پژوهشگران مغز و متخصصان آموزش و پرورش، هر کدام بنا به درک ضرورت بهینه سازی آموزش در محیط­های رسمی مدرسه­ای و برون مدرسه­ای، توجه ویژه ای به کارکرد مغز و نقش آن در یادگیری
داشته­اند. همگرایی پژوهشگران درباره موضوع واحدی چون «یادگیری» سبب شد نظریه یادگیری نوینی در میان انواع نظریه­های مربوط به یادگیری جلوه­گر شود. یکی از این نظریه­ها، نظریه یادگیری بر مبنای ساختار و کارکرد مغز، و با عنوان «یادگیری مبتنی بر مغز» شناخته می شود (سنه، 1382: 16). یادگیری مبتنی بر مغز یک رویکرد دانش­آموز محور است که به منظور تضمین اثربخشی و ماندگاری یادگیری فردی ارائه شده است. این شیوه­ی یادگیری به عنوان یک روش یادگیری، بر اساس ساختار و عملکرد مغز انسان بنیان نهاده شده است. برعکس شیوه های سنتی، یادگیری مبتنی بر مغز بر یادگیری معنادار به جای محفوظات، تأکید می نماید. به عبارتی دیگر، مغز به آسانی نمی­تواند چیزهایی را که منطقی یا معنادار نیستند، یاد بگیرد (توفکسی و دمیرل[1]، 2009: 1782).
یادگیری مبتنی بر مغز، شیوه­ای از تفکر درباره­ی فرآیند یادگیری است. این شیوه مجموعه ای از اصول، پایه های دانشی و مهارت هایی است که از طریق آنها ما بهتر می توانیم در رابطه با فرآیند یادگیری، تصمیم بگیریم. هدف مطالعات پژوهشی مغز محور، شامل آموزش بر اساس تفاوت های فردی، تنوع بخشی به راهبردهای تدریس، و به حداکثر رساندن فرآیند یادگیری طبیعی مغز است (دومان[2]، 2010، ص 2078). بر اساس این نظریه تا زمانی که که مغز از انجام فرآیندهای طبیعی خود ممنوع نیست، یادگیری رخ خواهد داد (راماکریشنان و آناکودی[3]، 2013: 236).
در تبیین و ساده سازی فهم روش یادگیری مبتنی بر مغز، جنسن[4] (2008) معتقد است که این شیوه ی آموزشی بر اساس سه واژه به خوبی قابل درک است: تعامل[5]، راهبردها[6]، و اصول[7]. یادگیری مبتنی بر مغز تعامل راهبردهای مبتنی بر اصولی است که بر اساس مغز انسان پدید آمده اند. این شیوه از آموزش، به معنای یادگیری مطابق با روشی است که مغز به طور طبیعی برای یادگیری طراحی گردیده است (جنسن، 2008: 4). مغز انسان یک عضو استثنایی است که در آن رمز و رازهای بیشماری نهفته است و دارای ویژگی های مختلفی است که در هر لحظه از زمان باید مورد بررسی قرار گیرد. لذا در حالی که مغز میزبان هر نوع یادگیری است، این پرسش هیچ وقت نباید نادیده گرفته شود که بر اساس ساختار مغز، بهترین راه یادگیری چیست (اینسی و ارتن[8]، 2010: 1).
بر اساس آن چه گفته شد این پژوهش در تلاش است تا با به کارگیری شیوه ای نوین از یادگیری مبتنی بر مغز در آموزش و یادگیری درس علوم، تأثیر آن را بر یادگیری و یادداری دانش آموزان در قیاس با روش های معمول و مرسوم موجود در مدارس، مورد بررسی قرار دهد.
1-2. بیان مسئله:
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، 1997). حاکمیت روشهای 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 آنها درس علوم تجربی حاکم نموده است. به گونه ای که رتبه ی درس علوم دانش آموزان ایرانی در مطالعات تیمز (TIMS) در سال 1995، رتبه ی 25 در بین 26 کشور، در سال 2003 رتبه ی 22 در بین 25 کشور و در سال 2007 رتبه ی 27 در بین 36 کشور بوده است (کریمی، 2008).

تحلیل جزئی این نتایج حاکی از آن است که دانش­آموزان ایرانی از نظر به خاطر سپردن و فهمیدن در سطح نسبتاً بالایی قرار دارند، امّا در مهارتهایی چون ساختن فرضیه ها، تجزیه و تحلیل داده ها، حل مسئله و به کارگیری ابزارها و روشهای علمی یا تحقیق درباره­ی طبیعت و محیط­زیست در سطح بسیار پایینی قرار دارند (اسفیجانی و همکاران، 1387، ص 151). نتایج حاصل، ناتوانی دانش­آموزان ایرانی را در پاسخ­گویی به پرسش­هایی که نیاز به توصیف، توضیح، فرآیند انجام دادن عمل، تحلیل و تفسیر دارند نشان می­دهد (کیامنش، 1377). 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 بالاست، دچار ضعف و مشکل هستند.
و این از نتایج عدم توجه به روشهای فعّال و استفاده از روشهای 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، 1381). حال آنکه بیشتر پژوهش­های انجام شده در زمینه پیشرفت تحصیلی درس علوم، بر این نکته تأکید می­کنند که مهم‌ترین عامل در پیشرفت تحصیلی دانش­آموزان، روش تدریس یا شیوه­ی آموزش معلّم در کلاس درس است (قنبری پورطالمی، 1379).
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 می گیرد (کاپادیا[9]، 2013: 98). در این زمینه پژوهشگر آموزشی اریک جنسن[10] (2008)، 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 می سازد. این اطلاعات بیانگر آن است که معلمان می توانند مؤثرتر شوند اگر آنها 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، می توانند آموزش را به یک فرآیند باارزش و مؤثر تبدیل نمایند (به نقل از کیدینگر[11]، 2011: 8).
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 فرآیند یادگیری طبیعی مغز است (تیلستون[12]، 2004). که بدون دانستن چگونگی کارکرد سیستم مغز، فهم طبیعت یادگیری امکان پذیر نیست. اهمیت این موضوع به گونه ای است که زال[13](2002) معتقد است که هنر آموزش، باید هنر تغییر در مغز باشد. کلب و کلب[14](2005) معتقدند که یادگیری معنادار  تنها در یک راه رخ نمی دهد، اما در وحدت یک چرخه، اتفاق می­افتد زیرا مغز در یک وحدت کار می­کند، 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[15] (2009) است که در آن نشان داد که چگونه کار مونته سوری و جنسن می تواند به عنوان یک مقابله برای مشکلات خاصی که زبان آموزان غیر بومی در یادگیری انگلیسی داشتند، مورد استفاده قرار گیرد. دومان[16](2010) 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[17] (2012) 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 کرده اند 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.
1.Tufekci & Demirel
2.Duman
3.Ramakrishnan & Annakodi
4.Jensen

5. Engagement
6. Strategies
7. Principles

1.Inci & Erten

1. Kapadia
2. Eric Jensen
3. Kiedinger
4. Tileston
5. Zull
6. Kolb & kolb
7. Bowersock
8. Duman