ومنذ منتصف الستينات من القرن العشرين ازداد الاهتمام بالمحاكاة كطريقة مناسبة وفعالة في عملية التعليم وخاصة بعد ظهور الحواسيب؛ حيث أصبحت عملية المحاكاة للمفاهيم والأنشطة والتجارب تتم من خلال الحاسوب ، وأصبح لها دوراً هاماً وبارزاً في العملية التعليمية.
o مبررات استخدام المحاكلة في العملية التعليمية/ التعلمية :
مع تطور الحواسيب ازدادت المحاكاة الحاسوبية فعالية وإثارة في تدريس المفاهيم والمواضيع العلمية المختلفة وتنوعت لغات المحاكاة واستخداماتها في التدريس وهذا ما جعله أكثر مرونة وحيوية من ذي قبل، كما استخدمت المحاكاة في التقليل من الخسائر المادية والمعنوية، وهذا ما جعلها من النشاطات الفاعلة والممتعة في إرساء أسس التعلم لبعض المهارات والمواضيع الصعبة التي يصعب التعامل معها دون مخاطر في الواقع؛ فهي تبسيط لبعض المواقف الحياتية أو لعملية ما يكون لكل فرد فيها دورا يتفاعل من خلالها مع الآخرين في ضوء عناصر الموقف المحاكي .
وفي البرامج التعليمية المعززة بالحاسوب تمثل المحاكاة تكراراً لظاهرة ما في الطبيعة، بحيث يصعب تنفيذها داخل غرفة الصف أو خارجها، نظراً لخطورتها أو لارتفاع تكلفتها؛ ففي هذه البرامج يواجه المتعلم بمواقف واقعية تقدَّم له بطريقة مشابهة، فهي بذلك تقنية فاعلة للتعلم أو تدريس مفهوم من الحياة بوساطة تقليد هذا المفهوم أو استحضار شيء يشبهه، ولا ينظر للمحاكاة باعتبارها حافزاً للمتعلمين فحسب بل ينظر إليها على أنها قادرة على جعل المتعلمين يتعلمون بطريقه مشابهة للطريقة التي سيتعرضون لها في حياتهم العملية الحقيقية .
فقد يتطلب شرح أحد الموضوعات بعض الأجهزة والأدوات التي قد لاتكون متوفرة بالمدرسة أو غير صالحة للعمل أو غير كافية العدد، وفي بعض الأحيان الأخرى قد يتطلب الأمر تمثيل بعض الأشياء التي تحدث ولايمكن رؤيتها بالعين المجردة ، نظرا لصغر حجمها أو بعدها الزماني أو المكاني أو كونها تحدث بسرعة لاتلائم متابعتها ، فقد تكون الظاهرة سريعة الحدوث أو بطيئة الحدوث مثل نمو النبات أو قد تكون هناك خطورة على الطلاب من استخدام أجهزة معينة أو قد تكون الخطورة في الخوف من تلف أجهزة معينة.
وفي جميع الأحوال يمكن استخدام الحاسوب للتغلب على تلك الصعوبات وغيرها، وذلك عن طريق عرض أشكال بأحجام مناسبة وقريبة من الواقع، مع احدات التغيرات التي عادة ما تحدث في الواقع بطريقة المحاكاة، كأن يعرض الترمومتر على الشاشة ويلاحظ الزئبق بالتدريج حتى يتوقف عند قراءة معينة ، أو ظهور الشمس والأرض والقمر على الشاشة تتحرك في اتجاهات معينة لملاحظة تعاقب الليل والنهار أو ملاحظة ظاهرة كسوف الشمس أو خسوف القمر ، وفي معامل العلوم يستطيع الطلاب صب وخلط بعض المواد الكيميائية الخطيرة عن طريق المحاكاة ، وفي هذه الحالة فإن الأخطاء لاتؤدي إلى مخاطر ، مع امكانية اجراء بعض التجارب المقلدة حال ارتفاع التكلفة للمواد الخام، أو تعقيد التجربة بما يحول دون اجرائها في حال استغراقها لوقت طويل بالمدرسة عند الحاجة إلى تكرارها ، كما أن المحاكاة توفر خبرات أقرب للواقع قد لايمكن توفيرها من خلال المحاضرات النظرية أو القراءة فقط من المراجع .
وتـُـعد المحاكاة أحد أهم أساليب التدريب التي يعتمد عليها المديرين لترشيد التكاليف. ليس فقط ترشيد التكاليف المالية بل وتكلفة الوقت وتكاليف الجهد البشري أيضاً. كما أن أسلوب التدريب بالمحاكاة يعتمد عليه لتحقيق مستوى متقدم من الجودة مع بداية دخول المتدرب إلى بيئة العمل الفعلية دون الاعتماد على مبدأ رفع جودة الأداء عن طريق الصواب والخطأ والتي تؤثر من غير شك على سمعة الموظف والمنظمة. ولا يفوتنا التأكيد على أن هناك مجالات قد يصعب أو يستحيل فيها العمل والتجربة الحقيقية وإنما لابد من الاعتماد على التدريب بالمحاكاة .
o أنواع المحاكاة :
ويمكن تقسيم المحاكاة إلى أربعة أنواع وذلك على النحو التالي:
1 - محاكاة مادية أو فيزيائية Simulation Physical : وهذا النوع يتعلق بمعالجة أشياء فيزيائية مادية بغرض استخدامها مثل : تشغيل جهاز الفولتمتر، قيادة الطائرة، استخدام الأدوات والكيماويات .
2 - محاكاة إجرائية ( Procedural Simulation ) : ويهدف هذا النوع من المحاكاة إلى تعلم سلسلة من الأعمال أو الخطوات مثل التدريب على خطوات تشغيل آله أو جهاز أو تشخيص بعض الأمراض في مجال الطب .
3 - محاكاة وضعية ( Situational Simulation ): وهذا النوع يختلف عن المحاكاة الإجرائية حيث يكون للمتعلم دور أساسي في السيناريو الذي يعرض وليس مجرد تعلم قواعد وإستراتيجيات كما هو في الأنواع السابقة ، فدور المتعلم اكتشاف استجابات مناسبة لمواقف من خلال تكرار المحاكاة .
4 - محاكاة عملية أو معالجة ( Process Simulation ): وفي هذا النوع لا يؤدي المتعلم أي دور في المحاكاة بل هو مراقب ومجرب خارجي ، ففي الوقت الذي لا يستطيع فيه المتعلم أن يشاهد الإلكترونات أو حركة وسرعة الضوء ، فإنه يمكنه مشاهدة ذلك في المحاكاة العملية مما يسهل عليه إدراك مثل هذه المفاهيم.
ولسهولة التمييز بين أنواع المحاكاة فقد تم تقسيم المحاكاة إلى قسمين رئيسيين هما :
أ- محاكاة للتعلم عن الأشياء ( Simulation That Teaches about Something ): أي محاكاة تعلم الأشياء أو التعلم من مشاهدة شخص أخر ، ويندرج تحت هذا القسم المحاكاة المادية والعملية.
ب- محاكاة لتعلم عمل شئ ( Simulation That Teaches How To Do Something): هذا يعني تعلُّم كيفية عمل الأشياء أو كيف يتم التعلُّم من مشاهدة شخص أخر ، ويندرج تحت هذا القسم كل من المحاكاة الوضعية ولإجرائية.
o متطلبات استخدام المحاكاة في العملية التربوية :
1. تهيئة بيئة العمل لتحاكي وتشابه بقدر الإمكان بيئة العمل الفعلية المستهدف التدريب من أجلها.
2. تجهيز المعدات اللازمة للتدريب بالمحاكاة والمتوافقة مع المعدات التي ستستخدم بالواقع العملي وهنا تجدر الإشارة إلى أنه من الخطأ أن يتم تجهيز معدات مختلفة تماما عما سيتم توفيره بالواقع الحقيقي.
3. توفير المستندات المتطابقة للمستندات التي سيتم التعامل معها .
o خطوات التدريب بالمحاكاة :
1. تحليل الأداء لتحديد الاحتياجات التدريبية والشخصيات المستهدف تدريبها وأهداف الخطة التدريبية.
2. تحليل الأعمال الحقيقة التي سيتم التدريب عليها لأول مرة أو التدريب عليها لرفع مستوى الأداء بها.
3. تحديد العناصر الأساسية لبيئة العمل الممكن توفيرها بمقر التدريب.
4. تهيئة البيئة التدريبية المشابهة للبيئة الفعلية.
5. تنفيذ العملية التدريبية.
6. تقييم الأداء التدريبي السابق واللاحق لمزاولة المتدرب للعمل الحقيقي.
o نصائح وقواعد لمحاكاة فعالة :
1. تهيئة البيئة التدريبية المشابهة إلى أكبر درجة ممكنة بالبيئة الحقيقية لمزاولة العمل.
2. التدريب على مواقف تحاكي وتشابه تماما ما يمكن أن يحدث بالبيئة الفعلية دون إفراط أو تفريط ومن غير المبالغة في حالات غير واقعية.
3. يتم تكثيف التدريب في حالة المتدرب قليل الخبرة بينما يقل إلى حد ما للمتدرب الذي له سابق خبرة.
4. لا يطبق التدريب بالمحاكاة نظراً لتكلفته إلا في وقت الحاجة الحقيقية له وقد يكون من الأنسب في بعض الحالات تطبيق أساليب أخرى.
تهدف طريقة المحاكاة إلى تقديم نماذج تفيد في بناء عملية واقعية من خلال محاكاة ذلك النموذج والتدريب على عمليات يصعب القيام بها في مواقف فعلية. فالمحاكاة عملية تمثيل أو إنشاء مجموعة من المواقف تمثيلا أو تقليدا لأحداث من واقع الحياة، حتى يتيسر عرضها والتعمق فيها لاستكشاف أسرارها، والتعرف على نتائجها المحتملة عن قرب. وتنشأ الحاجة إلى هذا النوع من البرامج عندما يصعب تجسيد حدث معين في الحقيقة؛ نظرا لتكلفته أو حاجاته إلى إجراء العديد من العمليات المعقدة.
إن كثيرا من الأنظمة مثل، تجربة في مختبر علمي، أو إقامة مستعمرة فضائية، أو النظام الحيوي لبحيرة صغيرة، كل هذه أو غيرها يمكن التعبير عنها بمعادلات تمثل بدقة العلاقات المتبادلة بين مكوناتها المختلفة، إذن بالمحاكاة تسمح للتلميذ أن يعدل من أوضاع مكون أو أكثر وأن يشاهد نتائج هذا التعديل على بقية النظام، مثل:
• كيف يتخلص من النفايات غير المتحكم فيها من نوعية المياه ويؤثر على أشكال الحياة المختلفة في بحيرة ما؟
• ما أساليب المعالجة التي تستعيد نوعية المياه الأصلية بفعالية أكبر؟ كم المدة اللازمة لذلك؟
وبهذا يصبح الكمبيوتر مختبرا تجريبيا له قدرة لا نهائية على التنوع في مجال التعليم المبني على الرياده . ويكاد يكون الحصول على الأجهزة اللازمة للقيام بمختلف التجارب في المختبرات في كل المجالات العلمية الرئيسة أمرا غير عملي أو مستحيلا بالنسبة لغالبية المدارس إلا بواسطة الكمبيوتر.
وبالإضافة إلى ذلك تسمح التجارب على الحاسب بتقديم نماذج لمواقع وموضوعات يستحيل على المتعلمين الوصول إليها أو تناولها.
وعادة تتم محاكاة بعض المواقف أو المشكلات التي لا يمكن التعامل معها أو تنفيذها في الواقع، أو في الفصل الدراسي بعوامل الزمن والبعد، أو التعقيد والصعوبة، أو الخطورة إلى غير ذلك من العوامل.
وعندما يتم عمل نموذج على الكمبيوتر لمشكلة ما، فإنه يمكن دراستها وتحليلها تحت ظروف ومتغيرات مختلفة لمعرفة ما يصاحب ذلك من نتائج، وبدون خوف منها، أو تكلفتها المادية، أو المعنوية، أي أن المتعلم يدرس المشكلة على الكمبيوتر ويتخذ حولها القرارات بدون خوف. ففي كثير من الأحيان تكتسب مواقفنا التعليمية صفة الصواب المطلعة، حيث يشجع المتعلم وبحماسة على ألا يخطئ.
وفي الحقيقة يجب أن تكون المدرسة صورة مصغرة أو نموذجا للحياة الحقيقية. كما إن معرفة لماذا نتج خطأ من عمل شيء ما ومن ثم إعادة العملية مع الإفادة من تجربة الخطأ السابق يساعد على جعل محصلة التعلم أقوى من التعلم الذي يحدث فقط عندما نجعل المعلمين يحاولون الوصول إلى الجواب الصحيح لسؤال ما عن طريق اختيار إحدى الحقائق التي حفظوها من قبل، كما إن دروس المحاكاة يمكن أن تستخدم لتساعد المتعلمين على اكتشاف النظم العلمية، الاجتماعية، الاقتصادية، البيئية، وفي دروس المحاكاة هذه يعطي المتعلمون الفرصة ليس فقط لتعلم الحقائق الملائمة لهذه النظم، ولكن لتناول متغيرات النظام بغرض اكتشاف العلاقة بين السبب والنتيجة في هذا النظام؛ بمعنى ما الذي يحدث عندما يحدث تغيير ما في هذا النظام .
وبرامج المحاكاة الجيدة هي التي :
١- تقدم سلسلة من الأحداث الواضحة للمتعلم، والتي تتيح له الفرصة للمشاركة الإيجابية في أحداث البرنامج.
٢- تقدم للمتعلم العديد من الاختيارات التي تناسبه.
٣- تستعين بالصوت، الصور، الرسوم الثابتة، المتحركة الواضحة، والدقيقة.
٤- توجه المتعلم التوجيه السليم لدراسة تعتمد على تحكم المتعلم في بيئة التعلم.
٥- توفر قاعدة كبيرة من المعلومات التي يمكن أن يلجأ إليها المتعلم لتساعده في فهم الموضوع محل الدراسة.
٦- تمكن برامج المحاكاة المتعلم من استيعاب الحقائق والأفكار والمشاعر، وهي الطريقة الأكثر فعالية لتحقيق الأهداف التعليمية المؤثرة بواسطة الكمبيوتر.
o مميزات برامج المحاكاة :
- تسمح للمتعلم بارتكاب أخطاء لا يترتب عليها نتائج سيئة.
- تسمح للمتعلم بممارسة شيء من الحرية في عملية التعلم.
- تقدم مواقف تعليمية غير تقليدية بالنسبة للمتعلم، وذلك بشكل يثير تفكيره عن طريق استخدام إمكانات الكمبيوتر المتقدمة، والتي لا تتمتع بها الوسائط الأخرى.
- يمكن من خلالها دراسة العمليات والإجراءات التي يصعب دراستها بالطرق التقليدية.
- تتيح الفرصة لتطبيق بعض المهارات التي تم تعلمها في مواقف ربما لا تتوافر للمتعلم الفرصة لتطبيقها في بيئة حقيقية.
- في معظم الحالات فإن الموقف يكون مناسبا للتعلم والتدريب على المهارات مع الكمبيوتر، والذي يشبه إلى حد كبير العالم الحقيقي.
o عيوب برامج المحاكاة :
تتطلب قدرا كبيرا من التخطيط والبرمجة لتصبح فعالة ومؤثرة وشبيهة بالظروف الطبيعية.
- تتطلب أحيانا أجهزة حاسب ومعدات(Hardware) ذات مواصفات خاصة وذلك لتمثيل الظواهر المعقدة بشكل واضح.
تحتاج إلى فريق عمل من المعلمين، المبرمجين، علماء النفس، خبراء المناهج وطرق التدريس، خبراء المادة ولا يخفى ما في ذلك من وقت، وجهد وتكلفة مادية كبيرة.
o برامج الحقيقة الافتراضية(Virtual Reality) :
وهذه البرامج يطلق عليها التربويين أكثر من اسم، مثل: (الحقيقة الواقعية، الحقيقة الافتراضية، الحقيقة المصطنعة)، وهي تختلف باختلال الترجمة والمعنى واحد. وتعد هذه البرامج واحدة من أهم وأحدث برامج طرق المحاكاة. ويهدف هذا النوع من البرامج إلى إشراك حواس المتعلم ليمر بخبرة تشابه الواقع إلى حد كبير.
ويتم في هذا النوع من البرامج أحيانا توصيل بعض الملحقات بالحاسب ثم وصلها بجسم الإنسان، مثل:
- منظار خاص (قناع) يرتديه المتعلم يمكنه من رؤية ما يعرضه البرنامج رؤية مجسمة ذات الأبعاد الثلاثة بدلا من رؤية الشاشة.
- غطاء كامل للرأس يمكن المتعلم من الرؤية والاستماع.
- قفازات بالإضافة إلى غطاء للرأس وأحيانا لباس كامل يمكنه من اللمس والشعور بدرجة الحرارة، والارتطام بالأجسام المختلفة.
وفي بعض الحالات يلبس المتعلم قناع الرؤية الذي يمكنه من مشاهدة المادة معروضة على شاشة الكمبيوتر كما لو كان يتجول في مكان ما، أو كما لو كان المتعلم يشاهد هذا المكان من خلال عيني عصفور يطير (Fly- through)في هذا المكان ويرى ما به.
كما يمكن للطبيب الجراح أن يتجول في الجهاز الهضمي، أو الدوري، أو يرى مكونات الجهاز التنفسي للمريض، وفحص مكوناته مما يمكنه من دراسة المشكلة والتخطيط الدقيق للجراحة اللازمة.
o مثال تطبيقي على المحاكاة في مجال الفيزياء :
تصميم مختبر الفيزياء بالمحاكاة التجريبية الافتراضية كبيئة تفاعلية
الفيزياء علم طبيعي معني بدراسة القوانين العامة للمادة و الطاقة باشكالها المختلفة وبدراسة جميع التفاعلات الموجودة في الطبيعه . فهو يعالج الحركة و الزمن و تركيب وبنية الاجسام , ويعالج الصوت و الضوء و الذرات و النجوم و الكواكب , وتحولات المادة و الطاقة و غير ذلك من الظواهر الفيزيائية . وهو بذلك يعطينا فهما للكون الذي نعيش فيه , ذلك الفهم الذي يحول الاحداث والظواهر المختلفة التي نرصدها الى افكار و مبادئ لها انتظامات معينة و مميزة وتلك هي المفاهيم الفيزيائية , التي تتابع و تترابط مع بعضها وتحمل من المعاني ما لا تحملة الحقائق المنفردة .
يكتسب العمل المختبري أهمية بالغة في دراسة علم الفيزياء لكونه علم يقوم على أجراء التجارب المختبرية متخذا من استخدام الأدوات والأجهزة والوسائل التطبيقية وكفاية مناسبة من المهارات العملية والذهنية المتكاملة لأداء العمل المختبري سبيلاً لذلك.
فالعمل المختبري من شأنه أن يؤدي إلى رفع كفاية تعلم المعرفة الفيزيائية إذ ما أحسن استخدام طرائق تدريسية مناسبة , مما يعني أدراك الطلبة نفع المفاهيم والمبادئ والنظريات في حياتهم العملية , وأخذهم لتلك المعلومات الفيزيائية بوساطة العمل والتطبيق , وتقريب الأفكار النظرية بوسائل التحسس بها لترسيخها في أذهانهم , وكيفية استثمارها في مجالات الحياة المختلفة.
كم أن العمل المختبري يدرب الطلبة على استخدام الأجهزة وتعرفهم بتركيبها والنظريات التي بنيت عليها , وتعويدهم العناية والمحافظة عليها , والتخطيط لأجراء التجارب , واستخدام أجهزة القياس المختلفة كقياس المقاومات الكهربائية وشدة التيار الكهربائي والقوة الدافعة الكهربائية وغيرها , واستخلاص المعلومات من الجداول والرسوم البيانية .
و اذ أن الكثير من الأساليب و الأدوات المستخدمة في المختبر التقليدي لم تعد تفي بحاجة المتعلمين لاسباب عديدة, لذا ظهرت الحاجة إلى تفعيل و استغلال أحدث تقنيات العصر للوصول إلى تعلم و تعليم فعال وذلك من خلال استخدام المستجدات على مستوى التقنيات و الاتصالات و استغلالها لتطوير تدريس الفيزياء عملياّ, ومن هذه المستجدات امكانيات الحاسوب الفنية بما يوفره من مميزات تعليمية كثيرة لذا انصب الاهتمام على الاستفادة من تطبيقات الحاسوب في ايجاد بيئة تعلمية تفاعلية نشطة آمنه تحاكي الواقع ومن هذه التطبيقات مختبرات المحاكاة الافتراضية والتي تعد مكتبة من البرمجيات التي تضم مجموعة من تجارب المحاكاة التفاعلية تغطي معظم موضوعات مناهج الفيزياء الحديثة كما تسهل عملية الفهم بجعل الاشياء مرئية فضلا عن كونها تفاعلية , فالمتعلم يمكن ان يعدل في الفولتية او انواع القوة ويرى بشكل بصري ما يحدث من تاثير في التجربة مثلا رؤية تاثيرات مخفية مثل الشحنات او درجات الحرارة , القوة او الجزيئات المشعة . فمن خلال تجارب المحاكاة الافتراضية يتمكن المتعلم من تطوير قدراته و مهاراته الادراكية اذ تسمح له بالملاحظة العلمية الدقيقة و استخدام العمليات المعرفية و الادراكية في الاستنتاج و تسجيل نتائج التجارب .
وتضح أهمية المحاكاة في مجال تدريس الفيزياء من خلال الاتي:
1- ان الكثير من المفاهيم الفيزيائية والعلاقات فيما بينها تكون على درجة عالية من التعقيد و التجريد وتحتاج الى التفاعل معها لفهمها وليس تلقيها فقط,وهذا يتطلب ان يكون المتعلم ايجابيا ونشطا ليتوصل الى بناء المعرفة بنفسه .
2- هناك الكثير من الدراسات التي تؤكد على تعلم المهارات والذي يتم عن طريق نمذجتها او محاكاتها.
3- قد يتعرض المتعلم للمخاطر عند قيامه بأنشطة وتجارب معينة مثل التيار الكهربائي و ربط الدوائر الكهربائية عند العمل في المختبر التقليدي .
4- تكلف المؤسسة التعليمية ضررا ماديا كبيرا في حالة تلف الأجهزة او احد اجزائها التي يتدرب عليها المتعلم.
5- اشباع حاجات المتعلم وحبه للاستطلاع الامن في التجريب و المحاولة و الخطا فالتعلم الاستكشافي في المختبرات التقليدية قد يتضمن عامل الخوف من التجريب اذا ادى إلى نتائج لا يمكن أصلاحها .
و مختبر الفيزياء بالمحاكاة الافتراضي : هو بيئة تعليم وتعلم افتراضية تستهدف تنمية العمل المخبري لدى الطلاب وتقع هذه البيئة على احد المواقع في شبكة الانترنت و يضم الموقع عادة صفحة رئيسة ولها عدد من الروابط او الايقونات (الادوات) المتعلقة بالانشطة المختبرية و انجازاتها و تقويمها .
مزايا المختبر بالمحاكاة التجريبية الافتراضية كبيئة تفاعلية وهي كما ياتي :
1- يضم برامج محاكاة جيدة تقدم سلسلة من الأحداث الواضحة للمتعلم والتي تتيح له الفرصة للمشاركة الإيجابية في تجارب المحاكاة , وتقدم للمتعلم العديد من الاختيارات التي تناسبه
2- الاستعانة بالصوت والصور والرسوم الثابتة و المتحركة الواضحة والدقيقة.
3- توجيه المتعلم التوجيه السليم لدراسة تعتمد على تحكم المتعلم في بيئة التعلم .
4- توفير قاعدة كبيرة من المعلومات التي يمكن أن يلجأ إليها المتعلم لتساعدة في فهم موضوع التجربة.
5- يسمح للمتعلم بارتكاب أخطاء لا تكون نتائجها سيئة على المتعلم او المؤسسة التعليمية.
6- يسمح للمتعلم بالاستقلالية في اتخاذ القرار في عملية التعلم.
7- تقديم مواقف تعليمية غير تقليدية بالنسبة للمتعلم وذلك بشكل يثير تفكيره و يستخدم إمكانات الحاسب المتقدمة والتي لا تتمتع بها الوسائط الأخرى .
8- يمكن دراسة العمليات والإجراءات التي يصعب دراستها بالطرق التقليدية .
9- اتاحة الفرصة لتطبيق بعض المهارات التي تم تعلمها في مواقف ربما لا تتوافر للمتعلم الفرصة لتطبيقها في بيئة حقيقية .
10- تسمح بتسريع نتائج التجارب وتوفير الفرصة لروية نَتائِجِ عملِ قَدْ ياخذ عِدّة سنوات للإداء
11- تتيح للمتعلم التواجد في مكان او زمان لا يمكن الوصول اليه مباشرة.
12- وتجارب المحاكاة التجريبية الافتراضية تجعل المتعلم يكامل مفاهيم متعددة , وتزيد من القدرة على الاحتفاظ و زيادة الحافز للتعلم
كما يعد مختبر الفيزياء بالمحاكاة التجريبية الافتراضية أداة فعاله في التعلم إذ يكامل بين :
التعلم النشط : يتعلم المتعلم بشكل أفضل خلال الأنشطة التي تتطلب منه اشتراكا نشيطا.
التعلم التجريبي: يوفر مختبر الفيزياء بالمحاكاة التجريبية الافتراضية تعلم في بيئة آمنة اذ يمكن للمتعلم معايشة التجربة و ممارستها .
أنماط التعلم : يلبي مختبر الفيزياء بالمحاكاة التجريبية الافتراضية حاجات المتعلمين و توقعاتهم من خلال توفير التعلم المناسب لأنماط تعلمهم (الصوري , السمعي , الحركي) .
التعلم التشاركي : يزيد مختبر الفيزياء بالمحاكاة التجريبية الافتراضية من التفاعل الاجتماعي للمتعلم من خلال تبادل الاراء مع الاقران او المدرس .
كما أن المحاكاة التجريبية الافتراضية طريقة من طرق التعليم الالكتروني فهي تسمح للمتعلم باعادة التجربة بدون الخوف من الفشل وعن طريقها يمكن ان نعدل السلوك و الاداء للمتعلم فالمتعلم يختار التجربة و يتابع عملها بنفسة ويتحكم في متغيراتها .
خصائص المحاكاة التجريبية الافتراضية:
تقدم للمتعلم تجارب تفاعلية يصعب اجرؤها في العالم الحقيقي , وتعمل على بناء المعرفة لدية كما تزودة باستبصار لتطبيق المعرفة في مواقف جديدة و تتكون المحاكاة التجريبية من عدة مكونات هي :
o سيناريو التجربة او المشكلة المعقدة و الذي ياخذ اتجاهات عديدة .
o تحديد ادوار المتعلمين و التي تتضمن المسؤوليات و المصادر و المحددات .
o سيطرة المتعلم في اتخاذ القرارات.
o تغير في المشكلة او التجربة نتيجة لاجراءات يقوم بها المتعلم .
o يقوم الحاسوب بتعديل البيانات كلما قام المتعلم باجراء معين .
والمحاكاة التجريبية تعمل على تجسير الفجوة بين قاعة الدرس و العالم الحقيقي وتعمل على تصحيح الفهم الخاطئ للمفاهيم العلمية.
مكونات مختبر الفيزياء بالمحاكاة التجريبية الافتراضية كبيئة تفاعلية:
المكونات المادية :
1. الاجهزة و المعدات المختبرية وقاعة منظمة كبيئة مختبرية
2. وتتمثل باجهزة الكومبيوتر المربوطة بالشبكة المحلية او العالمية , ليتمكن المتعلم من الدخول للمختبر مباشرة اثناء الدوام , او الدخول عن بعد على شبكة الانترنت في أي زمان ومكان .
3. توفر معدات الاتصال بشبكة الانترنت .
المكونات البرمجية:
1. برامج لادارة المختبر الفيزياء بالمحاكاة والوصول الى مصادر المختبر.
2. برامج لتشغيل وعرض التجارب الفيزيائية التفاعلية.
3. قواعد بيانات SQL.
4. روابط لمواقع على شبكة الانترنت .
التصميم التعليمي للمختبر الفيزياء بالمحاكاة:
اعتمد الباحثون انموذج ADDIE لما له من مرونة في تصميم البرامج التعليمية (اذ هو الإجراءات المنهجية المنظمة اللازمة لتنظيم البرنامج التعليمي وتطويره وتنفيذه وتقوميه بما يتفق والخصائص الإدراكية للمتعلم والذي يوفر للقائم بعملية التصميم إطار متكامل للعمل للحصول على مخرجات تعليمية أكثر كفاءة وفاعلية).
مراحل تصميم مختبر الفيزياء بالمحاكاة وعلى وفق النموذج ADDIE:
1. التحليل:
- تحديد فئة المتعلمين : وهم طلبة قسم الفيزياء كلية التربية .
- تحديد اهداف مختبر الفيزياء بالمحاكاة : فهم الظواهر الفيزيائية , والمفاهيم و العلاقات فيما بينها و تعلم التفاصيل المعقدة ليصل المتعلم الى مستوى عالي من التجريد,اتخاذ القرارات الصحيحة في العالم الواقعي بناء على فهم الظواهر في مختبر الفيزياء بالمحاكاة .
- جمع المادة التعليمية التعلمية : من الكتاب المدرسي او المحاضرات او الملخصات ,كما قام الباحثون بتبني عدد من التجارب الفيزيائية التفاعلية ذات الجودة العالية من مواقع الجامعات العالمية و التي تتوافق مع المعايير العالمية في جودتها و تناسب فئة المتعلمين و تنقلهم الى عالم افتراضي يعتمد على أسلوب المحاكاة والتي تزودهم بابعاد متقدمة من رؤية التجربة بإبعادها الثلاث وتحريك وتدوير ادواتها واعادة اجرائها . وتقدم صور متحركة تزود المتعلم بإضافة جديدة من السيطرة على المشاهد من حيث تكرار إعادتها كاملة أو أجزاء منها.
- خيارات التوصيل للمتعلم : يتم من خلال الشبكة المحلية او عن طريق الانترنت .
- تحديد مستوى المتعلم و انجازه: يتم من خلال اجراء اختبار بعد نهاية التجربة وايضا يكتب المتعلم تقرير عن التجربة ويرفعها الى المختبر .
2. التصميم :
- تحديد نشاطات التعلم وتقيمها واختيار طرق توصيلها.
- اختيار بيئةَ التعلم الملائمة و فحصها والتي تحقق الاهداف التعليمية للبرنامج او الموقف التعليمي و التي قد تتطلب مهارات معرفية ادراكية .
- كتابة الأهداف التعليمية المطلوب تحقيقها, وتحديد التجارب و درجة التفاعل فيها.
- تصميم محتوى الدروس و تكون معدة للاستخدام بشكل تفاعلي في الوسط الالكتروني.
3. التطوير : تحديد الوسائط المستخدمة في الموقف التعليمي من خلال :
- إضافة مصادر تعلم من شبكة الانترنت و تكون بصيغ متعددة مثل صور متحركة او أصوات او رسوم او فيديو.
- -تحديد التفاعلات التعليمية المهمة و التي تقود المتعلم الى الإبداع و زيادة الدافعية للاستكشاف.
- وضع أنشطة تشجع على العمل الجماعي لخلق بيئة تعلم اجتماعية.
4. التنفيذ:
وضع الخطة او العمل في حيز التنفيذ وذلك من خلال :
- تركيب المختبر على الشبكة المحلية وتجريبه.
- ملاحظة حدوث أي مشاكل تقنية.
- وضع خطط طارئة للتعديل قبل استعمال المتعلم للبرنامج.
5. التقويم :
تقويم البرنامج من كافة المستويات ويكون التقويم نوعين , بنائي و يكون مع كل خطوة من خطوات البرنامج و تقويم ختامي للبرنامج ككل.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق