الشاملة‬ ‫الأفكار المحورية‬ ‫الممارسات العلمية والهندسية‬ ‫طرح الأسئلة وتحديد المشكلات ‪ :ETS1.A‬تعريف وتحديد تأثير العلوم والهندسة‬ ‫والتكنولوجيا على المجتمع والعالم‬ ‫إن طرح الأسئلة وتحديد المشكلات المشاكل الهندسية‬ ‫في الصفوف من السادس إلى كلما أمكن تحديد معايير وقيود الطبيعي‬ ‫الثامن يعتمد على تجارب مهمة التصميم بشكل أكثر دقة‪ ،‬ازد *كل نشاط بشري يعتمد على‬ ‫الصفوف من الروضة حتى الصف احتمال نجاح الحل المصمم‪ .‬الموارد الطبيعية وله عواقب قصيرة‬ ‫الخامس ويتقدم في تحديد العلاقات يشمل تحديد القيود النظر في وطويلة الأمد‪ ،‬إيجابية وكذلك‬ ‫بين المتغي ارت وتوضيح الحجج المبادئ العلمية والمعارف الأخرى سلبية‪ ،‬على صحة الناس والبيئة‬ ‫ذات الصلة التي من المحتمل أن الطبيعية‪)MS-ETS1-1( .‬‬ ‫والنماذج‪.‬‬ ‫*حدد مشكلة التصميم التي يمكن تحد من الحلول الممكنة‪ MS-( .‬استخدامات التقنيات والقيود‬ ‫المفروضة على استخدامها مدفوعة‬ ‫حلها من خلال تطوير كائن أو أداة ‪)ETS1-1‬‬ ‫بالاحتياجات والرغبات والقيم‬ ‫أو عملية أو نظام وتتضمن معايير‬ ‫الفردية أو المجتمعية؛ من خلال‬ ‫وقيود متعددة‪ ،‬بما في ذلك المعرفة‬

‫العلمية التي قد تحد من الحلول ‪ ETS1.B‬تطوير الحلول الممكنة نتائج البحث العلمي؛‬ ‫الممكنة‪ * )MS-ETS1-1( .‬يجب اختبار الحل‪ ،‬ثم تعديله وبالاختلافات في عوامل مثل‬ ‫على أساس نتائج الاختبار‪ ،‬من المناخ والموارد الطبيعية والظروف‬ ‫تطوير واستخدام النماذج‬ ‫تعتمد النمذجة في ‪ 8-6‬على أجل تحسينه‪ )MS-ETS1-4( .‬الاقتصادية‪)MS-ETS1-1( .‬‬ ‫تجارب ‪ K-5‬وتقدم في تطوير * توجد عمليات منهجية لتقييم‬ ‫واستخدام وم ارجعة النماذج لوصف الحلول فيما يتعلق بمدى استيفائها‬ ‫واختبار وتوقع المزيد من الظواهر لمعايير وقيود المشكلة‪(MS- .‬‬ ‫)‪(MS-ETS1-3) ،ETS1-2‬‬ ‫المجردة وأنظمة التصميم‪.‬‬ ‫تطوير نموذج لتوليد البيانات * في بعض الأحيان يمكن دمج‬ ‫لاختبار الأفكار حول الأنظمة أج ازء من الحلول المختلفة لإنشاء‬ ‫المصممة ‪ ،‬بما في ذلك تلك التي حل أفضل من أي من الحلول‬ ‫تمثل المدخلات والمخرجات‪ .‬السابقة‪)MS-ETS1-3( .‬‬ ‫*النماذج من جميع الأنواع مهمة‬ ‫(‪)MS-ETS1-4‬‬ ‫لاختبار الحلول‪MS-ETS1-( .‬‬ ‫تحليل وتفسير البيانات‬ ‫يعتمد تحليل البيانات في ‪)4 8-6‬‬ ‫على تجارب ‪ K-5‬والتقدم في ‪ :ETS1.C‬تحسين حل التصميم‬ ‫توسيع التحليل الكمي للتحقيقات‪ ،‬على الرغم من أن أحد‬ ‫والتمييز بين الارتباط والسببية‪ ،‬التصميمات قد لا يؤدي بشكل‬ ‫والتقنيات الإحصائية الأساسية أفضل عبر جميع الاختبا ارت ‪ ،‬إلا‬ ‫أن تحديد خصائص التصميم الذي‬ ‫للبيانات وتحليل الخطأ‪.‬‬ ‫تحليل وتفسير البيانات لتحديد كان أفضل أداء في كل اختبار‬ ‫أوجه التشابه والاختلاف في يمكن أن يوفر معلومات مفيدة‬ ‫لعملية إعادة التصميم ‪ -‬أي أنه قد‬ ‫النتائج‪)MS-ETS1-3( .‬‬ ‫الانخ ارط في الجدل من الدليل يتم دمج بعض هذه الخصائص في‬ ‫الانخ ارط في الجدل من الأدلة في التصميم الجديد‪MS-ETS1-( .‬‬ ‫‪ 8-6‬يبني على خب ارت ‪)3 K-5‬‬ ‫ويتقدم لبناء حجة مقنعة تدعم أو‬

‫تدحض الادعاءات لتفسي ارت أو تؤدي العملية التك اررية لاختبار‬ ‫حلول حول العالم الطبيعي الحلول الواعدة وتعديل ما هو‬ ‫مقترح على أساس نتائج الاختبار‬ ‫والمصمم‪.‬‬ ‫* تقييم حلول التصميم المتنافسة إلى تحسين أكبر وفي النهاية إلى‬ ‫على أساس معايير التصميم الحل الأمثل‪)MS- ETS1-4( .‬‬ ‫المطورة بشكل مشترك والمتفق‬ ‫عليها‪)MS-ETS1-2( .‬‬ ‫علاقة بقية المعايير بـ ‪ :MS-ETS1.A‬يتضمن تعريف المشاكل الهندسية وتحديد حدودها ما يلي‪:‬‬ ‫• العلوم الفيزيائية‪ :‬مفهوم الطاقة ‪MS-PS3-3‬‬ ‫علاقة بقية المعايير بـ ‪ :MS-ETS1.B‬تطوير مشاكل الحلول الممكنة وتشمل‪:‬‬ ‫• العلوم الفيزيائية‪ :‬صور المادة وتفاعلاتها ‪MS-PS1-6‬‬ ‫• مفهوم الطاقة ‪MS-PS3-3‬‬ ‫• علوم الحياة‪ :‬النظم البيئية‪ :‬التفاعلات والطاقة والديناميكيات النظم ‪MS-LS2-5‬‬ ‫علاقة بقية المعايير بـ‪ : MS-ETS1.C‬يتضمن تحسين حل التصميم ما يلي‪:‬‬ ‫• العلوم الفيزيائية‪ :MS-PS1-6 :‬صور المادة وتفاعلاتها‬ ‫الدمج والتكامل (محو الأمية في العلوم والمواد الفنية – اللغة والفنون)‪:‬‬ ‫الق ارءة العلمية ‪:‬‬ ‫‪ RST.6-8.1‬الاستشهاد بأدلة نصية محددة لدعم تحليل النصوص العلمية والتقنية‪،(MS-ETS1-1) .‬‬ ‫)‪(MS-ETS1-3) ،(MS-ETS1-2‬‬ ‫‪ RST.6-8.7‬دمج المعلومات الكمية أو التقنية المعبر عنها في كلمات في نص مع نسخة من تلك‬ ‫المعلومات معب اًر عنها بصرًيا (على سبيل المثال ‪ ،‬في مخطط انسيابي أو رسم بياني أو نموذج أو رسم‬ ‫بياني أو جدول)‪)MS-ETS1-3( .‬‬ ‫‪ RST.6-8.9‬قارن وناقش المعلومات المكتسبة من التجارب أو المحاكاة أو الفيديو أو مصادر الوسائط‬ ‫المتعددة بتلك المكتسبة من ق ارءة نص حول نفس الموضوع‪(MS-ETS1-3) ،(MS-ETS1-2) .‬‬

‫الكتابة العلمية‪:‬‬ ‫‪ WHST.6-8.7‬قم بإج ارء مشاريع بحثية قصيرة للإجابة على سؤال (بما في ذلك سؤال تم إنشاؤه ذاتًيا) ‪،‬‬ ‫بالاعتماد على عدة مصادر وتوليد أسئلة إضافية ذات صلة ومركزة تسمح بطرق متعددة للاستكشاف‪.‬‬ ‫(‪)MS-ETS1-2‬‬ ‫‪ WHST.6-8.8‬جمع المعلومات ذات الصلة من مصادر مطبوعة ورقمية متعددة ‪ ،‬باستخدام مصطلحات‬ ‫البحث بشكل فعال ؛ تقييم مصداقية ودقة كل مصدر ؛ واقتباس أو إعادة صياغة بيانات واستنتاجات الآخرين‬ ‫مع تجنب الانتحال واتباع تنسيق قياسي للاقتباس‪)MS-ETS1-1( .‬‬ ‫‪ WHST.6-8.9‬استخلاص الأدلة من النصوص الإعلامية لدعم التحليل والتفكير والبحث‪MS-( .‬‬ ‫‪)ETS1-2‬‬ ‫‪ SL.8.5‬اللغة‪ :‬دمج الوسائط المتعددة والعروض المرئية في العروض التقديمية لتوضيح المعلومات وتقوية‬ ‫الادعاءات والأدلة وإضافة الاهتمام‪ )MS-ETS1-4( .‬الرياضيات ‪-‬‬ ‫‪ MP.2‬رياضيات‪ :‬السبب بشكل تجريدي وكمي‪(MS- ،(MS-ETS1-2) ،(MS-ETS1-1) .‬‬ ‫)‪(MS-ETS1-4) ،ETS1-3‬‬ ‫‪ EE.3.7‬رياضيات‪ :‬حل المشكلات الواقعية والرياضية متعددة الخطوات المطروحة بأرقام منطقية موجبة‬ ‫وسالبة بأي شكل (أعداد صحيحة وكسور وكسور عشرية) ‪ ،‬باستخدام الأدوات بطريقة است ارتيجية‪ .‬تطبيق‬ ‫خصائص العمليات لحساب الأرقام بأي شكل ؛ التحويل بين الأشكال حسب الاقتضاء ؛ وتقييم مدى معقولية‬ ‫الإجابات باستخدام است ارتيجيات الحساب والتقدير العقلية‪،(MS-ETS1-2) ،(MS-ETS1-1) .‬‬ ‫)‪(MS-ETS1-3‬‬ ‫‪ P.7‬رياضيات‪ :‬تطوير نموذج احتمالية واستخدامه لإيجاد احتمالات الأحداث‪ .‬قارن الاحتمالات من نموذج‬ ‫للترددات المرصودة ؛ إذا لم تكن الاتفاقية جيدة ‪ ،‬اشرح المصادر المحتملة للاختلاف‪)MS-ETS1-4( .‬‬

‫‪ MS-ETS1-1‬التصميم الهندسي‬ ‫يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم‪:‬‬ ‫‪ MS-ETS1-1‬تحديد معايير وقيود مشكلة التصميم بدقة كافية لضمان حل ناجح‪ ،‬مع م ارعاة المبادئ العلمية‬ ‫ذات الصلة والتأثي ارت المحتملة على الأشخاص والبيئة الطبيعية التي قد تحد من الحلول الممكنة‪.‬‬ ‫المفاهيم الشاملة‬ ‫الأفكار المحورية‬ ‫الممارسات العلمية والهندسية‬ ‫طرح الأسئلة وتحديد المشكلات ‪ ETS1.A‬تعريف وتحديد تأثير العلوم والهندسة‬ ‫والتكنولوجيا على المجتمع والعالم‬ ‫إن طرح الأسئلة وتحديد المشكلات المشاكل الهندسية‬ ‫في الصفوف من السادس إلى • كلما أمكن تحديد معايير وقيود الطبيعي‬ ‫الثامن يعتمد على تجارب مهمة التصميم بشكل أكثر دقة‪ ،‬ازد • كل نشاط بشري يعتمد على‬ ‫الصفوف من الروضة حتى الصف احتمال نجاح الحل المصمم‪ .‬الموارد الطبيعية وله نتائج قصيرة‬ ‫الخامس ويتقدم في تحديد العلاقات يشمل تحديد القيود النظر في وطويلة المدى‪ ،‬إيجابية وكذلك‬ ‫بين المتغي ارت وتوضيح الحجج المبادئ العلمية والمعارف الأخرى سلبية‪ ،‬على صحة الناس والبيئة‬ ‫ذات الصلة التي من المحتمل أن الطبيعية‪.‬‬ ‫والنماذج‪.‬‬ ‫• استخدامات التقنيات والقيود‬ ‫• تحديد مشكلة التصميم التي تحد من الحلول الممكنة‪.‬‬ ‫المفروضة على استخدامها مدفوعة‬ ‫يمكن حلها من خلال تطوير كائن‬ ‫بالاحتياجات والرغبات والقيم‬ ‫أو أداة أو عملية أو نظام وتتضمن‬ ‫الفردية أو المجتمعية؛ من خلال‬ ‫معايير وقيود متعددة‪ ،‬بما في ذلك‬ ‫نتائج البحث العلمي؛‬ ‫المعرفة العلمية التي قد تحد من‬ ‫وبالاختلافات في عوامل مثل‬ ‫الحلول الممكنة‪.‬‬ ‫المناخ والموارد الطبيعية والظروف‬ ‫الاقتصادية‪.‬‬ ‫السمات الملحوظة لأداء الطالب بنهاية الدورة‪:‬‬ ‫• تحديد المشكلة الم ارد حلها‬ ‫• يصف الطلاب مشكلة يمكن حلها من خلال تطوير كائن أو أداة أو عملية أو نظام‪.‬‬ ‫• تحديد العملية أو حدود النظام ومكونات العملية أو النظام‬

‫(أ) يحدد الطلاب النظام الذي يتم تضمين المشكلة فيه‪ ،‬بما في ذلك المكونات والعلاقات الرئيسية في النظام‬ ‫وحدوده‪ ،‬لتوضيح ما هو جزء من المشكلة وما هو ليس كذلك‪ .‬في تعريفهم للنظام‪ ،‬يشمل الطلاب‪:‬‬ ‫أولاً‪ :‬من هم الأف ارد أو المجموعات الذين يحتاجون إلى حل هذه المشكلة‪.‬‬ ‫ثانيا‪ :‬الاحتياجات التي يجب تلبيتها عن طريق حل المشكلة‪.‬‬ ‫ثالثا‪ :‬القضايا العلمية ذات الصلة بالمشكلة‪.‬‬ ‫اربعاً‪ :‬التأثي ارت المجتمعية والبيئية المحتملة للحلول‪.‬‬ ‫خام ًسا‪ :‬الأهمية النسبية لمختلف قضايا ومكونات العملية أو النظام‪.‬‬ ‫تحديد المعايير والقيود‬ ‫أ‪ .‬يحدد الطلاب المعايير التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار في الحل والتي‪:‬‬ ‫أولاً‪ :‬تلبية احتياجات الأف ارد أو المجموعات الذين قد يتأثرون بالمشكلة (بما في ذلك تحديد من‬ ‫سيكون هدف الحل)‪.‬‬ ‫ثانيا‪ :‬تمكين المقارنات بين الحلول المختلفة‪ ،‬بما في ذلك الاعتبا ارت الكمية‬ ‫ب‪ .‬يحدد الطلاب القيود التي يجب م ارعاتها في الحل‪ ،‬بما في ذلك‪:‬‬ ‫أولاً‪ :‬الوقت والمواد والتكاليف‪.‬‬ ‫ثانياً‪ :‬القضايا العلمية أو غيرها من القضايا ذات الصلة بالمشكلة‪.‬‬ ‫ثالثاً‪ :‬احتياجات ورغبات الأف ارد أو الجماعات المعنية التي قد تحد من الحلول المقبولة‪.‬‬ ‫اربعاً‪ :‬اعتبا ارت السلامة‪.‬‬ ‫خام ًسا‪ :‬التأثير (التأثي ارت) المحتملة على الأف ارد أو المجموعات الأخرى‪.‬‬ ‫ساد ًسا‪ :‬الآثار البيئية السلبية المحتملة للحلول الممكنة أو الفشل في حل المشكلة‪.‬‬

‫‪ MS-ETS1-2‬التصميم الهندسي‬ ‫يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم‪:‬‬ ‫‪ MS-ETS1-2‬تقييم حلول التصميم المتنافسة باستخدام عملية منهجية لتحديد مدى استيفائها لمعايير وقيود‬ ‫المشكلة‪.‬‬ ‫المفاهيم الشاملة‬ ‫الأفكار المحورية‬ ‫الممارسات العلمية والهندسية‬ ‫الانخ ارط في الجدل من الأدلة ‪ ETS1.B‬تطوير الحلول الممكنة‬ ‫إن الانخ ارط في حجة من الأدلة • هناك عمليات منهجية لتقييم‬ ‫في ‪ 8-6‬يبني على خب ارت ‪ K-5‬الحلول فيما يتعلق بمدى استيفائها‬ ‫ويتقدم لبناء حجة مقنعة تدعم أو لمعايير وقيود المشكلة‪.‬‬ ‫تدحض الادعاءات المتعلقة‬ ‫بالتفسي ارت أو الحلول حول العالم‬ ‫الطبيعي والمصمم‪.‬‬ ‫• تقييم حلول التصميم المتنافسة‬ ‫على أساس معايير التصميم‬ ‫المطورة بشكل مشترك والمتفق‬ ‫عليها‪.‬‬ ‫السمات الملحوظة لأداء الطالب بنهاية الدورة‪:‬‬ ‫• تحديد حل التصميم المقدم والمطالبات والأدلة المرتبطة به‬ ‫أ‪ .‬يحدد الطلاب الحل الذي يمثله التصميم المقدم‪.‬‬ ‫ب‪ .‬يحدد الطلاب المعرفة العلمية المتعلقة بالمشكلة وكل حل مقترح‪.‬‬ ‫ج‪ .‬يحدد الطلاب كيف يمكن لكل حل قدموه حل المشكلة‪.‬‬ ‫• تحديد أدلة إضافية‬ ‫✓ يحدد الطلاب ويصفون الأدلة الإضافية اللازمة لتقييمهم‪ ،‬بما في ذلك‪:‬‬ ‫أولاً‪ .‬معرفة كيف تم حل المشاكل المماثلة في الماضي‪.‬‬ ‫ثانياً‪ .‬دليل على التأثي ارت المجتمعية والبيئية المحتملة لكل حل مقترح‪.‬‬

‫✓ يحدد الطلاب بشكل تعاوني ويصفون المعايير والقيود لتقييم حل التصميم‪.‬‬ ‫تقويم الأدلة ونقدها‪ :‬يستخدم الطلاب طريقة منهجية (على سبيل المثال‪ ،‬مصفوفة الق ارر) لتحديد نقاط القوة‬ ‫والضعف لكل حل‪ .‬في تقييمهم‪ ،‬الطلاب‪:‬‬ ‫أولاً‪ .‬قم بتقييم كل حل مقابل كل معيار وقيد‪.‬‬ ‫ثانياً‪ .‬قارن الحلول بنا ًء على نتائج أدائها مقابل المعايير والقيود المحددة‪.‬‬ ‫✓ يستخدم الطلاب الأدلة والاستدلال لتقديم مطالبة حول الفعالية النسبية لكل حل مقترح بنا ًء على‬ ‫نقاط القوة والضعف لكل منها‪.‬‬

‫‪ MS-ETS1-3‬التصميم الهندسي‬ ‫يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم‪:‬‬ ‫‪ .MS-ETS1-3‬قم بتحليل البيانات من الاختبا ارت لتحديد أوجه التشابه والاختلاف بين العديد من حلول‬ ‫التصميم لتحديد أفضل خصائص كل منها والتي يمكن دمجها في حل جديد لتلبية معايير النجاح بشكل أفضل‪.‬‬ ‫المفاهيم الشاملة‬ ‫الأفكار المحورية‬ ‫الممارسات العلمية‬ ‫والهندسية‬ ‫تحليل البيانات وتفسيرها ‪ ETS1.B‬تطوير الحلول الممكنة‬ ‫يعتمد تحليل البيانات في • هناك عمليات منهجية لتقييم الحلول فيما‬ ‫الفترة من ‪ 6‬إلى ‪ 8‬سنوات يتعلق بمدى استيفائها لمعايير وقيود المشكلة‪.‬‬ ‫على تجارب الروضة إلى • في بعض الأحيان يمكن الجمع بين أج ازء‬ ‫الصف الخامس ويتقدم في من حلول مختلفة لخلق حل أفضل من أي من‬ ‫توسيع نطاق التحليل الكمي الحلول السابقة‪.‬‬ ‫للتحقيقات‪ ،‬والتمييز بين ‪ :ETS1.C‬تحسين حل التصميم‬ ‫الارتباط والسببية‪ ،‬والتقنيات • على الرغم من أن أحد التصميمات قد لا‬ ‫الإحصائية الأساسية لتحليل يؤدي بشكل أفضل عبر جميع الاختبا ارت‪ ،‬إلا‬ ‫أن تحديد خصائص التصميم الذي حقق أفضل‬ ‫البيانات والأخطاء‪.‬‬ ‫• تحليل وتفسير البيانات أداء في كل اختبار يمكن أن يوفر معلومات‬ ‫لتحديد أوجه التشابه مفيدة لعملية إعادة التصميم ‪ -‬أي أنه قد يتم‬ ‫دمج بعض هذه الخصائص في التصميم‬ ‫والاختلاف في النتائج‪.‬‬ ‫الجديد‪.‬‬ ‫السمات الملحوظة لأداء الطالب بنهاية الدورة‪:‬‬ ‫‪ .1‬تنظيم البيانات‬ ‫أ ينظم الطلاب بيانات معينة (على سبيل المثال‪ ،‬عبر الجداول أو المخططات أو الرسوم البيانية) من‬ ‫الاختبا ارت التي تهدف إلى تحديد فعالية ثلاثة حلول بديلة أو أكثر لمشكلة ما‪.‬‬ ‫‪ .2‬تحديد العلاقات‬

‫يستخدم الطلاب تقنيات التحليل المناسبة (على سبيل المثال‪ ،‬التحليل النوعي أو الكمي؛ التقنيات الإحصائية‬ ‫الأساسية للبيانات وتحليل الأخطاء) لتحليل البيانات وتحديد العلاقات داخل مجموعات البيانات‪ ،‬بما في ذلك‬ ‫العلاقات بين حلول التصميم والمعايير المحددة و القيود‪.‬‬ ‫‪. 3‬تفسير البيانات‬ ‫أ‪ .‬يستخدم الطلاب البيانات التي تم تحليلها لتحديد دليل على أوجه التشابه والاختلاف في مي ازت‬ ‫حلول‪.‬‬ ‫ب‪ .‬استناًدا إلى البيانات التي تم تحليلها‪ ،‬يقدم الطلاب مطالبة بشأن خصائص كل تصميم بشكل أفضل‬ ‫تستوفي المعايير والقيود المحددة‪.‬‬ ‫ج‪ .‬يستخدم الطلاب البيانات التي تم تحليلها لتحديد أفضل المي ازت في كل تصميم يمكن تجميعها فيه‬ ‫حل جديد (مح ّسن) معاد تصميمه‪.‬‬

‫‪ MS-ETS1-4‬التصميم الهندسي‬ ‫يمكن للطلاب الذين يظهرون الفهم‪:‬‬ ‫‪ MS-ETS1-4‬قم بتطوير نموذج لتوليد بيانات للاختبار التك ارري والتعديل لكائن أو أداة أو عملية مقترحة‬ ‫بحيث يمكن تحقيق التصميم الأمثل‪.‬‬ ‫تم تطوير توقع الأداء أعلاه باستخدام العناصر التالية من وثيقة ‪ NRC‬إطار عمل لتعليم العلوم من مرحلة‬ ‫رياض الأطفال حتى نهاية التعليم الثانوي‪:‬‬ ‫المفاهيم الشاملة‬ ‫الأفكار المحورية‬ ‫الممارسات العلمية والهندسية‬ ‫‪ :ETS1.B‬تطوير الحلول الممكنة‬ ‫تطوير واستخدام النماذج‬ ‫تعتمد النمذجة في ‪ 8-6‬على • يجب اختبار الحل‪ ،‬ثم تعديله على‬ ‫تجارب ‪ K-5‬وتقدم في تطوير أساس نتائج الاختبار‪ ،‬من أجل‬ ‫واستخدام وم ارجعة النماذج تحسينه‪.‬‬ ‫لوصف واختبار وتوقع المزيد من • النماذج من جميع الأنواع مهمة‬ ‫الظواهر المجردة وأنظمة لاختبار الحلول‪.‬‬ ‫‪ :ETS1.C‬تحسين حل التصميم‬ ‫التصميم‪.‬‬ ‫• تطوير نموذج لتوليد البيانات • العملية التك اررية لاختبار الحلول‬ ‫لاختبار الأفكار حول الأنظمة الواعدة وتعديل ما هو مقترح على‬ ‫المصممة‪ ،‬بما في ذلك تلك التي أساس نتائج الاختبار تؤدي إلى مزيد‬ ‫تمثل المدخلات والمخرجات‪ .‬من الصقل وفي النهاية إلى الحل‬ ‫الأمثل‪.‬‬ ‫السمات الملحوظة لأداء الطالب بنهاية الدورة‪:‬‬ ‫‪ .1‬مكونات النموذج‬ ‫أ يطور الطلاب نموذ ًجا يحددون فيه المكونات ذات الصلة باختبار الأفكار حول‬ ‫نظام مصمم‪ ،‬بما في ذلك‪:‬‬ ‫أولاً‪ .‬يتم حل المشكلة المحددة‪ ،‬بما في ذلك المعايير والقيود‪.‬‬

‫ثانًيا‪ .‬مكونات الحل المقترح المقدم (على سبيل المثال‪ ،‬نموذج‪ ،‬أدوات‪ ،‬أو عملية)‪ ،‬بما في ذلك مدخلات‬ ‫ومخرجات النظام المصمم‪.‬‬ ‫‪. 2‬العلاقات‬ ‫أ يحدد الطلاب ويصفون العلاقات بين المكونات‪ ،‬بما في ذلك‪:‬‬ ‫أولاً‪ .‬العلاقات بين كل مكون من مكونات الحل المقترح ووظيفة الحل‪.‬‬ ‫ثانياً‪ :‬العلاقة بين المشكلة التي يتم حلها والحل المقترح‪.‬‬ ‫ثالثاً‪ :‬العلاقة بين كل مكون من مكونات الحل المقترح المحدد والمشكلة التي يتم حلها‪.‬‬ ‫اربعاً العلاقة بين البيانات الناتجة عن النموذج وعمل الحل المقترح‪.‬‬ ‫ب‪ .‬يحدد الطلاب حدود النموذج فيما يتعلق بتمثيل الحل المقترح‪.‬‬ ‫ج‪ .‬يصف الطلاب كيف يمكن استخدام البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة النموذج‪ ،‬إلى جانب المعايير‬ ‫والقيود التي يجب أن يفي بها الحل المقترح ‪ ،‬لتحسين حل التصميم من خلال الاختبار المتكرر والتعديل‪.‬‬

‫التصميم الهندس ي ‪Engineering Design‬‬ ‫ضمن معاييرالعتلووزميلعلاج أليفكلاالرقاالمدحموري‪S‬ة‪NGS‬‬ ‫توقعات ا ألداء في ‪NGSS‬‬ ‫دلي اللتالمصمعيلممالهندسي‬ ‫تصميم منطاد الهواء الساخن‬ ‫فحص الدرس وفق المعايير‬ ‫كتيب التصميم‬

‫إعداد‪:‬‬ ‫أسماء حميد أبو موس ى ياسمين ناصر أبو العون‬ ‫مقدم للأستاذ الدكتور‬ ‫محمد سليمان أبو شقير‬ ‫التصميم الهندس ي‪ :‬تصميم المنطاد‬ ‫معايير العلوم للجيل القادم ‪NGSS‬‬

‫تحديد الهدف العام‬ ‫توزيع الأنشطة والإج ارءات عبر الخطوات التالية‪:‬‬ ‫• خطوة‪ :1‬الانخ ارط‬ ‫• خطوة‪ :2‬الاكتشاف‬ ‫• خطوة‪ :3‬الشرح‬ ‫• خطوة‪ :4‬التوضيح والمعالجة‬ ‫• خطوة‪ :5‬التقييم‬ ‫الهدف‪ :‬سيكون الطلاب قادرين على إنشاء منطاد بسيط خاص بهم باستخدام المواد الأساسية وفهمهم لكيفية‬ ‫عمل كل المنطاد وربط ذلك بخواص الغا ازت‪.‬‬ ‫الفكرة الرئيسة‬ ‫تلعب الممارسات الهندسية دوًار في درس التصميم العملي هذا حيث يقوم الطلاب بإنشاء نموذجهم الخاص‬ ‫للمنطاد (أو البالون الح ارري)‬ ‫يشترك – ينخرط‬ ‫نصيحة للمعلم‪ :‬يعتمد هذا الدرس على الدروس السابقة في م ارحل سابقة ويؤسس للمرحلة التالية ويوفر للطلاب‬ ‫فرصة لبناء المنطاد الخاص بهم من المواد الأساسية‪.‬‬ ‫يتيح هذا الدرس للطلاب تطبيق معرفتهم بالمنطاد وخواص الغا ازت وكذلك الانخ ارط في عملية الهندسة‬ ‫والتصميم‪ .‬يتم إكساب الطلبة الممارسات العلمية والهندسية أثناء قيام الطلاب بكتابة وشرح أفكارهم وعملية بناء‬ ‫النماذج الخاصة بهم‪ .‬كما أنهم يتواصلون شفهًيا مع بعضهم البعض داخل مجموعاتهم الصغيرة‪ .‬ستحتاج إلى‬ ‫المواد التالية لهذا الدرس‪ :‬الورق الملون‪ ،‬الصمغ‪ ،‬الكارتون‪ ،‬الشريط اللاصق‬ ‫لبدء هذا الدرس‪ ،‬ارجع الطلبة فيما يتذكرونه من المعلومات التي تعلموها سابًقا عن المنطاد من خلال ورقة‬ ‫عمل خاصة‪ ،‬بعد ‪ 4-3‬دقائق‪ ،‬أطلب من الطلاب مشاركة أمثلتهم مع الفصل‪.‬‬