مروری-تحلیلی بر نقش مدل سازی ریاضی-فیزیکی در پرورش درک شهودی مفاهیم نیرو وحرکت در دانش آموزان ابتدایی

این پژوهش با رویکرد مروری-تحلیلی، به بررسی اثربخشی فعالیت‌های مدل‌سازی ریاضی–فیزیکی در پرورش درک شهودی و مفهومی دانش‌آموزان دوره ابتدایی در مفاهیم نیرو و حرکت پرداخته است. با تحلیل 48 مطالعه منتخب، یافته‌ها نشان داد که ترکیب مدل‌سازی فیزیکی با بازنمایی‌های ریاضی و نموداری، و گاه شبیه‌سازی‌های دیجیتال، توانایی دانش‌آموزان را در تحلیل روابط علت و معلولی، پیش‌بینی نتایج و درک عمیق مفاهیم نیرو و حرکت بهبود می‌بخشد. فعالیت‌های عملی و تعاملی که با هدایت معلم و ارائه بازخورد مستمر همراه هستند، بیشترین تاثیر را در تقویت مهارت‌های شناختی، از جمله درک شهودی، استدلال علت و معلولی و توانایی پیش‌بینی پدیده‌ها دارند. با وجود اثرات مثبت، محدودیت‌هایی در مطالعات مورد بررسی مشاهده شد؛ از جمله نمونه‌های کوچک، ابزارهای ارزیابی محدود، عدم بررسی اثر بلندمدت و کمبود پژوهش‌های میان‌فرهنگی. با توجه به این محدودیت‌ها، پیشنهاد می‌شود مطالعات آینده با نمونه‌های گسترده‌تر و طولی انجام شوند، فعالیت‌های مدل‌سازی ترکیبی با فناوری‌های تعاملی دیجیتال طراحی شوند و آموزش معلمان برای هدایت این فعالیت‌ها تقویت گردد. این پژوهش نشان می‌دهد که فعالیت‌های مدل‌سازی ریاضی–فیزیکی، ابزار موثری برای ارتقای یادگیری مفهومی و مهارت‌های علمی دانش‌آموزان هستند و توسعه پژوهش‌های نوین در این حوزه می‌تواند تاثیرات عمیق‌تری بر آموزش فیزیک دوره ابتدایی داشته باشد.

a review–analytical study on the role of mathematical–physical modeling in developing intuitive understanding of force and motion concepts in elementary school students

this study, using an integrative review approach, examines the effectiveness of mathematical–physical modeling activities in fostering intuitive and conceptual understanding of force and motion among elementary school students. by analyzing 48 selected studies, the findings revealed that combining physical modeling with mathematical and graphical representations, and in some cases digital simulations, enhances students’ ability to analyze causal relationships, predict outcomes, and develop a deeper understanding of force and motion concepts. practical and interactive activities guided by teachers and supported with continuous feedback were found to have the greatest impact on cognitive skills, including intuitive understanding, causal reasoning, and predictive abilities. despite these positive effects, several limitations were identified in the reviewed studies, such as small sample sizes, limited assessment tools, lack of long-term effect evaluation, and scarcity of cross-cultural research. based on these limitations, it is recommended that future studies employ larger and longitudinal samples, design combined modeling activities with interactive digital technologies, and strengthen teacher training for effective guidance of these activities. this review demonstrates that mathematical–physical modeling activities are an effective tool for enhancing conceptual learning and scientific skills among elementary students, and further development of innovative research in this field can have a profound impact on physics education at the elementary level.