آموزش از مقوله هایی است که انسان از دیر باز با آن سر و کار داشته است. منظور نهایی از آموزش و تدریس، رسیدن به یادگیری بهتر است و این هدف زمانی تحقق خواهد یافت که فرآیندی اساسی و اصولی، در انتخاب و ارائه محتوای درسی برای دانش آموزان داشته باشیم (جویس و همکاران، ۱۹۹۷). حاکمیت روش های معمول و سنتی تدریس بر مدارس ما و عدم توجه به نظریه ها و تئوری های روان شناسی نوین در تعلیم و تربیت، شرایط رشدی ضعیفی را بر برخی از دروس در دوره ابتدایی، و از جمله مهم ترین آن ها درس علوم تجربی حاکم نموده است. به گونه ای که رتبه ی درس علوم دانش آموزان ایرانی در مطالعات تیمز (TIMS) در سال ۱۹۹۵، رتبه ی ۲۵ در بین ۲۶ کشور، در سال ۲۰۰۳ رتبه ی ۲۲ در بین ۲۵ کشور و در سال ۲۰۰۷ رتبه ی ۲۷ در بین ۳۶ کشور بوده است (کریمی، ۲۰۰۸).

تحلیل جزئی این نتایج حاکی از آن است که دانش ­آموزان ایرانی از نظر به خاطر سپردن و فهمیدن در سطح نسبتاً بالایی قرار دارند، امّا در مهارتهایی چون ساختن فرضیه‌ها، تجزیه و تحلیل داده ها، حل مسئله و به کارگیری ابزارها و روش های علمی یا تحقیق درباره طبیعت و محیط­زیست در سطح بسیار پایینی قرار دارند (اسفیجانی و همکاران، ۱۳۸۷، ص ۱۵۱). نتایج حاصل، ناتوانی دانش ­آموزان ایرانی را در پاسخ­گویی به پرسش­هایی که نیاز به توصیف، توضیح، فرایند انجام دادن عمل، تحلیل و تفسیر دارند نشان می­دهد (کیامنش، ۱۳۷۷). ضعف دانش آموزان در دوره ی ابتدایی به مقاطع بالاتر (راهنمایی و دبیرستان) انتقال یافته و به همین خاطر دانش آموزان راهنمایی نیز، در دروسی نظیر علوم که نیازمند یادگیری در سطوح بالا است، دچار ضعف و مشکل هستند.

و این از نتایج عدم توجه به روش های فعّال و استفاده از روش های غیرفعّال نظیر سخنرانی در تدریس علوم تجربی و نشأت گرفته از این طرز تفکّر است که بسیاری از معلّمان ما، معنی علوم را به همان شیوه­ای که خود فراگرفته­اند درک ‌می‌کنند؛ یعنی «فراگیری حافظه­ای یک سلسله واقعیّت­ها به طور منفرد و مجرد» (رستگار و همکاران، ۱۳۸۱). حال آنکه بیشتر پژوهش­های انجام شده در زمینه پیشرفت تحصیلی درس علوم، بر این نکته تأکید ‌می‌کنند که مهم‌ترین عامل در پیشرفت تحصیلی دانش ­آموزان، روش تدریس یا شیوه­ آموزش معلّم در کلاس درس است (قنبری پورطالمی، ۱۳۷۹).

بهینه سازی روش های تدریس در آموزش علوم نیازمند بررسی تجربی آن ها در پژوهش های می‌دانی است. از جمله ی شیوه های آموزشی که در دهه های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است، آموزش مبتنی بر مغز است. که بر اساس مطالعات صورت گرفته در حوزه ی عصب شناختی و روان شناختی آموزشی ایجاد گردیده است. دانش ‌در مورد عملکرد مغز و اثرات آن بر یادگیری، از چنان پتانسیلی برخوردار است که می توان آن را انقلابی در آموزش و یادگیری قلمداد کرد. پژوهش های مغز در بردارنده ی دانش جدیدی درباره ی راه های بسیاری است که انسان یاد می‌گیرد (کاپادیا^[۱]، ۲۰۱۳: ۹۸). در این زمینه پژوهشگر آموزشی اریک جنسن^[۲] (۲۰۰۸)، معتقد است که یک هم افزایی بین علوم زیست شناسی، عصب شناسی، روان شناسی شناختی و علوم آموزشی است که آموزش را در عمل مؤثر می‌سازد. این اطلاعات بیانگر آن است که معلمان می‌توانند مؤثرتر شوند اگر آن ها در دانش و پژوهشی که رایج و قابل اعتماد است، سرمایه گذاری نمایند و با این فرض که معلمان درک بهتری از چگونگی یادگیری مغز داشته باشند، می‌توانند آموزش را به یک فرایند باارزش و مؤثر تبدیل نمایند (به نقل از کیدینگر^[۳]، ۲۰۱۱: ۸).

اگر چه ادبیات یادگیری مبتنی بر مغز، نشأت گرفته از علوم اعصاب است، اما در این مطالعه، تحقیقات مربوط به حوزه ی آموزشِ این موضوع در نظر گرفته شده است. به همین خاطر مطالعات اندکی در این زمینه در دست است و این خود یکی از دلایل شکل گیری مطالعه ی حاضر است. اهداف ذکر شده از پژوهش های انجام گرفته در این حوزه شامل فردی کردن آموزش، تنوع بخشی به راهبردهای تدریس و به حداکثر رساندن فرایند یادگیری طبیعی مغز است (تیلستون^[۴]، ۲۰۰۴). که بدون دانستن چگونگی کارکرد سیستم مغز، فهم طبیعت یادگیری امکان پذیر نیست. اهمیت این موضوع به گونه ای است که زال^[۵](۲۰۰۲) معتقد است که هنر آموزش، باید هنر تغییر در مغز باشد. کلب و کلب^[۶](۲۰۰۵) معتقدند که یادگیری معنادار تنها در یک راه رخ نمی دهد، اما در وحدت یک چرخه، اتفاق می ­افتد زیرا مغز در یک وحدت کار می­ کند، وقتی که در حال یادگیری هستیم. از این رو تدریس باید با تشریح مغز صورت بگیرد اگر چه ممکن است این چالش یادگیری را عقب بیندازد، اما ارتقاء دهنده ی آن خواهد بود.

در بررسی ادبیات تجربی موضوع نیز مطالعات اندک صورت گرفته اثربخشی این نظریه با خوبی نشان داده است. از جمله ی مطالعات صورت گرفته در حوزه ی آموزشی یادگیری مبتنی بر مغز، مطالعه ی باورسوک^[۷] (۲۰۰۹) است که در آن نشان داد که چگونه کار مونته سوری و جنسن می‌تواند به عنوان یک مقابله برای مشکلات خاصی که زبان آموزان غیر بومی در یادگیری انگلیسی داشتند، مورد استفاده قرار گیرد. دومان^[۸](۲۰۱۰) در بررسی یادگیری مبتنی بر مغز بر موفقیت تحصیلی دانش آموزان با سبک های مختلف یادگیری، با یک مطالعه ی آزمایشی از نوع پیش آزمون – پس آزمون نشان داد که روش مبتنی بر مغز، در موفقیت تحصیلی دانش آموزان در گروه آزمایش مؤثرتر از شیوه ی سنتی در گروه کنترل بوده است. اینوایزیبل^[۹] (۲۰۱۲) در بررسی اثربخشی یادگیری مبتنی بر مغز بر موفقیت تحصیلی و یادداری دانش آموزان در درس مطالعات اجتماعی، به شیوه ی نیمه آزمایشی، نتیجه گرفت که یادگیری مبتنی بر مغز ضمن اینکه سبب بالا رفتن سطح نمرات دانش آموزان و یادداری آنان گردیده، فراگیران نیز دیدگاه مثبتی نسبت به آن پیدا کرده‌اند و آن را تجربه ی یادگیری و به یادماندنی بدون حفظ کردن مطالب دانسته اند.

با نگاهی بر آنچه در این مقال ارائه گردید می توان مسأله ی این پژوهش را این گونه تبیین نمود و دلایل شکل گیری مطالعه ی حاضر را برشمارد. اولین مسأله ای که شکل گیری مطالعه ی حاضر را رقم زده است، وجود ضعف در آموزش علوم تجربی در مدارس ماست. این موضوع هم در پژوهش های موجود به خوبی اثبات گردیده و هم در مشاهدات عینی پژوهشگر نیز که خود از معلمان مدارس است، بارها دیده شده است. از جمله ی دلایل دیگر نیاز آموزشی درس علوم به جهت اهمیت بالای آن در زندگی فردی و اجتماعی افراد، به روش‌ها و شیوه های نوین یادگیری است. و دیگر اینکه یادگیری مبتنی بر مغز شیوه ی آموزشی جالب و جذابی است که به دلیل ماهیت پیچیده بودن مغز، نیازمند مطالعات فراوانی است که هنوز راه درازی برای تبیین این شیوه از یادگیری در پیش است. و در آخر ضعف مطالعات مربوط به یادگیری مبتنی بر مغز در داخل کشور است که بسیار اندک است.