بررسی ومطالعه کژفهمی‌های رایج دانش‌آموزان دبیرستانی در مورد سقوط آزاد و راهکارهای مبتنی بر آزمایش گالیله

مفهوم سقوط آزاد یکی از چالش‌برانگیزترین مباحث در آموزش فیزیک است، زیرا تجربه‌های روزمره دانش‌آموزان اغلب با مدل علمیِ پذیرفته‌شده در فیزیک سازگار نیست. بسیاری از دانش‌آموزان بر اساس مشاهده‌های حسی، باور دارند که «اجسام سنگین‌تر سریع‌تر سقوط می‌کنند» و این برداشت را به‌صورت یک الگوی ذهنی پایدار به کار می‌گیرند. هدف این پژوهش بررسی این کژفهمی و تحلیل نحوه تغییر آن در پی یک مداخله آموزشی مبتنی بر آزمایش‌های گالیله و ایجاد ناهمخوانی شناختی بود. پژوهش با رویکرد کیفی و در قالب مطالعه طولی چندموردی انجام شد و داده‌ها از طریق مصاحبه، مشاهده، گفت‌وگوهای کلاسی، نقشه‌های مفهومی و تحلیل پاسخ‌های دانش‌آموزان گردآوری گردید. نتایج نشان داد که الگوی ذهنی اولیه دانش‌آموزان درباره سقوط آزاد بسیار مقاوم است و مشاهده آزمایش به‌تنهایی برای اصلاح آن کافی نیست. تغییر مفهومی زمانی آغاز شد که آزمایش‌ها با گفت‌وگوی هدایت‌شده معلم، تحلیل استدلال‌ها و بازسازی فعالانه مدل ذهنی همراه گشت. در پایان، دانش‌آموزان توانستند نقش واقعی مقاومت هوا و بی‌تاثیری جرم را در سقوط آزاد درک کرده و مدل علمی را در موقعیت‌های جدید به کار گیرند. این یافته‌ها اهمیت گفت‌وگوی تحلیلی، فعالیت‌های تضادآفرین و توجه به الگوهای ذهنی دانش‌آموزان را در آموزش مفاهیم پایه فیزیک برجسته می‌سازد.

investigating and studying common misconceptions among high school students about free fall and solutions based on galileo's experiment

the concept of free fall is one of the most challenging topics in physics education because students’ everyday experiences often conflict with the scientific model accepted in physics. many students intuitively believe that “heavier objects fall faster,” and they rely on this belief as a stable mental model shaped by daily observations. the purpose of this study was to examine this misconception and analyze how students’ mental models change following an instructional intervention based on galileo-inspired experiments and cognitive conflict. the research employed a qualitative, interpretive approach using a longitudinal multiple-case design. data were collected through interviews, classroom observations, guided discussions, conceptual mapping, and analysis of students’ explanations. findings revealed that students’ initial mental models regarding free fall were highly resistant to change, and that mere observation of the experiment was insufficient for conceptual development. meaningful conceptual change occurred when discrepant events were accompanied by teacher-guided dialogue, analytical questioning, and active reconstruction of students’ mental models. by the end of the study, students were able to correctly distinguish the role of air resistance and recognize the irrelevance of mass in free fall, applying the scientific model to new contexts. these results highlight the importance of dialogic teaching, cognitive conflict, and attention to students’ preconceptions in effective physics instruction.