بررسی انسجام طولی و عرضی در برنامه درسی علوم، شیمی و فیزیک متوسطه مطالعه موردی مبحث گرماشیمی بر پایۀ رویکرد نقشه مفهومی نواک

پژوهش حاضر با هدف تحلیل انسجام طولی مفاهیم گرماشیمی در برنامه‌ی درسی دوره‌ی متوسطه و تبیین مسیر رشد مفهومی دانش‌آموزان انجام شد. این مطالعه با رویکرد کیفی و روش توصیفی–تحلیلی، محتوای کتاب‌های علوم تجربی متوسطۀ اول، شیمی پایه‌های دهم تا دوازدهم و فیزیک پایه دهم را به‌صورت نظام‌مند مورد بررسی قرار داد و مفاهیم کلیدی مرتبط با گرما، دما، انرژی، تغییر حالت‌های ماده، گرمای ویژه، ظرفیت گرمایی، آنتالپی، قانون هس و معادلات ترموشیمیایی را استخراج کرد. سپس روابط میان این مفاهیم با استفاده از الگوی نقشه مفهومی نواک سازمان‌دهی شد تا سیر تکاملی آن‌ها از رویکرد توصیفی تا سطح محاسباتی و تحلیلی قابل مشاهده گردد. یافته‌ها نشان داد که مباحث مرتبط با گرما و انرژی در کتاب‌های علوم تجربی با رویکردی کیفی و مشاهده‌محور ارائه می‌شوند و زمینه‌ی آشنایی اولیه دانش‌آموزان با مبحث گرماشیمی را فراهم می‌کنند. در ادامه، فیزیک پایه دهم این مباحث را در قالبی کمی و ماکروسکوپی گسترش می‌دهد و مفاهیمی مانند گرمای ویژه، ظرفیت گرمایی و تبادل انرژی را به‌صورت دقیق‌تری مطرح می‌سازد. در نهایت، شیمی پایه یازدهم با ارائه‌ی مفاهیم در سطحی میکروسکوپی و محاسباتی، درک دانش‌آموزان را در حوزه انرژی واکنش‌ها و آنتالپی تعمیق می‌بخشد. تحلیل کلی نشان داد که اگرچه مسیر یادگیری از علوم تا فیزیک و شیمی روندی تدریجی و منطقی دارد، اما ناپیوستگی‌هایی در انتقال برخی مفاهیم میان پایه‌ها مشاهده می‌شود. بر این اساس، پژوهش پیشنهاد می‌کند که تقویت پیوندهای مفهومی و بهره‌گیری از نقشه‌های مفهومی می‌تواند انسجام شناختی و درک ساختارمند دانش‌آموزان از مفاهیم انرژی و ترموشیمی را بهبود بخشد.

investigating vertical and horizontal coherence in the secondary science, chemistry, and physics curriculum: a case study of thermochemistry based on novak’s concept mapping approach

this study aimed to analyze the longitudinal coherence of thermochemistry-related concepts in the secondaryschool curriculum and to clarify the developmental trajectory of students’ conceptual understanding. using aqualitative approach and a descriptive–analytical method, the content of science textbooks for grades seven tonine, chemistry textbooks for grades ten to twelve, and the tenth-grade physics textbook was systematicallyexamined. key concepts related to heat, temperature, energy, phase changes, specific heat, heat capacity,enthalpy, hess’s law, and thermochemical equations were extracted and their relationships were organizedusing novak’s concept-mapping model to illustrate how these ideas evolve from descriptive explanations toanalytical and computational treatments. the findings showed that concepts of heat and energy in lowersecondary science textbooks are introduced qualitatively and through observable phenomena, providingstudents with an initial foundation in thermochemistry. in the next stage, the tenth-grade physics textbookdevelops these concepts within a quantitative and macroscopic framework, offering more precise explanationsof topics such as specific heat, heat capacity, and energy transfer. finally, the eleventh-grade chemistrytextbook presents these concepts at a microscopic and computational level, deepening students’ understandingof reaction energetics and enthalpy. overall, although the progression from science to physics and chemistrygenerally follows a logical sequence, certain discontinuities in the transition of concepts across grade levelswere identified. the study suggests that strengthening conceptual linkages and incorporating concept maps intocurriculum design can enhance cognitive coherence and promote a more structured understanding of energyand thermochemistry among students.