تحلیلی بر مدلسازی ریاضی در سینیتیک شیمیایی به منظور نوآوری در محتوای آموزشی مدارس

سینتیک شیمیایی، به دلیل ماهیت چندسطحی و تلاقی مفاهیم میکروسکوپی، ماکروسکوپی و ریاضی، همواره یکی از پرچالش‌ترین حوزه‌های آموزش شیمی بوده است. هدف این مقاله، بررسی نقش بنیادین مدل‌سازی ریاضی به‌عنوان یک رویکرد آموزشی و ابزار مفهومی جهت تسهیل درک این مفاهیم انتزاعی است. در این مقاله با تکیه بر مبانی نظری و بررسی خطاهای شناختی رایج، مانند ضعف در استدلال کوواریانس و نگاشت نمادی، اهمیت مدل‌سازی در یادگیری سنتیک تحلیل شده است. نتایج تحلیل نشان می‌دهد که درک قانون سرعت و معادله‌ی آرنیوس نیازمند توانایی در تشخیص تغییرات همزمان متغیرها و ترجمه درست روابط نمادی به معادلات ریاضی است. ناتوانی در این مهارت‌ها، ریشه بسیاری از خطاهای محاسباتی و مفهومی در دانش‌آموزان و دانشجومعلمان است. بر این اساس ادغام هدفمند مدل‌سازی ریاضی در برنامه درسی دانشگاه فرهنگیان ضروری است. مدل‌سازی نه تنها درک عمیق‌تری از پدیده‌ها فراهم می‌کند، بلکه توانایی‌های استدلال بین‌رشته‌ای، تفسیر فیزیکی پارامترها و انتقال نمایه (نمودار، فرمول و پدیده) را در معلمین آینده تقویت می‌نماید. اجرای موفق این رویکرد نیازمند بازنگری در سرفصل‌ها و بهره‌گیری از ابزارهای آموزشی نوین مانند جدول‌های تغییرات و شبیه‌سازی‌های گرافیکی است. تا سینتیک شیمیایی به‌عنوان یک سیستم مدل‌سازی‌شده پویا آموزش داده شود.

an analysis of mathematical modeling in chemical kinetics for innovation in educational content

chemical kinetics, due to its multi-level nature and the confluence of microscopic,macroscopic, and mathematical concepts, has always been one of the most challengingareas in chemistry education. the aim of this article is to investigate the fundamental roleof mathematical modeling as an educational approach and a conceptual tool for facilitatingthe comprehension of these abstract concepts. this study is based on theoretical analysisand a review of common cognitive difficulties (such as weakness in covariational reasoningand symbolic mapping) in learning kinetics, emphasizing the importance of modeling. theanalysis results indicate that the understanding of the rate law and the correct translation ofsymbolic relationships into mathematical equations requires the ability to diagnosesimultaneous changes in variables (covariational reasoning). inability in thesemathematical skills is the root of many computational and conceptual errors in students andpre-service teachers. based on this essence, the systematic integration of mathematicalmodeling into the teacher training university curriculum is necessary. modeling not onlyprovides a deeper understanding of phenomena but also strengthens interdisciplinaryreasoning abilities, physical interpretation of parameters, and representational transfer(graph, formula, and phenomenon) in future teachers. successful implementation of thisapproach requires a revision of syllabi and the use of modern teaching tools, such as changetables and graphical simulations, so that chemical kinetics is taught as a dynamic modeledsystem.