التعليم بمساعدة الكمبيوتر

الكمبيوتر التعليمي

عزيزى الطالب/ عزيزتي الطالبة:
بعد درستك لهذا الموضوع ينبغي أن تكون قادراً على أن:
- تحدد مفهوم التعليم بمساعدة الكمبيوتر.
- تميز بين استراتيجيات التعليم بمساعدة الكمبيوتر .
- تحدد مزايا وعيوب التعليم بمساعدة الكمبيوتر .


مقدمة :

        يعد الكمبيوتر ناتجا من نواتج التقدم العلمى والتكنولجى المعاصر كما يعد فى الوقت ذاته أحد الدعائم التى تقود محور اهتمام المربين والمهتمين بالعملية التعليمية وقد اهتمت النظم ــ فى الآونة الأخيرة ــ هذا التقدم مما جعله التربوية بالكمبيوتر ودعت إلى استخدامه سواء فى التدريس أو فى الإدارة المدرسية.

 استخدامات الكمبيوتر فى مجال التعليم :                                                  

أولاً : التعليم بمساعدة الكمبيوتر.

ثانياً : التعليم المدار بالكمبيوتر.

        وفيما يلى شرح مفصل لكل منهما:

أولاً : التعليم بمساعدة الكمبيوتر Computer assisted instruction :

        وفيها يستخدم الكمبيوتر كوسيلة مساعدة للتعليم؛ حيث يستخدم فى تقديم الدروس والمحاضرات والدورات التدريبية فى مختلف التخصصات والمراحل التعليمية.

        فهو يعد منظومة تعليمية كاملة وكلية تشتمل على, متعدد الوسائط تفاعلى (رقمى) الكمبيوتر نظام الكترونى رسوم ثابتة ــ صور ثابتة ومتحركة ــ صوت مسموع ــ نصوص مكتوبة, مكونات من الوسائط المتعددة تعمل معا بطريقة منظومية وبشكل متكامل ومتفاعل كوحدة وظيفية واحدة تمكن (لقطات الفيديو ــ ومتحركة) المتعلم من التحكم فيها والتفاعل معه من خلال جهاز الكمبيوتر لتحقيق أهداف تعليمية محددة.

ومن هنا يمكن وضع تعريف عام للتعليم والتعلم بمساعدة الكمبيوتر :

        هو نوعا من التعليم القائم على الكمبيوتر (CBI) يقوم فيه الكمبيوتر بالتفاعل المباشر مع التلميذ؛ حيث يتلقى التلميذ فى خطوات صغيرة تتكون من معلومات أو أسئلة أو مشكلات يستجيب لها التلميذ؛ وفور استجابة التلميذ يحصل على ما يبين مدى صحة استجابته ثم تقدم له خطوة علاجية أو خطوة جديدة؛ وفى بعض يمكن للتلميذ أن يطلب المساعدة من البرنامج (CBI).

خصائص CAI البارزة :

1.   يقدم تدريسا ذا أهداف سلوكية واضحة يمكن تحقيقها وقياسها.

2.   يراعى السمات الشخصية للمتعلم وحصيلته العلمية.

3.   يوظف بصورة متوازنة تقنية التفاعل بين الكمبيوتر والمتعلم.

4.   يقدم تدريسا مخصصا لكل متعلم أو مجموعة متعلمين تتعلم بواسطته.

5.   يقدم للمتعلم مستويات متصاعدة من التوجيه والمتابعة المتواصلة لأدائه والتقييم الموضعى.

6.   يوظف كافة إمكانيات الكمبيوتر التقنية ليقدم نوعية ممتازة من الأنشطة التدريسية.

مزيد من المعلومات شاهد الفيديو التالي:

 

أنماط واستراتيجيات التعلم بالكمبيوتر :

        من منطلق استخدام الكمبيوتر فى عمليتى التعليم والتعلم سنعرض أنماط التعلم بالكمبيوتر ويتوقف اختيار أى نمط من أنماط التعليم المعزز بالكمبيوتر على طبيعة المحتوى الدراسى والمعلمين والمتعلمين والأجهزة والبرامج ومن الموجودة بمعمل الكمبيوتر؛ كما يتوقف على مدى مناسبة هذه الأنماط للموقف التعليمي الذى تستخدم فيه الخطأ القول أن هناك نمطا أفضل من الأخر لتدريس مادة دراسية معينة؛ فلكل نمط مزايا وعيوب والأفضل والمفيد اختيار النمط الذى يساعد فى تحقيق الأهداف المرجوة أو المزاوجة بين أكثر من نمط.

التعليم والتعلم بمساعدة الكمبيوتر كمايلى (استراتيجيات) ومن أشهر أنماط :

إستراتيجية التعلم الخصوصى Tutorial

المحاكاة Simulation

إستراتيجية الألعاب التعليمية Instructional Games

استراتيجية حل المشكلات Problem Solving

وفيما يلى شرح مفصل لكل إستراتيجية 

 :

إستراتيجية التعلم الخصوصى Tutorial

        وفيها يستخدم الكمبيوتر كوسيلة متممة؛ حيث يقوم الكمبيوتر بكامل العملية التعليمية بحيث يقدم المادة العلمية للمتعلم ويوضح أهدافها ويتولى عملية التفاعل مع المتعلمين ومناقشتهم وامتحانهم وتصحيح إجاباتهم ورصد درجاتهم.

        فى هذا النمط يستخدم الكمبيوتر كمعلم خصوصى, حيث يتولى مسئولية المعلم كاملة, ويسير البرنامج وفقا للخطوات التالية :

        1-       تقديم أهداف الدرس.

        2-       تقديم المادة العلمية مجزأة إلى أجزاء صغيرة تسمى إطارات.

        3-       ينتهى كل إطار بسؤال يجيب عنه المتعلم.

        4-       يقوم الجهاز بمقارنة استجابة المتعلم بالاستجابة المخزونة فى البرنامج.

        5-       يعطى للمتعلم تغذية راجعة فورية على استجاباته عما إذا كانت صحيحة أم خاطئة.

        6-       إذا كانت الاستجابة صحيحة يعطى له تعزيز, ويقدم له الكمبيوتر إطار أخر جديد.

        7-       إذا كانت الاستجابة خاطئة, يمر المتعلم بإطار فرعى يوضح له أسباب الخطأ ويزوده بمعلومات علاجية توضيحية.

        8-       يرجع الكمبيوتر بالمتعلم إلى سؤاله عن نفس المفهوم الذى اخطأ فيه لتكرار محاولة الإجابة للمرة الثانية.

    9-   إذا تكرر الخطأ للمرة الثانية ينتقل إلى الإطار فرعى أخر يوضح له أسباب الخطأ ويقدم له معلومات علاجية, ويعطى فرصة ثالثة لتكرار المحاولة.

      10-    فإذا تكرر الخطأ للمرة الثالثة يقدم له تعليم علاجى مناسب مع شرح الإجابة الصحيحة, ثم ينتقل إلى إطار آخر جديد.

   11-  فى نهاية البرنامج يقدم الكمبيوتر للمتعلم اختبار ويتولى تصحيحه ورصد درجاته وعطائه تغذية راجعة, أى تقرير وافى عن أداء المتعلم فى الاختبار.

مميزات نمط التعليم الخصوصى :

        1-       إتاحة التفاعل بين المتعلم والبرنامج (مادة التعلم).

        2-       تقديم تعليم فردى بحيث يتعلم المتعلم فى الوقت الذى يناسبه وبالسرعة التى تناسب قدراته واستعداداته.

        3-       تقديم تغذية راجعة فورية لكل متعلم على حده.

        4-       تشخيص أخطاء المتعلم ومعالجتها وتصحيحها.

        5-       تقديم المادة العلمية فى صورة شيقة وجذابة (نص مكتوب, صوت, صور ثابتة, صور متحركة, .....).

        6-       تنمية مهارات التفكير المتشعب لدى المتعلم.

    7-   يوفر للمعلم الوقت والجهد الذى يمكنه من القيام بمهام أخرى مثل معالجة المشكلات الفردية والمتابعة والإرشاد والتوجيه.

    8-   إعطاء المتعلم حرية اختبار أنشطة تعلمه التى تشبع ميوله واهتماماته, حيث يستطيع إن يختار برنامج تعلم معين من بين قائمة من البرامج المختلفة, وبذلك يشارك كل متعلم فى عملية تعلمه بشكل نشط منذ البداية.

    9-   التعلم لدرجة الإتقان والتمكن,حيث لا يسمح للمتعلم بالانتقال من دراسة مفهوم أو قاعدة إلا إذا أظهر تمكنا من تعلم واستيعاب هذا المفهوم أو القاعدة.

   10-  إتاحة الفرصة للمتعلم للتدريب على مهارات التفكير المتشعب حيث يطلب من المتعلم اختيار إجابة من بين عدد من الإجابات المحتملة كل منها ترتبط بإطار فرعى, ولذلك فان عدد الإطارات التى يمر بها كل متعلم تعتمد أساسا على استجابته إذا كانت صحيحة أم خاطئة. فإذا كانت استجابته صحيحة سيقوده البرنامج إلى أطار أخر جديد. أما إذا كانت إجابته خاطئة فسوف يمر بعدد من الإطارات الفرعية التى توضح له أسباب الخطأ وتزوده بمعلومات إرشادية علاجية تسهم فى تنمية مهارات التفكير المتشعب لدى المتعلم.

      11-    تسهم فى حل مشكلة المتعلم الذى يتخلف عن زملائه بسبب المرض أو غيره, فيقدم له مافاته.

      12-    تحقيق التعلم النشط الفعال الذى يعتمد على نشاط المتعلم وايجابياته ومشاركته فى علمية تعلمه.

نمط  التدريب والممارسة Drill and Practice Mode :

        فى هذا النمط يستخدم الكمبيوتر لتقديم تدريبات على موضوعات سبق للمعلم شرحها سواء فى الرياضيات أو العلوم أو غيرها من المواد الأخرى.

        هذا النمط يكمل عمل المعلم, حيث يقوم المعلم بشرح نظرية أو قانون أو قاعدة فى مادة ما ولا يجد الوقت الكافى لأن يدرب تلاميذه على حل التمرينات والمسائل المتعددة والمتنوعة على هذه الدروس ولا يجد الوقت لتصحيح هذه التمرينات.

ويسير البرنامج فى هذا النمط على النحو التالى :

    1- بعد شرح المعلم, يقدم الكمبيوتر عدد من المسائل أو التدريبات المتدرجة فى الصعوبة كتطبيق على النظرية أو القاعدة أو القانون للتحقق من مدى فهم المتعلم.

        2-  يقوم الكمبيوتر بتصحيح هذه المسائل والتدريبات.

        3-  يقدم الكمبيوتر للمتعلم تغذية راجعة فورية لاستجاباته لبيان ما إذا كانت صحيحة أم خاطئة.

        4-  يقدم الكمبيوتر تصحيحا لأخطاء الطلاب.

    5- فى نهاية البرنامج يقدم الكمبيوتر النتيجة النهائية لأداء المتعلم مبينا عدد إجاباته الصحيحة من أول مرة وعدد إجاباته الخاطئة.

مميزات نمط التدريب والممارسة :

    1- يوفر الكمبيوتر كثيرا من وقت وجهد المعلم عندما يعطى التمارين والتدريبات المتكررة التى تحتاج إلى كثير من الصبر والعناء.

        2-  يتيح الكمبيوتر للمتعلم بأن يتدرب فى الوقت الذى يناسبه وبسرعته الخاصة وفقا لقدراته واستعداداته.

    3- يجنب المتعلم من سخرية زملاءه أو عقاب معلمه فى حالة أخطائه مما يدفعه إلى إعطاء نتائج أفضل ويحثه على التقدم السريع.

    4- يسهم فى تقديم العمل العلاجى للطلاب الضعاف, كما يسهم فى حل مشكلة المتعلم الذى يتخلف عن زملائه بسبب المرض أو ظروف أخرى, فيقدم له مافاته.

        5-  تثير الحماس والرغبة لدى المتعلم.

        6-  يزود المتعلم بنتيجة أداءه أول بأول (تغذية راجعة).

        7-  توفير توجيهات وتدريبات فردية.

        8-  إمكانية إعادة الأسئلة والتدريبات بصياغة مختلفة حتى يتمكن المتعلم من إجادتها.

    9- توفير إجراءات التعليم للإتقان, فلا يستطيع المتعلم إن ينتقل من خطوة إلى أخرى إلا بعد التأكد من أنه أتقن الخطوة الأولى اتقانا كاملا.

المحاكاة أو تمثيل المواقف Simulation Mode :

        يستخدم الكمبيوتر فى تمثيل الأشياء أو المواقف الحقيقة التى يصعب دراستها فى الواقع نظرا لخطورتها أو ارتفاع تكاليفها أو بسبب بعدها المكانى أو الزمنى أو بسبب سرعة أو بطء حدوثها فى الواقع.

        وفى هذه الطريقة يقدم الكمبيوتر المادة العلمية عن طريق إتاحة الفرصة للمتعلم بأن يقوم بدور فى موقف مشابه لموقف الحياة, ويطبق فيه ما تعلمه, حيث يتخذ المتعلم القرارات ويرى نتائج هذه القرارات.

        ومن أمثلة برامج المحاكاة التى توفر كثير من التكاليف والمخاطر تمثيل قيادة الطائرة, حيث يشاهد المتعلم إمامه على الشاشة نفس الأجهزة الموجودة فى الطائرة ونفس عملية الطيران كما لو كانت داخل الطائرة, وهناك على الشاشة نفس الأجهزة الموجودة فى الطائرة ونفس عملية الطيران كما لو كانت داخل الطائرة, وهناك برنامج أخر للتدريب على قيادة السيارة, حيث يرى المتعلم إمامه شارعا به إشارات مرور ومشاة. ويستخدم الفرامل وجهاز التحكم فى الوقود كما يفعل فى السيارة العادية ومن أمثلة برامج المحاكاة أيضا, محاكاة العمليات التى تحدث داخل سفينة الفضاء ومحاكاة العمليات التى داخل المفاعل النووى بما فيها حالة انصهار الغلاف الواقى, برامج المحاكاة التى يستخدمها رجال الأعمال فى التخطيط الاقتصادي, وبرامج تقليد الأشياء التاريخية التى اندثرت. فبرامج المحاكاة مستخدمة بكثرة فى المجالات العلمية والتخطيطة.

        ومن النماذج التمثيلية الأخرى إنسان آلى يستخدم لتدريب الأطباء والممرضات على الإسعافات الأولية, وفى التدريب على كثير من العمليات لإنقاذ حياة غريق أو مريض مصاب بصدمة كهربائية ومن البرامج الناجحة أيضاً برنامج لتدريب طلاب الطب على التشخيص والعلاج حيث يعرض الكمبيوتر على الطالب حالة مريض مبيناً درجة حرارته وضغط دمه وتنفسه ونتائج التحليلات المعملية ويطلب منه أن يشخص بسرعة المرض ويحدد العلاج المناسب المناسب, فإذا نجح فى ذلك هنأه الكمبيوتر على مهاراته, وإن أخطأ لامه الكمبيوتر ويوضح له موضع الخطأ ويزوده بمعلومات إرشادية توضيحية تساعده على حسن التشخيص والعلاج الناجح مستقبلا.

        فعن طريق برامج المحاكاة لمادة العلوم يمكن إجراء التجارب التى يصعب إجرائها بالمدرسة بسبب ارتفاع تكاليفها أو خطورتها أو تعقيدها الشديد أو استغراقها وقت طويل فى إجرائها وفى هذه البرامج يطلب من المتعلم إجراء تجربة معمليه, إذ يختار المواد الكيميائية ويحدد أوزانها, ويأمر الكمبيوتر بتسخينها أو خلطها أو تبريدها وذلك بالضغط على مفاتيح خاصة فى الجهاز, فتظهر أمامه على الشاشة بالحركة واللون والصورة نتيجة ما فعل.

ولبرامج المحاكاة مزايا عديدة نوجزها فيما يلى :

        1-  توفر للمتعلم خبرات أقرب للواقع يصعب توفيرها بالوسائل التقليدية الأخرى.

        2-  تتيح للمتعلم التدريب على تعلم المهارات الحركية المختلفة.

    3- برامج فعالة للتعلم بالاستكشاف, فالكمبيوتر يتابع تعلم الدارس خطوة بخطوة, وفى كل خطوة يعرف نتيجة ما فعل فأما أن يصحح خطواته السابقة بمحاولة جديدة, أو أن يواصل أو أن يواصل السير لخطوة متقدمة إذا كانت خطواته السابقة صحيحة.

    4- تتيح الفرصة للمتعلم بأن يشارك فى تعلمه بشكل نشط, وأن يتخذ القرارات بنفسه بدلا من أن يكون مجرد مستقبل سلبى للمعلومات.

        5-  برامج شيقة وجذابة ومثيرة لاهتمامات المتعلمين.

    6- تتيح الفرصة للمتعلم بارتكاب الأخطاء بدون أن يكون لها عواقب وخيمة, وبذلك تقلل من القلق والخوف الذى يمر بها المتعلم فى معالجة مواقف الحياة ذاتها.

        7-  اقتصادية فى توفير كثير من التكاليف.

        8-  توفر خبرات بديلة للتغلب على مشكلات خطورة الواقع والبعد المكانى والزمانى.

عيوب إستراتيجية المحاكاة :

        1-  تتطلب من المتعلم أن يقضى وقت أطول فى العلم.

        2-  تحتاج لوقت طويل بعد التنفيذ لمناقشة الأداء وتقييمه.

        3-  تتطلب قدرا كبيراً من التخطيط والبرمجة لتصبح فعالة ومؤثرة وشبيه بالظروف الطبيعية.

    4- تحتاج فريق عمل من المعلمين والمبرمجين وعلماء النفس وخبراء المناهج وطرق التدريس وهذا قد يحتاج إلى وقت ومجهود كبير لتصميم مثل هذه البرامج.

إستراتيجية الألعاب التعليمية Instructionl Games  :

اللعبة التعليمية : هى نشاط يقوم به المشاركون حسب قوانين موضوعة مسبقاً, وذلك للوصول إلى هدف يتحدى جهودهم. وإستراتيجية الألعاب التعليمية :توصف بأنها مواقف (استراتيجيات) أو العاب منطقية تتميز بعنصر التسلية والتشويق وإثارة دافعية المتعلم. وبهدف هذا النمط إلى إيجاد مناخ تعليمى يمتزج فيه التحصيل العلمى مع التسلية لغرض توليد الإثارة والتشويق التى تحبب الأطفال إلى التعليم, كما تعتمد كثير من الألعاب التعليمية على أساليب النمذجة والمحاكاة ومما يحبب المتعلم ويستثير دافعيته فى مثل هذه الألعاب أنها تعرفه فوريا على نتيجته وتتحدى قدراته للوصل إلى مستويات أفضل.

خصائص الألعاب التعليمية الكمبيوترية :

        1-       المقاصد (Goals) هى النهاية التى يرغب اللاعب فى الوصل إليها.

        2-       القواعد (Ruls) وهى التى تحدد إجراءات اللعبة.

        3-       المنافسة (Competition) تكون بين شخص وأخر, أو شخص ونفسه أو الوقت الذى يؤخر تحقيق المقاصد.

        4-       التحدى (Challenge) أهم عناصر الجذب والأثارة فى الألعاب الالكترونية.

        5-       الخيال (Fantasya) اللعبة تعتمد على الخيال.

        6-       الأمان (Safety) اللعبة بيئة خطرة فالطالب يشعر بالأمان وعدم الخوف.

        7-       الترفية (Entertainment) هى السمة التى تضيف المتعة والإثارة.

الشروط التى يجب توافرها فى اللعبة التعليمية :

       يجب أن تتوفر فى اللعبة عدة شروط يمكن تلخيصها فيما يأتى :

        1-       يجب أن تبنى على أسس تمثل وتعكس بدقة المفهوم أو المهارة المطلوب تدريسها.

    2-   يكون النجاح نتيجة يحصل عليها المتعلم عند إظهار قدرته على إتقان المفهوم أو المهارة والأسس التى بنيت عليها اللعبة.

    3-   يجب على المتعلم أن يكون على علم بالمفاهيم والمهارات التى يجب عليه إن يتقنها, وليس مجرد أنه يتعلم كيف يلعب هذه اللعبة. شاهد الفيديو التالي وسجل ملاحظاتك وناقشها مع مجموعتك:

    

مميزات برمجيات الألعاب التعليمية :

        1-       تحفز الطالب على المتابعة والتعلم.

        2-       توفر ألفة بين الطالب والحاسوب.

        3-       تنمية القدرات مثل : البحث والتحليل والإبداع والتحقق من صحة الفرضيات والتنبؤ والاكتشاف والمراقبة والتنظيم وقوة الملاحظة واتخاذ القرارات وربط النتائج بمسبباتها.

    4-   تزود المتعلم بخبرات أقرب إلى الواقع العملى أكثر من أية وسيلة تعليمية, إذ يتعرف المتعلم المشكلات التى ستواجهه مستقبلاً, ثم يضع حلولا لها, ويتخذ القرارات اللازمة.

        5-       توفر السلامة والأمن للمتعلم.

    6-   تساعد فى جميع أنواع التعلم : المعرفى والنفسحركى والوجدانى, حيث تساعد على تكوين اتجاهات ايجابية نحو بعض القضايا التى تطرحها اللعبة.

    7-   تزيد من شعور المتعلم بأن لديه القدرة على ضبط البيئة وأن لديه القدرة على التحكم, ومما يجعله يبذل جهدا فى سبيل دفع اللعبة للوصول إلى النتائج التى يسعى إلى تحقيقها, وهذا يجعل المتعلم يتدرب على التخطيط.

        8-       يستفيد من الألعاب التعليمية الطفل بطئ التعلم.

        9-       تشيع جواً من المرح والاسترخاء التام والتفاعل, وهذا يؤدى إلى زيادة التعلم.

   10-  تغير دور المعلم والمتعلم : فالمعلم يصبح للحكم على فعالية سلوك المتعلم وليس مصدر المعلومات, والمتعلم يصبح مشاركا نشطاً فاعلاً.

      11-    تنمية المهارات العقلية العليا من خلال المزج بين الخبرات البصرية والسمعية بشكل تفاعلي.

عيوب برمجيات الألعاب التعليمية :

        1-       تحتاج إلى وقت وجهد وخبرة كبيرة لإعدادها.

        2-       قد تكون صورة غير واقعية لدى المتعلمة نظراً لأنها تميل إلى جانب الخيال فى بعض الأحيان.

        3-       هذه البرامج قد تنمى جزءاً بسيطاً من المفاهيم والمهارات فى وقت كبير نسبيا ً من خلال عدة اجراءات.

        4-       قد لا يدرك المتعلم احياناً الأهداف التعليمية من وراء البرمجية (اللعبة) فقد يشذ الهدف المخطط له.

        5-       برمجيات الألعابب التعليمية الجيدة  غالباً ما تكون انتاجها باهظة.

استراتيجية حل المشكلات Problem Solving :

         يعتبر حل المشكلات من العمليات العقلية العليا وتتطلب تركيب المعرفة من جالات المنهج المختلفة وتستخدم فى المواقف التى تتطلب انتقال أثر التعلم كما تهدم هذه الاستراتيجيات إلى تنمية وتقوية قدرات المتعلم على مواجهة أى نوع من المشاكل ثم إيجاد الحلو الأنسب لها والأكثر فاعلية.

يمر حل المشكلة فى خطوات عقلية هى :

        1-       تحديد وفحص معطيات المشكلة.

        2-       البحث عن البيانات والمعلومات التى تساعد على الحل.

        3-       تحديد البدائل الممكنة لحل المشكلة.

        4-       اختيار البديل الذى يوصل للحل.

مميزات هذه الاستراتيجية :

        1-       تساعد المتعلم على تحديد النموذج الذى يلائم مشكلة محددة باستخدام استراتيجيات من رصيده الشخصى.

        2-       يساعد على تحسين مهارة التفكير المنطقى وحل المشكلات عن طريق تحليلها وتجزئتها لمكونات أبسط وأصغر.

    3-   تعطى المتعلم حرية التجريب والتشجيع عليه بدون الشعور بالخوف من ارتكاب أى خطأ وأنما تشجعه على التجريب بغض النظر عن نتائجه الغير ناجحة.

        4-       تقديم تغذية راجعة مستمرة للطالب.

مميزات استخدام الكمبيوتر بالنسبة للمتعلم :

    1-   جذب انتباه وإثارة دافعية الطالب للتعلم ويشعره بواقعية الموقف التعليمى من خلال الرسوم المتحركة والجرافيك والموسيقى ....

        2-       يسمح بتفريد التعليم حيث يتيح لكل طالب أن يتعلم وفق معدله الذاتى أى قدراته واستعدادته.

    3-   يساعد على تهيئة فرص البحث أمام الطلاب بحيث يختارون الأسئلة والمصادر التعليمية التى يحتاجون إليها لحل المشكلة.

        4-       يتعامل معه الطلاب دون خوف أو رهبة من المعلم فالكمبيوتر يصحح أخطاءهم بلا توبيخ.

        5-       يزيد من ثقة الطلاب بأنفسهم وذلك بإشعارهم بتقدم وتحسن مستواهم.

    6-   نقل المتعلم من دور المتلقى للمعلومات والمعارف من قبل المعلم إلى مستنتج لهذه المفاهيم والفرضيات من خلال المعلومات والبيانات التى يقدمها له البرنامج حول موضوع ما ويقود الطالب لاستنتاج الفرضية أو المفهوم.

    7-   يقدم فرصا جديدة للطلاب المعوقين اعاقات جسدية, وكذلك الطلاب المتميزين عن طريق تقديم برامج خاصة تتناسب مع إمكانياتهم وقدراتهم.

        8-       يساهم فى حل مشكلات التلاميذ الذين تخلفوا عن زملائهم بسبب الغياب نتيجة مرض أو غير  ذلك.

    9-   يقدم تغذية راجعة فورية لكل متعلم على حدة ليس فقط للتأكيد على الاستجابة الصحيحة بل أيضاً لتشخيص أخطائه وتصحيحها.

      10-    يتفاعل المتعلم مع البرنامج.

      11-    يقلل زمن التعلم.

نشاط: قم باختيار أحد استراتيجيات التعليم بمساعدة الكمبيوتر ووضح كيف يمكنك تطبيقها في أحد موضوعات مجال تخصصك، وأوجه استفادة طلابك منها؟

تابع القراءة »

الواقع الافتراضي

الواقع الافتراضي

الأهداف التعليمية:

عزيزي الطالب بعد دراستك لهذا الموضوع ينبغي أن تكون قادراً على أن:

-  تعرف مفهوم الواقع الافتراضي.

-  تميز بين  خصائص الواقع الافتراضي.

- تحدد مكونات الواقع الافتراضي المختلفة.

-  تصف أنماط الواقع الافتراضي.

- تميز بين أنماط الواقع الافتراضي.

مقدمة:

يتسم العصر الذى نعيشه بأنه عصر ثورة المعلومات، والاتصالات ، والتكنولوجيا ،  هذا العصر بما له من خصائص يتطلب نوعية من الأفراد تمتلك عديداً من المهارات الأساسية والضرورية للتعامل والتكيف مع معطياته وتحدياته.

ويعد الواقع الافتراضى نمطا جديداً من أنماط التعليم بالكمبيوتر الذى يضيف مدى واسعاً من التخيل العلمى لدى الأفراد ، كما يتيح لهم الشعور بالاستغراق Immersion ، بالإضافة إلى الإدراك الحسى والنفسى A Perceptual and Psychological Sense الذى يشعر به الأفراد فى البيئة الافتراضية .

تعريف الواقع الافتراضى Virtual Reality (VR)

يعرف الواقع الافتراضى بأنه أحد المستحدثات التكنولوجية التى تستخدم الكمبيوتر بالإضافة إلى بعض الأجهزة والبرامج كمنظومة متكاملة فى إنشاء بيئة تخيلية ثلاثية الأبعاد تمكن الفرد من المعايشة والتفاعل والتعامل معها من خلال حواسه وبعض الأدوات الأخرى بحيث يشعر هذا الفرد كما أنه يتعايش ويتفاعل ويتعامل مع الواقع الحقيقى بكل أبعاده، وتختلف درجة الواقعية والاستغراق والتفاعل والمعايشة التى يتيحها الواقع الافتراضى للفرد باختلاف نمط الواقع الافتراضى ذاته.

والواقع الافتراضى هو محاكاة لبيئات حقيقة أو تخيلية يكون فيها الفرد مستغرقاً Immersive فى هذه البيئات ومتفاعلاً Interactive معها.

ويستخدم مصطلح الواقع الافتراضى فى وقتنا الحاضر على نحو شائع لوصف منظومات قائمة على الكمبيوتر Computer-Based Systems يتم من خلالها استخدام الأجهزة Hardware والبرامج Software التى يمكنها إنشاء عالم مصغر Microworld يشابه الواقع.

   شكل: أحد استخدامات الواقع الافتراضي في التعليم

خصائص الواقع الافتراضى:

1.   المعايشة Presence , والاستغراق Immersion

إن استغراق الأفراد فى منظومة الواقع الافتراضى يمنحهم شعوراً بأنهم موجودون بالفعل فى المكان الحقيقى الذى يكتسبون منه الخبرة حيث يجد المستخدمون أنفسهم فى بيئة يستطيعون أن يتعاملوا مع مكوناتها سواء من خلال الرؤية أو الاستماع أو اللمس , وفى هذه البيئة المصطنعة تكون المعايشة بدرجة كبيرة والإحساس بالاستغراق فى الموقف يكون قوياً بدرجة كبيرة إلى الحد الذى يختفى فيه إحساس المستخدم بأنه يتعامل مع بيئة مصطنعة , فلا يستطيع التفريق بينها وبين البيئة الحقيقية , كما أن المستخدمين يفقدون كل تصوراتهم وانطباعاتهم بأنهم يتفاعلون مع الآلة . فهذه السمة تعكس الشعور بأن المستخدم يجرى التجارب , ويكتسب الخبرات كما لو كان حقاً فى عالم فعلى Actual World  متناسياً تماماً أنه  يوجد فى بيئة افتراضية برفقة ومشاركة بعض الآلات . ويتوقف بعد المعايشة Presence Dimension  بشكل أساسي على بعض الأمور المتعلقة بمشاركة المستخدم وتفاعله مع الموقف فى البيئة الافتراضية كمجال الرؤية Field of View  , ومعدل أداء الكمبيوتر فى توليد الصور , وتعدد الزوايا Polygon التى يمكن من خلالها التعامل مع الموقف , حيث توحي هذه الخصائص والإمكانات للمستخدم بحقيقة الأشياء المعروضة وموثوقيتها , ويعد الشعور بالمعايشة والاستغراق من الملامح المميزة للعالم الافتراضي عن غيره من الأنماط الأخرى لتطبيقات الكمبيوتر

2.   الإبحار Navigation

الأفراد يمكنهم أن يلاحظوا وأن يسافروا فى البيئة الافتراضية دون أن يتحركوا من أماكنهم ,كما تمنح البيئات الافتراضية شعوراً بأنهم يتحركون ويتجولون فى كل مكان داخل هذه البيئات بأساليب وطرق مختلفة , على سبيل المثال : مشياً على الأقدام , محلقين كالطيور , كما يمكنهم أن يتحركوا ويتجولوا داخل هذه البيئة الافتراضية باستخدام مركبة Vehicle  , أو بملامسة شئ ما , أو بالإشارة فى أى اتجاه داخل البيئة الافتراضية . كل هذه الأنشطة السابقة المتعلقة بالتجول داخل البيئة الافتراضية يمكن أن يبدأ الطلاب فى ممارستها من خلال إعطاء أوامر لفظية Verbal Orders.
 

3.   المقياس Scale

يمكن تغيير المقاييس التى تكون عليها البيئات الافتراضية , كما يمكن تغيير الحجم النسبي للمستخدمين لكي يتناسب مع العالم الافتراضي حيث يسمح لهؤلاء المستخدمين بأن يصبحوا فى نفس الحجم الذى يكون عليه الشئ الأكبر مثل النجم , أو حجم الشئ الأصغر مثل الذرة.

4.   موضع الرؤية View point

وهى سمة تعبر عن إمكانية المستخدم من تغيير النقطة أو الزاوية التى يرى من خلالها البيئة الافتراضية , وتحريك عينيه فى أى اتجاه وبأي زاوية , فعلى سبيل المثال يستطيع المستخدم اجتياز زاوية رؤيته لشئ ما أو عملية معطاة له فى العالم المصطنع إلى رؤية مشارك آخر فى هذا العالم , ويمكن أيضاً للمستخدمين أن تكون زاوية رؤيتهم من خلال طيرانهم أو تحركهم بأي سرعة وفى أى اتجاه , أى أن زاوية رؤية الطلاب فى البيئة الافتراضية حرة وغير مقيدة بأي شئ.

5.   التفاعل Interaction

يستطيع الأفراد أن يستخدموا مدىً واسعاً من أساليب التفاعل والتعامل والتكيف مع البيئة الافتراضية , كما يستطيع الأفراد تحريك المواد والأشياء الافتراضية بالأيدي, وبحركة العين Eye Movement, أو الصوت Voice  , كما أن الأفراد لديهم القدرة على إنشاء بيئات افتراضية وتغييرها أو تعديلها , وهذه السمة تعكس مدى ملائمة استجابات البيئة الافتراضية واتساقها مع مدخلات المستخدم  User Inputs , كما أن هذه السمة - وهى التفاعل - تشير إلى أن المستخدم User  والشخصيات Characters , والأشياء Objects  فى العالم الافتراضى تكون متفاعلة مع بعضها البعض.

6.   التلقائية Autonomy

البيئة الافتراضية بيئة تعمل بشكل تلقائى فهى مستقلة بذاتها , كما أنها بيئة ديناميكية , أى أنها تتميز بالتغير المستمر والتلقائى , وذلك عندما تكون مصممة بشكل يسمح لها بالتحرك أو السعى نحو تحقيق أهدافها , فالأفعال والمواقف تؤدى وتنفذ وتتطور وذلك بغض النظر عن أى تفاعلات أو تدخل من جانب المستخدم.

7.   المحاكاة Simulation

فالخبرة فى البيئة المصطنعة يتم محاكاتها كالخبرة الحقيقة تماماً , حيث يطلب من الأفراد اتخاذ القرارات وحل المشكلات والتعامل مع المواقف المختلفة فى ضوء المعطيات والظروف التى تتيحها البيئة المصطنعة.

8.   التعليم التعاونى Cooperative Learning

إن وجود بيئات افتراضية منتشرة فى أماكن مختلفة ومزودة بشبكات اتصال تربط بينها يوفر للمستخدمين لهذه البيئات نوعاً من التفاعل الجماعى والمشاركة الجماعية فى التعليم , كما أن ذلك يوفر لعديد من المستخدمين إمكانية المشاركة فى استخدام البيئات الافتراضية فى نفس الوقت the same timeat , وبالتالى فإن التفاعل فى ذات الزمن real-time interaction  بين مختلف الأفراد يؤدى إلى تعلم تعاونى حقيقى.

مكونات تكنولوجيا الواقع الافتراضى

تنقسم مكونات تكنولوجيا الواقع الافتراضى إلى ما يلى:

 الأجهزة Hardware

وهذه بدورها تنقسم إلى نوعين من الأجهزة هما:

النوع الأول : أجهزة الإدخال Input Devices

وهى الأجهزة المسئولة عن إدخال البيانات والمعلومات والأوامر والاستجابات إلى أجهزة الكمبيوتر التى تعمل ضمن منظومة تكنولوجيا الواقع الافتراضى وتتضمن ما يلى:-

1- لوحة المفاتيح Keyboard

تعد لوحة المفاتيح إحدى مكونات منظومة الكمبيوتر ، لذا فإن التعرف على هذه المفاتيح ومعرفة وظائفها يجب أن يحفظها الفرد المستخدم، واستخدام لوحة المفاتيح يتيح لنا استخدام معظم تطبيقات الواقع الافتراضى غير المكلفة.

2- الفأرة  Mouse

تستخدم الفأرة عادة فى شكل ذى بعدين two-dimensional(2-D) fashion لتحريك سهم صغير على شاشة الكمبيوتر فى العالم الافتراضى، والفأرة العادية يمكن أن تستخدم فى الإبحار navigation ، أو التحكم فى اليد الافتراضية للمستخدم.

3- فأرة ثلاثية الأبعاد Three- dimensional Mouse

هذه الفأرة يمكن رفعها عن المكتب ( الطاولة) وتحريكها فى اتجاهات مختلفة فى الفضاء ، ويكون الكمبيوتر قادراً على التعرف على المكان الذى تتواجد فيه الفأرة ، وتوصيل هذه المعلومات لإجراء التطبيقات اللازمة.

4- عصا التحكم Joystick

وهى أداة إدخال مألوفة للتحكم فى حركة جسم المستخدم وزاوية رؤيته، تبعا للاتجاه الذى يحرك فيه المستخدم تلك العصا، فإذا أراد المستخدم التحرك إلى الأمام فى العالم الافتراضى فما عليه إلا أن يحرك تلك العصا إلى الأمام.

5- قفاز البيانات Data Glove

وهو عبارة عن قفاز مصنوع من نوع خاص من الأقمشة الصناعية ، ومزود بأجهزة حسية من الألياف الضوئية ملحقة بقمته بمحاذاة كل إصبع، وعند تحريك الأصابع داخل القفاز قرباً أو بعداً من كف اليد ، فإن الألياف الضوئية تكون قادرة على إخبار الكمبيوتر بالحد أو المدى الذى تثنى به الأصابع داخل القفاز ، ثم يستخدم الكمبيوتر هذه المعلومات ليعرض صورة دقيقة معبرة عن حركة اليد.

6- أدوات التتبع Trackers

القفازات Gloves تكون غير قادرة على تتبع المكان الذى تستطيع أن تتواجد فيه اليد ، ولكى نخبر الكمبيوتر بالمكان الذى تتواجد فيه اليد فإننا بحاجة إلى أدوات التتبع ، والهدف من هذه الأدوات هو تزويد الكمبيوتر بالقيم المتعلقة بالإحداثيات x،y ، z التى تبين موقع أو مكان الأشياء فى الفضاء Space ، وكذلك القيم المتعلقة بالانحرافات التى تكون عليها الأشياء ودرجات وزوايا ميلها وانحدارها ودورانها.

النوع الثانى: أجهزة المخرجات Output Devices

وهى الأجهزة المسئولة عن عرض البيانات والمعلومات والأوامر والاستجابات ونتائج المعالجات سواء بطريقة مقروءة أو مسموعة أو مرئية أو بمزيج من هذه الطرق، وهى أجهزة تعمل ضمن منظومة تكنولوجيا الواقع الافتراضى وتتضمن ما يلى:-

1- شاشات تليفزيونية Monitors

بالرغم من أن هذه الشاشات تستخدم لعرض الواقع الافتراضى من خلالها سواء لفرد واحد أو مجموعة من الأفراد إلا أنها لا تمكن المستخدم من الاستغراق الحقيقى فى الواقع الافتراضى.

2- حاجب زجاجى Shutter Glasses

وهو يستخدم لإسقاط صور ثلاثية الأبعاد خارج شاشات العرض التليفزيونية Out of the monitor، وذلك فى الحيز بين عينى المستخدم ومستوى السطح الأمامى للشاشة ، وهذا من شأنه أن يعزز الشعور بالاستغراق لدى المستخدم.

3- وحدة العرض المحمولة على الرأس Head-Mounted Display

وهى تشبه خوذة الرأس التى يرتديها قائدوا الدراجات البخارية وتحتوى على شاشتى رؤية منفصلتين مثبتتين على مسافة سنتيميترات قليلة بعيداً عن عينى مرتدى الخوذة ( شاشة أمام كل عين)، وعند عرض صور على هاتين الشاشتين تظهر بها اختلافات طفيفة أمام كل عين على حدة ، أى أن الصورة المعروضة أمام العين اليمنى يكون بينها وبين الصورة المعروضة أمام العين اليسرى اختلاف بسيط، ويعمل مخ الإنسان المستخدم على مزج وتداخل هذه الصور معاً، فينشأ عن ذلك تخيل لحيز ثلاثى الأبعاد Three dimensional space ، وهذا الأمر يعد ضرورياً لتحقيق التأثير المرغوب فيه للواقع الافتراضى، وهذا الجهاز له مقدرة على تحديد وكشف اتجاه حركة الرأس وسرعتها.

4- الكهوف Caves

الكهف عبارة عن مسرح أبعاده 10 × 10 × 9 قدم ، وهو مزود بثلاثة شاشات للعرض الخلفى rear-projection screens واحدة فى المقدمة the front، والأخرى على اليمين ، والثالثة على الشمال ( مقدمة ويمين وشمال حوائط المسرح) ، بالإضافة إلى شاشة عرض سفلية Projection down-screen ، وهى قريبة من أرضية المسرح ( الكهف)، كما أن الكهف مزود بأربعة أجهزة عرض للفيديو Video projectors وهذا يسمح بالعرض المجسم stereo projection ويتم ذلك بمساعدة سوبر كمبيوتر super computer  وكل هذه التجهيزات تساعد علي أن تتحرك الصور وتحيط من كل جانب بالمشاهد ، كما تظهر الصور والأشياء المجسمة وهذا من شأنه أن يشعر المشاهد بالمعايشة presence في البيئة الافتراضية .

أنماط الواقع الافتراضى

1.   الواقع الافتراضى الـلا استغراقى Non-immersiveVR

كما يطلق عليه أيضاً Desktop VR  أى الواقع الافتراضى الذى يتم التعامل معه من خلال شاشة الكمبيوتر, ويرى كرونين أن هذا النمط هو أكثر أنظمة الواقع الافتراضى انتشاراً ,وأقلها تكلفة , وهو عبارة عن كمبيوتر ينتج عالماً افتراضياً, حيث يرى المستخدم هذا العالم الافتراضى مجسماً بأبعاده الثلاثة من خلال النوافذ الموجودة على شاشة الكمبيوتر , كما يمكن للمستخدم أيضاً أن يتجول خلال هذا العالم الافتراضى من خلال أجهزة تحكم مثل الفأرة Mouse  , وعلى الرغم من أن هذا النمط يتميز بانخفاض تكلفته نسبياً إلا أن جانب القصور الرئيسى له هو انخفاض إحساس الفرد بالإندماج مع العالم الافتراضى الذى يراه أمامه على شاشة الكمبيوتر .

2.   الواقع الافتراضى شبه الاستغراقى Semi-immersive VR

كما يطلق عليه أيضاً الواقع الافتراضى الإسقاطى Projected VR  وفى هذا النمط يمكن لعدد كبير من المشاركين أن يجتمعوا فى حجرة لمشاهدة عرض الواقع الافتراضى VR display  على شاشة كبيرة تميل تجاههم بزاوية متسعة تصل إلى 130 درجة بحيث تتيح أكبر مجال ممكن للرؤية , وهو مايمنح المشارك شعوراً نسبياً بالإندماج مع العالم الافتراضى الذى يراه أمامه على شاشة العرض , ويرى كرونين أن هذا النمط يتميز بأنه يوفر قدراً مناسباً من الإندماج مع مكونات البيئة الافتراضية إذا ما قورن بنمط الواقع الافتراضى اللاستغراقى , كما أن المساحة الكبيرة لشاشة العرض تمنح المشارك رؤيه أفضل للبيئة الافتراضية , بالإضافة إلى إمكانية تقديم العرض لعدد كبير من الأفراد فى وقت واحد ,إلا أن عيوب هذا النمط تتمثل فى أنه أثناء تقديم العرض يظل المشاهد فى كل الأوقات مدركاً وجود غيره من المشاركين, رغم اندماجه الجزئى مع كل مايراه , كما أن هذا النمط لايتيح إمكانية التفاعل الفردى مع مكونات البيئة الافتراضية .

3.   الواقع الافتراضى ذو الاستغراق الكلى Fullyimmersive VR

هذا النمط للواقع الافتراضى قادر على أن يستحوذ على خيال الأفراد , كما أنه يأتى فى قمة أنماط الواقع الافتراضى التى يتم من خلالها اكتساب الخبرة , ويتكون هذا النمط من وحدة عرض بصرية توضع على رأس المستخدم , وهذا يعنى أن الشخص الموجود داخل وحدة العرض الرأسية(HMD) يكون معزولاً تماماً عن العالم الخارجى ويكون محاطاً بالكامل بالواقع الافتراضى الذى تم توليفه , فإذا أدار الشخص رأسه فإن العالم الافتراضى يتحرك وفقاً لذلك لإعطاء هذا الشخص شعوراً قوياً بمعايشته للبيئة الافتراضية , ومع أن هذا النمط للواقع الافتراضى يمنح الفرد إحساساً قوياً بالمعايشـة presence , والاسـتغراق immersion , إلا أن هذا التعايش والاستغراق يتفاوت وفقاً لوضوح العرض المقدم من خلال تلك المنظومة , ومجال الرؤية, ومعدل حداثة وقدم الصور المستخدمة فى العرض , وتتمثل عيوب هذا النمط كما يراها كرونين فى ضعف وضوح الشاشة عن النمطين السابقين, بمعنى أن قدرة شاشة العرض فى هذا النمط أقل من مثيلتها فى النمطين السابقين , بالإضافة إلى مشكلات ميكانيكية متنوعة , وضعف حركة الرسوم على الشاشة.

الإسهامات التربوية لتكنولوجيا الواقع الافتراضى

الإسهامات التربوية التى تتيحها برامج الواقع الافتراضى لكل من المتعلم والمعلم والأهداف التربوية والموضوعات الدراسية.

·       تتيح تكنولوجيا الواقع الافتراضى للمتعلم

1- بناء معرفته والتوصل إليها بنفسه

2- الشعور بمسئوليته الذاتية عن تعلمه

3- المشاركة والتفاعل مع مادة التعلم

4- تركيز الانتباه أثناء التعلم

5- الاستمتاع بعملية التعلم

6- التفكير أثناء التعلم

·       تتيح تكنولوجيا الواقع الافتراضى للمعلم

1- تنظيم عملية التعلم

2- تحديد مصادر التعلم

3- رصد سلوك المتعلمين أثناء التعلم

4- إثارة دافعية المتعلمين للتعلم

5- تصميم بيئة التعلم

6- توجيه الطلاب أثناء التعلم

·       تكنولوجيا الواقع الافتراضى يمكن أن تسهم فى تحقيق الأهداف التربوية التالية:

1- تنمية القدرة على التصور البصرى

2- تنمية الاتجاه نحو التعلم بالاكتشاف

3- تنمية الاتجاه نحو التعلم الذاتى

4- تنمية الاتجاه نحو مادة التعلم

5- تنمية القدرة على فهم العمليات والمفاهيم والأفكار المجردة

6- تنمية مهارات حل المشكلات

7- تنمية القدرة على التفكير

8- تنمية القدرة على الاستنتاج

9- تنمية القدرة على التخيل

نشاط:
ناقش مع مجموعتك كيف يمكنك الاستفادة من أنماط الواقع الافتراضي في تدريس بعض الموضوعات.

تابع القراءة »